На сессиях ПКК

От новой физики до космических ливней

41-я сессия Программно-консультативного комитета по физике частиц проходила в ДМС 25-26 июня. В весьма насыщенной программе двухдневного заседания по традиции содержались информационные сообщения о решениях предыдущих сессий, Ученого совета и Комитета полномочных представителей правительств государств-членов ОИЯИ, а также отчеты руководителей проектов и тем о текущей научно-исследовательской работе и перспективных планах. Первый блок докладов был посвящен проекту NICA - ходу работ по его реализации, эксперименту BM@N, 49-му и 50-му сеансам работы на Нуклотроне.

По просьбе журналистов эти сообщения прокомментировал директор ЛФВЭ В.Д.Кекелидзе:

- Конечно, NICA в центре внимания ПКК. Еще предыдущим ПКК и Ученым советом были поставлены задачи прояснить два, я бы сказал, самых ответственных момента реализации проекта. А именно - строительство: ясно, что с ним связано решение множества непростых задач. И второе - создание большого магнита для MPD, тоже технология сложная, ей владеют только две компании в мире, которые делали магниты на двух крупнейших установках на LHC. Это ASG в Италии и Toshiba в Японии.

По части строительства мы уже прошли главную госэкспертизу в прошлом году. И впервые успешно реализовали международный тендер, победителем которого стала крупнейшая в Европе строительная компания Strabag, имеющая опыт возведения подобных объектов в DESY. И для нас это очень важно, потому что мы будем уверены, что все технические требования, а они непростые, будут выполнены. Сегодня мы находимся на стадии подписания контракта.

Второй момент, связанный с большим магнитом. Мы начали работать с вышеупомянутыми компаниями и заручились поддержкой коллективов в ЦЕРН, которые уже прошли весь сложный путь создания таких магнитов для CMS и ATLAS. Нам предстоит определить, какая из двух компаний больше подходит нам в решении технических вопросов, и, конечно, не последнюю роль мы отводим стоимости. Что-то будем делать сами, но наиболее дорогостоящие элементы: сверхпроводящая катушка и криостат - будут сделаны одной из этих фирм. Надеемся в течение двух месяцев определить процедуру тендера, получить всю необходимую информацию от компаний, до конца года сделать выбор и не позже чем в январе заключить контракт на изготовление магнита. Изготовление займет около двух лет, поэтому все наши планы должны быть скоординированы. После того как контракты по строительству и по магниту будут подписаны, у нас в руках будет вся информация по стоимости комплекса NICA. И по плану, мы рассчитываем, к 2019 году сможем подготовить пуск первой очереди.

Первый пусковой объект комплекса NICA, на котором мы проверим способность нашего коллектива достигать поставленных целей и решать эти задачи, - BM@N. Он будет осуществлен на пучках Нуклотрона, но с применением всех ускорительных технологий, которые потом потребуются для NICA. Поэтому задача эта будет предшествовать задаче на коллайдере. Поскольку в этой области энергии поиск фазовых переходов пока еще интенсивно нигде не осуществлялся, проект притягивает внимание как теоретиков, так и экспериментаторов всего мира. ПКК поставил перед нами задачу усилить коллектив проекта и организовать комитет экспертов, которые бы отслеживали ход выполнения, давали нам рекомендации и свежим взглядом могли оценить, насколько хорошо проект выполняется, или подсказать какие-то идеи. Такой комитет был создан, и 24 июня состоялось его первое заседание в составе Х.Гудброда, И.Церруя, Р.Шмидта, П.Христова, К.Феллера, Е. Братковской, на котором в деталях обсуждался весь план подготовки эксперимента. Как сказали члены комитета, они полностью удовлетворены, высоко ценят новую команду, которая готовит этот проект, и мы надеемся, что он будет реализован в срок, а первые физические результаты мы сможем получать уже в 2017 году.

Члены ПКК по ядерной физике на строительной площадке нового корпуса ЛЯР

***

В числе предложений по новым проектам был представлен доклад профессора И.А.Савина "Эксперименты по спиновой физике на поляризованных пучках протонов и дейтронов коллайдера NICA с помощью установки SPD" (о проекте мы подробно писали в N23 еженедельника). Еще об одной новой теме: "Поиск новой физики в экспериментах на интенсивных пучках мюонов Фермилаб" - по нашей просьбе подробнее рассказал докладчик, заместитель директора ЛЯП В.В.Глаголев:

- Открытия в экспериментах на встречных пучках в следующем десятилетии, как ожидается, помогут ярче осветить ту модель Новой физики (НФ), которая лучше описывает мать-природу. Тщательное понимание динамики, ответственной за НФ, требует проведения многочисленных измерений, и не все из них могут быть сделаны на коллайдерах. Они включают определение параметров матрицы Понтекорво-Маки-Накагава-Саката, поиск смешивания в секторе заряженных лептонов (изменение аромата заряженных лептонов), поиск кандидатов на частицы темной материи и т.д.

Аномальный магнитный момент мюона a_µ может быть вычислен с большой точностью и измерен в эксперименте в Фермилаб. Этот эксперимент получил название "Мюон g-2". Сравнение данных эксперимента и предсказаний Стандартной модели (СМ) обеспечит достоверный поиск НФ. Разница, a_µ (эксперимент - CM), между измерением и предсказанием, составляющая на данный момент величину (255±80)х10^-11 (3,2), является наиболее цитируемым результатом и, возможно, предвестником НФ в тэвной области энергий. Всевозможные объяснения этой разницы: суперсимметрией, внутренней структурой лептонов, петлями частиц темной материи и т.д. - хорошо обоснованы теоретически. Улучшение точности этого измерения в 4 раза позволит понять, наблюдается ли отклонение от СМ, и если да, то в пользу какой из предложенных теоретиками множества моделей.

Второй эксперимент на мюонных пучках Фермилаб, Mu2e, посвящен поиску редкого процесса µ^-N e^-N, в котором мюон когерентно превращается в электрон в поле ядра. На самом деле этот процесс в СМ запрещен. При наличии массы у нейтрино данный процесс возможен, но остается ненаблюдаемым, так как его вероятность на много порядков ниже чувствительности эксперимента. Однако целый ряд моделей НФ предсказывает существование такого процесса на уровне 10^-15, что достижимо для эксперимента Mu2e и будет проверено экспериментально.

Группа сотрудников ОИЯИ, которая будет принимать участие в реализации этого нового проекта, успешно завершает участие в эксперименте CDF в Фермилаб и переключается на проведение НИОКР по разработке и оптимизации элементов детекторов будущих экспериментов, в частности электромагнитного калориметра и вето-системы из сцинтилляционных пластических счетчиков. Пожелаем им успешной работы и новых интересных результатов.

***

В числе предложений по новым проектам был также представлен доклад "Астрофизические исследования в эксперименте TAIGA". Л.Г.Ткачев, начальник сектора ЛЯП, и Л.А.Кузмичев, начальник отдела НИИЯФ МГУ, рассказали об этом проекте корреспонденту нашей газеты.

Л.Г.Ткачев: Гамма-астрономия - совершенно новая физика, которой мы предлагаем заняться в ОИЯИ, в Дубне этим до сих пор не занимались. С другой стороны, в ОИЯИ довольно давно занимаются нейтринной астрономией и участвуют в эксперименте "Байкал". Гамма-астрономия исследует те же процессы, что и нейтринная астрономия, и вопрос в том, каковы механизмы ускорения космических лучей, рождающихся при вспышках сверхновых звезд в нашей Галактике.

Л.А.Кузмичев: То есть и та и другая наука изучают, как работают космические ускорители. Космические ускорители дают нейтрино и гамма-кванты (есть еще заряженные частицы, но у них сложная траектория и трудно отследить, от какого источника они пришли), которые идут напрямую от источника. Гамма-кванты поглощаются веществом, в отличие от нейтрино, но зато их легче регистрировать. И чтобы понять, как работает источник, нам нужно исследовать не только заряженные космические лучи (протоны и ядра), но и нейтрино, а также гамма-кванты. В этом смысле эксперимент TAIGA будет дополнять те исследования, которые ведутся в Дубне по космическим ускорителям.

Л.Г.Ткачев: В Дубне для этого мы будем делать гамма-телескопы, которые измеряют черенковский свет, рождающийся в широких атмосферных ливнях. Кроме того, будут использоваться широкоугольные черенковские детекторы и мюонные камеры. Детектор будет находиться в Тункинской долине, примерно в 50 км от Байкала. Гамма-телескопы могут работать только в безоблачные безлунные ночи. Это необходимое условие, чтобы видеть черенковский свет, возникающий при развитии широкого атмосферного ливня, который образован космической частицей с большой энергией. TAIGA один из немногих экспериментов в ОИЯИ, в котором будут широко участвовать европейские институты из Германии, Италии и Румынии. В настоящее время в КБ ЛЯП заканчивается проектирование первого гамма-телескопа и начинается его изготовление с участием наших коллег из других институтов в опытном производстве ЛЯП и НПО "Атом" в Дубне. Уже зимой 2014-2015 гг. предполагается его установить в Тунке и увидеть первый свет.

***

В программу ПКК вошли множество устных и письменных отчетов по завершающимся в 2014 году темам и проектам, а также были представлены стендовые доклады молодых ученых по исследованиям в области физики частиц. Прокомментировал итоги заседаний ученый секретарь ПКК ФЧ А.П.Чеплаков:

- С недавних пор сессия стендовых докладов молодых ученых стала обязательным пунктом, завершающим первый день заседаний программно-консультативных комитетов. Год от года качество презентаций улучшается, растет и конкуренция в борьбе за главный приз - быть отмеченным премией дирекции Института, а также получить возможность выступить на научном форуме. В этом году победителями стали Анна Короткова (ЛФВЭ) и Алексей Гудков (ЛЯП), и в сентябре Анна выступит на Ученом совете ОИЯИ с докладом "Результаты эксперимента NA-48/2 в ЦЕРН".

В целом работа ПКК ФЧ была весьма напряженной. Было видно, что члены комитета с большим удовлетворением воспринимали представленные им доклады, речь в которых шла об успехах в развитии комплекса NICA и проекта BM@N, о них уже говорилось в статье.

ПКК заслушал отчеты об участии сотрудников Института в экспериментах на LHC и рекомендовал продлить участие в экспериментах и работах по подготовке ко второму сеансу LHC. Были продлены проекты NA-61, Daya Bay, NA-62, а также проекты, осуществляемые в рамках тем NICA, - "Странность в адронной материи и исследование неупругих реакций вблизи кинематических границ" и "Исследования по физике релятивистских тяжелых и легких ионов на Нуклотроне, SPS и SIS18" в ЛФВЭ.

Ряд тем, посвященных астрофизическим исследованиям, изучению е⁺е^--взаимодействий и участию ОИЯИ в экспериментах в Фермилабе (CDF и D0) решено было закрыть. ПКК отметил высокое качество научных и методических результатов, полученных нашими физиками, и рекомендовал дирекции ЛЯП призвать участников завершенных экспериментов применить свой богатый опыт в "домашних" проектах, организуемых в лаборатории.

С большим интересом ПКК заслушал доклад М.Сторра (ЦЕРН) об организации школ для российских учителей физики в ЦЕРН. Сотрудники ОИЯИ С.З.Пакуляк, Н.И.Зимин и другие принимают в этих мероприятиях самое активное участие. Комитет высоко оценил успехи образовательных программ и поддержал инициативу организаторов распространить практику проведения школ на страны-участницы ОИЯИ.

Очень важное для формирования научной стратегии Института на длительный период событие произошло во второй день сессии, когда впервые в ходе совместного заседания двух программно-консультативных комитетов - по физике частиц и по ядерной физике состоялось обсуждение предложенной ЛЯП нейтринной программы ОИЯИ. ПКК обратил внимание на необходимость сокращения количества научных тем низкого приоритета и концентрации всех возможных ресурсов (людских, финансовых, интеллектуальных) в выбранных наиболее перспективных направлениях утвержденной нейтринной программы ОИЯИ. В частности, следует установить приоритеты всем нейтринным проектам, в которых ОИЯИ принимает участие, в соответствии со следующими критериями: 1) научная значимость и потенциал научных открытий; 2) вовлеченные людские и финансовые ресурсы; 3) признание значимости участия ОИЯИ в проекте; 4) конкурентоспособность и своевременность по отношению к другим международным проектам.

Участники сессии заслушали доклады В.Д.Тонеева: "Представляют ли загадку результаты, полученные по направленному потоку в столкновении тяжелых ионов?" и Р.М.Джилкибаева: "24 года исследований: от MELC к МЕСО и Mu2e", и поблагодарили докладчиков за интересные сообщения.

Следующее заседание программно-консультативного комитета по физике частиц намечено провести 26-27 января 2015 года.

Галина МЯЛКОВСКАЯ