Техника - молодёжи 2000-12, страница 14

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

с

В предыдущих номерах «ТМ» неоднократно рассказывалось о проводимых в США экспериментах с целью воссоздания в лабораторных условиях Большого взрыва, с которого, как предполагается, началась наша Вселенная. В этом смелом, и, возможно, рискованном эксперименте принимали участие физики из 20 стран, среди которых были и представители России. С одним из них — кандидатом физико-математических наук, доцентом МИФИ В.М. ЕМЕЛЬЯНОВЫМ беседует студентка этого же института Элеонора АЛЕКСАНДРОВА.

— Валерий Михайлович, чем интересна установка, на которой проводятся эксперименты?

— В 60 милях от Нью-Йорка, на острове Лонг-Айленд, был построен ускоритель RHIC — Relativistic Heavy Ion Collider — коллайдер на тяжелых релятивистских ионах. «Тяжелых» — поскольку уже в этом году он начал работать с пучками ядер атомов золота. «Релятивистских» — тоже понятно, речь идет о скоростях, при которых во всей красе проявляются эффекты специальной теории относительности. А «кол-лайдером» (от collide — сталкиваться) он называется потому, что в его кольце происходит столкновение встречных пучков ядер. Кстати, в нашей стране ускорителей такого типа нет... Энергия, которая приходится на один нуклон, составляет 100 ГэВ. Это очень много — почти вдвое больше ранее достигнутого. Первое физическое столкновение было зафиксировано 25 июня 2000 г.

— И какова цель работ?

— Попытаться зарегистрировать новое состояние ядерного вещества — кварк-глюонную плазму. Известно, что протоны и нейтроны состоят из кварков и переносчиков взаимодействия между ними — глюонов В обычных ядрах кварки и глюоны, скажем так, разделены по отдельным «сгусткам» — нуклонам, то есть протонам и нейтронам. Но есть надежда, что если сжать ядра (в идеале — ОДНО ядро) очень сильно, то кварки и глюоны как бы обобщатся, смогут распространиться по всему ядру, плюс установится их термодинамическое равно-

Ускоритель — своего рода «фотовспышка», а «фотоаппаратами» служат различные детекторы. На рисунке — один из самых больших и «информативных» детекторов Лонг-Айлендского коллайдера — STAR, на котором работали и представители России. Цифрами обозначены: 1 — платформы для электронного оборудования; 2 — охлаждение; 3 — магнит; 4 — регистратор треков короткоживущих частиц (д-ме-зонов); 5 — фотонный калориметр; 6 — регистратор треков заряженных частиц (пи- и к-мезонов, протонов и антипротонов); 7 — детектор частиц с большими поперечными импульсами; 8 — регистратор высокоскоростных частиц.

Ки^нй Piiflil&MtWi'qm

весие, и получится новое состояние ядерного вещества — кварк-глюонная плазма. Тогда все происходящее может быть описано не на — условно говоря — языке протонов и нейтронов, а уже на языке их составляющих, на более глубоком уровне. Правда, такое состояние сохраняется очень недолго — примерно 10²³ с — но при этом образуется большое количество частиц. Иначе говоря, если кварк-глюонная плазма возникнет, то выделяется много фотонов, лептонов, пи-мезонов, антипротонов и т.д. Вот по их спектрам и определяется искомое.

-Как?

— Задача очень сложна, а математически — вообще некорректна: одно и то же фиксируемое распределение вторичных частиц по импульсам и скоростям может иметь совершенно разные причины. И только при детальном эксперименте, в котором задействована масса детекторов: калориметры, датчики множественности заряженных частиц, счетчики, регистрирующие переходное излучение, и т.п., есть надежда зарегистрировать тончайшие отличия, присущие именно кварк-глюонной плазме. Механизм взаимодействия ядер при столь больших энергиях интересен сам по себе, но куда важнее, что впервые в лабораторных условиях мы можем исследовать зарождение нашей Вселенной. Ведь, согласно современной теории Большого Взрыва, на определенной стадии были лишь кварки, антикварки и глюоны, которые потом собрались в наблюдаемые адро-ны, пи-мезоны, протоны и т.д.

— То есть первична была именно кварк-глюонная плазма, в экспериментах же у вас все идет наоборот;..

— Ну, в физике нередко можно поменять в выведенной формуле «плюс» на «минус» и получить адекватное описание обратного процесса. Хотелось бы, конечно, четко разделить переходы: сначала из адронной фазы в кварк-глюонную, потом — обратно, и исследовать уже полный аналог процессов ранней Вселенной. Но пока... Мы же, повторяю, фиксируем не сам переход, а вторичные

частицы, излученные при этом. Дальше работают уже не приборы, а мозги: какая теория наиболее полно объяснит наблюдаемое?

— А почему встал вопрос об опасности опытов?

— Чисто теоретически, из самых общих соображений, — он обоснован. Но многочисленные спекуляции на эту тему — элементарная научная неграмотность. Например, в США при обсуждении проекта один из школьных учителей заявил, что в процессе эволюции получаемых состояний вещества могут образовываться черные дыры, которые как бы втягивают в себя, «пожирают» все окружающее. Ну и было высказано опасение, а не возникнут ли в результате работы ускорителя объекты, способные вызвать глобальный катаклизм? Этот вопрос очень активно муссировался в прессе, такие солидные издания, как «Нью-Йорк Тайме», английская «Сан» и многие другие пространно писали о том, насколько можно исключить подобное развитие событий. Общественное мнение было взбудоражено, потребовались дополнительные исследования. Доходило даже до демонстраций «зеленых», будто на Лонг-Айленде готовили нечто, способное уничтожить и США, и всю планету в целом.

— А на самом деле?

— Вообще-то, в физике сегодня нет абсолютных запретов. Любое событие может произойти, но с разной вероятностью. Допустим, молекулы воздуха в этой комнате в результате своего хаотического движения могут собраться в одной ее половине, а в другой — мы погибнем от удушья. Вероятность такого события не нулевая, ее даже достаточно просто подсчитать, пользуясь методами термодинамики, — но настолько мизерна, что совершенно не тревожит нас с вами.

Катастрофическое развитие обсуждаемых экспериментов не более вероятно, чем приведенный пример. А ведь дошло уже до смешного. Один корреспондент из «Нью-Йорк Тайме» даже ус

ТЕХНИКА — МОЛОДЕЖИ 1 2 2 0 0 0

12