В мире
«Нам нельзя замыкаться в своем кругу»

Мы открываем новую серию лекций. Первым спикером в рамках совместного с журналом «Атомная энергия» проекта «Лекторий» стал член-корреспондент РАН, директор Европейского центра по исследованию ионов и антипротонов — FAIR Борис Шарков, который вспоминает историю этого мегасайенс-проекта, оценивает преимущества от участия России в нем и делится планами экспериментов.

Практически всю свою сознательную жизнь я занимался экспериментальной физикой: ускорительной тематикой, мощными лазерами, физикой плазмы, термоядерной плазмы, термоядерным синтезом. Институт теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ), в котором я работал с 1976 года, всегда имел огромный сегмент международного научно-технического сотрудничества. ИТЭФ известен своей теоретической школой, а также школой ускорительной техники, и контакты с зарубежными коллегами во всем мире — в Европе, Америке, Японии, Китае — были естественными для его сотрудников всегда: и в советское время, и в 1990-е годы, и в ­2000-е годы не прерывались, продолжаются и сейчас. Научно-техническое сотрудничество — необходимый и абсолютно естественный способ жизни науки, поскольку она интернациональна. Еще один фактор, который сегодня особенно актуален в сложной политической обстановке, — наука сближает народы, и что бы ни происходило на политической арене, ученые продолжают совместные исследования, обмен идеями и мнениями, ездят друг к другу, участвуют в конференциях, совместных экспериментах и так далее.
 
Мое участие в международном научном сотрудничестве началось в 1989 году, когда я был командирован в Германию, в Дармштадт, для налаживания совместных работ по тематике инерциального термоядерного синтеза. Это была моя первая зарубежная командировка в западную страну. Мы очень быстро наладили обмен и совместные экспериментальные работы. Причем важно было, что эксперименты проходили не только в Дармштадте, на уникальном ускорительном тяжелоионном комплексе, но и в ИТЭФе. Это была улица с двухсторонним движением — для 1990-х годов, честно говоря, достаточно редкое явление. Все стремились поехать работать за рубеж. А у нас получалось так: моя группа ездила в Дармштадт на эксперименты, группа немецких ученых приезжала к нам в ИТЭФ, это сотрудничество продолжалось и развивалось все 1990-е годы. Поэтому в начале 2000-х годов, когда в Европе начался разговор о создании тяжелоионного ускорительного комплекса нового поколения, российские ученые сразу сказали: «Мы тоже хотим участвовать». То есть участие России в этом мегасайенс-проекте было обусловлено не политическим решением, а инициативой снизу, со стороны ученых. И к середине ­2000-х годов около 25 институтов, технологических предприятий Росатома и университетов были уже вовлечены в создание концепции, в разработку детекторов и обсуждение того, как должен выглядеть этот новый ускорительный комплекс.
 
В России тогда была эпоха стратегического партнерства с Германией, и когда германская сторона предложила РФ включиться в этот проект, обращение было естественным образом направлено в Росатом. Я помню, что в Росатоме живо на это откликнулись. На фоне стратегического партнерства было определено, что наш вклад составит почти 20 % — это было уже политическое решение.
 
И огромный подарок российским ученым, поскольку от вклада в научный проект зависит то, сколько российских ученых могут быть в него реально вовлечены. Подписывая соответствующую международную конвенцию в 2010 году, мы, Россия в лице главы Росатома Cергея Кириенко, параллельно заключили очень важный договор с немцами. Суть его состояла в том, что до 80 % выплаченных в бюджет этого проекта средств будут возвращаться в Россию в виде контрактов с институтами и высокотехнологичными предприятиями на выполнение работ по созданию детекторов, компонентов ускорительного комплекса и так далее.
Сегодня FAIR состоит из целого комплекса ускорительных и накопительных колец, цель которых — подготовить параметры пучков для конкретных экспериментов. Шесть таких экспериментов могут проводиться параллельно. Мы активно развиваем этот ускорительный комплекс. Это единственная крупная исследовательская инфраструктура за рубежом, одним из собственников которой является Россия. Наш флаг развевается перед зданием. И распоряжением правительства, подписанным тогдашним его председателем Владимиром Путиным, Росатом назначен ответственным за российское участие в этом европейском меганаучном проекте. Это очень важный фактор, он дает нам право играть решающую роль во всех комитетах, наш голос очень важен, и я могу прямо сказать, что без России этот проект вряд ли состоялся бы в том виде, в котором он существует сейчас.
 
В отличие от других научных центров, например, ЦЕРНа или ITER, FAIR — это многоцелевой научный комплекс с очень широкой научной программой, которая охватывает ядерную и астрофизику, включает атомную физику, в том числе физику в экстремальных электромагнитных полях. Очень важный момент — физика неидеальной плазмы, которая особенно интересна для наших коллег из Российской академии наук. Физика адронов — тоже очень значимая тема в современной науке; для экспериментов в этой области в FAIR будут использоваться пучки антипротонов беспрецедентной интенсивности — нигде больше в мире такие эксперименты не проводятся.
 
Что еще отличает FAIR от других проектов? Здесь очень важное место отводится прикладным исследованиям, а именно радиационному материаловедению и радиационной биофизике, связанной с радиационными повреждениями биологических тканей, ДНК, длительностью полета межпланетных миссий и так далее.
 
Почему этот широкий спектр вопросов очень четко совпадает с темой Росатома? Потому что, по существу, занимаясь фундаментальной ядерной физикой и физикой адронов, мы вторгаемся в неизведанную область науки — разработку ядерных энерготехнологий будущего. Без ядерной физики, без фундаментальной науки ее дальнейшее развитие невозможно. Это все понимают, именно поэтому такую поддержку в Росатоме и в его институтах получило участие России в этом проекте.
 
Ядерная медицина — очень известная и важная часть активности Росатома. В Дармштадте был разработан пионерский проект исследований на пучках ионов углерода — они первыми начали облучать ионами углерода злокачественные опухоли мозга. Сегодня при участии Siemens в Европе действуют уже два центра терапии ядрами углерода, и создается третий. И наш FAIR продолжает исследования в области ядерной медицины.
 
Два слова о международной палитре. Сегодня FAIR — международный проект, в котором участвуют 10 стран. Страна, которая предоставила площадку для комплекса, — Германия, она вносит 70 % средств в его создание; Россия на втором месте, она вносит 17,8 % бюджета; далее идут Индия, Польша, Финляндия, Франция, Румыния, Словения, Швеция и Великобритания. Эти 10 стран подписали соответствующее международное соглашение, конвенцию, и активно участвуют натурными вкладами — то есть что-то изготавливают у себя в институтах, а потом привозят в Дармштадт, — или просто деньгами.
 
Мы широко сотрудничаем с ЦЕРНом, известным в мире научным центром.
 
Участие ученых мира не ограничивается этими 10 странами, оно гораздо шире: в проект вовлечено сегодня порядка 50 стран со всех континентов, за исключением Антарктиды, даже Австралия недавно присоединилась. То есть ученые из 50 стран сегодня активно участвуют в подготовке экспериментов на пучках тяжелых ионов и антипротонов в Дармштадте. Российские ученые составляют около 17 % участников (что соответствует нашему вкладу).
 
Очень важно, что с самого начала мы вовлекли в работу около 25 российских организаций. В создании ускорителя, разработке и подготовке детекторов для экспериментов принимают участие самые яркие институты нашей отрасли. Например, НИИЭФА им. Д. В. Ефремова делает замечательные магнитные системы, кстати, на очень хорошем международном уровне. И наши зарубежные коллеги просто восхищены тем технологическим уровнем, который существует сегодня в НИИЭФА, это радует. Очень активны Академия наук, Курчатовский институт, Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера в Новосибирске, Институт физики высоких энергий в Протвино, бывший росатомовский институт, так же как ИТЭФ. Разумеется, Дубна — Объединенный институт ядерных исследований, Институт ядерной физики им. Б. П. Константинова в Гатчине, Физико-технический институт Академии наук в Санкт-Петербурге, Институт прикладной физики, Институт ядерных исследований РАН, Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН — это основные институты, лидеры, вокруг них группируются остальные участники.
 
Вся жизнь в науке построена так, как это делается в ЦЕРНе: создается международная коллаборация, в которую входят десятки институтов, сотни ученых со всего мира, и эти ученые решают, что они хотят измерять, с помощью каких детекторов они хотят это делать, какие научные цели они перед собой ставят. В чем состоит вклад России, интеллектуальный, технологический? В России очень продвинутые разработки по сверхпроводящим магнитам: в них участвуют НИИЭФА, Протвино, Дубна. Cамый крупный ускоритель, ядро всего комплекса — так называемый SIS-100, — создан на основе наших магнитов. Поэтому заказ на половину этих магнитов, а именно на квадрупольные модули, сейчас выполняется в России. Задействована не только Дубна, есть и соисполнители — предприятия, которые делают металл, сверхпроводящий кабель и так далее. То есть на FAIR работает целый комплекс технологических цепочек.
 
Новосибирск разработал замечательную технологию электронного охлаждения пучков. Эта технология позволяет радикальным образом улучшить параметры пучка, например яркость, уменьшить фазу объема и так далее. Эти многомиллионные установки создаются в Новосибирске — в их производстве задействована вся сибирская промышленность, — и они используются у нас. Должен сказать, что Новосибирск успешно создает их и для Китая, и для Японии, и для многих других стран, в том числе для Америки.
 
Расскажу еще об уникальных технологиях экспериментальных детекторов по регистрации частиц. Например, так называемые силиконовые стрип-детекторы создаются в рамках сотрудничества между коллаборацией по плотной барионной материи FAIR и Дубной. Там задействованы и МИФИ, и МГУ, и Гатчина, и многие другие институты. Наш вклад — интеллектуальный: работа теоретиков, технологии детекторов и ускорительные.
 
В создании FAIR активное участие принимает российское научное технологическое сообщество. Например, коллекторное кольцо для антипротонов делегировано для создания в России. Головная организация — Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера в Новосибирске, среди соисполнителей — росатомовские производства.
 
Ядерная физика, ядерная астрофизика — исследования в этих областях сверхактуальны, чрезвычайно важны для развития атомной отрасли, — которая всегда, кстати, была очень наукоемкой, — для подпитки научной составляющей в ее деятельности. Начиная с атомного проекта, в отрасли трудились лучшие ученые. Я рассматриваю нашу деятельность в этом проекте как продолжение традиций Минcредмаша в фундаментальной и экспериментальной науке.
 
Однако без молодежи любые начинания обречены на провал, поскольку время идет, нужны люди, которые придут нам на смену, станут во главе экспериментальных групп и проектов, возглавят этот исследовательский центр через несколько лет. В 2008 году Росатом подписал соглашение с обществом Гельмгольца в Германии о создании так называемого исследовательского центра FAIR-Россия. Идея этого центра прозрачная и очень, я считаю, здравая — удержать талантливых молодых людей в России, чтобы они участвовали в создании компонентов ускорителя, детекторов, чтобы они работали в своих институтах для FAIR.
 
Правила игры были такие: конкурс с международной комиссией, ученые из разных стран по рекомендации соответствующих коллабораций. Конкурс до сих пор приблизительно четыре человека на место. Это лучшие студенты-дипломники, аспиранты и так называемые постдоки. Это молодежь до 36 лет, которая получает стипендии — достаточно высокие для того, чтобы ребята чувствовали себя комфортно здесь (при этом они продолжают получать свои обычные стипендии, зарплаты и так далее). Это позволяет молодым людям полностью сконцентрироваться на научной или технологической работе.
 
 
Также есть правило: если человек проводит более двух месяцев за границей, то он выбывает из числа стипендиатов. Это хороший инструмент поддержки молодежи и противодействия утечке мозгов. Результат: около 180 талантливых молодых людей мы таким образом отобрали, удержали здесь, мы наблюдаем за их карьерой. Защищено более 30 кандидатских диссертаций, полтора десятка докторских, два человека стали членами-корреспондентами (по молодежному списку) Академии наук. Этот центр работает очень успешно. Важно, что он был поддержан на паритетных условиях немецкой стороной и Росатомом. Я знаю, что в прошлом году этот центр был передан в Курчатовский институт, и очень надеюсь, что он и дальше будет процветать под его покровительством.
 
Научный уровень наших специалистов, как в отрасли, так и в Академии наук, в Курчатовском центре, всегда был очень высок, на хорошем международном уровне. Я считаю, что одна из функций такого сотрудничества — подтягивать научно-технический уровень наших экспериментаторов: по электронике, по технологии самих детекторов, по компоновке эксперимента, по технической документации и так далее, то есть по всему комплексу.
 
Что касается технологического уровня наших производств — там картина довольно пестрая. Мне со стороны это видно. В стране существуют производства очень хорошего международного уровня, оснащенные самыми передовыми технологиями, станками и производственными системами. Нам есть чем гордиться: высокотехнологичные, быстрые, хорошо организованные предприятия с высокой исполнительской дисциплиной в стране есть. Но хочу подчеркнуть, что международное сотрудничество чрезвычайно полезно для поддержания этого уровня, как с точки зрения конкуренции, так и с точки зрения просто обмена опытом. Отдельно хочу сказать о менеджменте. По сравнению со многими другими организациями и системами Российской Федерации, Росатом отличает высокий уровень менеджмента. Это отмечают и наши иностранные коллеги: представители Росатома в наших руководящих комитетах в FAIR действуют прекрасно. Организованно, четко, нацелены на результат, с большой мерой ответственности, с прекрасной культурой документации.
 
Приходится взаимодействовать с российскими предприятиями очень широкой географии. Картина действительно пестрая: есть очень хорошие, есть отстающие, но еще раз хочу сказать: вовлеченность в такого рода проект подтягивает и уровень менеджмента тоже.
 
В качестве резюме хотел бы объяснить, почему, на мой взгляд, международное сотрудничество и участие конкретно в этом проекте, за который я отвечаю, представляет интерес для всех нас, для отрасли, для страны, для научного сообщества. Во-первых, это возможность получать уникальные экспериментальные данные на уникальной экспериментальной базе — той базе, которой у нас сегодня нет. Быть собственником этой установки, участвовать в постановке задач, в определении ее научной программы — уникальная возможность. Во-вторых, это привлечение контрактов в российские предприятия и институты высоких технологий. Это очень существенный момент.
 
В-третьих, уникальность нашего ускорительного комплекса состоит в том, что параметры пучков, которые мы нацелены получать,  будут самыми интенсивными, самыми лучшими в мире. Поток данных, которые мы будем получать, таков, что нам приходится подтягивать существующие информационные технологии. Для сравнения: четыре крупнейших эксперимента ЦЕРНа обслуживаются великолепным компьютерным комплексом. Наш компьютерный комплекс в 20 раз больше и лучше, быстрее и технологичнее, просто потому, что у нас больше данных в единицу времени будет поступать. Этот комплекс сейчас создается, и российские предприятия участвуют в его создании, мы хотим сделать так называемый второй уровень Tier1 здесь, в России. В ИТЭФе уже создан такой кластер на основе самых передовых IT-технологий, которые послужат прототипом для создания в Курчатовском научном центре полномасштабного Tier1-центра для FAIR. То есть третье преимущество — это IT-технологии, компьютеры.
 
Четвертый фактор — это привлечение творческой молодежи. Мы тренируем и создаем поколение ученых, которые работают на высочайшем уровне.
 
Теперь несколько слов о планируемых экспериментах. Мы собираемся за счет аннигиляции антивещества и вещества создавать уникальные экзотические состояния материи — глюболы: в них нет кварков, одни только глюоны. Такого еще никто не создавал, это некое новое свойство материи.
 
Все мы знаем таблицу Менделеева, все видели карту стабильных и нестабильных ядер. С помощью пучков тяжелых ионов и антипротонов мы сможем получить новое состояние материи, при котором внутри ядер будут находиться не только валентные кварки, которые присутствуют в обычном веществе, в нейтронах и протонах, но и так называемые странные, или очарованные кварки — это совершенно новое измерение состояния элементов в природе.
 
Мы будем генерировать в лаборатории такое состояние вещества, которое реализуется в нейтронных звездах. Как известно, нейтронная звезда, если она очень большая, превращается в черную дыру. Если две черные дыры сливаются, возникают гравитационные волны, которые недавно были открыты. Так вот, мы будем в лаборатории создавать нейтронное вещество — вещество нейтронной звезды. Подобного рода задачи в каждом из направлений: ядерной физике, конденсированной материи, астрофизике и антипротонной, адронной физике — это задачи Нобелевского уровня. Как только мы начнем поставлять пучки на эксперименты, там пойдет очень интересная физика. Мировое научное сообщество признаёт, что в этой декаде, то есть до 2020 года, ЦЕРН является экспериментальной установкой № 1 в мире, а в следующей декаде — это будет FAIR.
 
Мы готовимся к тому, что в 2022 году установка заработает. Однако первые эксперименты с отдельными частями этой установки начнут проводиться уже в 2018 году, то есть довольно скоро.
 
Очень важно подчеркнуть, что, когда Россия вступила в этот проект и вовлекла в него научное сообщество — в 2008–2009 годах, — никаких мегасайенс-установок в стране создавать не предполагалось. 2008 год, если вы помните, был кризисный. С тех пор прошли годы, и возникли так называемые мегасайенс-установки в России. И флагманскими установками, которые соответствуют критерию, выдвинутому Минобрнауки — представлять собой крупнейшую исследовательскую инфраструктуру с международным участием, — можно назвать по большому счету два. Я хотел бы отметить проект НИКА в Дубне и проект высокопоточного реактора ПИК в Гатчине «Курчатовского института». Эти два проекта — наша тема, росатомовская: ядерная физика, физика реакторов, радиационное материаловедение. Это установки, в создании которых уже сегодня принимает участие международное сообщество.
 
Подразумевается, что после их создания международное научное сообщество будет проводить на них эксперименты. FAIR и НИКА подписали меморандум о том, что они являются взаимодополняющей рассредоточенной научной инфраструктурой. Это сложное название, смысл которого заключается в том, что две экспериментальные установки научно дополняют друг друга. Сотрудничество в настоящий момент идет по всем направлениям, поскольку они будут исследовать фазовую диаграмму ядерной материи в области сверхвысоких барионных плотностей, в режиме коллайдера, когда пучки ускоренных частиц сталкиваются «лоб в лоб». И это важное преимущество проекта НИКА. В FAIR постановка эксперимента другая — там ускоренный пучок ударяет в фиксированную мишень. И в НИКЕ возникают некие дополнительные преимущества, поэтому по науке мы действительно дополняем друг друга. По развитию эксперимента обе коллаборации — НИКА и FAIR — уже сейчас сотрудничают очень плотно. Они разрабатывают общие детекторы, которые будут тестироваться на НИКЕ, потом поедут на эксперименты в FAIR, и наоборот. Это улица с двухсторонним движением.
 
Я бы хотел отметить сотрудничество по сверхпроводящим технологиям — это совершенно замечательно. Я сказал, что Дубна разработала сверхпроводящие магниты, ядро FAIR. Тестироваться FAIRовские магниты будут тоже в Дубне. Очень мощное сотрудничество идет по всем направлениям.
 
Весь спектр взаимодействия охвачен. Можно подумать: «Ну хорошо, теперь у нас есть свои мегасайенс-проекты, давайте уйдем из FAIR». Но ученые говорят: «Нет, нам это невыгодно». Взаимообмен, сотрудничество очень важны для них. Это принципиально важный фактор — взаимная поддержка двух крупных мегасайенс-проектов: европейского, в котором Россия является совладельцем, участником, и российского. Такое сотрудничество я рассматриваю как очень важное следствие начала нашего участия в FAIR в 2010 году, когда Россия подписала эту конвенцию.
 
Должен сказать, что на международной арене во всех институтах, крупных научных центрах действуют международные комитеты. Advisory boards — это комитеты, которые помогают менеджменту, дирекции того или иного института своими знаниями, советами, интеллектом. Они участвуют в формировании направлений научных исследований, стратегическом планировании экспериментов, дают свои рекомендации. Это очень важный фактор. Назначение людей на ключевые позиции курируют специальные комитеты с международным участием, которые отбирают соответствующих кандидатов. Дубна как международный центр уже продвинулась в этом направлении. Я думаю, что и в других институтах, например в Курчатовском научном центре, этот элемент надо тоже развивать и усиливать. И в Академии наук. Нам нельзя замыкаться в своем кругу, потому что наука имеет международный масштаб, блестящие ученые есть и у нас, и за рубежом.
 
Очень важная особенность и достоинство проекта FAIR — в том, что наша широчайшая программа охватывает не только фундаментальную науку, но и прикладную. В ЦЕРНе — только фундаментальная наука, ни слова, например, об энергетике. А в FAIR с самого начала часть исследовательской программы нацелена на прикладные задачи. В основном это радиационные материаловедение, медицина, биология. Эти направления, во‑первых, прекрасно тематически вписываются в общую канву научных исследований, а во‑вторых, очень важны для публичного признания и поддержки этого проекта.
24.06.2016

Комментарии 0

Войдите или  зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Аналитика