Цифровой журнал «Компьютерра» № 31

Юрий Тихонов (ИЯФ СО РАН) о Большом адронном коллайдере Алла Аршинова

Опубликовано 26 августа 2010 года

С момента появления в прессе первых сообщений о Большом адронном коллайдере (Large Hadron Collider, далее — LHC) прошло немало времени. С большим трудом мы, наконец, осознали, что «адская машина» не приведет к Большому взрыву и не спровоцирует конец света. Теперь мы знаем, кто такой Питер Хиггс, и что частица, названная его именем, действительно важна для понимания устройства мира. Но осознание того, как частица, которую никто и никогда не наблюдал, может «одевать» другие частицы массой, и как её наблюдение поможет разобраться с такими глобальными задачами, как, например, подтверждение Стандартной модели, есть не у всех. Тем более не ясно, как LHC расставит точки над i в теориях, объясняющих происхождение мира. За популярными ответами на эти и другие вопросы мы обратились к Юрию Тихонову, заместителю директора по научной работе Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН).

- Юрий Анатольевич, расскажите, пожалуйста, о сотрудничестве ИЯФ СО РАН и CERN.

- Институт ядерной физики начал сотрудничать с CERN ещё задолго до появления Большого адронного коллайдера. Наши физики участвовали в нескольких экспериментах и ускорительных проектах. С началом строительства LHC (90-е годы) масштаб сотрудничества резко увеличился. Мы участвовали в разработке, изготовлении и запуске многих элементов ускорителя LHC. Как известно, основной задачей LHC является проведение экспериментов по физике элементарных частиц, для чего, кроме самого ускорителя, необходимы сложнейшие установки – детекторы частиц. Вторым направлением сотрудничества было участие в создании детекторов для экспериментов на LHC. ИЯФ внес большой вклад в разработку и строительство детектора ATLAS. ATLAS – самая большая и сложная установка для исследований по физике элементарных частиц, около 130 институтов из 40 стран участвовали в её строительстве. Физики ИЯФ предложили новый подход в создании калориметра на жидком аргоне, и этот проект был принят коллаборацией ATLAS. Всего за 10 лет в ИЯФ было разработано и изготовлено принципиально нового высокотехнологичного ускорительного и детекторного оборудования на сумму около 200 млн. долларов США. Следует отметить, что для изготовления оборудования привлекался ряд заводов России. В настоящее время физики ИЯФ успешно ведут эксперименты с детектором ATLAS. ИЯФ также участвует в экспериментах на детекторе LHCb, целью которых является изучение физики В-мезонов, в то время как ATLAS — универсальный детектор для исследования большого количества процессов.

- Что такое механизм Энглера-Браута-Хиггса и частица Хиггса?

- Начнем с простых вещей. Что такое взаимодействие? Все прекрасно знают, что Луна притягивается к Земле, а Земля к Солнцу. Это гравитационное взаимодействие. Также мы знаем электрическое (электромагнитное) взаимодействие: одноименные заряды отталкиваются, разноименные притягиваются. Путем многолетних исследований было осознано, что переносчиком этого взаимодействия являются безмассовые частицы — фотоны. Но в процессе развития физики выяснилось, что есть и другие типы взаимодействий.

Физика элементарных частиц — это не оторванная или абстрактная наука, это наше желание осознать устройство мира. Человек любопытен, и одно из его основных желаний на протяжении веков — понять, как все устроено. В детстве мы ломаем игрушки и разрезаем яблоко, чтобы узнать, что внутри. А потом, переходя к меньшим масштабам, мы уходим в мир элементарных частиц и хотим найти самый маленький кирпичик, из которого состоят все другие частицы.

Итак, развитие физики привело к тому, что были открыты четыре фундаментальных взаимодействия: сначала гравитационное и электромагнитное, которые определяют нашу повседневную жизнь, потом было осознано, что есть силы, связанные со строением ядра (это сильные взаимодействия). Было также понято, что есть и слабое взаимодействие, объясняющее распад нейтрона. С повышением энергии роль слабого взаимодействия растет, условно оно становится сильнее, а электромагнитное — слабее.