Как поймать экзотический тетракварк и в каких норах живут ученые: микромир Александра Бондаря

Недавно ЦЕРН объявил об открытии новой частицы — ​экзотического тетракварка. Его обнаружили на LHCb, одном из детекторов Большого адронного коллайдера. К открытию причастна группа Института ядерной физики им. Будкера СО РАН, возглавляемая академиком РАН Александром Бондарем. Он рассказал «Лаб. СР» об устройстве микромира, личных отношениях с великими физиками и о норах, в которых живут ученые.

«Наша наука ушла так далеко от обыденной жизни, что о ней сложно рассказать так, чтобы обычный человек понял, — рассуждает Александр Бондарь. — Законы механики, привычные для нас, людей, живущих на планете Земля, абсолютно не работают в микромире. Квантовая механика естественным здравомыслием не поддается пониманию. Те, кто в ней работает, мыслят абстрактно, на языке математических понятий. Приведу пример из собственной жизни. Когда я был студентом, нас учили, что все вещество Вселенной состоит из протонов, нейтронов и электронов. А сейчас мы знаем, что так устроено только 5% вещества, из чего оставшиеся 95% еще только предстоит выяснить. И у нас в институте, и в международных научных лабораториях мы делаем одно и то же — искусственно создаем вещество, которое существовало в первые мгновения жизни нашей Вселенной, и пытаемся изучить его свойства».

Очарованный долгожитель

Экзотический тетракварк — ​адрон, состоящий из двух очарованных кварков и двух легких антикварков. Экзотическим назван из-за нетипичного строения. «Этот тетракварк сильно выделяется среди собратьев и представляет собой в некотором смысле новую форму материи, — ​объясняет Александр Бондарь. — ​Рекордсмен по времени жизни — ​в 100–5000 раз больше частиц с похожей массой».

Открытие произошло благодаря кропотливой работе большой команды. «У науки нет географических границ, нет такого понятия, например, как российская физика высоких энергий, — ​говорит Александр Бондарь. — ​В крупных научных коллаборациях состоят сотрудники лабораторий и университетов со всего мира. И все имеют доступ к результатам экспериментов». Новосибирцы собирали данные исследований и создали несколько программ для их обработки. Теперь участникам эксперимента предстоит детально изучить структуру экзотического тетракварка. Уже ясно, что открытие породит много новых теоретических работ.

В Японию привели детекторы

На передовой науки Александр Бондарь оказался в конце 1970‑х, как только устроился в Институт ядерной физики. Начинал с того, что паял пропорциональные камеры для регистрации заряженных частиц и точного измерения их траекторий в экспериментах на электрон-позитронных коллайдерах. Несколько лет участвовал в экспериментах со встречными электрон-позитронными пучками на коллайдере ВЭПП‑4. Результаты научных поисков на детекторах ускорительного комплекса легли в основу диссертации «Система регистрации рассеянных электронов детекторов МД‑1 и КЕДР», которую он защитил в 1994 году.

После этого Александра Бондаря с несколькими коллегами из института пригласили в Японию, в город Цукуба, где создавался детектор Belle для экспериментов на электрон-позитронном коллайдере KEKB. «Мы в тот момент обладали большими возможностями, в частности в производстве, — вспоминает Александр Бондарь. — У нас была развита методика создания электромагнитных калориметров на основе кристаллов иодида цезия».

Набор экспериментальных данных в международном эксперименте Belle проводился с 1999 по 2010 год, а анализируют их до сих пор. В проекте участвовали более 400 ученых из разных стран, изучали явление несохранения комбинированной четности в распадах В-мезонов. Новосибирская команда с коллегами из харьковского Института монокристаллов разработала электромагнитный калориметр детектора Belle на основе кристаллов иодида цезия. «Это устройство весом 40 т для измерения энергии гамма-квантов и электронов. Оно работает и сегодня», — ​говорит академик.

Ученые без менталитета

Если суммировать командировки Александра Бондаря в Японию за время его участия в проекте, окажется, что в стране Восходящего солнца он прожил год. Осмотреть ее за это время он успел основательно, но погрузиться в ее культуру не удалось. «Японские физики не совсем японцы, — поясняет Александр Бондарь. — У них, как правило, западное образование, на работе они говорят по-английски, адаптированы к общемировой культуре и образу жизни, ментальность сглажена. Но когда мы выходили за пределы лаборатории, понимали, насколько эта страна своеобразна. Например, когда мы построили установку, на презентацию пригласили кучу людей: руководство компаний, заводов, министерств, академической среды Японии. Огромный конгресс-зал заполнили мужчины в смокингах, с хризантемами в петлицах — это были чиновники от науки и представители власти. А в уголке стояла кучка шантрапы в сандалиях, джинсах и ковбойках, а некоторые и вовсе в шортах и тапках — это были физики, создатели установки. Слова «дресс-код» никто не произнес, и все пришли в той одежде, которую посчитали уместной. Это было потрясающее зрелище, очень смешное».

Сибирские ученые уже участвуют в эксперименте Belle II. Его цель — ​найти новую физику за пределами Стандартной модели. В 2018 году заработал коллайдер SuperKEKB. Его проектная светимость в 40 раз больше, чем у предшественника, это открывает перед исследователями много новых возможностей. В место встречи пучков установили детектор Belle II, тоже сделанный новосибирцами.

«Японские физики не совсем японцы, — ​рассказывает Александр Бондарь. — ​У них, как правило, западное образование, на работе они говорят по-английски, адаптированы к общемировой культуре и образу жизни, ментальность сглажена. Например, когда мы построили установку, на презентацию пригласили кучу людей. Огромный конгресс-зал заполнили мужчины в смокингах, с хризантемами в петлицах — ​это были чиновники от науки и представители власти. А в уголке стояла кучка шантрапы в сандалиях, джинсах и ковбойках, а некоторые и вовсе в шортах и тапках — ​это были физики, создатели установки. Слов «дресс-код» никто не произнес, и все пришли в той одежде, которую посчитали уместной. Это было потрясающее зрелище, очень смешное».

Без налогов нет открытий

Александр Бондарь много лет читал лекции в Новосибирском госуниверситете, составлял спецкурсы по физике атомного ядра и элементарных частиц. Занимался просветительской работой — ​выступал перед школьниками и взрослыми. «К научпопу я в целом отношусь хорошо, — ​говорит он. — ​Ученый, представляющий науку, которую нельзя потрогать руками, должен уметь заинтересовать любую аудиторию, особенно представителей власти и налогоплательщиков. После революции ядерная физика считалась буржуазной наукой, и тех, кто ей занимался, порицали — ​мол, народному хозяйству никакого проку. А физики говорили, что за их наукой будущее и она станет основой экономики. И мы все знаем, чем дело кончилось. Ядерная физика привела к технической революции. Оружие дало стимул к развитию новой энергетики и новые технологические возможности, связанные с использованием изотопов. Теперь это часть повседневной жизни. Без поддержки общества в широком смысле развитие науки невозможно. Ведь на исследования нужны деньги».

По мнению Александра Бондаря, один из способов привлечь внимание общества к науке, — ежегодное вручение Нобелевской премии. Споры в интернете накануне объявления лауреатов, многомиллионные просмотры самой церемонии. Несколько недель в году новости на эту тему держатся в топе, за ними следят даже люди, очень далекие от мира исследований и изобретений и открытий. «Оговорюсь сразу, в основном Нобелевку получают достойные люди и за важные достижения, и в профессиональном сообществе с решением комитета чаще всего согласны, — поясняет Александр Бондарь. — Но наука, как и любая человеческая деятельность, неизбежно вовлечена в пиар, и иногда ей нужен хайп. Для таких мероприятий, как премии, временами научно-популярные журналы становятся желтой прессой. Возникают нелепости, глупости. Нас, ученых, это раздражает, но мы терпим».

Знакомый Ньютона и Ферми

С 2010 до 2020 года Александр Бондарь был деканом физфака НГУ. «Мы постоянно сталкивались с проблемой — ​по каким учебникам учить, — ​рассказывает он. — ​По образовательным стандартам их нужно обновлять раз в пять лет. Все, что старше, считается устаревшим. Но это нелепо, некоторые учебники вечные. Например, курс теоретической физики Ландау и Лифшица. У нас на факультете он основной. Самые свежие тома написаны шестьдесят с лишним лет назад, но их не надо переписывать. Ньютон всегда актуален, Энрико Ферми. Ферми вообще удивительный человек, создатель первого ядерного реактора, талантливейший физик-экспериментатор, основатель целого направления в науке. Читаешь работы, учебники этих великих людей, труды их учеников и коллег, и появляется чувство, что я знаком с ними всеми лично. Под их влиянием сложилась наша наука. Сейчас таких, как они, просто нет».

Это не фигура речи. Да, из-за технического прогресса мир науки стремительно меняется: открытия совершаются быстрее, информация широко доступна, в арсенале ученых много средств обработки информации. Но объять необъятное, как могли лучшие умы XIX и XX веков, просто невозможно. «Современные физики вынуждены заниматься очень узкими вопросами, — ​поясняет Александр Бондарь. — ​Нельзя одновременно быть в струе исследований по физике высоких энергий и, например, по биофизике. От этого иногда чувствуешь себя научным пигмеем. В каком-то смысле каждый ученый сегодня сидит один в глубокой норе и занимается своими делами. И какие это дела, по-настоящему может понять очень небольшое количество людей».

В 2019 году Александра Бондаря избрали академиком РАН. Это высшее ученое звание присваивается как оценка заслуг и достижений. «Когда я был деканом, мне пришлось отказаться от преподавательской работы в пользу административной, я с трудом выкраивал время на научную деятельность, это меня мучило. Теперь я снова свободен, с азартом наверстываю отставание. У меня очень много планов», — ​подытоживает Александр Бондарь.

ДОСЬЕ

Александр Бондарь родился в 1955 году в Челябинске. В 1977 году окончил Новосибирский государственный университет. С 1977 года работает в ИЯФ СО РАН. Специалист в области физики высоких энергий, физики встречных пучков, СР-нарушения, физики тяжелого кваркония, физики В-мезонов. Автор более 700 научных работ.