«Однозначные предсказания закончились с бозоном Хиггса» Валерий Рубаков о гигантских коллайдерах, новой физике и фонде «Династия»

С 12 по 15 ноября в Москве пройдет фестиваль премии «Просветитель». Один из его участников — академик РАН, главный научный сотрудник Института ядерных исследований Валерий Рубаков рассказал «Ленте.ру» о том, почему ученым нельзя обойтись одним Большим адронным коллайдером, в чем заключаются критерии перенормируемости и как выживает академическая наука в России.

«Лента.ру»: Все чаще говорят о том, что изучение физики элементарных частиц надо перенести в космос, отказавшись от коллайдеров. Это так?

Многие верят, что у БАК много чего впереди, но и это может быть не так. Однозначные предсказания закончились с бозоном Хиггса. Остались гипотезы, друг другу часто противоречащие. Многие из них предсказывают новые частицы и новые взаимодействия. Надеюсь, все это прояснится в ближайшие 15 лет, а может и раньше.

Зачем нужны новые коллайдеры?

Электрон-позитронный коллайдер высоких энергий требуется как минимум для того, чтобы основательно изучить бозон Хиггса, поскольку точности БАК для этого не хватит. Если откроется «новая физика» — то для изучения свойств новых частиц и взаимодействий. БАК — грубая машина: в ней сталкивают протоны, то есть составные частицы. Это все равно, что сталкивать кирпичи и искать элементарное взаимодействие между их кусочками.

В разговоре со мной Питер Хиггс предложил строить больше коллайдеров…

Второй Большой адронный коллайдер не нужен. Необходимо двигаться по энергиям и точностям: сейчас обсуждается проект стокилометрового протон-протонного кольца на существенно более высокую энергию. А для точных измерений нужны электрон-позитронные машины.

Материалы по теме:

ЗаколебалиПочему за превращения нейтрино присудили Нобелевскую премию по физике

6 октября 2015

Есть и области, в которых надо использовать меньшие энергии и работать с другими частицами. Например, физика нейтрино. Нобелевская премия была присуждена за эксперименты с естественными нейтрино, а существуют и искусственные нейтрино, создаваемые благодаря ускорителям и реакторам. Предстоит узнать массы нейтрино, в каком порядке они расположены. На данный момент известна только разность квадратов масс нейтрино, и то по абсолютной величине. А еще мы не знаем, есть ли различие между свойствами нейтрино и антинейтрино (частиц и античастиц).

Обратимся к новой физике: почему перенормируемость (возможность устранения расходимостей) перестала быть жестким требованием для построения физических теорий?

Не перестала, хотя на нее теперь меньше обращают внимания. В каноническом понимании, если у вас есть какая-то теория, соответствующая критериям перенормируемости, это значит, что она замкнута. То есть ее можно рассматривать саму по себе, и менять ничего не надо: все сформулировано, правила игры известны, можно вычислять при любых энергиях и расстояниях. Таких теорий довольно мало.

При этом имеется множество теорий с ограниченной областью применимости. До каких-то энергий такую теорию можно применить и все посчитать, а после она перестает работать, и возникает необходимость ее поменять на что-то более фундаментальное.

Теория сильных взаимодействий когда-то была совсем не такой, как сейчас. А потом выяснилось, что это теория кварков и глюонов, а вовсе не теория пи-мезонов, протонов и других адронов, как думали раньше. Когда-то пи-мезоны и протоны считались элементарными частицами, изучалось их взаимодействие. Это было правильно, но до некоторого масштаба энергий. Когда пошли на высокие энергии и малые расстояния, выяснилось, что это составные частицы, а настоящие элементарные частицы — кварки и глюоны.

Мы начинаем изучение частиц со сравнительно низких энергий, а теория сама подсказывает нам, на каком масштабе энергий она перестает работать. Такие теории критериям перенормируемости не удовлетворяют, но вовсю рассматриваются. С ними нельзя идти на сколь угодно высокие энергии: наступает момент, когда иному масштабу нужна иная теория. И не всегда заранее известно, на что ее менять.

Но ведь существуют и «нерабочие» теории. Недавнее открытие гравитационных волн вскоре закрыли. Как и где искать инфлатон (частицу, которая в инфляционной теории отвечает за экспоненциальное расширение Вселенной на ранних стадиях ее эволюции)?

Это уже космология. Инфлатон искать в прямых экспериментах непонятно как — нужно искать проявления эффекта гравитационных волн. По сути, инфляция — это общее представление о том, что было экспоненциальное расширение, сменившееся горячей стадией, а конкретные механизмы для нее предлагаются очень разные.

Причем альтернативы инфляционному расширению Вселенной существуют и могут оказаться верными?

Существуют, я сам тут грешен: интересно посмотреть на то, что могло бы быть вместо инфляции. Есть альтернативные возможности, которые согласуются с экспериментальными данными. На самом деле мы маловато знаем про космологию, чтобы проводить различия между всеми этими взглядами на инфляцию и альтернативы.

Инфляция говорит нам о том, что Вселенная экспоненциально растянулась за очень короткое время: маленький кусочек пространства растянулся до огромного объекта. Но можно представить, что изначально существовала сжимающаяся Вселенная, которая потом начала расширяться. И необязательно, чтобы расширение было экспоненциальным, ведь зародыши наблюдаемого многообразия структур — галактик и скоплений галактик — могли возникнуть как раз на стадии сжатия. Это можно реализовать так, чтобы не было противоречий имеющимся данным.

Если гравитационные волны будут обнаружены, инфляция подтвердится. Все остальные модели не предсказывают реликтовых гравитационных волн огромного размера, а инфляция предсказывает.

Но сделать это вполне реально?

Если реликтовые гравитационные волны существуют, то да. Но могут быть и частицы, чье существование невозможно проверить, зарегистрировать которые при нынешнем уровне развития человечества невозможно. Например, гравитино — суперсимметричные партнеры гравитона. Они взаимодействуют настолько слабо, что их не поймать.

Очень интересно услышать обо всем этом из первых уст. Но как налаживать популяризацию науки в России?

На Западе популяризация науки поставлена на серьезную основу. И менталитет у людей другой: у нас со времен СССР ученые привыкли работать сами по себе и часто не считают, что должны кому-то об этом рассказывать. Изменения происходят, но нужно, чтобы пришло новое поколение — менталитет просто так не поменять.

Фонд «Династия» пытался повлиять на ситуацию в течение многих лет, но его вынудили закрыться…

«Династию» очень жалко — это была правильная и хорошо организованная деятельность. То, что им пришлось уйти, абсолютно неверно. Надеюсь, что другие люди как-то подхватят это дело.

Есть ли сопоставимые по масштабу просветительские проекты?

Недавно я был на «Фестивале науки» в Красноярске. Этот фестиваль начинался в МГУ, а теперь пошел по стране. Так что проекты есть, хотя и не того масштаба, не того качества, что было у «Династии», нацеленной на популяризацию, на поддержку молодежи. Там понимали, что делать, как и для кого.

Удивительно, но по изданию научно-популярных книг в последние годы «Династия» вышла на самоокупаемость. Оказалось, что людям эти книги интересны, раскупаются.

В то же время поднимает голову теология, а изданные «Династией» книги Докинза рвут православные активисты.

Какие тут могут быть комментарии…

Эти процессы происходят одновременно с реформой РАН. Что случилось за два года с момента ее запуска? Министр Ливанов, например, говорит, что реформа миновала «нулевой этап».

Как ни странно, я соглашусь с этой оценкой в том смысле, что ничего сверхразрушительного пока не произошло. Хотя могло произойти все, что угодно, но этого не видно. Ничего хорошего я тоже особо не вижу — положительных сдвигов по большому счету нет. Куда все это нас выведет — посмотрим.

Дмитрий Ливанов в интервью «Ленте.ру» говорил о «передаче полномочий и финансовых ресурсов в руки активно работающих ученых, лучших научных коллективов и прежде всего лабораторий».

Потуги отнять и переделить существовали и существуют. Такой подход я категорически не принимаю. Переделить те гроши, которые сейчас выделяются на фундаментальную науку, можно. Вот только никто от этого не выиграет, в этом я совершенно уверен.

О важности фундаментальной науки регулярно заявляют на разных уровнях. Да, это то, что отличает Россию от Нигерии. При этом финансирование фундаментальных исследований не увеличивается, ситуация начинает напоминать 1990-е годы. Если бюджет на 2016 год будет принят в том виде, в каком он сейчас, то ситуация для российской науки станет совсем плачевной.

И как же работать в условиях кризиса, изоляции и недостаточного финансирования?

Спокойно работать. В 1990-е годы было гораздо хуже, чем сейчас. Я сидел в этой же комнате, в институте не топили до ноября месяца, поскольку не было денег даже для того, чтобы включить батареи. Сидели в пальто, но при этом читали лекции, воспитывали и подбирали молодежь. Все видели, что ученым живется несладко, но приток молодежи был. Кто-то впоследствии отказался, кто-то уехал. А кто-то остался. Если активно работать со студентами, то молодежь будет появляться, несмотря на все кризисы.

Некоторые ваши коллеги считают, что если финансирование не наладят сейчас, восстановить науку в России не удастся. Вы согласны?

Я не берусь говорить, сколько лет можно выживать на нынешнем уровне финансирования. Но долго не продержаться — люди моего возраста уйдут, молодежь разбежится: некому будет ни учить, ни наукой заниматься.