Физики ныне у нас не в почете, их забыли. По-видимому, именно поэтому мимо наших СМИ прошло без преувеличения эпохальное событие, организованное не так давно физиками- ядерщиками. В конце прошлого года подготовка эксперимента держала в напряжении правительства многих европейских стран. Шутка ли — ядерщики взялись повторить в лаборатории Большой Взрыв, с которого почти десять миллиардов лет назад началось рождение Вселенной.
Опыт поставили в Европейском центре ядерных исследований — ЦЕРНе, который находится на границе Франции и Швейцарии, на самом большом в мире ускорителе. Пожалуй, это был самый дорогой эксперимент, который когда-либо проводился на Земле. Только за право исследователей принять в нем участие правительства двадцати европейских стран заплатили ЦЕРНу десятки и сотни миллионов долларов.
Поразительно при этом, что в опыте участвовала и группа украинских исследователей во главе с киевским профессором физиком-ядерщиком Геннадием Зиновьевым. Украинские ученые в величайшем эксперименте ХХ века представляли только себя, свои личные достижения и авторитет. Их страна, ее руководство до сих пор не удосужились даже осознать, что произошло. Как выясняется, Украина даже не представлена в ЦЕРНе, несмотря на то, что еще профессор Сергей Рябченко в то время, когда он возглавлял Комитет по науке и новым технологиям, подписал соответствующее соглашение о намерении нашей страны вступить в эту организацию…
С тех пор полноправными членами ЦЕРНа стали Польша, Чехия, Венгрия, Словакия, Болгария, Румыния и другие страны — далеко не гранды ядерной физики в мире. Однако их руководство, по-видимому, осознает значение самой авторитетной научной организации в Европе. Они поняли, что и путь в НАТО и ЕЭС лежит через ЦЕРН, потому что это признание интеллектуальной значимости и открытости государства.
О чувстве одиночества после большой победы, о непонятном нежелании родного государства взять даром то, о чем могут лишь мечтать другие, гораздо более богатые страны, и пошла речь в нашем диалоге с профессором Геннадием ЗИНОВЬЕВЫМ после его недавнего возвращением из Швейцарии.
Копенгаген? А это сколько километров от Киева?
В 1932 году, когда с шумом и помпой открывали Днепрогэс, в Харькове произошло еще одно событие, значение которого в полной мере оценили гораздо позже, — физикам удалось расщепить атомное ядро искусственно ускоренными протонами. К чести украинских ученых ядерная физика в Советском Союзе развивалась в то время почти исключительно в Харькове. Здесь проводились исследования мирового масштаба, с которыми сверяли свои достижения западные физики. Собственно физика высоких энергий в ее современном понимании началась в Харькове, когда там работали Ландау, Померанчук, Синельников, Лейпунский, Вальтер...
Неудивительно, что многие немецкие физики после прихода фашистов к власти посматривали в сторону Харькова и готовы были переехать сюда на работу. Известно, что физик-гигант Виктор Вайтскопф, по учебникам которого у нас училось не одно поколение ученых, после прихода к власти фашистов просил, чтобы его взяли работать в Харьков старшим научным сотрудником…
Ученые в мире еще помнят о великих исследованиях, которые проводились в Украине до того, как с началом войны физические школы свернули свою деятельность и переехали в Москву в специальные атомные городки под номерами.
«Когда я впервые приехал в ЦЕРН, — рассказал профессор Зиновьев, — секретарь оставила меня поработать в роскошном офисе, сообщив при этом, что он принадлежит самому Вайтскопфу. И добавила при этом: «Он сейчас на пенсии и приходит крайне редко». Я сел работать — и надо же! — через тридцать минут заходит метр и неожиданно обращается ко мне. Я не мог прийти в себя от того, что вижу легендарного классика ядерной физики, по книгам которого, переведенным с немецкого, учился!..
Когда я перестал заикаться и смог объяснить ему, что я из Киева, пришла пора удивляться ему. Одно название города вызвало у него такой восторг, что он тут же позвал другого патриарха науки Фешбаха — его курс физики также у нас был переведен и мы все по нему учились. Это так же человек, который участвовал в создании Великой физики в начале века…
Вскоре пришел Фешбах и заявил мне, что в своей жизни он «все меряет от Киева». Когда ему говорят, к примеру, что «я был в Копенгагене», он не упустит возможности спросить: «А сколько это километров от Киева?»
Понятно, что когда они узнали, что я из того самого мифологизированного ими Киева, они тут же представили меня «высшему местному научному свету». Это было очень кстати для будущей работы в ЦЕРНе.
Рождение Вселенной в отдельно взятой лаборатории
Сегодня ускорители элементарных частиц в институтах Киева и Харькова замерли из-за отсутствия средств на эксперименты, и ядерные физики разбежались по всему миру, а кто остался, забыл даже когда-то сладкое слово «опыт». Так что участие группы украинских исследователей в нашумевшем ЦЕРНовском эксперименте было неожиданностью.
Самое удивительное, что наши ученые пробились в престижное научное учреждение Европы не в качестве представителей Национальной академии наук Украины или другого исследовательского центра нашей страны. Они были приглашены исключительно благодаря личным научным достижениям — их пребывание там финансировалось европейскими научными организациями.
«Я присутствовал на семинаре в феврале, где было объявлено об успешном завершении эксперимента, — рассказал Геннадий Зиновьев. — Киевские физики давно занимались этой проблемой. Начали еще тогда, когда она казалась довольно искусственной. Непонятно было даже, в чем смысл экспериментов. Но то, что большое количество родившихся частиц в результате столкновения могут создать условия для очень большой плотности, в результате чего состояние материи может перейти в другую фазу, было заявлено уже в те годы. Кроме меня, этим занимались, Виталий Шелест, Володя Миранский, Марик Горенштейн, Боря Струминский и другие. У нас появилась определенная мировая репутация. А когда к этому усилился интерес, мы стали участвовать в разного рода серьезных международных мероприятиях. Проводились конференции, создавались коллаборации. Многое о тех временах сохранилось в виде научного фольклора. Постепенно мы стали членами мирового научного коллектива, который «болел» этой идеей».
Суть открытого в ЦЕРНе явления в том, что в лаборатории удалось создать условия для Большого Взрыва, и было зарегистрировано новое состояние материи — КГП (кварк-глюонная плазма). Как считают современные физики, именно в таком состоянии находилась ранняя Вселенная в первые микросекунды после своего рождения. Астрофизикам ранее уже удавалось «ловить эхо» — отдельные осколки Большого Взрыва. Но получить подобное явление в лабораторных условиях стало возможно, лишь когда были созданы сверхмощные ускорители. В результате лабораторного взрыва был получен весьма плотный «первозданный борщ», который состоял из кварков — неделимых элементарных частиц и глюонов — квантов силового поля, представляющих своеобразный «клей» для соединения кварков.
Как утверждают физики-теоретики, после Взрыва Вселенная стремительно остывала и кварки «склеивались» в пары и тройки, образовывая адроны (нейтроны, протоны и прочие элементарные частицы, каких уже обнаружено многие десятки). Кварки плотно «замурованы». Возможность освободиться и перейти из одной частицы в другую появляется у кварков, когда создается концентрация энергии и плотность, какие были на ранней стадии развития Вселенной.
Баран-баран-буц!..
В ЦЕРНе на самом мощном в мире ускорителе удалось разогнать ядра свинца до световых скоростей и энергии в 33 000 ГэВ, а затем столкнуть их «лоб в лоб». При этом ядерное вещество разогревалось до температур в сто тысяч раз выше, чем в центре Солнца. Плотность его возросла в двадцать раз. Создались условия, при которых обычная материя должна переходить в кварк-глюонную плазму. Правда, этот переход осущестляется в какие-то ничтожные доли секунды, но за это время, как и при Большом Взрыве, происходит быстрое расширение, образование и разлет огромного числа вторичных частиц и волн. Если раньше фотографии трасс, по которым разлетались частицы, напоминали засветку от полета одиноких трассирующих пуль, то сейчас это были снопы искр, месиво из каких-то светящихся объектов, нередко рождающихся из ничего. Эти фотографии и являются документом, который изучают современные ядерщики.
Словосочетание «кварк-глюонная плазма» на том семинаре не звучало, но по мере появления новых экспериментальных данных, будут сформулированы совершенно четкие сигналы кварк-глюонной плазмы. Если посмотреть на картинку, которая возникает в результате столкновения двух ядер свинца в ускорителе, — это сплошная каша трэков. Есть основания верить: плотность настолько высока, что частицы «расплавлены».
«Это исключительно сильный эксперимент, — так оценил происшедшее профессор Зиновьев. — Однако когда была презентация научного открытия в ЦЕРНе, фамилии авторов не назывались. Слишком велико значение открытия, и не следует спешить с «раздачей слонов». Время все расставит на свои места, новые эксперименты внесут полную ясность в то, что уже сделано.
Была прямая трансляция этого семинара на мировую компьютерную сеть. За докладом следили, затаив дыхание, во всем мире. Буквально через час я получил из Штатов вопрос от знакомого исследователя: «Правда ли, что открыли плазму?»
Для нас ответ на этот вопрос, с оглядкой на то, сколько сил вложено и что еще предстоит сделать, не так уж важен. А вот для руководителей проекта слово «открытие» приобретает принципиальное значение, потому что они прекрасно представляют, сколько средств еще нужно вложить, чтобы довести дело, если не до конца, то до следующего значительного результата. Они не могут сказать, что вот работали, работали, а ничего не получилось. Никто денег в этом случае на продолжение работы не даст. А ведь есть основания считать, что физики пробиваются в мир, который перевернет все наши представления и направит продвижение технологий в новом веке по совсем иному пути…
Ожидания настолько фундаментальны, что браться что-либо предсказывать безответственно. Но то, что мы у стены, за которой таится Нечто совершенно невероятное, это уже очевидно. Мы уже дотронулись до нее. Более того — заглянули за нее, но вот разобраться, что там, пока нет сил. Необходима техника эксперимента получше…
Не сварят ли физики «борщ» из нашей планеты?
— А вы уверены, что в результате столкновения тяжелых частиц и выделения огромной энергии не начнет гореть материя и все не превратится в «черную дыру»? — этот вопрос в конце концов я задал профессору Геннадию Зиновьеву.
— Вопрос закономерный, — ответил ученый, — и при всей его фантастичности упрекнуть людей, что они зря боятся, нельзя. Кстати, само намерение произвести подобный эксперимент не на шутку испугало многих в мире. Появились предположения, что моделирование взрыва в лаборатории может выйти из-под контроля, в опыте может родиться «черная дыра», которая в мгновение ока проглотит лабораторию, за ней Швейцарию вместе с Францией, на границе которых расположены лаборатории ЦЕРНа, затем туда же унесутся и все остальные части планеты с ее не в меру любопытными обитателями. Сейчас те же страхи носятся вокруг опытов в США на Брукхейвенском ускорителе. Американское и европейские правительства учредили комиссию и потребовали от виднейших ученых подписать «гарантийное письмо», где бы утверждалось, что ничего планеторазрушающего не случится. Лучшие физики мира, Нобелевские лауреаты вынуждены были поставить подписи под этой «гарантией», и только тогда ученым было позволено моделировать Большой Взрыв, когда-то породивший Вселенную.
И все же есть основания воспринять их ответ скептически, потому что в нем зафиксирована не более чем мера нашего незнания. Опасения простого, далекого от физики человека важнее. Кстати, я был автором одной из идей, заключающейся в том, что у кварк-глюонной плазмы есть свойства, общие со свойствами «черной дыры». Я не смог доказать, что это одно и то же, но многие свойства у них абсолютно одинаковые. И это наводит на мысль, что поиск плазмы может привести к весьма странным последствиям…
Впрочем, физики предусмотрели нервную реакцию людей и пошли на «маленькие хитрости». Например, поменяли название эксперимента. Когда людям говорят, что сталкивают простые частицы, их это не особенно волнует, а когда они узнают, что сталкивают ядра, у них мороз идет по коже. Так как люди знают: от ядер произошло что-то плохое, и это их пугает. А сейчас в мире к физикам отношение не-однозначное.
Когда мощный ускоритель в Брукхейвене был построен, местное население стало требовать от департамента энергии и чиновников других учреждений США заключения, что ничего страшного не произойдет. Аламагордо (место, где была взорвана первая атомная бомба) уже научил людей, что фантазии физиков иногда воплощаются черт знает во что. И вот авторитетная комиссия из первой десятки физиков мира сделала заключение, что, по их мнению, ничего страшного не произойдет…
— А если произойдет, то с кого спросишь, когда от планеты не останется ничего? Я, кстати, задавал в 1970 году Андрею Сахарову вопрос о том, какие опасности нас ожидают в связи с использованием атомной энергии в мирных целях, мол, не следует ли ждать сюрпризов? Он ответил, что самое страшное — Хиросима — уже произошло… Так же оптимистично на этот вопрос мне ответили академики Боголюбов, Александров, Блохинцев… Чернобыль им даже и не снился. Так что, слушая физиков (даже тех, кто безусловно честен), надо к их прогнозам относиться с сомнением…
— Безусловно, специалистам свойственна определенная зашоренность. И заключения даются в рамках каких-то идей и теорий. А мы знаем, что нет теории, являющейся истиной в последней инстанции. Мы на такой грани, что в лаборатории может произойти вспышка, по сравнению с которой все ядерные испытания покажутся цветочками...
Взрыв в ЦЕРНе длился… стотысячную долю секунды. Земля, к счастью, осталась цела. Осмелевшие физики уже готовятся к более масштабным экспериментам, которые должны начаться в 2005 году.
Деньги любят считать даже физики!
Участие в ядерных экспериментах, — имеет свою специфику. И прежде всего даст возможность руководителям программы устроить соревнование между претендентами на сооружение детектирующих систем. Строить желают все, однако технические возможности есть лишь у единиц. Конкурсный отбор на каждом этапе позволяет отобрать лучшие и более дешевые предложения.
Понятно, что за такие заказы идет конкурентная борьба, потому что победа — это не только деньги, но и возможность работать в серьезном международном коллективе. А это дает богатейший научный и технологический опыт ученым, инженерам, конструкторам. Одновременно обеспечивает высокотехнологическими заказами предприятия, содействует развитию своей промышленности. Здесь легко заработать имя, которое открывает дорогу в Европу.
Сенсационные опыты по изучению кварк-глюонной плазмы, о которых объявили в феврале, положили начало большой серии экспериментов. Сейчас исследования перемещаются в Брукхейвенскую национальную лабораторию США.
Ускоритель в ЦЕРНе временно останавливается. Он будет реконструирован к 2005 году, и тогда лидерство в исследовании проблемы опять перейдет к ЦЕРНу. Пока здесь полным ходом идут работы по сооружению «Большого Адронного Коллайдера» (LHC). Энергия столкновения ядер на нем будет в 30 раз больше, нежели в Брукхейвене, и в 360 раз превышать те энергии, которые были достигнуты в февральских экспериментах этого года. Рост энергии позволит продлить время жизни сгустка кварк- глюонной плазмы и таким образом получше присмотреться к ее физическим особенностям. Очевидно, что в физике зреют эпохальные события. Ученые стараются не упустить момент.
Россияне весьма интенсивно принимают участие в одном из двух основных экспериментов в Брукхейвене под названием ФЕНИКС. Для этого они очень оперативно перевезли многотонный электромагнитный калориметр, состоящий из 10080 детекторных каналов из свинцового стекла, фотоумножителей, электроники. Этот прибор, способный извлекать нужные сигналы, составляющие лишь 0,1% от фона, использовался в экспериментах в ЦЕРНе, но был переделан с учетом новых требований. Теперь он будет ловить фотоны в лаборатории США, рождающиеся от столкновения ядер золота.
Столкновения ядер на LHC в ЦЕРНе будут изучаться в рамках эксперимента АЛИСА. Концентрация экспериментов в крупных центрах, вокруг уникальных установок, изготовляемых путем международного разделения труда, — объективная мировая тенденция. Самый эффективный способ избежать деградации фундаментальной науки в Украине, сохранить основные научные школы, коллективы, технологии — развивать и поддерживать международное сотрудничество.
Судьба подарила нам шанс...
В детекторе ускорителя в ЦЕРНе есть важная часть — блок фотодиодов. Он громоздкий и не очень хороший. Конструкция устарела. Харьковские инженеры, которые работают в АЛИСЕ, предложили совершенно сногсшибательную идею — вместо традиционных и уже отмирающих фотодиодов применить силиконовые детекторы. Реализация харьковской идеи позволила бы резко улучшить характеристики приборов.
К сожалению, в ЦЕРНе идет война между участниками эксперимента и европейскими странами, которые производят оборудование, а Украина не является участницей эксперимента. Поэтому, несмотря на то, что украинская сторона сделала очень перспективный детектор, пробиться с ним на европейский рынок трудно. Борьбу за этот заказ украинские ученые не бросили, но то, что Украина не является членом ЦЕРНа, серьезно осложняет их позиции. Дорогие заказы просто так не отдают.
«Однако, — утверждает профессор Зиновьев, — у нас сильные позиции и на другом направлении. В АЛИСЕ будут лететь тяжелые ядра, например свинца. Потери энергии в пучке ускорителя при этом могут оказаться весьма большими. Лучшие специалисты работают над этой проблемой. Пока установлено лишь одно: это будет не опасно для жизни человека. Определена доза, которую смогут набрать приборы при работе ускорителя. Установлено, что предлагаемый конкурентами детектор сможет работать лишь около пяти лет. Крайне мало! Он должен работать хотя бы в два раза дольше. Выбрасывать миллиарды долларов, чтобы работать так мало, — на это никто не пойдет…
Вот, собственно, эти трудности и создали шанс, поскольку у харьковских коллег, которых я привлек для работы над проектом, есть технология, которая позволяет создать более надежные приборы. Полисиликоновые резисторы существенно повышают радиационную стойкость детектора. Они по этому параметру вполне конкурентны».
Однако «Квазар», который выпускает необходимые приборы, буквально лежит, как и титаномагниевый комбинат в Запорожье, который являлся главным поставщиком приборного силикона в бывшем Союзе. Ясно, что не все наши технологии (особенно в микроэлектронике) самые передовые, но интерес ЦЕРНа в том, что у нас приборы можно изготовить очень дешево. И мы, как оазис достаточно высокого уровня и невиданной дешевизны, в этом смысле для них представляем большой интерес.
Чиновники не понимают, что мы сделали и что это сулит стране. Ведь можно получить заказ минимум на 5 миллионов долларов. Если чуть-чуть постараться, то и вдвое больше. У украинской микроэлектроники заказов сейчас вообще нет. А это уникальный случай дать импульс к жизни хайтековскому направлению нашей промышленности. Это схема, которая позволяет реально запустить важнейшие заводы. Если бы в стране люди вертелись не с целью набить собственные карманы, а с целью продвинуть на рынок науку, технологию, медицину, то получилось бы дело. Есть же пример Финляндии, где не было никакой физики, но благодаря тому, что страна вступила в ЦЕРН и начала делать для него приборы, финны сумели создать лучшую в мире диагностическую аппаратуру. Ну что мешает это же сделать нам? У нас все для этого есть! Судьба подарила нам шанс!
Нам бы обратить внимание на то, сколько усилий прилагают наши соседи, чтобы утвердиться в ЦЕРНе. Здесь ежедневно работает около 150 россиян. Команда постоянно меняется. Россия держит там людей за свои деньги. Нам не дает денег наша страна — их дает ЦЕРН и УНТЦ, так как мы показали свою полезность. Но Украине очень важно там быть, хотя совершенно очевидно, что сегодня наша страна не в состоянии внести 25—30 миллионов долларов, чтобы стать членом этого международного центра. Мои переговоры в ЦЕРНе с руководством привели к тому, что с учетом всех трудностей Украины они согласны учредить на ближайшие шесть лет щадящий режим, при котором придется внести только 3—4 миллиона долларов.
А не взять ли в пример Польшу?
Финны вступили в ЦЕРН в конце 80-х годов, чуть опередив восточноевропейские страны. В чем секрет их успеха? Они получили у ЦЕРНа щадящий режим для размещения его заказов у себя. Это «бартер» в западном исполнении, а на самом деле — целевая поддержка собственной индустрии. Почему Украина не может пойти по этому пути?
ЦЕРН пока заинтересован в привлечении украинских возможностей. Для этого есть много счастливых совпадений. Во всяком случае, пока живы люди, которые помнят, «сколько от Киева до Копенгагена»… У нас достаточно хорошо развита инфраструктура, сильная наука, очень сильны научные военно-технические достижения, дешевая рабочая сила.
Все это объясняет, почему ЦЕРН пошел на то, чтобы Украина не платила чистый вступительный «кэш». Деньги, которые она выделяет ЦЕРНу, останутся у нас в стране, и еще индустрия собственная работает! Причем индустрия не на уровне полузатопленной шахты, где каждый день ждут взрыва, а на уровне мощных и перспективных технологий. Как это донести до правительства?
Всю трагичность этого вопроса профессор Зиновьев объясняет так: «Прошло уже шесть лет, как мы начали дело с ЦЕРНом. Я в 93—94 гг. привез делегацию ЦЕРНа в Харьков. Что с тех пор произошло? Ничего… Сначала нам помогал профессор Сергей Рябченко — человек безусловно прогрессивный. Он осознал перспективы всего этого дела и подписал бумагу. Но потом на его должность пришел другой человек.
Что делалось после этого — страшный сон. ЦЕРН — организация, которая по своему уставу взаимодействует только с исполнительной властью. В принципе, они не поддерживают отношений с научными организациями. (Хотя, что удивительно, Российская академия ухитрилась получить в ЦЕРНе статус наблюдателя!) Это существенные детали, которые надо иметь в виду, если мы хотим наладить с ЦЕРНом нормальные отношения.
Меня как-то пригласил начальник отдела ЦЕРНа по странам Восточной Европы и бывшего Союза проконсультировать по части украинского участия в ЦЕРНе. Еще профессор Рябченко обещал в АЛИСУ вложить миллион швейцарских франков. Обязательство за нами числится до сих пор. Эта сумма редуцировалась после моих усилий в 900 тысяч швейцарских франков. Понятно, что с нашей стороны никто и этих денег никогда не даст...
Раньше — и Россия этим часто пользовалась — в Швейцарию из СНГ поставляли разные детали. В основном из железа, поскольку оно у нас дешевое: силовые трансформаторы, магнитные всякие приспособления и другое.
В ЦЕРНе на это смотрят косо: вы не черная Африка, нечего прибедняться и поставлять какое-то сырье, когда у вас есть индустрия и светлые головы. Пока рабочая сила недорогая, этим нужно воспользоваться.
На последних переговорах нам определили щадящий взнос, как вначале установили Польше. Пример Польши для нас чрезвычайно важен — они очень рано начали сотрудничать с ЦЕРНом и ушли очень далеко. Их приняли мгновенно, дали щадящий режим на пять лет. Сейчас эта страна вышла на уровень, когда может отказаться от щадящего режима. Это путь возрождения и для Украины.
Но у нас все постоянно находится в процессе перемен. Министерство науки непрерывно видоизменяется. И все эти увлекательнейшие трансформации мешают сдвинуться с места. А жаль — наши соседи ушли уже очень далеко. Наше легкое недомогание на старте может превратить некогда ведущую в ядерной физике державу в немощного недоумка, который, увлекшись спасением самых отсталых отраслей своей промышленности, дал погибнуть направлениям, которые выводили его в мировую элиту».