С 17 по 21 февраля 2025 года в Москве, в здании Президиума РАН на Ленинском проспекте, проходила сессия-конференция секции ядерной физики отделения физических наук РАН «Физика фундаментальных взаимодействий», приуроченная к 70-летию со дня рождения академика Валерия Рубакова (1955–2022).
Валерий Рубаков был одним из современных лидеров фундаментальной физики. Его сфера интересов — физика частиц и космология. Вот лишь некоторые из вопросов, над которыми он работал много лет:
- Есть ли альтернатива теории космологической инфляции?
- Существуют ли дополнительные измерения и как можно почувствовать, не является ли наша Вселенная браной в пространстве большего числа измерений?
- Какие процессы привели к барионной асимметрии Вселенной?
- Можно ли сотворить вселенную в лаборатории?
- Как можно заставить распасться протон?
По каждому из этих вопросов у него есть работы, которые стали классическими, в том числе именной «эффект Рубакова» — катализ распада протона магнитным монополем. Это была первая работа, которая его прославила, когда он был еще совсем молодым.
При этом вклад Рубакова в нашу общую жизнь был гораздо шире его научных работ. Во-первых, он был феноменальным учителем. На предыдущей конференции, посвященной Валерию Рубакову, проходившей в Ереване в 2023 году, прозвучало предложение поднять руки всем, кто считает себя его учеником, — откликнулись десятки человек, под сотню. Теоротдел в Институте ядерных исследований РАН — фактически его детище. Кроме того, он руководил кафедрой физики частиц и космологии физического факультета МГУ, был главным редактором журнала «Успехи физических наук» (УФН).
В 2013 году при попытках разгромить Академию наук Рубаков стал первым, кто заявил, что не будет вступать в «переучрежденную» академию — предполагалось, что существующую расформируют и учредят новую, и надо будет подавать заявление, чтобы вступить в нее. Почти сразу же к нему присоединились другие академики, образовав впоследствии «Клуб 1 июля», ставший неформальным независимым крылом РАН.
Авторитет Рубакова как в широкой научной среде, так и среди членов РАН был огромным. Он был председателем секции ядерной физики и наотрез отказывался занимать более высокие посты в РАН. Признание Рубакова не ограничивалось научной средой. Его знала и любила широкая публика благодаря многим популярным лекциям, число их просмотров в Сети исчисляется многими сотнями тысяч.
Это вторая конференция памяти Валерия Рубакова. Ее организаторами выступали Российская академия наук, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» и Институт ядерных исследований РАН. В конференции приняли участие около 500 ученых из более чем 70 научных институтов России.
Б. Ш.
17 февраля: от сверхмощных лазеров и ускорителя NICA до квантовой хромодинамики
Первый день начался с торжественного открытия и приветственных слов председателя организационного комитета, руководителя секции ядерной физики ОФН РАН, академика РАН Виктора Матвеева, отметившего особую роль научного наследия академика Рубакова в современной физике.
Научная программа началась с пленарного доклада научного руководителя Национального центра физики и математики и экс-президента РАН академика Александра Сергеева «Экстремальные световые поля». В своем выступлении он подробно рассмотрел текущее состояние и перспективы развития сверхмощных лазерных систем, уделив особое внимание петаваттному лазеру PEARL (PEtawatt pARametric Laser) Института прикладной физики РАН в Нижнем Новгороде с пиковой мощностью 1,5 петаватт — это рекордный показатель для России. Академик Сергеев представил планы по созданию экзоваттного лазера, который позволит исследовать квантовую структуру вакуума и открыть новые возможности для фундаментальной физики.
Следующим значимым событием стал доклад и. о. директора лаборатории физики высоких энергий Объединенного института ядерных исследований (Дубна) Андрея Бутенко о текущем статусе работ на ускорительном комплексе NICA в ОИЯИ. Докладчик представил детальный отчет о поэтапном запуске всех элементов крупного комплекса на встречных пучках тяжелых и легких поляризованных ионов, включая источники ионов «Крион-6Т» и SPI, ускоритель ЛУТИ (Линейный ускоритель тяжелых ионов), сверхпроводящие кольцевые ускорители «Бустер» и «Нуклотрон». Особое внимание было уделено результатам технологического пуска основных систем коллайдера: магнитно-криостатной системы, систем питания и эвакуации энергии, ускорения и электронного охлаждения.
Виктор Рябов (НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ, ОИЯИ) представил обширный доклад об экспериментальной программе на комплексе NICA. Он сообщил об успешном завершении первого физического цикла эксперимента BM@N (Барионная материя на «Нуклотроне»), в ходе которого было зарегистрировано более 500 млн событий столкновений ядер ксенона с мишенью из йодида цезия. Докладчик рассказал также о подготовке к запуску детектора MPD (Multi-Purpose Detector), намеченному на конец 2025 года, и о разработке эксперимента SPD (Spin Physics Detector) для изучения спиновой структуры нуклона с использованием поляризованных пучков протонов и ядер дейтерия.
«NICA находится на завершающей стадии строительства, — резюмировал докладчик. — Она уже работает с выведенными пучками, в этом году должен быть запущен в строй коллайдер, начнется запуск установки MPD. Большое внимание уделяется вопросу изучения столкновений поляризованных пучков в детекторах эксперимента. SPD достиг большого прогресса в планировании и разработке установки. Создание установки первой фазы возможно до конца 2020-х годов. Проводится программа прикладных исследований. Возможности программы ARIADNA (Applied Research Infrastructure for Advanced Developments at NICA fAcility) будут непрерывно увеличиваться, ну и, как можно было заметить, все эксперименты на NICA реализуются силами больших международных научных коллабораций. Приветствуем вступление новых членов в эти коллаборации, что повысило бы вероятность реализации достаточно амбициозных программ исследований».
Завершающим докладом утренней сессии стало выступление начальника сектора физики адронной материи лаборатории теоретической физики ОИЯИ Виктора Брагуты о современном понимании свойств квантовой хромодинамики при конечной барионной плотности. Были представлены последние теоретические результаты и их значение для понимания фазовой диаграммы сильновзаимодействующей материи.
18 февраля: от нейтрино до космических исследований
Второй день был посвящен актуальным вопросам ускорительной физики, исследованиям нейтрино и наблюдениям из космоса в рентгеновском диапазоне.
Утреннюю сессию открыл Евгений Левичев (Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН) с обзором перспективных ускорительных проектов для физики частиц. В докладе были представлены современные разработки в области ускорителей заряженных частиц и коллайдеров для экспериментов в области физики высоких энергий и фундаментальных взаимодействий.
Директор лаборатории ядерных проблем ОИЯИ Александр Ольшевский представил всеобъемлющий доклад об изучении осцилляций нейтрино в ускорительных и реакторных экспериментах. Особое внимание было уделено точности определения осцилляционных параметров и перспективам действующих и планируемых проектов. Докладчик также затронул вопросы глобальной интерпретации мировых данных по осцилляциям нейтрино.
Значительный интерес вызвал доклад Александра Барабаша (НИЦ «Курчатовский институт») о прямых измерениях массы нейтрино и исследованиях двойного бета-распада. Были представлены последние результаты эксперимента KATRIN (KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment), установившего верхний предел массы нейтрино на уровне 0,45 эВ (при исследовании спектра электронов от распада трития). Докладчик также рассказал о результатах эксперимента KamLAND-Zen (Kamioka Liquid scintillator Anti-Neutrino Detector), установившего ограничение на эффективную массу майорановского нейтрино (в случае, если оно является своей собственной античастицей) — менее 0,12 эВ. Особое внимание было уделено перспективным проектам, нацеленным на достижение чувствительности к эффективной майорановской массе нейтрино 0,01–0,05 эВ.
Игорь Алексеев (НИЦ «Курчатовский институт») представил обзор современной экспериментальной ситуации в области поиска легких стерильных нейтрино. В докладе были подробно рассмотрены три группы экспериментальных аномалий: избыток электронных нейтрино в потоке преимущественно мюонных нейтрино, недостаток нейтрино в галлиевых экспериментах и реакторная антинейтринная аномалия. Все эти отклонения от Стандартной модели имеют статистическую значимость, превышающую 5 σ.
Завершил утреннюю сессию академик Рашид Сюняев (ИКИ РАН, Институт астрофизики Общества Макса Планка) с докладом о результатах и перспективах космической обсерватории «Спектр-Рентген-Гамма». Доклад был удаленный и связь оставляла желать лучшего. Были представлены новейшие данные наблюдений и их значение для современной космологии. Обсерватория «Спектр-РГ» включает два уникальных рентгеновских зеркальных телескопа — ART-XC имени М. Н. Павлинского, созданный в России, и eROSITA, созданный в Германии.
Главный результат обзора неба телескопом eROSITA — составление карты миллионов рентгеновских источников и Млечного Пути. «Мы открыли примерно миллион кандидатов в квазары. Во всем мире должны быть 100 тыс. массивных скоплений галактик», — заключил академик Сюняев.
19 февраля: от детекторных систем до физики каонов
Третий день был насыщен докладами о новейших экспериментальных результатах и перспективных проектах.
Утреннюю сессию открыл Юрий Мурин, начальник научно-методического отдела кремниевых трековых систем лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ, с обзорным докладом о настоящем и будущем детекторных систем в релятивистской ядерной физике. Особое внимание было уделено прогрессу в развитии технологии MAPS, разрабатываемой коллаборацией ALICE в ЦЕРНе, и планам экспериментов ATLAS и CMS по внедрению устройств на базе LGAD (Low-Gain Avalanche Diode, лавинных диодов с низким коэффициентом усиления). Докладчик подчеркнул необходимость преодоления отставания России в области современной микроэлектроники для детекторных систем и отметил важную роль РАН как координирующего органа в этом направлении.
Членкор РАН Владимир Образцов, начальник лаборатории электрослабых процессов отделения экспериментальной физики Института физики высоких энергий НИЦ «Курчатовский институт», представил последние результаты исследований распадов каонов на установке ОКА, работающей на вторичном пучке 18 ГэВ протонного синхротрона У-70 ИФВЭ. Среди важнейших достижений — обнаружение редкого радиационного распада K+ → e+ ν π0 γ (Ke3γ), новые прецизионные измерения разности векторных и аксиально-векторных форм-факторов в распаде K+ → μ+ νμ γ, а также уточнение ограничений на существование легких аксионоподобных частиц. Особо примечательно улучшение в 65 раз предела на пока еще не наблюдавшийся сверхредкий распад K+ → e+ ν π0 π0 π0.
Владимир Дружинин (заведующий лабораторией 3–1 ИЯФ СО РАН) представил обзор результатов по электрон-позитронной аннигиляции в адроны, полученных на коллайдерах ВЭПП-2000 и ВЭПП-4М с детекторами КМД-3, СНД и КЕДР. Доклад также включал планы будущих экспериментов на встречных e+e— пучках в новосибирском Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера.
Завершил утреннюю сессию доклад Чжоу Сяожун (Xiaorong Zhou) из китайского Научно-технического университета, рассказавшей о проекте «Супер тау-чарм фабрики» в Китае. Планируемый электронно-позитронный коллайдер STCF будет работать в диапазоне энергий от 2,0 до 7,0 ГэВ с пиковой светимостью 0,5 × 1035 см-2с-1, что позволит набирать более 1 ab-1 интегральной светимости в год. Эти уникальные возможности планируется использовать для прецизионных измерений свойств XYZ-частиц, поиска новых источников CP-нарушения в распадах странных гиперонов и тау-лептонов, а также для проверки унитарности матрицы CKM через точные измерения угла Кабиббо.
20 февраля: от ранней Вселенной до нейтринной астрономии
Четвертый день был посвящен прорывным результатам в области астрономии, физики космических лучей и нейтринной астрономии.
Утреннюю сессию открыла докт. физ.-мат. наук Ольга Сильченко (зам. директора по научной работе, зав. отделом физики эмиссионных звезд и галактик ГАИШ МГУ) с докладом о молодых галактиках на больших красных смещениях, обнаруженных космическим телескопом «Джеймс Уэбб» (JWST). В докладе были представлены результаты наблюдений, спектральных и фотометрических данных сотен галактик, существовавших спустя уже несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, что существенно меняет наши представления о ранней эволюции Вселенной.
Специалист в области физики нелинейных явлений, астрофизики и астрономии, членкор РАН Андрей Быков (зав. лабораторией «Астрофизика высоких энергий» Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе) представил новейшие результаты исследований фотонов, нейтрино и космических лучей высоких энергий в нашей галактике. Современные гамма- и нейтринные обсерватории достигли беспрецедентной чувствительности в диапазоне энергий петаэлектронвольт, что позволяет по-новому взглянуть на природу галактических ускорителей частиц, включая остатки сверхновых звезд и пульсары. В докладе был приведен обзор данных наблюдений, прошло обсуждение вероятных галактических источников космического излучения высоких энергий на основе многоканальных исследований остатков сверхновых звезд, областей активного звездообразования, пульсаров и черных дыр в тесных двойных системах, рассмотрены физические процессы в таких ускорителях частиц, позволяющие эффективно конверсировать мощности активных астрофизических источников в частицы высоких энергий, рассмотрены перспективы новых наблюдательных программ.
Михаил Кузнецов (научный сотрудник Лаборатории обработки больших данных ИЯИ РАН) рассказал о последних загадках, связанных с космическими лучами ультравысоких энергий свыше 1019 эВ (протонами и ядрами). Были представлены результаты крупнейших экспериментов Обсерватории Пьера Оже (Pierre Auger Observatory) и Telescope Array, демонстрирующие внегалактическое происхождение этих частиц. В настоящее время установлено, что спектр этих частиц резко затухает при энергиях выше нескольких десятков эксаэлектронвольт, что в целом хорошо соответствует теоретическим предсказаниям. Однако ключевой вопрос их происхождения до сих пор не решен, существуют лишь различные подходы к его решению с использованием данных по массовому составу приходящих частиц и распределению направлений их прихода.
Особый интерес вызвал доклад вед. науч. сотр. лаборатории нейтринной астрофизики высоких энергий ИЯИ РАН Жана-Арыса Джилкибаева о достижениях Байкальского нейтринного телескопа (Baikal-GVD). Телескоп, являющийся крупнейшим в Северном полушарии, содержит порядка 4000 фотодетекторов, он достиг чувствительного объема 0,6 км³ и продемонстрировал выдающийся результат — подтвердил существования диффузного потока астрофизических нейтрино со статистической значимостью более 5σ. Этот результат является независимым подтверждением открытий телескопа IceCube и указывает на накопление свидетельств существования как галактических, так и внегалактических источников нейтрино.
Важным аспектом доклада стало объявление о планах развития установки. В 2025 году планируется монтаж двух новых кластеров (14-го и 15-го), а также полномасштабной гирлянды для телескопа следующего поколения. К 2027/2028 году планируется завершение создания детектора объемом 1 км³ с примерно 6000 оптическими модулями, что существенно расширит возможности установки по регистрации космических нейтрино.
«Мы создадим более плотную центральную часть. Наше преимущество — это динамическая система. Будет расширение для ПэВных энергий и выше. Вот это наша стратегия. Будет не 8 кластеров, а где-то 19–20», — заключил докладчик.
Вечером того же дня состоялась специальная мемориальная сессия памяти В. А. Рубакова, которую открыл один из его учеников, заместитель председателя организационного комитета конференции, директор ИЯИ РАН, членкор РАН Максим Либанов.
Академик Рубаков внес фундаментальный вклад в развитие теоретической физики, космологии и физики элементарных частиц, заложил основы современного понимания процессов в ранней Вселенной и их связь с физикой микромира. Среди его важнейших достижений — теория фазовых переходов в ранней Вселенной, новые модели темной материи, модель мира с дополнительными пространственными измерениями, механизм рождения гравитационных волн в расширяющейся Вселенной. Он теоретически предсказал эффект распада барионного вещества вблизи магнитного монополя, носящий его имя.
Монографии В. А. Рубакова «Классические калибровочные поля», «Введение в теорию ранней Вселенной», «Теория групп и симметрий», написанные на основе четырех оригинальных курсов, читаемых на физическом факультете МГУ, стали настольными книгами для физиков-теоретиков во всем мире. Академик В. А. Рубаков оставался неутомимым популяризатором науки, его выступления и научно-популярные лекции пробуждали интерес к науке. Ученый подготовил множество учеников, а его научная школа снискала широкую известность. Своими воспоминаниями делились его друзья, ученики и коллеги.
21 февраля: исследования космического излучения и поиски Новой Физики
Заключительный день был посвящен новейшим достижениям в области детекторных технологий, исследованиям космических лучей и поискам физики за пределами Стандартной модели.
Леонид Кузьмичев (зав. лабораторией космического излучения высоких энергий НИИЯФ МГУ) представил обзор современных крупномасштабных детекторов для исследования космических излучений — Обсерватории Пьера Оже, установки Telescope Array для изучения космических лучей предельно высоких энергий, атмосферных черенковских гамма-телескопов HESS, MAGIC, VERITAS, высокогорных установок HAWC и LHAASO для исследования гамма-квантов высоких энергий и, наконец, нейтринных телескопов IceCube и Baikal-GVD. Особое внимание было уделено российской гибридной установке TAIGA-100 (Tunka Advanced Instrument for cosmic ray and Gamma Astronomy), предназначенной для гамма-астрономии ПэВных энергий и исследования космических лучей в диапазоне 1015–1019 эВ. Установка включает в себя комплекс детекторов различного типа: флюоресцентные телескопы, широкоугольные черенковские детекторы, водные детекторы мюонов и сцинтилляционные детекторы. Были рассмотрены проекты новых установок для исследования космических лучей, в том числе перспективные российские детекторные комплексы.
Александр Никитенко (НИЦ «Курчатовский институт» и Имперский колледж Лондона) доложил о попытках найти Новую Физику на Большом адронном коллайдере. В докладе были представлены новые данные по изучению свойств бозона Хиггса и по поискам суперсимметричных частиц. Особый интерес вызывают результаты исследований в секторе B-физики, где наблюдаются некоторые отклонения от предсказаний Стандартной модели.
Дмитрий Пешехонов (начальник отделения физики на встречных пучках лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ) представил последние результаты эксперимента NA64 в ЦЕРНе, предложенного десять лет назад учеными из Института ядерных исследований РАН и Института физики высоких энергий (Протвино) и направленного на поиск калибровочных бозонов A’ (так называемых темных фотонов, аналога фотонов для темной материи, смешивающихся с фотонами, переносчиков нового дальнодействующего U’ (1)-калибровочного поля, «темного электромагнетизма», воздействующего на темную материю) и других проявлений физики за пределами Стандартной модели. Коллаборация NA64, объединяющая около 60 исследователей из разных стран, получила новые ограничения на параметры смешивания темных фотонов в области 10–5 < ε < 10–3 и массы MA’ < 1 ГэВ на основе анализа экспериментальных данных, полученных на пучках электронов и мюонов ускорителя SPS. Важным достижением стало расширение экспериментальной программы на исследования с мюонными (NA64μ) и адронными пучками.
Лев Дудко (зав. лабораторией электрослабых и новых взаимодействий НИИЯФ МГУ) в своем докладе о физике топ-кварка представил новые прецизионные измерения его свойств и результаты поиска возможных отклонений от предсказаний Стандартной модели в процессах с рождением топ-кварков. «Реализована обширная программа измерений в рамках Стандартной модели (полные и дифференциальные сечения, масса, спиновые корреляции…), — заключил докладчик. — Однако поиск возможных отклонений от предсказаний Стандартной модели пока не выявил статистически значимых новых эффектов. Планируемые следующие проекты с возможностью исследования топ-кварков, — это HL–LHC, FCC (ee, hh), CEPC. Возможный российский проект — это мюонный коллайдер в 21-километровом кольце (~15 TэВ)».
Полный перечень выступлений можно найти на официальном сайте конференции indico.inr.ac.ru/event/5/, там же можно скачать презентации докладчиков. Видеозаписи трансляций доступны в VK Видео: vkvideo.ru/@event229096117
Избранные доклады, содержащие новые результаты, планируется опубликовать в журнале «Ядерная физика».
Интервью с членом организационного комитета конференции, членкором РАН Дмитрием Горбуновым, гл. науч. сотр. ИЯИ РАН, можно прочесть в издании «Коммерсант — Наука»: kommersant.ru/doc/7498193
Интервью с ученым секретарем конференции, профессором РАН Григорием Рубцовым, зам. директора ИЯИ РАН по науке, — на портале «Научная Россия»: scientificrussia.ru/articles/samoe-silnoe-preimusestvo-celoveka-pered-iskusstvennym-intellektom-eto-lubov-k-zizni
М. Б.
Фото Натальи Нольде и пресс-службы ИЯИ РАН
Загрузка...