Торжественное вручение золотых медалей имени выдающихся ученых прошло в Большом зале Российской академии наук 30 мая 2025 г, в третий день общего собрания членов РАН.

Был такой газетный штамп - "наука на марше". Сегодня фундаментальная наука в таком сложном положении, что о "марше" говорить не приходится - тут бы просто дотянуть до лучших времен, выжить. Но знакомство с физиком Денисовым может разубедить любого скептика. Несуетно и результативно он все эти годы делает свою работу - занимается физикой.

     Май текущего года выдался памятным для начальника Отдела   нейтринной физики ГНЦ РФ "Институт физики высоких энергий",   доктора физико-математических наук Сергея Петровича Денисова. В   начале месяца он отметил свой 60-летний юбилей, а на исходе мая,   выдержав жесточайший конкурс (на 3 вакансии по отделению ядерной физики   было около 70 претендентов!), был избран членом-корреспондентом   Российской Академии наук.

   Будучи совсем молодым физиком, Сергей Денисов пришел в ИФВЭ в   самые первые годы его существования, и прошел вместе с ним путь,   измеряемый почти четырьмя десятилетиями. Институт теперь - один из   крупнейших государственных научных центров страны, а Сергей   Петрович - один из его самых уважаемых ученых, хорошо известных не  только в отечественной, но и  в мировой науке. Результаты его научных поисков (открытие антигелия-3, энергетической зависимости полных сечений адронных взаимодействий, масштабной инвариантности сечений образования адронов) вошли в перечень важнейших, общепризнанных достижений в физике высоких энергий.

Во время недавней сессии НКС ИВФЭ (Научно-координационного совета, членами которого на 2/3 являются ведущие ученые других "родственных" институтов страны), сообщение Денисова вызвало особый интерес.

 Дело в том, что другие докладчики, рассказывая о результатах проведенных экспериментов или о программе будущих исследований, так или иначе связывали свою работу с функционированием ускорителя ИФВЭ - протонного синхротрона на энергию 70 гигаэлектрон-вольт (У-70), крупнейшего в России, либо с сооружаемым вот уже 15 лет новым ускорителем - УНК, который и по размерам, и по энергии будет на порядок больше (ещё теплятся надежды, что заработает этот ускоритель -  видимо, уже в новом веке).

Первая часть выступления Денисова также касалась работы на пучках вторичных частиц У-70. Речь шла об исследованиях на уникальном физическом приборе - комплексе меченых нейтрино (КМН), созданном Сергеем Петровичем с сотрудниками. Нейтрино, как известно, выделяется среди других обитателей микромира тем, что, не имея заряда и массы покоя, эта частица чрезвычайно трудноуловима, и для исследования нейтрино приходится сооружать многометровые и многотонные детекторы. КМН, благодаря разработанной и опробованной в ИФВЭ методике "мечения", позволяет не только регистрировать нейтрино, но прослеживать их путь от рождения до взаимодействия с другими частицами. С пучками нейтрино экспериментируют и в других ускорительных центрах (их в мире считанные единицы), но с такой "дотошностью" - только здесь, в Протвино.

А вот вторая часть доклада была посвящена неожиданно открывшейся возможности использовать нейтринные детекторы, во "внепучковом" режиме - на космических частицах высоких и сверхвысоких энергий, поступающих из внеземных источников. Это два спектрометра на жидком аргоне, получивших название БАРС (большой аргоновый спектрометр). В каждом БАРСе - 260 тонн жидкого аргона. Именно в этом сжиженном газе удается с помощью многочисленных координатных детекторов и быстрой электроники получать достоверные данные о траекториях высокоэнергетических частиц и изучать их взаимодействия. Вся информация "визуализируется" с помощью ЭВМ в виде, удобном для последующего анализа и сопоставления с теоретическими расчетами - в таком сопоставлении и добывается новое знание о свойствах микрочастиц.

На снимке: Вид на спектрометры БАРС  в галерее нейтринного канала

Как сообщил профессор Денисов, специалисты - "космики", посмотрев полученные недавно "картинки" космических ливней, зарегистрированных БАРСом, были удивлены точностью и качеством определения характеристик космических частиц. Тут же были предложены программа экспериментов. Один из них - изучение спектров "горизонтальных" мюонов,- уже ведется с прошлого года, первые результаты уже доложены на двух международных конференциях и встречены с большим интересом. Готовится предложение по изучению на БАРСах высокоэнергетических каскадов вторичного космического излучения - т.н. "широких атмосферных ливней" (ШАЛ). Кроме физиков ИФВЭ, в эксперименте будут участвовать ученые из наших ФИАНа, ИЯИ РАН, МИФИ, а также из Армении, Германии, Италии.

Выступивший затем специалист по "космике", член-корреспондент РАН из ФИАНа С.И.Никольский подчеркнул, что благодаря уникальным характеристикам БАРСов появляется возможность провести детальные исследования ШАЛов с энергиями выше 100 ГэВ и уточнить полученные ранее данные, указывающие на изменение картины взаимодействия частиц при сверхвысоких энергиях. Открывается путь к уточнению современных теоретических моделей, в равной степени касающихся объектов как микромира, так и астрофизики. На этом пути БАРСы могут стать буквально "локомотивом", берущим на себя работу, непосильную для прежних исследовательских установок (это, кстати сказать, размещенные в подземных шахтах или в толщах вод циклопические сооружения - например, в Баксанском ущелье на Кавказе или в водах Байкала).  

Опубликовано: "Независимая газета" - 1 июля 1997 г. 

Результаты, во-первых, вызвали большой интерес и сейчас активно обсуждаются специалистами, а во-вторых, получены они были с активным участием российских физиков - как из ИФВЭ, так и из некоторых   других научных центров нашей страны. Но об этом втором моменте на   семинаре в Батавии не говорили, поскольку в этой нынешней   "физической Мекке" считается само собой разумеющимся, что в   крупных экспериментах задействованы многие сотни ученых из   десятков стран, так что выделять чей-то отдельный вклад не принято -   все делают одно общее дело. Но для наших физиков с учетом   периферического (в смысле финансирования) положения, которое занимает   сейчас отечественная наука, этот момент весьма чувствителен. Так что   рассказ не только о сути дела, но и о вкладе российских ученых будет,   видимо, вполне уместным. 

   Современная физическая картина мира с наибольшей глубиной и достоверностью описывается сейчас так называемой "Стандартной Моделью" - СМ. Согласно ей, всё многообразие природы построено из фиксированного набора фундаментальных частиц: 6 лептонов и их античастиц (6 антилептонов), 6 кварков и соответствующих антикварков, глюонов, фотонов, заряженных W-бозонов, нейтральных Z-бозонов и частиц Хиггса. Окружающее нас вещество состоит из электронов, относящихся к лептонам, и двух видов кварков (обозначаемых индексами "u" и "d" - "верхний" и "нижний"). Из этих кварков составлены протоны и нейтроны, а из них - ядра всех элементов хорошо известной всем Периодической системы Менделеева. Весьма многочисленен класс ядерно-активных мезонов - это так называемые "связанные состояния", составленные из кварка и антикварка, но время их жизни ничтожно мало - не более миллиардных долей секунды.

  Хотя все полученные до настоящего времени экспериментальные данные не противоречат предсказаниям СМ, большинство ученых не считает её "истиной в последней инстанции". Она рассматривается в качестве "низкоэнергетического приближения" к более общей теории, которая, возможно, будет иметь меньшее число фундаментальных частиц и объединит все виды взаимодействий, включая стоящее за рамками СМ гравитационное взаимодействие. Поэтому изучение новых явлений, подтверждающих или, напротив, опровергающих СМ, - другая первоочередная задача физики, прежде всего в исследованиях на современных ускорителях. В том числе и на тэватроне , в котором осуществляются столкновения встречных пучков протонов и антипротонов при энергиях порядка триллиона электрон-вольт (или 1 Тэв, откуда и "тэватрон").

   Здесь в одном из экспериментов под названием "DZero" ("Д-ноль", или "Д0" в русской аббревиатуре) физики взялись за изучение так называемых осцилляций нейтральных Вs-мезонов. Это процесс, в ходе которого происходит самопроизвольный переход Вs-мезона, представляющего собой связанное состояние s-кварка и b-антикварка, в анти-Вs-мезон, составленный из s-антикварка и b-кварка, и затем - наоборот. То есть осцилляции представляют собой череду взаимопревращений материи в антиматерию. Согласно представлениям Стандартной модели, такие переходы возможны только за счет слабого взаимодействия между кварками путем обмена W-бозонами.

    Вообще говоря, осцилляции нейтральных мезонов не являются новым,   неизвестным явлением. Впервые они были исследованы для К-мезонов,   около двадцати лет назад - для Вd-мезонов, состоящих из d-кварков и b-   антикварков, а позднее - и для нейтрино. Но все попытки обнаружить   осцилляции для Вs-мезонов оказались безуспешными.  Основная   трудность здесь состояла в том, что частота этих осцилляций,   предсказываемая на основе косвенных данных по Стандартной модели,   должна превышать 15 триллионов переходов в секунду, что в десятки раз   больше, чем для Вd-мезонов. При этом нужно иметь в виду, что время   жизни самих Вs-мезонов - триллионные доли секунды.

  В первую очередь участники беседы отметили огромный объем работы, проделанной физиками для достижения результата. Достаточно сказать, что за время эксперимента в установке произошло около 100 триллионов протон-антипротонных столкновений, из которых было отобрано всего несколько тысяч событий, важных с точки зрения осцилляции B_s-мезонов. Кропотливый анализ с применением оригинальной методики обработки данных позволил установить, что частота осцилляции с большой вероятностью заключена в диапазоне от 17 до 21 триллиона переходов в секунду. Тем самым получено новое важное подтверждение справедливости СМ.

Согласно первым сообщениям, сами участники эксперимента D0 довольно скромно рассматривают свой результат как первую ласточку , надеясь в ближайшее время значительно улучшить точность измерений. Дело в том, что продолжение опыта представляет исключительный интерес не только с точки зрения проверки СМ и уточнения ее параметров, но, возможно, и для разрешения загадки асимметрии (неравного присутствия) вещества и антивещества во Вселенной. Имеются также заметные шансы на открытие "последнего кирпичика СМ" - частицы Хиггса, что явилось бы настоящим триумфом этой теоретической модели. Так что уже в близком будущем можно ожидать новых интересных сообщений из ФНАЛ.

- Надо сказать, что в этом эксперименте работает крупный интернациональный коллектив физиков из 20 стран мира. Самое большое представительство (не считая, естественно, "хозяев поля" из США) у России - несколько десятков человек. Это не только специалисты из ИФВЭ, здесь также представители дубненского ОИЯИ, московских ИТЭФ и НИИЯФ МГУ, ПИЯФ из Гатчины (Санкт-Петербург). Ими внесен значительный вклад в создание детекторов частиц, которые оказались особенно важными для регистрации осцилляции. Надо иметь в виду, что для этих детекторов помимо их изготовления в России и доставки в США необходимо было также разработать соответствующие программные средства, а затем обеспечить их высокоэффективную работу в эксперименте. Кроме того, была предложена и реализована оригинальная схема обработки и анализа данных, основанная на определении так называемой "функции правдоподобия событий", которая и позволила измерить частоту осцилляции. Так что без всякого преувеличения можно сказать, что именно российские физики (в том числе и работающие ныне за рубежом) в значительной степени определили успех эксперимента.

И, конечно же, нельзя не отметить то, что достижение результата было бы невозможным без эффективной работы всего ускорительного комплекса тэватрона, этой уникальной пока машины для исследований физики частиц.                                   

    Вот на этом месте участники беседы не могли не посетовать по поводу того, что здесь у нас, в Протвино, так и остался незавершенным грандиозный физический проект по сооружению УНК - ускорительно-накопительного комплекса протонов. Как известно, проект начал осуществляться в середине 1980-х годов, но результатом вложения около миллиарда полновесных советских рублей стал лишь гигантский подземный кольцевой тоннель длиной 21 км. Нечто подобное близится сейчас к завершению в Женеве, а ведь, согласно планам, наши ученые могли бы приступить к подобным исследованиям еще в конце 1990-х! Но на создание ускорителя у переходящей на рыночные рельсы страны средств не нашлось.

Так что, вложенный буквально в землю миллиард так и останется невостребованным?

Академик С. Герштейн по этому поводу заметил, что протвинский тоннель - уникальное инженерно-техническое сооружение, он даже превосходит женевский, поскольку имеет сечение в полтора раза больше, а значит - и больше возможностей для реализации ускорительных проектов будущего.

Эту же мысль развил профессор А. Лиходед. Он заметил, что коллайдер LHC стоимостью в 7 миллиардов евро через пару лет уже будет работать, а это значит, что мировой центр физики высоких энергий переместится именно туда, в Западную Европу. И вновь российским физикам придется осуществлять свои замыслы на зарубежных установках. А ведь создание своего ускорителя в уже готовом тоннеле (кстати, его сооружение стоило бы сейчас раз в 10 дороже) могло бы стать для нашей страны, по-прежнему претендующей на статус мировой державы, вполне достойным национальным проектом. Вновь активно заработали бы отечественные научные школы и вновь потянулись бы к нам коллеги из зарубежных лабораторий...