«Крупнейшие физики мира вместе росли в Протвино»
Глава НИЦ «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук, директор ИФВЭ НИЦ КИ Сергей Иванов и научный руководитель этого Института Николай Тюрин побеседовали об элементарных частицах, международной коллаборации ученых и возрождении отечественной меганауки.
Михаил Ковальчук: Меганаука — это знание о природе, которое мы получаем с помощью больших, сложных установок стоимостью сотни миллионов, а порой и миллиарды долларов. Раньше такие комплексы требовались сравнительно небольшому количеству ученых. До 80% выделяемых на исследования денег уходили на создание сложной и дорогой инфраструктуры, которая обслуживала лишь около 15% научных сотрудников, в основном ведущих исследования в области физики атомного ядра и элементарных частиц.
Но сегодня ситуация радикально изменилась: эти большие мегаустановки стали необходимы практически всему научному сообществу. Наряду с физиками, в них теперь нуждаются биологи, химики, геологи, материаловеды. Даже исследования предметов культурного наследия сейчас часто выполняют с помощью таких комплексов. Именно с их помощью получаются уникальные результаты, которые невозможно получить с помощью обычных установок. Само по себе создание подобных систем —- уже прорыв, в них концентрируются технологические достижения сегодняшнего, и даже завтрашнего, дня. Россия — одна из тех немногих стран, где такие сложные установки умели создавать еще во времена Курчатова. И до сегодняшнего дня у нас сохранилась одна из лучших в мире школ ускорительной техники.
Как раз об этом говорил президент Путин на встрече с научным сообществом в Новосибирске, где скоро начнет строиться синхротронный центр. Другой суперсовременный синхротрон четвертого поколения, которого до сих пор нет нигде в мире, будет создан на базе нашего института в подмосковном городе Протвино.
Президент НИЦ «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук
Николай Тюрин: Наша отечественная мегаустановка — протонный синхротрон У-70 — позволяет ускорять частицы до энергии 70 ГэВ (Гигаэлектронвольт). Это был крупнейший научный проект СССР, если не считать космического. По техническим характеристикам У-70 являлся самым мощным в мире. В его создании участвовали огромное число советских предприятий и организаций. В итоге по своим параметрам и возможностям решения исследовательских задач У-70 оказался самым передовым и мощным научным комплексом того времени. Это немедленно было понято и оценено на Западе. Тут же пошли запросы и предложения от зарубежных научных организаций по участию западных ученых в экспериментах на этом синхротроне. Ведь в Европейской организации ядерных исследований и в США в то время самая мощная установка была на энергию 29 ГэВ, а наш ускоритель — 70 ГэВ!
Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне сыграл важную роль в становлении нашего института. В начале пути он поделился с нами своими кадрами, а затем создал ряд экспериментальных установок для проведения исследований на выведенных пучках высоких энергий.
Ускорительный комплекс У-70 создавался с огромным энтузиазмом и был запущен в 1967 году, как раз к 50-летию советской власти. Тогда было принято отмечать знаменательные даты яркими событиями и достижениями.
Сергей Иванов: Мы в то время подчинялись Министерству среднего машиностроения — более чем серьезному ведомству, которое не прощало любой ошибки нижестоящим организациям. Оно непрерывно следило за ходом работ и контролировало самые мельчайшие детали. После запуска У-70 в первых же экспериментах на этой установке немедленно было сделано более десятка крупных научных открытий. Во всем мире такой машины не существовало еще пять лет.
Только в 1972 году ускоритель на 200 ГэВ построили в США, а в 1976 году машину на 400 ГэВ запустил ЦЕРН (Европейская организация по ядерным исследованиям. — «Известия»). Он продолжает ее интенсивно эксплуатировать по сей день, хотя и построил Большой адронный коллайдер десять лет назад.
М. К.: А почему у ученых, работающих на У-70, возникла мысль о создании УНК (ускорительно-накопительного комплекса) — «советского коллайдера»? Когда она родилась и как?
С. И.: Нормальный путь развития любого ускорительного центра — эволюционный. Строится первое кольцо, нарабатывается опыт, потом наращивается следующее, еще одно... Именно так, постепенно, ЦЕРН пришла к Большому адронному коллайдеру. И мы тоже долгое время шли аналогичным путем. В 1983 году началось строительство кольца длиной 21 км — протон-протонного коллайдера на сверхпроводящих магнитах. Он должен был разгонять частицы до близких к возможностям Большого адронного коллайдера 3000 ГэВ, используя У-70 в качестве инжектора, то есть для предварительного разгона пучков частиц.
И вот к 1990-м годам УНК был уже практически готов. Но время было такое, что стройку пришлось заморозить.
М. К.: Сейчас идея коллайдера на базе УНК уже похоронена?
Директор ИФВЭ НИЦ КИ Сергей Иванов
Н. Т.: Время этого проекта ушло. Длина тоннеля в ЦЕРН — 27 км , а у нас — 21. Даже если мы удержимся на самом передовом уровне по параметрам магнитов, то всё равно не вырвемся вперед. С проектом, который был задуман изначально, мы не станем первыми. Уже двадцать лет как проект заморожен, и если думать о возрождении, то надо кардинально пересматривать его суть.
С. И.: Крупная научная установка — такая, как большой ускоритель элементарных частиц, — это индикатор состояния здоровья экономики, технологии и политической воли. Все страны, к которым сегодня применяют клише «вышли на путь устойчивого технологического развития», — Юго-Восточная Азия, например, — непрерывно строят у себя ускорители всех классов один за другим.
М. К.: Могут ли российские ученые в ЦЕРН выполнять все те исследования, которые сейчас идут в Протвино?
Н. Т.: Нет. Мы ведем фундаментальные эксперименты по направлениям, где энергии и другие параметры нашего научного комплекса позволяют получать результаты мирового уровня. В частности, это изучение редких процессов и новых состояний материи. На У-70 также выполняются и актуальные прикладные материаловедческие эксперименты.
С. И.: Есть задачи в диапазоне сравнительно небольших энергий, для которых невыгодно и бессмысленно использовать очень мощные ускорители.
М. К.: Если бы СССР не распался, мы были буквально на шаг от того, чтобы запустить у себя большой коллайдер первыми в мире. Но последний шаг к рекорду, увы, сделать не успели. Пальму первенства мы тогда отдали ЦЕРН...
Зато сегодня руководство нашей страны уделяет особое внимание научным мегапроектам. Это локомотивы науки и технологий, они «тянут» за собой огромное количество направлений высокотехнологичной индустрии, создают научные школы и выращивают кадры для них. Например, на базе установок, применяемых в физике элементарных частиц, сейчас активно развивается ядерная медицина, создаются новые методы диагностики и терапии.
С. И.: Причем хорошие идеи попадают на развитую структуру с минимальными инвестиционными затратами. Например, мы у себя на ускорителе реализовали идею так называемой протонографии: пучок протонов позволяет просвечивать очень плотные объекты и изучать их внутреннюю структуру. Оказалось, что пучок с энергией 50 ГэВ на нашем ускорителе идеально подходит для реализации этого метода. За три года мы построили полномасштабную установку для таких исследований на имеющейся базе.
Научный руководитель ИФВЭ НИЦ КИ Николай Тюрин
М. К.: Есть еще протонная терапия, когда частицами-протонами можно ликвидировать ненужные образования в человеческом организме. Этим много занимались на нашей площадке в Гатчине, в Петербургском институте ядерной физики. Были достигнуты большие успехи в адронной терапии вместе с Научным центром радиологии и хирургических технологий имени Гранова в Северной столице.
Н. Т.: В нашем институте также развивается проект в области лучевой терапии с использованием пучка ионов углерода. Ускоритель создавался для всей страны и до сих пор остается «научной меккой». К нам едут зарубежные физики работать на 70 ГэВ ускорителе, где активно ведутся методические и научные исследования. На ускорителе работают ученые из многих институтов — из ОИЯИ, МГУ, ИЯИ РАН и других.
С. И.: Когда люди работают на домашней экспериментальной базе, они совсем по-другому воспринимаются и в составе международных коллабораций. Их возможности на родине позволяют и на Западе чувствовать себя на равных. В той же ЦЕРН, например, нас всегда приглашают участвовать во всех важных экспериментах.
С. И.: Уверенное вхождение нашей страны в ЦЕРН в основном обусловлено теми связями, которые сложились в ходе совместной работы на У-70. Крупнейшие физики мира вместе росли в Протвино.
М. К.: Да, у нас сохраняются давние и глубокие традиции в физике высоких энергий, элементарных частиц и атомного ядра. Передовые исследования в этих областях когда-то были развернуты для развития атомного проекта. И этими уникальными возможностями мы располагаем до сих пор. Существенная их доля сосредоточена сегодня под крышей Курчатовского института, другая немалая часть — в научных учреждениях Академии наук под эгидой ФАНО. Институт физики высоких энергий, Институт ядерной физики Сибирского отделения РАН, Институт ядерных исследований в Троицке... У нас сохраняется всемирно известная школа. Она дала толчок развитию мегапроектов и в Европе, когда наши ученые вышли на мировой научный рынок. Именно с их помощью получаются результаты, так сказать, на острие ножа, уникальные, которые невозможно получить с помощью стандартных приборов. Создание этих мегаустановок само по себе уже прорыв, они – концентрация всех самых мощных технологических достижений и сегодняшнего, и даже завтрашнего, дня. Сегодня мы стали неотъемлемой частью мирового научного ландшафта., крупнейших мегапроектов: ЦЕРН, ИТЭРа, Европейского центра синхротронного излучения в Гренобле, Лазера на свободных электронах в Гамбурге. Во всех этих проектах мы равноправно участвуем интеллектуально, технологически, финансово.
Но сегодня мы снова развиваем мегаустановки на своей территории. Для приоритетного развития отобраны несколько проектов, которые идут полным ходом: нейтронный реактор ПИК в Гатчине, тяжелоионный ускоритель NICA в Дубне, токамак с сильным полем «Игнитор» на площадке «Росатома» в Троицком институте инновационных и термоядерных исследований... Наконец, синхротрон четвертого поколения — сложнейшая комплексная установка, которую мы планируем создать в Протвино. Думаю, мы сейчас располагаем всем необходимым для того, чтобы эти проекты на территории нашей страны смогли быстро воплотиться в жизнь и привлечь множество ученых — как российских, так и со всего мира.
