В ЦЕРНе начнут поиск скрытых частиц
В этом году цикл «Рождественских лекций», традиционно проводимых в конце года в НИТУ «МИСиС», открыла лекция профессора Университета Imperial College в Лондоне, ведущего сотрудника ИТЭФ, доктора физико-математических наук Андрея Голутвина.
Андрей Голутвин — известный ученый, специалист в области физики элементарных частиц, руководитель эксперимента LHCb на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРН (Европейский совет ядерных исследований).
В своем выступлении Андрей Голутвин рассказал еще об одном новом эксперименте ЦЕРНа, который также будет проводиться под его руководством. Речь идет о проекте под названием SHIP — Search for Hidden Particles (поиск скрытых частиц), цель которого — поиск следов частиц, чье существование укажет на существование физики за пределами Стандартной модели.
Для создания уникальной установки для нового эксперимента потребуются и уникальные материалы, аналогов которым пока нет. К тому же создавать такое сложное оборудование можно только с применением современных компьютерных технологий и алгоритмов на основе методов машинного обучения. Руководители проекта очень рассчитывают на экспертную помощь ученых из НИТУ «МИСиС», где под задачи проекта SHIP создается специальная лаборатория, в которую будут входить разработчики-материаловеды и физики, занимающиеся фундаментальной наукой. С точки зрения Андрея Голутвина, МИСиС обладает всеми необходимыми ресурсами и компетенциями для успешного решения задач, связанных с техническим обеспечением эксперимента SHIP. В октябре 2017 года между МИСиС и ЦЕРН подписано соглашение о сотрудничестве, в соответствии с которым университет становится полноправным участником коллабораций LHCb и SHIP. 
После лекции мы встретились с профессором Голутвиным и задали ему несколько вопросов.
Андрей Игоревич, вы сказали, что проект SHIP еще не стартовал?
Нет еще. Он сейчас проходит многоступенчатую экспертизу. Все началось с того, что мы — группа из двенадцати человек — написали представление эксперимента. После этого соответствующие комитеты в ЦЕРНе его рассмотрели, и нам было рекомендовано подготовить техническое предложение и создать коллаборацию. Мы эту коллаборацию создали (сегодня в ней примерно 250 физиков из 45 институтов из 16 стран) и очень сильно расширили физическую программу, написали две большие книжки, которые тоже в течение полугода проходили экспертизу соответствующего комитета в ЦЕРНе. После этого нам рекомендовали составить комплексное проектное исследование. На основании этого документа европейской группой по развитию стратегических проектов физики элементарных частиц будет принято решение об утверждении эксперимента SHIP. Решение будет принято в 2019-м – начале 2020 года.
Я очень надеюсь, что будет принято положительное решение, потому что, если честно, дело зашло уже очень далеко. В ЦЕРНе уже выделены довольно большие деньги на разработку установки. Если решение будет положительным, то первое, что мы должны будем сделать, это подготовить технический проект эксперимента, куда будут входить такие параметры, как стоимость и ответственности разных стран за изготовление различных компонент этого большого эксперимента. Наверное, это случится где-нибудь в 2021 году. После этого начнется собственно строительство самой установки. В конце–середине 2025 года она должна быть готова. И когда в 2026 году в ЦЕРНе начнется очередной раунд набора данных (после окончания процедуры обновления БАК во время его очередного длительного «отпуска» — Прим. ред.), когда все ускорители заработают, мы уже будем готовы к тому, чтобы начать поиск этих частиц.
Какие еще российские организации участвуют в проекте?
Довольно много. В проекте с российской стороны есть два координатора — это НИЦ «Курчатовский институт», который представляет Владимир Шевченко, и Физический институт имени П.Н. Лебедева РАН (Наталья Полухина).
Какую роль в проекте играет МИСиС?
МИСИС сейчас начинает играть очень большую роль. Именно в МИСиС будет разрабатываться ключевой детектор всей установки SHIP и решаться связанные с этим проблемы.
Разработка установки начинается с мишени. Это цилиндр диаметром 30-40 см и длиной 1,5 метра. Он должен быть сделан из такого материала, чтобы в течение 5 лет он мог работать в условиях очень большой выделяемой мощности. Это первая проблема. Вторая проблема связана с созданием очень большой системы электромагнитов, собранных из тончайших листов холоднокатанной электротехнической стали толщиной 300 микрон. Для того чтобы понять, какая форма должна быть у такого электромагнита, как его собрать, над этим уже сейчас работает группа сотрудников МИСиС. И здесь параллельно нужно развивать методы машинного обучения, чтобы оптимизировать форму этих магнитов. То есть и технология, и сама сталь будут российские.
Мы очень сильно надеемся на экспертизу МИСИСа и в плане самих материалов и в плане инженерных технологий, как это все собрать.
В МИСиСе вами была создана специальная лаборатория под этот проект?
Я принимал участие, собственно, в идее о необходимости объединения в одном месте экспертизы по материаловедению с нуждами фундаментальной науки. И с помощью моих коллег мы попытались собрать эти силы в МИСИСе вокруг проектов ЦЕРНа — не только SHIP, но и LHCb. Это такой двусторонний процесс. Я честно скажу, я впервые в своей жизни отвечаю за создание всей установки, начиная от идеи до реализации. Чтобы заниматься таким проектом, нужно очень широко смотреть на вещи, нужно понимать очень много вещей в совершенно разных областях, прежде всего в материаловедении. Я просто понял, что в МИСИСе накоплен очень большой опыт по тем вопросам, которые мне очень важны для реализации этих проектов.
Как вы думаете, как это отразится на рейтинге МИСиС?
Я думаю, конечно, очень хорошо отразится. В нашем проекте работают ученые из ведущих университетов мира. И когда МИСИС вольется в эту программу, это неизбежно приведет к его лучшей узнаваемости в университетском научном мире. Для университета это будет колоссальная реклама.
И в конце — традиционный вопрос. Как вы думаете, как результаты ваших исследований отразятся на жизни людей? Как они изменят мир?
Фундаментальные исследования уже изменили мир. Сейчас все в мире знают, что такое ЦЕРН, что там занимаются фундаментальной наукой, пытаются понять, как устроена Вселенная. Мы чувствуем поддержку наших исследований, потому что с точки зрения людей, это правильная вещь, на которую надо выделять деньги. И все ждут что-то от ЦЕРНа. Вы сами подумайте, такого не было десять лет назад.
Не было.
Вот ответ на ваш вопрос.
Текст и фото: Владислав Стрекопытов