Александр Бондарь (ИЯФ СО РАН) о megascience-проектах

АрхивИнтерактив

Член-корреспондент РАН рассказывает о планах строительства новосибирского ускорителя, который вошёл в список шести мегапроектов России.

Этим летом Министерство образования и науки РФ выбрало шесть научных установок, претендующих на государственную поддержку в финансировании. Все они условно называются "мегапроектами", то есть проектами очень крупных установок на базе международных исследовательских центров. Классический пример объединения, созданного по такой схеме, - Большой адронный коллайдер.

В список претендентов вошли: токамак "Игнитор" (Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований "Росатома", Троицк); высокопоточный пучковый исследовательский реактор ПИК (Петербургский институт ядерной физики НИЦ "Курчатовский институт", Гатчина); источник специализированного синхротронного излучения четвёртого поколения; комплекс сверхпроводящих колец на встречных пучках тяжёлых ионов NICA; международный центр исследований экстремальных световых полей на основе лазерного комплекса субэксаваттной мощности (Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород); ускорительный комплекс со встречными электрон-позитронными пучками "Супер c-тау фабрика" (Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, Новосибирск). Последняя получила поддержку нобелевского лауреата Мартина Перла: он написал письмо "профессору Фурсенко", как учёный называет министра образования и науки РФ, в котором обращает его внимание на преимущества новосибирского проекта.

Александр Бондарь, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий научно-исследовательской лабораторией ИЯФ СО РАН, член-корреспондент РАН, декан физического факультета Новосибирского государственного университета рассказывает о "Супер Чарм-тау фабрике" и перспективах, которые откроет её строительство для научного сообщества.

- Александр Евгеньевич, как и кем отбирались работы, которые вошли в список шести megascience-проектов? Кто и по каким критериям будет выбирать "победителя"?

- Предварительный отбор проектов проводился межведомственной рабочей группой, созданной по решению правительства Российской Федерации. В состав группы вошли известные учёные-академики РАН, руководители НИИ. В результате проведённой экспертизы группой были отобраны шесть проектов. В начале июля, во время совещания, проходившего в Объединённом институте ядерных исследований (г. Дубна), где планируется реализация одного из отобранных проектов, премьер-министр России В. Путин поручил разработать "дорожную карту" по каждому из предлагаемых проектов, провести эти проекты через тщательную международную экспертизу, организовать широкое обсуждение в научном сообществе. "Нам необходимо хорошо понимать, что принесёт стране и российской [а от себя добавлю: "и мировой!" - А.Б.] науке реализация того или другого проекта, будет ли к ним реальный интерес со стороны участников из других стран, насколько эффективно и с какой отдачей будут вложены государственные деньги. Всё нужно просчитать и до деталей продумать. Это как раз тот случай, когда спешка абсолютно неуместна", - отметил премьер. Мы сейчас завершаем подготовку "дорожной карты" нашего проекта "Супер Чарм/тау-фабрика", в ближайшее время этот комплект документов будет направлен в Правительство РФ, где этой осенью планируется очередное рассмотрение вопроса о российских проектах megascience.

- В последнее время в политике научного, технологического и инновационного развития страны всё чаще фигурируют слова "окупаемость", "конкурентоспособность", "коммерциализация". Как это соотносится с инициативой создания megascience-установки, ведь она предназначена в первую очередь для ответов на вопросы фундаментальной науки?

- Противопоставлять фундаментальную науку и наукоёмкий бизнес не следует. Наоборот. Передовая фундаментальная наука совершенно необходима для развития наукоёмкой экономики. История показывает, что все прорывные технические идеи рождались в чисто научных исследованиях. Не надо далеко ходить за примерами. Вспомним ядерную энергетику. Часто приходится слышать, что открытость современной науки позволяет использовать чужие открытия для развития наукоёмкой экономики. Это заблуждение.

Фундаментальная наука создает среду, способствующую рождению и коммерческому освоению новых идей. Среда эта представляет собой не только инфраструктуру уникальных исследовательских установок, но и систему подготовки высококвалифицированных кадров, и "пояс" высокотехнологичных компаний, обеспечивающих создание установок для научных исследований и прикладных применений. Одно без другого не сможет нормально развиваться. Поэтому "окупаемость" фундаментальных исследований надо рассматривать в широком смысле, принимая во внимание всю последовательность шагов от зарождения идеи до её практической реализации с последующим коммерческим использованием. Опыт показывает, что вложение средств в фундаментальную науку рано или поздно даёт эффективную отдачу.

Яркие примеры этому имеются и у нас, в ИЯФе. За всю историю существования Института нами было разработано и изготовлено около десятка ускорительных комплексов для фундаментальных научных исследований. В то же время нашим первым директором, академиком Г.И. Будкером, и его коллегами было очень быстро осознано, что мощные ускорители электронов имеют широкий спектр применения для прикладных задач, и за несколько десятков лет Институт разработал и изготовил около двухсот промышленных ускорителей электронов для промышленности и сферы услуг, которые сегодня активно используются за рубежом и в России. Другой хорошо известный пример - наши малодозовые рентгеновские установки для цифровой рентгенографии МЦРУ "Сибирь" и системы безопасности СРК "Сибскан". Их основу составляют системы регистрации излучений, разработанные и успешно применяемые для экспериментов в области фундаментальной физики элементарных частиц.

- Одним из важнейших параметров оценки проекта при его финансировании всегда была стоимость (чем меньше, тем больше шансов, что он будет оплачен). В какую сумму оценивается проект ИЯФ СО РАН? Много это или мало по сравнению с ценой других проектов?

- Мы оцениваем стоимость проекта приблизительно в 17,5 миллиардов рублей, из которых около 13 миллиардов рублей - необходимое бюджетное финансирование. Оставшаяся часть будет наполняться за счёт внебюджетных источников, в том числе за счёт вклада потенциальных участников будущих экспериментов на "Супер Чарм-тау фабрике", который в настоящее время оценивается в один миллиард рублей. Это ("Супер Чарм-тау фабрика") далеко не самый дорогой из рассматриваемых проектов. Тут надо учесть, что значительная часть уже существующей инфраструктуры Института будет эффективно использоваться в новой установке. Например, высокоинтенсивный источник позитронов, который будет запущен в этом году. Если же проект реализовывать на новом месте, это потребует значительно больших расходов.

- Как вообще устроена "бухгалтерия" меганауки? Какую часть оплачивает страна-инициатор, какую - другие участники? В масштабе страны и мира - кому будет интересна "Супер Чарм-тау фабрика" (кто захочет участвовать в этом проекте)?

- Обычно такие установки создаются совместно учёными нескольких стран. Уже сейчас ряд учёных из Европы, США, Японии и других технически высокоразвитых стран высказали интерес к участию в нашем проекте. Как правило, строительство инфраструктуры установки и самого коллайдера финансирует правительство страны - "хозяина" проекта. А вот установка для проведения исследований создаётся на паритетных условиях финансирования. Финансовая сторона проекта - это всегда вопрос переговоров. Для того чтобы договориться о том, кто и сколько внесёт в создание установки, необходимо принципиальное решение о реализации проекта руководством страны.

- Почему ИЯФ СО РАН выдвинул в качестве претендента на роль "мегаустановки" именно "Супер Чарм-тау фабрику", ведь в институте есть и другие масштабные исследования, например в области термоядерной энергетики? Расскажите немного об истории отношений ИЯФ СО РАН с "ускорительной наукой" и физикой высоких энергий.

- Институт ядерной физики СО РАН заслуженно имеет репутацию одного из ведущих ускорительных центров мира. Достаточно сказать, что именно здесь впервые в мире был реализован метод встречных электрон-электронных и электрон-позитронных пучков. Сегодня встречные пучки - основной инструмент экспериментальных исследований в области физики высоких энергий. Многие экспериментальные и теоретические основы метода встречных пучков были заложены нашими физиками. Является общепризнанным, что в Новосибирске создана школа ускорительной физики высочайшего уровня. Многие "птенцы" этой школы выросли до лидеров ряда ведущих мировых ускорительных центров. Несмотря на известные трудности последних двух десятилетий, Институт не только сохранил ведущие позиции в этой области науки, но и смог создать и эффективно эксплуатировать современные установки - такие, как ВЭПП-4М, ВЭПП-2000, а также внести существенный вклад в ряд ускорительных международных проектов, таких, как знаменитый Большой адронный коллайдер и другие.

- Какой класс задач предназначена решать "Супер Чарм-тау фабрика"?

- Установка, которую мы предлагаем создать, предназначена для решения широкого круга задач в современной физике высоких энергий. Общая идея заключается в прецизионных измерениях свойств и параметров фундаментальных частиц, рождающихся в области энергий от 1 до 2,5 ГэВ. К таким частицам в первую очередь относятся тау-лептон, "очарованный" кварк (c-кварк). Точность измерений принципиально важна для того, чтобы почувствовать пределы применимости современных представлений о природе кварков и лептонов (фундаментальных кирпичиков материи) и их взаимодействий.

- LHC - это огромное "кольцо" с детекторами, расположенное под землёй. А как будет выглядеть новосибирский ускоритель? Расскажите о его технических параметрах и устройстве.

- Разумеется, проект масштаба LHC сегодня неосуществим в России. Однако, используя самые современные идеи и разработки в области ускорительной техники, мы имеем сегодня возможность создать установку, позволяющую проводить исследования на самом передовом рубеже физики элементарных частиц, но имеющую гораздо более скромные масштабы. При этом научная информация, получаемая в таких экспериментах, абсолютно важна и даже необходима для интерпретации данных, полученных в том числе и на LHC.

"Супер Чарм-тау фабрика" - это электрон-позитронный коллайдер со скромными размерами. Полный периметр ускорителя - около 800 метров. Ускоритель будет расположен под землёй для того, чтобы исключить проблемы с радиационной защитой, но на относительно небольшой глубине (10-20 метров).

- Что касается области задач, для решения которых предназначена "Супер Чарм-тау фабрика", то в мире уже построены установки, на которых получены результаты в этой области: "Би-фабрики" BaBar в Америке и Belle в Японии, "Чарм-тау фабрика" BEPC в Пекине с той же энергией, детектор LHCb на Большом адронном коллайдере. Кроме того, планируется построить новые установки Belle-II в Японии и Super-B factory в Италии, рассчитанные на большую энергию столкновения и сравнимую светимость. Чем новосибирская "Супер Чарм-тау фабрика" будет результативнее этих установок?

- Да, действительно, наша наука не стоит на месте. Целый ряд установок, уже существующих и строящихся, будет обладать определёнными возможностями в решении тех задач, которые мы планируем для "Супер Чарм-тау фабрики". Конечно же, мы учитываем довольно жёсткую конкуренцию в физике высоких энергий. Целый ряд особенностей нашего проекта, как мы полагаем, позволит гарантировать конкурентоспособность "Супер Чарм-тау фабрики" на ближайшие 10-15 лет.

В первую очередь высокая интенсивность сталкивающихся пучков. Она будет в сто раз больше, чем, например, у работающей в Пекине установки BEPC. Второе - электроны в нашем проекте будут иметь продольную поляризацию, что до сих пор не удалось реализовать ни в одном электрон-позитронном коллайдере. Наличие продольной поляризации сталкивающихся частиц открывает возможность проведения ранее вообще недоступных экспериментов. И в-третьих, мы планируем создать детектирующую систему с рекордными параметрами по чувствительности. Для того чтобы это реализовать, мы уже много лет ведём исследовательские работы по созданию детекторов частиц, обладающих новыми возможностями.

Научная программа "Супер Чарм-тау фабрики" рассматривалась Европейским комитетом по развитию будущих ускорителей (ECFA) - авторитетнейшим органом, без рекомендации которого не принимается ни одно решение о строительстве исследовательских ускорителей в Европе. В своём заключении комитет отметил, что предложенная научная программа представляет фундаментальный интерес для всего научного сообщества и что её реализация позволит получить дополнительную научную информацию к той, что будет получена на уже действующих или принятых к реализации проектах в области физики высоких энергий. Комитет высказал мнение, что опыт, авторитет и научных уровень физиков ИЯФ позволяет рассчитывать на успешное осуществление проекта "Супер Чарм-тау фабрики" в Новосибирске.

- Насколько проработан проект? Что уже готово?

- Как уже отмечалось выше, мы фактически уже создаём эту установку. Построен новый инжекционный комплекс, который мы планируем использовать для повышения параметров уже работающих в ИЯФ СО РАН установок. Производительность этого комплекса полностью удовлетворяет требованиям "Супер Чарм-тау фабрики". Наши специалисты участвуют в похожих проектах в Европе, Японии, Китае. Полученный нами опыт используется в разработке "Супер Чарм-тау фабрики". Сегодня мы полностью уверены, что такая установка может быть создана в нашем Институте при условии необходимого для этого государственного финансирования.

- Закономерным "дополнением" ускорителя будет мощный источник синхротронного излучения. Какие возможности это открывает перед группой исследователей?

- С нашей точки зрения, это очень важный момент. Институт ядерной физики стоял у истоков использования синхротронного излучения для исследований и технологических разработок в самой широкой области наук. От физики взрыва до биологии и медицины. До сих пор все электрон-позитронные установки института использовались как источники синхротронного излучения для исследований, проводимых коллегами из институтов Сибирского отделения и из-за рубежа. Реализация проекта "Супер Чарм-тау фабрики" позволит выйти на совершенно новый качественный уровень в таких исследованиях. Источник синхротронного излучения на базе "Супер Чарм-тау фабрики" должен стать новым коллективным центром междисциплинарных исследований в Сибирском регионе, центром развития вузовской науки (и в первую очередь - в Новосибирском государственном исследовательском университете), центром развития новых технологий.

- Будем надеяться, что с "меганаукой" у ИЯФ СО РАН всё сложится успешно. Что будет значить победа в этом конкурсе для института? Какие изменения она за собой повлечёт?

- Реализация проекта "Супер Чарм-тау фабрики" позволит обеспечить программу фундаментальных исследований в ИЯФ СО РАН на ближайшие 10-20 лет, поможет поддержать на высоком уровне разработки в области ускорительной техники, развить методы и технологии, необходимые для создания ускорителей и детекторов для технологических и медицинских применений, создаст инфраструктуру для междисциплинарных исследований в Сибирском регионе, послужит дополнительным стимулом для подготовки специалистов высочайшей квалификации. Территориальная близость исследовательских институтов Сибирского отделения РАН, ведущих образовательных центров, Новосибирского технопарка способствует созданию эффективного кластера на базе "Супер Чарм-тау фабрики" для развития комплекса исследований в области фундаментальной и прикладной науки, быстрого и эффективного доведения новых разработок до практического применения, развитию инновационной экономики региона и страны в целом.