Версия для печати
Вернуться к списку

Дорога в завтра

Физики ЦЕРН определились с приоритетами

Европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН) представила обновленную версию Европейской стратегии по изучению физики частиц. В ней прописаны главные приоритеты ЦЕРН как в области теоретической физики, так и в деле создания новых ускорителей. В частности, говорится о планах построить «фабрику бозонов Хиггса» - коллайдер, предназначенный для массового производство хиггсовских бозонов и их изучения. Но произойдет это не скоро - в конце 2030-х, уже после того, как имеющийся Большой адронный коллайдер будет преобразован в коллайдер высокой светимости (HL-LHC) и отработает с десяток лет в этом режиме. Что же революционного в обнародованных недавно планах ЦЕРН? В этом «Поиску» помог разобраться директор лаборатории теоретической физики Объединенного института ядерных исследований, член-корреспондент РАН Дмитрий Казаков.

- Планы ЦЕРН на будущее тесно связаны с планами в области физики частиц всей Европы, с Европейской стратегией развития физики высоких энергий. Но помимо этого у ЦЕРН есть собственная стратегия, которая немного «уже», потому что в нее не входят некоторые эксперименты, например, подземные установки по поиску темной материи, нейтринные детекторы и т. д.

В ЦЕРН эти планы уже несколько лет обсуждались, были созданы специальные рабочие группы по выработке стратегии, и вот результаты, наконец, были официально представлены. Они распространяются до 2038 года, а некоторые положения и дальше. В общем-то, там нет ничего неожиданного: сказано, что в ближайшие годы будут эксплуатироваться те установки, которые сейчас либо уже работают, либо на подходе. Для ЦЕРН это прежде всего Большой адронный коллайдер (LHC) и его усиленная версия на высокой светимости (high luminosity) HL-LHC, переход к которой запланирован на 2026 год. После этого они делают упор на электрон-позитронный коллайдер, ту самую «фабрику хиггсовских бозонов». Тут ситуация немного разветвляется: либо это будет циркулярный коллайдер (Future Circular Collider, FCC), либо компактный линейный (Compact Linear Collider, CLIC), над проектом которого в ЦЕРН работают уже с десяток лет.

- FCC - это 100-километровый коллайдер?

- Верно. На территории ЦЕРН планируется сначала построить электронный коллайдер FCC-ee, а потом в этом же туннеле создать его адронную версию - FCC-hh. Но это все очень далекие планы, потому что LHC после апгрейда до версии HL-LHC, предположительно, будет работать до конца 2030-х годов.

Помимо этого, в ЦЕРН говорят о партнерских программах. Это нейтринные эксперименты, которые идут в Италии, США, где ЦЕРН будет участвовать наряду с другими лабораториями. Кстати, в этих программах перечислены ионные ускорители, в частности, NICA, который строится в ОИЯИ в Дубне. Он тоже включен в Европейскую стратегию.

- Это все касается «железа». А научная программа?

- Обозначены и научные приоритеты. Первый - это всесторонние исследования хиггсовского бозона, или «хиггсовского сектора», которые должны проходить на LHC, затем на HL-LHC, а потом и на электронном коллайдере. Бозон Хиггса - это частица, которая связана со многими частицами Стандартной модели, она является источником всех неопределенностей СМ, поэтому это главный приоритет. Второй приоритет - темная материя. Она концептуально очень важна, необходимо понимать, из чего она состоит. Эксперименты будут проходить как на ускорителе в ЦЕРН, так и в партнерских программах - подземных экспериментах в США и Европе.

Еще в научных направлениях указана проблема, которая связана с барионной асимметрией Вселенной. Мы хотим понять, почему материи во Вселенной больше, чем антиматерии, и в какой пропорции они соотносятся. Это очень старая проблема, но она до сих пор до конца не решена и в научном плане представляется очень важной задачей.

- Давайте вернемся к «фабрике бозонов». В чем специфика такого ускорителя?

- Это электронный ускоритель, в котором достигается энергия, необходимая для рождения бозонов Хиггса. В свое время в ЦЕРН так работала «фабрика z-бозонов», ускоритель LEP (Большой электрон-позитронный коллайдер), который сначала специально был настроен на энергию Z-бозона. Если построить электронный ускоритель - неважно, линейный или циркулярный - и настроить его энергию на рождение хиггсовских бозонов, они будут производиться в больших количествах. На адронном коллайдере (где сталкиваются протоны) это сделать труднее, потому что протоны - это сложные объекты, из столкновений которых происходит рождение множества частиц, не только бозонов Хиггса.

Кстати, в качестве партнера ЦЕРН упомянул и Международный линейный коллайдер (International Linear Collider, ILC), который давно уже мог быть построен и стал бы той самой «фабрикой бозонов».

- Его ведь хотели строить в Японии?

- Да. Но этого до сих пор не случилось, потому что не нашлось финансирования. В ЦЕРН отметили Международный линейный коллайдер как партнерскую программу, которая им интересна, но у них есть свой проект линейного коллайдера CLIC, которым они не хотят пренебрегать, из-за чего и не вкладываются в японский ускоритель.

- В чем отличие CLIC от ILC?

- Когда обсуждались разные проекты линейных коллайдеров (на теплых магнитах, на холодных магнитах и т. д.), мировое научное сообщество решило, что несколько машин построить не удастся и надо выбрать какой-то один вариант. За основу была принята технология, отработанная в DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron, Немецкий электронный синхротрон) в Гамбурге. ILC можно построить на основе этой существующей технологии. А CLIC - это ускоритель, который работает на несколько ином принципе, он, предположительно, будет меньшего размера, но его энергия будет больше. Такая технология пока не отработана, она только должна быть создана. Поэтому сроки появления CLIC зависят не только от того, будет ли финансирование, но и от техно-
логии.

- Что же знаменует объявленная стратегия ЦЕРН?

- В ЦЕРН и вокруг него трудятся тысячи людей, их работа требует планирования и видения перспективных направлений, в которых будет развиваться эта область физики. Поэтому такие стратегические планы нужны. В них расставлены приоритеты, на которые теперь можно ориентироваться.