На днях в Душанбе завершилась международная научно-практическая конференция «Перспективы междисциплинарных высокогорных исследований с учетом астро-космических факторов…». В ней приняли участие исследователи из всех стран СНГ. Конференция показала: несмотря на то что государства Содружества последние 20 лет практически не финансировали астрофизические исследования, наши ученые умудрились остаться на острие науки. И даже превзойти иностранных коллег, работающих на Большом адронном коллайдере.
Для проведения конференции Таджикистан выбрали неслучайно. Именно там в 1971 году начался эксперимент «Памир». Тогда российские и таджикские ученые при поддержке властей двух республик договорились создать уникальную исследовательскую станцию в горах. Они ставили перед собой цель: изучить взаимодействие адронов (элементарных частиц, участвующих в сильных взаимодействиях) при энергиях выше 1012 ЭлектронВольт. На тот момент во всем мире ускорители работали в области энергий до этого рубежа.
Эксперимент было важно проводить в горах, потому что с каждым следующим километром выше уровня моря интенсивность космических лучей, которые предстояло изучать, увеличивается в три раза. Для проведения исследований ученые выбрали живописное место – перевал Ак-Архар. Но не столько красота привлекла физиков, сколько высота – 4360 метров над уровнем моря. Вплоть до сегодняшнего дня станция остается одной из самых высоко расположенных в мире.
В 1971–1975 гг. ученые работали на Памире вместе со строителями. Задача была тяжелая в прямом и в переносном смысле: предстояло поднять в горы на огромную высоту почти 2 тыс. тонн чистого свинца. Этот высокоточный свинцовый прокат изготовили по просьбе ученых. Поскольку такой материал является стратегическим, его выделили в соответствии со специальным постановлением Госкомитета Совета Министров СССР по науке и технике.
Сначала на Памире собрали рентгено-эмульсионную камеру площадью 20 м2. Эта установка представляет собой пласты из свинца и углеродосодержащих материалов, среди которых помещается фотопленка. На ней можно наблюдать следы адронов. Позже по примеру маленькой создали рентгено-эмульсионную камеру площадью 1000 м2, которая вплоть до сегодняшнего дня остается самой большой в мире.
Научные исследования на Памире носили революционный характер. Ученые наблюдали события, которые выходят за рамки современной физики. В частности, было отмечено, что следы наиболее энергичных адронов и гамма‑квантов выстраиваются вдоль прямой линии. Смысл этого явления поясняет Александр Борисов, исполняющий обязанности директора Международного научно-исследовательского центра «Памир-Чакалтая»:
– Мы привыкли: чем выше энергия, тем больше рождается частиц, причем все они расположены хаотично. Например, куски столкнувшихся автомобилей разлетаются в абсолютном беспорядке. Чем быстрее двигались машины, тем больше будет частей и тем хаотичнее их разбросает. Однако в ходе эксперимента с космическими лучами на Памире было обнаружено, что элементарные частицы при определенных условиях ведут себя иначе. Ученые наблюдали, что они располагаются в одной плоскости.
Образовательный и научный центр
Есть идея открыть в поселке Ченты, находящемся неподалеку от таджикского города Хорог и Международного научно-исследовательского центра «Памир-Чакалтая», научную базу. Там студенты Университета Центральной Азии и Хорогского университета проходили бы практику в тесном взаимодействии с учеными, работающими в НИЦ. В поселке Ченты научные исследования проводятся с 40-х годов. Построена даже сама база – ее остается отремонтировать и оснастить дополнительным оборудованием. Пока это лишь планы. Представляется, что первым шагом к их реализации станет Школа молодых ученых стран СНГ в области фундаментальных прикладных проблем физики сверхвысоких энергий, элементарных частиц и космических лучей. Школа пройдет в 2011 г. при поддержке Межгосударственного фонда гуманитарного сотрудничества государств – участников СНГ.
Кстати, в конце сентября исследователи, работающие на детекторе CMS на Большом адронном коллайдере (БАК), объявили, что обнаружили новый уникальный эффект, который не вписывается в привычную физическую модель. Среди сотен частиц, которые рождаются при столкновении протонов, они зарегистрировали пары, движения которых связаны друг с другом. Это было представлено как сенсация, как первый большой научный результат, оправдывающий вложенные в коллайдер средства. Однако фактически на БАКе лишь подтвердили вышеописанные данные, полученные в СССР в середине 80-х…
Именно тогда эксперимент «Памир» переживал свой расцвет. Исследованиями заинтересовались иностранные физики. В 1987 г. было учреждено так называемое суперсотрудничество. Усилия, направленные на изучение космических лучей, объединили ученые из России, Японии, Польши, Бразилии, Боливии, Грузии, Казахстана, Узбекистана и Таджикистана. Особенно плотным было сотрудничество с Боливией. Там, на горе Чакалтая (5200 метров над уровнем моря), японские и местные физики также установили рентгено-эмульсионную камеру (РЭК). Сравнивая результаты, ученые могли продвигаться вперед еще быстрее.
Но СССР развалился – и финансирование исследований в Таджикистане тут же прекратилось. Станцию покинули не только ученые, но и сторожа. «Чудесным образом» с Памира исчезло более 500 тонн свинца. И в 2000-х средств хватало только на то, чтобы снимать пленку из РЭК два раза в год. В нынешнем году станцию не пощадил селевой поток. Он разрушил ангар, укрывавший рентгено-эмульсионную камеру. Но сама РЭК осталась стоять – как памятник советскому времени, когда умели строить на века.
«Большое счастье, что не пострадала ни установка, ни заложенная в нее пленка. Но это, пожалуй, последний раз, когда материал для исследования удалось получить, не вкладывая средств в модернизацию станции, – комментирует Олег Далькаров, доктор физико-математических наук, директор Отделения ядерной физики и астрофизики Физического института имени П.Н. Лебедева РАН. – Во-первых, необходимо выстроить новый ангар. Во-вторых, модернизировать саму РЭК. Результаты нужно снимать и анализировать не один раз в два года, а каждый день. Следует приобрести спутниковую систему связи для передачи экспериментальных данных в режиме онлайн».
План таких мероприятий разработан, это давняя мечта ученых. Ждали только политического решения. И оно наконец было принято: в конце 2008 г. соответствующий договор подписали Россия и Таджикистан, а в 2009 г. парламенты двух стран его ратифицировали. Физики из 30 стран проявили интерес к конференции, посвященной исследованиям на Памире (проведена в 2010 г. при поддержке Межгосударственного фонда гуманитарного сотрудничества государств – участников СНГ).
«Высокогорные эксперименты очень перспективны, – уверен Олег Далькаров. – РЭК на Памире позволяет изучать ядерные взаимодействия в области энергий, не достижимой для современных ускорителей (1018 ЭлектронВольт), проводить исследования всей области фрагментации сталкивающихся частиц, не доступной для экспериментов на коллайдерах. В перспективе усилия физиков, занятых в экспериментах с космическими лучами на высотах гор, можно объединить. Высокогорные станции есть не только в Таджикистане и Боливии, но и в Китае, Казахстане, Армении, Индии, Мексике, России». Новый союз ученых составил бы достойную научную конкуренцию тем, кто работает на Большом адронном коллайдере.
Дело, как обычно, за малым. На модернизацию РЭК нужно минимум 1 млрд. рублей. Очевидно, что средства на эти цели могут отыскаться только в российском бюджете.
Кстати
Пакистанский физик, лауреат Нобелевской премии по физике Абдус Салам так отзывался об эксперименте «Памир»: «Памирская лаборатория космических лучей – это уникальная и незаменимая база для физиков всего мира, и ее потеря нанесет большой ущерб международной науке и дружбе. Ее разрушение может сильно подорвать авторитет и положение Таджикистана в мире. Эта лаборатория стерла все политические и национальные границы, и ее следует сохранить как памятник просвещенности таджикского народа».