Расшифровывая Бога. Наука на пороге новых теорий мироздания
Человека от животных отличает неуемное любопытство. Мы тысячелетиями пытаемся ответить на фундаментальные вопросы, которые напрямую не влияют на нашу жизнь. Как зародилась Вселенная? Из чего состоит материя? Что такое гравитация? Над этими вопросами в современном мире бьются сотни физиков – наверное, самых любопытных людей на свете.
В день российской науки корреспондент Рустории встретился с одним из таких пытливых умов – академиком, директором Сибирского центра синхротронного излучения, заместителем директора Института ядерной физики СО РАН Геннадием Кулипановым, чтобы выяснить, в каком состоянии отечественная физика находится сейчас и готовы ли российские ученые удивить нас новой теорией мироздания.
Академик Кулипанов – российский физик, ведущий специалист в области физики ускорителей. С конца 60-х годов работал на первом коллайдере в мире, созданном в Академгородке. Под руководством Кулипанова разработан ряд излучательных вигглеров, в том числе впервые в мире сверхпроводящий вигглер. Руководитель строительства Новосибирского лазера на свободных электронах. Лауреат премии «Выдающийся ученый RIKEN» (Япония, 1996), премии РАН им. В.И. Векслера (2003), премии российского правительства в области науки и техники (2006).
Добрый день, Геннадий Николаевич. Эксперты считают, что Институт ядерной физики имени Будкера СО РАН является ведущим не только в сибирском отделении академии, но и одним из самых значимых институтов в России. На сегодня в ИЯФ работает три тысячи сотрудников. По цитируемости сибирских ученых за рубежом, все первые пять мест занимают ученые Института ядерной физики. Расскажите, где сейчас находится фронтир российской науки, над решением каких научных проблем бьются сотрудники ИЯФ?
Для начала - я присоединяюсь к такой оценке нашего института.Действительно, по фундаментальным исследованиям, физике элементарных частиц, атомного ядра, физики плазмы, управляемого термоядерного синтеза, лазеров на свободных электронов наше научное учреждение является одним из мировых лидеров.За последние годы, несмотря на тяжелую ситуацию с финансированием, в институте были создан лазер на свободных электронах, являющийся самым мощным лазером в мире. Эту работу государство оценило – один из участников проекта Александр Винокуров получил президентскую премию.
Также в последние два года ведутся работы на уникальном электронно-позитронном коллайдере ВЭПП-2000. В отличие от своих больших собратьев, его стоимость относительно невелика – около 30 миллионов долларов. Однако исследователи провели на нем крайне важные эксперименты в области малых энергий, которые дополнили изыскания, проведенные на Большом адроннном коллайдере (БАК) в ЦЕРНе.
В феврале 2013 года два молодых новосибирских физика получили президентские премии в области науки – это Федор Игнатов и Корнелий Тодышев за циклы работ по исследованию элементарных частиц на установке ВЭПП-2000.
На мой взгляд, сейчас современная физика подошла к порогу, за которым стоит разгадка тайны мироздания. И все усилия брошены в этом направлении. Кажется, еще немного – и ученые окончательно ответят на вопрос, как возникла Вселенная и что ее ждет. Хотя загадок еще хватает. Сибирские ученые тоже пытаются разгадать, как устроена Вселенная?
У нас основные исследования – физика элементарных частиц, это передовой фронт науки, которая пытается ответить на вопрос, как устроен мир, как образовалась наша Вселенная. Что-то мы уже знаем, однако все это недостаточно точно. От Большого взрыва мы двигаемся дальше и встречаем много вопросов – почему из Вселенной пропало антивещество? Сейчас мы пытаемся ответить на этот вопрос.
Проблема темной материи тоже относятся сюда?
Да, здесь еще один фундаментальный вопрос, на который мы пытаемся ответить. Не одни, конечно, вместе с мировым научным сообществом. Что такое темная материя? Возможно, она на самом деле является просто расширением гравитации. Или же она связана с суперсимметрией. Ответы будут, надо просто работать в этом направлении, анализировать новые данные.
Также важной проблемой является управляемая термоядерная реакция, наши ученые уже довольно долго над ней бьются и подошли предельно близко к решению задачи термоядерного синтеза. Здесь наш институт имеет свою экологическую нишу, мы поддерживаем работы на международном «Токомаке», однако основная наша работа – ловушки для плазмы. Сейчас пока непонятно, какой тип термоядерного реактора будет в будущем использоваться.
Это похоже на то, как если бы мы 200 лет назад с вами обсуждали, какой двигатель лучше – бензиновый или дизельный. Поэтому сейчас наши ученые в области открытых плазменных ловушек сотрудничают с японцами, немцами, есть интерес частных компаний из США. Все вместе мы создаем прототип нового термоядерного реактора. Наше международное сотрудничество последние годы содержало две компоненты – научное сотрудничество; обмен учеными, совместные конференции и семинары; атакже изготовление современного оборудования для научных центров из США и Европы. Пока у нас государство финансирует науку довольно скупо и денег не хватает даже на достойную зарплату, в итоге мы были вынуждены научиться зарабатывать и сейчас многие исследования ведутся на собственные, заработанные институтом средства. Можно сказать, ИЯФ единственный в мире институт, зарабатывающий своими силами на фундаментальные физические исследования.
Например, на эти средства мы как раз создали лазер на свободных электронах и коллайдер ВЭПП-2000. Без такой хорошей экспериментальной базы мы просто потеряем свой уровень, перспективы для исследований.
Последние десятилетия центр мировой науки сместился в США и Европу, большинство значимых научных открытий делается на Западе. Например, главное открытие прошлого года – подтверждение существования бозона Хиггса, «частицы Бога». Способны ли наши ученые в ближайшее время осуществить подобный прорыв?
Если мы посмотрим авторитетный журнал Science за прошлый год, то увидим подборку десяти самых значимых открытий по итогам 2013 года. Да, на первом месте открытие бозона Хиггса, последняя найденная частица Стандартной модели. Но мало кто знает, что в создании Большого адронного коллайдера, на котором собственно и была открыта частица, активное участие принимали наш институт. Мы изготовили оборудование для ЦЕРНА на 200 миллионов долларов. Кроме этого, 15 наших физиков регулярно работали в ЦЕРНе, фактически став соавторами открытия.
Наука сейчас стала интернациональной. Да, самые крупные научные открытия сейчас делаются на Западе, но обычно за этими открытиями стоят крупные международные центры,где в частности, работают российские физики.
И просто для сравнения – стоимость БАК составляет около 8 миллиардов евро. Россия создавать такие дорогостоящие установки просто не может, денег не хватит. Поэтому участвуем в этом научном процессе, насколько позволяют наши возможности.
Кстати, еще одной работой, отмеченной в минувшем году журналом Science, стали исследования в области структурной биологии, которые были проведены в США на рентгеновском лазере на свободных электронах. Это очень дорогая установка, на нее потратили более миллиарда долларов. Так вот, идея такого лазера была рождена в нашем институте примерно 30 лет назад группой Анатолия Кондратенко. И теперь нашу идею воплотили в США. В создании и запуске этого лазера принимали участие сотрудники пяти американских лабораторий, среди которых было около 20 бывших ученых Института ядерной физики.
Наука сейчас стала коллективной, отдельные гении уже не могут осилить того, что делает объединенный разум. Тысячи ученых по всему миру бьются над решением какой-либо проблемы, неудивительно, что они пользуются трудами своих коллег. Уверен, что БАК в ближайшие годы останется фабрикой удивительных открытий. А люди, которые работают на установке, получат не одну Нобелевскую премию.
Отстает ли российская наука от мировой, или «шагает в ногу» с западными исследованиями?
Конечно, это зависит, о каких сферах говорить. Мы очень сильны в биологии, химии, физики тоже стараются не отставать. Трудно быть впереди всех, определять мировой уровень по всем научным направлениям. Но, по крайней мере, Россия имеет по всем направлениям квалифицированных ученых, которые могут понимать, объяснять различные явления, давать необходимые советы руководителям страны. Пока мы держимся, стараемся «идти в ногу» с ведущими мировыми научными сообществами.
Давайте обсудим ситуацию с молодыми учеными. На минувшей неделе социологи провели опрос среди сотрудников СО РАН. Выяснилось, что почти каждый седьмой молодой ученый намерен покинуть Россию, а половина молодых специалистов задумываются над этим. Некоторые американские лаборатории уже на треть состоят из российских ученых. Насколько опасен этот процесс «оттока мозгов» на Запад? Что, на ваш взгляд, нужно сделать, чтобы он прекратился?
Думаю, процесс этот необратим. Молодые ученые со всего мира действительно концентрируются в ведущих научных центрах, который сейчас в основном сосредоточены в США, Европе и Японии. В России с 90-х годов очень много молодых ученых уехало на Запад. Естественно, для развития науки это очень плохо. Что нужно сделать, чтобы это прекратить? Для начала элементарно обеспечить сотрудников жильем. Последнее время правительство делает шаги в этом направлении. В частности, за последние два года более 20 сотрудников института получили президентские гранты на улучшение жилищных условий. Размер гранта – чуть больше миллиона рублей. Да, это немного, но все же лучше чем ничего.У нас в институте это существенно улучшило ситуацию.
Зарплаты тоже, конечно, хотелось быть повыше. Молодые ученые должны видеть – занятие наукой дает необходимый уровень для комфортного проживания не только на первом этапе их карьеры, но и в дальнейшем, когда требования с появлением детей и семьи обычно возрастают. Кроме того, важно заботиться не только о молодых ученых, но и о среднем поколении и ученых с именем.
И все же деньги определяют не все. Главное – нужно дать молодежи дать возможность заниматься интересной и перспективной научной работой. Конечно, мы не можем соревноваться по уровню зарплат со странами Запада. Но предложить такие же интересные, перспективные научные задачи мы в состоянии. И в некоторых случаях даже выигрываем. Это очень важно для мотивации молодых ученых, зачастую даже важнее, чем большие деньги и скучная работа на американскую корпорацию. Увы, пока наше государство тратит огромные деньги по подготовку научных кадров для других стран, это факт. Проблема остается весьма серьезной.
Сейчас весьма актуальна тема реформы РАН. Указ президента Владимира Путина ученые оценивают по-разному. Кто-то считает, что реформа приведет к гибели российской науки, другие, наоборот, поддерживают преобразования. На ваш взгляд, куда реформа заведет СО РАН?
Давайте посмотрим объективно – закон подписан президентом, его надо выполнять. Пока перевод институтов в Федеральное агентство не вызвал серьезных проблем. Если научная составляющая деятельности СО РАН останется в ведении академиков, все будет хорошо.
Сейчас президент наложил годовой мораторий на какие-либо резкие шаги со стороны агентство, это верный шаг. Недавно было озвучено, что Госдума намерена принять новый закон о науке. Понятно, что сначала пройдет обсуждение документа, его осмысление всеми участниками. Очень важно, чтобы этот процесс не был превращен в митинги, нужен деловой, конструктивный диалог.
Только так можно решить существующие перед наукой проблемы. Большие надежды ученые возлагают на работу вновь созданного Российского научного фонда, в его рамках будут проводиться конкурсы на весьма большие гранты – ежегодно там распределяют 700 грантов по пять миллионов рублей для исследовательских групп, 150 грантов по 20 миллионов для крупных лабораторийи 25 грантов по 100 миллионов для научных институтов. Будут и международные гранты. Надеюсь, это улучшит поддержку российского научного сообщества. Я оптимист и думаю, что российскую науку, несмотря на все реформы, ждет благоприятное будущее.
Давайте вернемся к проблемам современной физики. Сейчас ученые предлагают несколько моделей, которые объясняют устройство Вселенной. Главные вопросы, которые требуют ответов – темная материя, проблема квантовой гравитации, размерность Вселенной. Может ли случиться, что полученные данные заставят отбросить старые модели и создать совершенно новую, окончательную?
Вы понимаете, это очень трудный для ответа вопрос. Результаты, которые получают наши ученые в последние десятилетия, обнадеживают. Астрофизики объединяют усилия с квантовыми физиками, специалистами по глубокому Космосу. Да, много вопросов пока без ответов. Но мы подбираемся все ближе. Эксперименты ведутся, данные накапливаются. Например, в ИЯФ создается так называемая c-tau фабрика, которая станет крупнейшей в России. Здесь мы сможем буквально заглянуть в мир элементарных частиц.
Думаю, новая теория, которая прольет свет на то, как устроен наш мир, не за горами.
Самый первый в мире коллайдер (1963 год)
Ускоритель ВЭПП-2000
Лазер на свободных электронах
Установки плазмы ГОЛ-3