Молодой и учёный: интервью с лауреатом премии Правительства Москвы

Правительство Москвы вручило премии молодым учёным. Где искать антивещество, зачем идти в физику и что такое аномальный эффект «ПАМЕЛЫ», читайте в интервью с одним из лауреатов — кандидатом физико-математических наук Сергеем Колдобским.

Где прячется пояс антипротонов? Как устроено межзвёздное пространство? С помощью чего обрабатывать данные с орбиты? Вы часто об этом задумываетесь? Вряд ли. А для Сергея Колдобского это насущные вопросы. Ему 31 год, он выпускник МИФИ, кандидат физико-математических наук и специалист по космическим лучам. В 2009 году он присоединился к проекту «ПАМЕЛА». Это международный космический эксперимент, основной задачей которого является измерение спектров античастиц высоких энергий в космическом излучении.

— Сергей, расскажите про проект, за который вы получили премию?

— Мы получили премию за исследование космических лучей в эксперименте «ПАМЕЛА». Это международный проект, головные институты расположены в Италии и в России. Сразу отмечу, что работу я делал не один, а с коллегами — Андреем Майоровым и Сашей Карелиным. Мы занимались поиском космических лучей. Это элементарные частицы и ядра, которые приходят на Землю от различных астрофизических источников, таких как Солнце, отдалённые звезды, взрывы сверхновых, которые происходили давным-давно… И всё это многообразие частиц мы ловим у нас на орбите.

— Зачем?

— Есть две области применения. Во-первых, фундаментальная наука, то есть исследование поможет понять, как работают звёзды и межзвёздное пространство, каким образом эти частицы доходят до нас. А во-вторых, у нашей работы есть прикладное значение. В космосе есть радиация. И когда мы собираемся отправить космонавтов на Луну, Марс или Международную космическую станцию, нам надо оценить радиационный фон и создать оборудование, которое его выдержит.

— Но ведь в космос летают уже давно. Разве способы этой оценки не были отлажены задолго до вашего исследования?

— Они существовали. Но наше исследование выявило новые данные, которые позволяют создавать более точные модели. Теперь мы можем не перестраховываться, а точно сказать, что каких-то очень энергичных частиц в этой области космического пространства не будет, соответственно, можно немножко снизить параметры защиты. Тогда производство микросхем будет существенно дешевле.

— Давайте чуть подробнее о пользе вашей работы. В её описании сказано, что полученные данные помогут в исследовании таких субстанций, как антиматерия и тёмная материя. Каким образом?

— Одним из достижений нашего эксперимента является открытие пояса захваченных антипротонов. То есть мы выяснили, что вокруг Земли существует небольшой пояс, где захватываются антипротоны. Это как раз антивещество, антиматерия. Но, наверное, главным результатом для нас стал так называемый аномальный эффект «ПАМЕЛЫ». Когда мы говорим о частицах космического излучения, самой важной величиной, которую мы должны измерить, является энергетический спектр. Грубо говоря, это сколько частиц и какой энергии к нам прилетает из разных источников. То, что мы увидели для некоторых частиц, разительно отличалось от существующих моделей. В частности, спектр позитронов — античастиц, которые рождаются главным образом в межзвёздном пространстве — должен был быть падающим, то есть количество частиц уменьшается с количеством энергии. А в реальности он падал до какого-то значения, а потом снова рос. И одно из предположений — что этот рост связан с распадами тёмной материи.

Спутник в течение десяти лет передавал информацию. Она приходит в виде нулей и единиц, поэтому большая часть работы — это программирование и анализ данных в применении к физике.

— Можно пояснить, что такое тёмная материя? Все о ней слышали, но мало кто знает, что она собой представляет.

— Все объекты, о которых мы знаем — я, вы, стол, за которым мы сидим, наша планета, отдалённые звезды, галактики, чёрные дыры, — это всё состоит из обычной материи, которую мы можем измерить. Но по энергетическому балансу Вселенной получается, что обычной материи — где-то порядка четырёх процентов. Всё остальное — это то, чего мы не знаем. И приблизительно 22 процента — это так называемая тёмная материя. Она имеет массу и, соответственно, взаимодействует гравитационно. Но больше это вещество себя никак не проявляет, это нечто неизвестное. Свидетельства существования тёмной материи обнаружили в середине XX века, когда стали следить за спиральными галактиками. Вы же наверняка видели такие красивые картинки в интернете: светящееся ядро и от него отходят закрученные «рукава». Так вот, когда за ними долгое время наблюдали, оказалось, что если учитывать ту массу, которую мы видим, «рукава» должны вращаться довольно медленно. А в реальности они вращались где-то в 10–15 раз быстрее. Вывод: есть некая огромная масса, которую мы не видим и которая заставляет галактики вращаться гораздо быстрее, чем собирающееся в них видимое вещество.

— Какое оборудование вы использовали в своих исследованиях?

— Основная установка весом примерно полтонны расположена на российском спутнике «Ресурс-ДК1». Экспериментальная аппаратура состоит из различных детекторных систем. Одни позволяют измерять скорость частиц, другие — их массу, третьи — направление, и так далее.

Спутник передавал информацию в течение десяти лет. Мы получали её в Научном центре оперативного мониторинга Земли в Отрадном, а затем обрабатывали с помощью оборудования НИЯУ МИФИ. Информация приходит в виде нулей и единиц, поэтому большая часть работы — это программирование и анализ данных в применении к физике. Объёмы огромные: на финальном этапе, то есть уже после отсева части информации у нас было около 45 терабайт.

— Почему вы решили подать заявку на соискание премии?

— Мы знали о ней уже достаточно давно — два года. Но раньше не были уверены, что наша заявка будет выглядеть убедительно, а к 2016 году все защитили кандидатские диссертации, проделали большую работу в рамках эксперимента, опубликовали множество статей. Плюс мы все относительно молодые, поэтому решили поучаствовать.

— А есть ли какие-то условия — на что можно потратить премию?

— Насколько я знаю, нет. Это не грант, который выдают на определённые исследования, а премия. Её дали постфактум — как поощрение за то, что мы такие вот хорошие физики.

— Какие области физики, на ваш взгляд, наиболее перспективны? В том числе с точки зрения финансирования.

По-своему перспективной можно назвать любую область. Но, как мне кажется, ядерная физика — одна из первых в этом списке. Она будет ещё долго хорошо финансироваться, ведь благодаря этой области существует атомная энергия. Это по-прежнему очень перспективный источник, намного более безопасный для природы, чем, например, уголь или газ. Глобальное потепление никто не отменял, надо заканчивать бесконечно нагревать планету. Атомная энергия не нагревает атмосферу и при этом является очень чистой – разумеется, при строгом соблюдении соответствующей техники безопасности.

Термоядерная энергия тоже перспективна. Получить её непросто: по сути, надо создать «маленькое Солнце». Самый знаменитый проект термоядерного реактора — это ИТЭР во Франции. Большой и очень дорогой международный проект, в котором участвует и Россия. Интересно, что термоядерный реактор пытаются создать на принципах, разработанных ещё советскими учёными, — на так называемом токамаке.

И конечно, остаётся перспективным поиск новой физики: дальнейшее исследование материи, в том числе антивещества и тёмной материи. Это фундаментальные исследования, но они могут стать прикладными в любой момент. Те, кто открыл электричество в XIX веке, не знали, что жизнь всего человечества будет завязана на нём. Создатели ядерной энергии тоже не предполагали, что она будет использоваться так, как сейчас. Тот, кто придумал полупроводники, не знал, что они будут повсюду — в телефонах, в компьютерах, в телевизорах и так далее. Это всё было фундаментальной наукой, которая в какие-то десятилетия изменила мир. Такие примеры очень воодушевляют.

Моя мечта звучит просто, а достигается сложно: хотелось бы открыть что-нибудь новое, важное и интересное

— Расскажите, как вы сами пришли в физику?

— Мои родители тоже окончили МИФИ, думаю, в какой-то мере это повлияло и на мой выбор. Хотя они никогда не настаивали на том, чтобы я выбрал какое-то конкретное направление, тем более — физику. А ещё я был очень впечатлён нашим школьным учителем, его звали Сергей Владимирович Михайлов. Он умел с воодушевлением рассказывать о физике так, что формулы и цифры как будто оживали.

Ну и плюс у меня всегда был технический склад ума, больше нравились математика, физика и химия, чем, например, рисование.

— У вас не было желания пойти во что-то более прибыльное, но менее интересное — условно, в нефтегазовый сектор?

— Пока таких мыслей не было. Здесь многое зависит от финансирования, безусловно. Мне повезло, МИФИ и наш проект позволяют более-менее нормально зарабатывать. С другой стороны, я знаю многих учёных, у которых ситуация была хуже и им пришлось уходить в более денежные сферы.

— Некоторые не меняют сферу, но уезжают за рубеж. Кто-то из-за денег, кто-то из-за поддержки той или иной области государством. У вас нет таких планов?

— Уезжать я не хочу, но мне интересно работать в международных проектах, встречаться с зарубежными коллегами. Во время работы над «ПАМЕЛОЙ» так и было. Я надеюсь, что и в будущем ситуация не изменится и у государства будет возможность поддерживать интересные проекты.

А вообще хотелось бы, чтобы не было разделения на нашу и не нашу науку. Знания должны быть общими. И было бы здорово, чтобы все учёные работали сообща. Но пока это только мечты.

— Кстати, о мечтах. Поделитесь своей профессиональной мечтой и расскажите, на кого из учёных вы равняетесь.

— Мечта звучит просто, а достигается сложно: хотелось бы открыть что-нибудь новое, важное и интересное. А что касается ориентиров — я восхищаюсь руководителем нашей группы Аркадием Моисеевичем Гальпером. Он очень хорошо чувствует физику, знает, что надо делать, куда двигаться, притом, что в науке он с 50-х годов прошлого века. Аркадий Моисеевич очень много сделал для современной физики космических лучей, для того, чтобы она развивалась в России и наши учёные могли вносить значимый вклад в мировые исследования.

Среди живших в недавнем прошлом физиков мне особенно симпатичны две персоны. Первый — Карл Саган, известный американский астрофизик и популяризатор науки. Мне очень импонируют его гуманистические взгляды на науку, на то, как человечество должно использовать знания, относиться к Земле и друг к другу. Второй — советский учёный Виталий Гинзбург. У него просто потрясающе работала голова, он буквально делал физику. Причём ему давались разные её области.

Конечно, я буду рад, если когда-нибудь получу Нобелевскую премию. Но это для меня не главное. Наверное, я не очень тщеславен

— А как вы относитесь к Стивену Хокингу? Из ныне живущих физиков он, наверное, самый известный.

— Бесспорно, он большой молодец. Конечно, у него история очень сложная. Мне кажется, что его очень сильно поддерживает работа, он живёт своими идеями.

— Вы сказали, что мечтаете что-то открыть. А прославиться с помощью этого открытия хотели бы? Нобелевскую получить?

— Как ни странно, нет. Конечно, я буду рад, если когда-нибудь получу Нобелевскую премию. Но это для меня не главное. Наверное, я не очень тщеславен.

— Есть достаточно большой список нерешённых проблем физики. Вас не пугает, что можно так ничего и не открыть? Всю жизнь над чем-то биться и так и не получить никакого результата?

— Такое, безусловно, возможно. И не только в физике. Но меня и моих коллег это не останавливает. Мы уже кое-что открыли, например аномальный эффект «ПАМЕЛЫ» и пояс антипротонов. В такие моменты ты понимаешь, что всё возможно.

А когда что-то не получается, важно уметь посмотреть со стороны на то, чем ты занимаешься. Бывает, учёные, как шахтёры, копают в одном направлении. Образно говоря, они уже до ядра Земли дорыли, а так ничего и не нашли. Вместо этого нужно отойти в сторону, посмотреть на всю картину целиком и попробовать другие варианты.

— Что дальше в планах?

— Мы с коллегами планируем ещё год-два поработать над этим исследованием, поискать новые эффекты. А дальше надеемся поучаствовать в проекте «ГАММА-400». Это эксперимент, в котором можно будет с очень большой точностью измерять направление прилёта и энергию гамма-квантов. Гамма-кванты — это, по сути, свет. Исследование тесно связано с изучением чёрных дыр. Уже точно известно, что в центре нашей Галактики есть чёрная дыра, но пока до конца не понятно, как она работает. Это очень интересно. Возможно, там есть необычные источники энергии, которые в будущем сможет использовать человечество.

Источник