Конференции

SPIN-2012: впечатления, мнения, комментарии

20-й Международный симпозиум по спиновой физике SPIN-2012 проходил с 17 по 22 сентября в Лаборатории физики высоких энергий имени В.И.Векслера и А.М.Балдина. Этот крупнейший научный форум проводится раз в два года на базе одного из международных центров и собирает сообщество ученых, которые занимаются экспериментальной и теоретической спиновой физикой, ускорительными и детектирующими методами, прикладными аспектами этой области науки.

На вопрос, является ли проведение симпозиума признанием заслуг физиков Дубны, директор ОИЯИ академик В.Матвеев ответил: "Конечно. Мы сегодня с печалью отмечаем, что от нас ушел Борис Степанович Неганов. Он был одним из первых людей в мире, кто сумел отработать технологию, чтобы достичь сверхнизких температур, которые крайне необходимы в экспериментах по спиновой физике. Кроме того, достаточно сказать, что в нашем Институте в 1965 году Николаем Николаевичем Боголюбовым и его учениками было введено квантовое число кварков "цвет" и построена модель, где спин играет важнейшую роль для описания структуры адронов. Поэтому Дубна себя отметила в мире ведущими достижениями".

Около трехсот участников из американских, европейских и азиатских научных центров, российских исследовательских институтов и университетов представили на суд коллег результаты экспериментов, новые теории и модели, планы модернизации базовых установок, перспективные программы спиновых исследований. Пленарные заседания проходили в новом конференц-зале ЛВФЭ, а секционные - в помещениях Лаборатории теоретической физики и Лаборатории ядерных проблем. Разнообразная культурная программа, отличная организация и, как бонус, хорошая погода - обеспечили все условия для обмена мнениями по столь насыщенной научной программе. Впечатления о симпозиуме участники высказывали охотно, много рассказывали об экспериментах в своих исследовательских центрах. В итоге получился обзор, в котором переплетаются воспоминания, объяснения, надежды и предположения, объединенные спиновой тематикой. Эти небольшие интервью, записанные в промежутках между докладами, мы и предлагаем нашим читателям.

Об истории вопроса

Говорят, SPIN-2012 состоялся в Дубне во многом благодаря профессору А. Ефремову, известному физику-теоретику, который одним из первых начал заниматься спиновой физикой. На предыдущем симпозиуме в Юлихе Анатолий Васильевич от имени дирекции ОИЯИ внес предложение в Международный оргкомитет по спиновой физике провести симпозиум в Дубне. Официальное "добро" было получено на заседании Комиссии по ядерной физике C12 при Международном союзе чистой и прикладной физики (IUPAP) в Массачусетском технологическом институте, и началась подготовка.

- Спиновая физика развивалась в Дубне, как в теоретическом, так и в экспериментальном плане, еще до меня, - рассказывает А.Ефремов. - В конце 50-х годов была высказана идея полного определения ядерных сил путем фазового анализа и прочих исследований. Но для этого нужно было учитывать ядерные силы. Тогда в ЛТФ Смородинский, Рындин, Биленький разрабатывали теоретическую сторону этой проблемы. Чтобы ее изучить, предлагалось ставить эксперименты по рассеянию поляризованных протонов на неполяризованных и поляризованных мишенях. М.Г.Мещеряков с командой был одним из первых, кто еще в начале 60-х годов сумел сделать это путем вторичного рассеяния протона на синхроциклотроне ЛЯП. Поляризованный при первом соударении протон сталкивается второй раз, и тогда можно измерить его поляризацию в зависимости от угла рассеяния, найти соответствующие сечения и связать их со спиновой зависимостью ядерных сил.

Затем у Б.С.Неганова возникла идея, как можно получить суперсверхнизкие температуры путем растворения гелия-3 в гелии-4. Они нужны для создания поляризованных мишеней, чтобы тепловое движение не сбивало упорядоченное направление спинов. Такого рода мишени использовались в Дубне и до сих пор работают в Серпухове, в ЦЕРН и других центрах. Вот, собственно, таким и было начало спиновой физики, а исследования продолжаются до сих пор.

Как я попал в эту компанию? Во всем мире считалось, что с ростом энергии спиновые явления должны сходить на нет. Но однажды, это было на небольшом симпозиуме, обсуждались новые данные по поляризации лямбда-частицы, которые показывали ее рост с ростом поперечного импульса до 20 и более процентов. Это полностью противоречило тогдашним представлениям и доминировавшей тогда кварк-партонной модели. Потом появились и другие необычные спиновые явления, например в ИФВЭ наблюдалась растущая с поперечным импульсом лево-правая асимметрия в рождении пионов на поперечно поляризованной (дубненской!) мишени. Меня это заставило задуматься о роли поляризации в квантовой хромодинамике. Тут как раз у меня появился молодой аспирант Олег Теряев. Я ему предложил эту задачу. Довольно долго, года три, он входил в эту тему, а потом появилась наша работа, которая давала теоретическую возможность объяснения спиновых явлений при высоких энергиях в квантовой хромодинамике. Далее это получило развитие в других странах - в США, Японии.

Спиновые явления - это очень тонкий инструмент, который зачастую заставляет пересматривать многие, казалось бы, успешные представления. Например, как устроен протон, откуда берется его спин? В кварковой модели строения частиц считалось, что спин нуклона полностью складывается из спинов составляющих его кварков. Когда же удалось "прощупать" поляризованный нуклон пучком быстрых лептонов, выяснили, что кварки дают лишь очень небольшой вклад в спин нуклонов. (В первых экспериментах он вообще был близок к нулевому и тогда возник такой термин как "спиновый кризис", более точные современные измерения дают для него не более 30 процентов.) Тогда у нас с Олегом Теряевым возникла идея и теоретическое обоснование, что, возможно, глюоны могут давать большой вклад. Мы показали, что вклад должен быть, но его величина зависит от многих обстоятельств. Чтобы определить величину этого вклада, были предложены новые эксперименты и созданы специальные установки. Например, это была одна из основных задач установки COMPASS в ЦЕРН и один из главных аргументов при создании коллайдера поляризованных протонов RHIC в Брукхейвене. Но полученные на них последние результаты (они интенсивно обсуждаются на этом спиновом симпозиуме) показывают, что вклад спина глюонов тоже недостаточен. Тогда остается единственная возможность - измерение орбитального углового момента кварков и глюонов. Ведь они движутся внутри нуклона, создают орбитальный момент, который тоже влияет на спин протона. Здесь надо отметить основополагающий вклад сотрудника ЛТФ Анатолия Радюшкина в теорию измерения этих угловых моментов. Однако эта задача гораздо более трудная, чем измерение глюонного спина, поскольку нужно изучать совсем другие процессы. И сейчас COMPASS, я, кстати, тоже являюсь участником этого проекта, готовится к измерению орбитальных угловых моментов. Уже понятно, как это можно сделать, но требуется большая работа по модификации установки. Посмотрим, что получится дальше, но пока данные об угловых орбитальных моментах еще очень скудны.

О спиновой физике на NICA

По признанию некоторых участников, программа по спиновой тематике на комплексе NICA еще в стадии становления, в отличие, например, от J-park, где четко расписаны все эксперименты. Однако уже сделано немало, работа продолжается, что и было представлено в докладе Александра Нагайцева (ЛФВЭ) и более популярно пересказано для нашей газеты:

- Решение провести один из крупнейших научных форумов в Дубне было принято, поскольку ОИЯИ имеет очень хорошие возможности для дальнейшего развития исследований по спиновой физике. Наш ускорительный комплекс NICA, если будет построен с запланированными параметрами, станет очень серьезной установкой мирового уровня. В проекте этого ускорительного комплекса предусмотрен ряд технических решений, которые никогда не делались для других исследовательских машин. Это и очень широкий диапазон энергий пучков, и различные технические аспекты, связанные с пучками различной степени ориентации и поляризации, и так далее.

В своем докладе я остановился на физической программе по спиновой физике для двух детекторов на коллайдере NICA. Особенность состоит в том, что эти детекторы, MPD и SPD, сначала разрабатывались для различных типов измерений. MPD - для изучения свойств горячей и плотной ядерной материи, а SPD - для исследований спиновой структуры нуклонов. Сейчас происходят изменения в программе обоих детекторов, и предполагается проводить и те и другие измерения на обеих установках. Мы организуем и проводим в Дубне большой научный форум, чтобы убедиться в правильности выбора направлений научной программы по спиновой тематике для обоих детекторов. Хочется упомянуть комментарии председателя Международного оргкомитета симпозиума, признанного авторитета в мире по поляризованным мишеням Эрхарда Стеффенса из Эрлангена, который отметил уникальную технику и опыт по созданию поляризованных мишеней в нашем Институте. У нас есть два специалиста мирового уровня, которые занимаются созданием и поддержкой поляризованных мишеней для различных экспериментов по спиновой физике, - Ю.Усов и А.Киселев.

Кроме того, в нашем Институте реализуется программа для молодых ученых. Например, в группе по эксперименту COMPASS, несмотря на текучку молодых кадров, из 50 человек примерно 20 молодых сотрудников. Вы видели на конференции волонтеров в синих майках, это ребята из нашей группы.

Будущее группы COMPASS напрямую связано с этими молодыми и талантливыми физиками. В этом году стартовал новый этап физической программы эксперимента COMPASS-II, который открывает серию принципиально новых измерений в мировой спиновой физике высоких энергий. Это прежде всего касается исследований процессов Дрелла-Яна с использованием пучка пионов высокой энергии. Уже в 2014 году планируется получить первые результаты.

Но для ОИЯИ и нашей лаборатории первоочередная задача - это подготовка научной программы по спиновой физике для комплекса NICA. Важно определить, какие выбрать направления и задачи для этой программы. Очевидно, что этим будут определяться большие перспективы финансового, интеллектуального международного сотрудничества по спиновой физике для нашего Института.

Мы очень надеемся, что в 2017 году уже твердо можно будет сказать о завершении создания ускорительного комплекса NICA и о начале создания больших экспериментальных установок.

Галина МЯЛКОВСКАЯ,
фото Елены ПУЗЫНИНОЙ

(Продолжение следует)