Щороку у грудні в Європейській організації ядерних досліджень ЦЕРН проводиться традиційна велика конференція учасників проекту CMS на Великому адронному колайдері - так званий CMS-тиждень, під час якого науковці з багатьох країн світу обговорюють досягнуті за минулий період результати. Від нашої країни в цій конференції бере участь представник України в проекті CMS начальник лабораторії взаємодії частинок високих енергій Національного наукового центру «Харківський фізико-технічний інститут» (ННЦ ХФТІ) кандидат фізико-математичних наук Леонід Левчук. Напередодні від'їзду вчений розповів кореспондентові Укрінформу про участь українських дослідників у експериментах ЦЕРН.
- Відразу уточню, що в роботах зі створення Найбільшого адронного колайдера Україна не брала участі, але наша країна, зокрема ННЦ "ХФТІ", вже близько двадцяти років є учасником одного з чотирьох найбільших експериментів на прискорювачі - CMS (від англійського Compact Muon Solenoid). Це один з двох великих універсальних детекторів елементарних частинок на ВАК у Європейській організації ядерних досліджень ЦЕРН. На початку 90-х років була підписана угода між ЦЕРНом і урядом України, яка стала основою для нашого співробітництва.
- Які основні напрями участі наукового центру "ХФТІ" в експерименті CMS?
- Їх усього три: перший - це продовження участі в роботі з адронного калориметра детектора CMS, другий - участь в обчислювальній Grid-інфраструктурі експерименту CMS, і третій - власне, фізичний аналіз результатів.
Хочу зазначити, що обчислювальний комплекс ми почали створювати в 2001 році, коли роботи наших вчених зі створення пластин для торцевих адронних калориметрів вже закінчувалися. У 2005 році наш обчислювальний комплекс першим з українських був зареєстрований як частина світового обчислювального комплексу LHC Grid. Зауважу, що тоді ще не було навіть української Grid- інфраструктури, ми реєструвалися через російську.
У 2009 році сталася ще одна дуже важлива подія - за півроку до запуску колайдера ми встигли пройти сертифікацію, до речі, досить жорстку, саме як учасники експерименту CMS. Тобто за півроку до запуску колайдера наш обчислювальний комплекс був офіційно визнаний повністю готовим до прийому даних з ВАК.
Завдяки цьому практично з початку роботи колайдера ми почали отримувати дані для опрацювання. Відтоді цей комплекс працює, як кажуть, 7 днів на тиждень 24 години на добу. За три роки роботи колайдера на нього було передано майже 280 терабайт даних. Це близько мільярда подій, зареєстрованих в експерименті CMS.
От і зараз, коли ми з вами розмовляємо, хоч колайдер зупинено на модернізацію, на наш комплекс продовжують надходити дані з центрів першого ярусу, тобто ми займаємося офлайн-опрацюванням. Адже, щоб щось знайти, якусь нову фізику, потрібно опрацювати колосальні обсяги даних. Але спочатку їх потрібно десь накопичити, а потім вже шукати цю навіть не голку в копиці сіна - це дрібниці порівняно з шансами віднайти суперчастинки.
І от робота цього комплексу - це, по суті, основний внесок України взагалі в експеримент CMS.
- Планується, що модернізація Великого адронного колайдера триватиме до кінця 2014 року. Які наукові завдання ви ставите перед собою в період його "простою"?
- Ми продовжуємо роботи з адронного калориметра. Зараз у зв'язку з початком модернізації ВАК вони інтенсифікувалися.
Річ у тому, що через рік колайдер буде знову запущено зі своїми, так би мовити, крейсерськими параметрами, тобто енергія протон-протонних зіткнень буде проектною - 13 або 14 тераелектронвольт, це питання ще не вирішене остаточно. Проектної світності вже майже досягнуто: зараз пікова світність становить 80 відсотків від проектної, а після модернізації буде 100 відсотків. Планується, що з цими параметрами колайдер пропрацює років три, а потім буде зупинений на чергову модернізацію. Далі планується поетапно підняти світність колайдера на порядок. Це означає, що протон-протонних зіткнень за секунду відбуватиметься на порядок більше. Відповідно, на порядок зростуть радіаційні навантаження. Але жоден з детекторів на Великому андронному колайдері на ці параметри не був розрахований, тому з усіма детекторами потрібно щось робити, потрібно якось їх змінювати, і CMS, звичайно ж, не виняток. Торцеві адронні калориметри теж потрібно частково змінювати. Тому перед нами знову постає те саме питання, що і на початку 90-х років. Відповідь на нього ми активно шукаємо, і, треба сказати, що результати цієї роботи вже помітили в ЦЕРН, тобто вони мають певний резонанс.
Ще хочу зауважити, що за роки роботи ВАК детектор CMS почав проявляти перші ознаки старіння від тих радіаційних навантажень, поки що дуже маленьких, які там були. Наприклад, пошкодження деяких вузлів детектора на ділі виявилися великими, а десь і значно більшими, ніж оцінювалося раніше. Потрібно зрозуміти, чому це сталося. І от ці роботи у нас теж виконуються, і досить успішно.
- У співробітників центру вже є рішення щодо модернізації детектора?
- Ми його шукаємо.
- І знайти його потрібно всього за рік?
- ВАК працюватиме зі своїми проектними параметрами приблизно до 2018 року, тобто час ще є. Але, припустімо, у вас є якесь вирішення проблеми, ви знайшли якийсь сцинтиляційний матеріал для детектора, але його потрібно десь випробувати. Найкраще місце для випробувань - той самий колайдер, тому що де ще можна знайти пристрій з такими енергіями? Тобто логічно перш ніж займатися масовим виробництвом пластин, зробити одну пластину з цього сцинтилятора, помістити її як дослідний зразок у калориметр детектора і подивитися, як він працює на тій світності, яка є зараз. І от у цьому плані, звичайно, треба поспішати, часу завжди не вистачає.
- Ви берете участь в експерименті CMS як представник України з самого його початку. А відповідь на яке питання ви особисто як учений хотіли б дізнатися?
- Звичайно, мені все цікаво, але якщо спробувати сформулювати двома словами... Існує так звана Стандартна модель елементарних частинок. Ніколи ще вона не піддавалася такій серйозній перевірці, як це робиться на Великому адронному колайдері. Звичайно, мене цікавить питання, чи дійсно ця теорія справедлива? Поки що експеримент CMS підтвердив, що Стандартна модель є дійсно не моделлю, а, можна сказати, теорією, що працює в дуже широкому діапазоні енергії. Так от, мені цікаво, чи настає, і якщо настає, то де, в якій енергетичній області, той момент, коли відбувається порушення ось цієї Стандартної моделі. Тобто, коротше кажучи, чи будуть в експерименті CMS, скажімо так, незаплановані відкриття. Наприклад, бозон Хіггса сподівалися знайти дуже давно. А чи будуть якісь несподіванки - це цікаво.
- Чи можуть інші українські вчені на цьому етапі підключитися до експерименту CMS, якщо у них буде таке бажання? Чи всі напрями досліджень вже "розібрано"?
- Це цілком реально. Звичайно, якщо з'являється щось, що потребує вивчення, то відразу ж намагаються знайти людей, які здатні ці дослідження виконати. Але це не означає, що не може бути нових пропозицій. По-перше, фізика розвивається як наука. З одного боку, з'являються нові теоретичні ідеї, виникає новий інтерес експериментаторів у пошуку чогось нового, що пророкують теоретики. З іншого боку, технологія теж не стоїть на місці, з'являються якісь нові цікаві матеріали, можливо, ті ж сцинтиоляційні. Тобто поле діяльності завжди є. Наприклад, хто знає, який вигляд матиме адронний калориметр для детектора CMS, скажімо, років через десять? Зараз ніхто цього сказати не може.
- 3 жовтня Україна і CERN підписали угоду про надання Українській державі статусу асоційованого члена в цій організації. Нині в CERN працюють 47 українських учених. Як би Ви визначили місце наших дослідників у цій структурі - рівні серед рівних чи все-таки їхня роль є допоміжною?
- Принаймні, в експерименті CMS я б нашу роль допоміжною не назвав. Як я вже говорив, наш обчислювальний комплекс є частиною світового обчислювального комплексу LHC Grid, тобто вчені з усього світу аналізують отримані в експерименті дані на нашому комплексі. Тому ми зобов'язані бути на тому рівні, який є в експерименті CMS. Якщо ми опустимося нижче, нас звідти, пробачте, викинуть миттю - навіщо тримати такий центр, до якого немає довіри?
- А в плані опрацювання результатів експерименту чи є в українських учених якісь революційні ідеї?
- Ви розумієте, на те вони і революційні, що виникають нечасто...
Олена
Anna
Светлана