Найдена новая частица – пентакварк

Очарованные кварком

Наука. Событие

Наталья Ухова (Бохум)

В Швейцарии на крупнейшей в мире ускорительной установке – Большом адронном коллайдере (БАК) сделано открытие, которое станет одним из главныхнаучныхоткрытий года.

Найдена новая частица – пентакварк. Пентакварк, в отличие от нейтронов и протонов, состоитне из трех, а из пяти кварков – самых мелких частиц вещества. Это сенсация для физики высоких энергий, и это прорыв в науке о происхождении Вселенной.В ЦЕРНе экспериментально подтвердили то, что теоретически было предсказано в 1997 году тремя петербургскими учеными Дмитрием Дьяконовым, Виктором Петровым и Максимом Поляковым.

Отцы пентакварка

В 80-е годы прошлого века мировая физика совершила колоссальный прорыв. Исследуя элементарные частицы, ученые добрались до того края, за которым проступают очертания нового неведомого до сих пор уровня Мироздания. Казалось, что они приблизились к самому краю мира – к тому, что Стивен Хокинг назвал «замыслом Бога» – к пониманию происхождения Вселенной. На уровне идей, моделей, теории они многое смогли тогда предсказать. И сейчас благодаря точнейшим измерениям, сложнейшим и дорогостоящим экспериментам и наблюдениям эти предсказания подтверждаются одно за другим.

Максим Поляков, теперь профессор Рур-университета, вспоминает трудную судьбу своего открытия.

«Партнер»: Гипотеза пентакварка сегодня стала реальностью. А в 1997-мвы пошли против устоявшегося в физической науке мнения ипредсказали обнаружение легкого пентакварка определенного типа. Другими словами,выоткрыли новый вид состояния материи.Как это было?

Поляков: Вместе с коллегами из ПИЯФа (Петербургского института ядерной физики ) Дмитрием Дьяконовым и Виктором Петровым мы теоретически предсказали существование новой элементарной частицы, составленной из пяти фундаментальных частиц – четырех кварков и одного антикварка. Назвали мы свое детище пентакварком. Вообще частицы материи – барионы состоят из трех кварков. 50 лет исследователи всего мира пытались найти частицы с другой структурой. Никому это не удавалось. Как сказал тогда Дмитрий Игоревич Дьяконов, «искали нечто расплывчатое на Луне, а настоящий пентакварк – рядом, маленький и изящный». И я помню, сидели мы в 97-м здесь же, где сидим сейчас с вами, на террасе Рур–уни, сидели и думали, как нам поступить с этими странными полученными нами данными, и Дмитрий Игоревич сказал: «Будем публиковать». Так было принято решение.

«Партнер»: Как встретил мир вашеутверждение о существовании пентакварка?

 Поляков: Первая реакция была более чем скептической. Ничто не стимулировало энтузиазм экспериментаторов на проверку нашего предсказания. А потом вдруг сразу две независимые научные группыв разных местах земного шара заявили об обнаружении пентакварка.Первыми -  москвичи изИТЭФ – Института теоретической и экспериментальной физики, группа Анатолия Долголенко . И вслед за нимияпонцы на японском ускорителе SPring-8.

А потом вести об обнаружении пентакварка пошли потоком – их слали американская группа эксперимента CLAS из Национальной лаборатории имени Томаса Джефферсона, немецкие исследователи с ускорителя ELSA и из ядерного центра DESY в Гамбурге, европейская группа эксперимента NA49 из ЦЕРНа. Двадцать научных коллективов мира сообщили об экспериментальном обнаружении пентакварка! Казалось, это был триумф…

«Партнер»: Чтоозначало вашеоткрытие для развития науки?

Поляков:Само существование этой частицыпереворачивалопредставление о том, как устроена обычная материя. Ведьздесь до сих пор полно нерешенных вопросов и загадок.Ну а к чему ведет обнаружение пентакварков? Покарано говорить, нужно будет посмотреть, относится ли это к нелинейным волнам или это совершенно другой механизм. Но новое явление может дать и грандиозные источники энергии, и проявить себя в космологии, стать ключом к пониманию устройства Вселенной.Но результата ждатьдесятилетия…

Каждый школьник знает, какой переворот произошел в физике начала XX века. Тогда тоже казалось, что все природные явления уже открыты, изучены и объяснены; оставались лишь мелкие нерешенные вопросы в теории света и странное поведение частиц, иногда проявлявших себя как волны. А потом – к какой научной революции привели теория относительности и квантовая физика ! В 30-е годы физики изучали свойства ядра просто ради научного интереса, а через 20 лет появилась атомная бомба и атомные станции. В-общем, практических результатов в фундаментальной науке ждут долго. Но именно они изменяют мир.

Упрямые, как китайцы

 Пока ученый мир радовался открытию новой частицы, маленький пентакварк, устроивший вокруг себя много шума, вдруг исчез! Авторитетные научные коллективы не сумели подтвердить прежние собственные результаты.

 Самый серьезный удар по пентакварку нанесли американцы, те самые из Национальной лаборатории имени Томаса Джефферсона, которые сначала широко оповестили об открытии весь мир, дав сенсационную статью об этом в «Нью-Йорк Таймс». Позже эксперимент повторили, а пентакварка нет, и всё тут. Джейлабовцы снова известили весь мир о том, что не смогли подтвердить прежние результаты. Они и теперь хотели быть первыми, уже в гонке по «закрытию» гипотезы пентакварка.

Поляков: Это была драматичнейшая история. Сначала царила полная эйфория, экспериментальные группы публиковали результаты: открытие есть! Американцы же своей негативной публикацией «перекрыли кислород» всем желающим продолжать поиск пентакварка. Ситуация стала патовой. Когда в Америке говорят «нет», то рисковать не хотят и другие. Но у тех, кто не сдался и продолжал исследования, были успехи. Так, американец армянского происхождения Москов Амарян нашел сигнал, но три года ему не давали опубликовать результат. Или молодой ученый-китаец из той же лаборатории Джефферсона написал о пентакварке. Его сразу вызвал гендиректор : «Ты о карьере-то думаешь? Зачем работаешь по закрытой теме?» А тот ответил: «Я – китаец, и мне ничего не страшно».

Физики – как китайцы, народ упрямый. Страсть к познанию не дает остановиться в поиске истины. Не на всех подействовал скепсис американцев. Японские и российские физики работали дальше, получали результаты, и они указывали на существование загадочной частицы.

Но прояснить вопрос могли только новые экспериментальные данные. И эти данные теперь появились! И рухнула крепость непризнания пентакварка – стройматериала Вселенной, «маленького и изящного», как назвал его Дмитрий Дьяконов.

Кто способен на прорыв

 Сибирь – богатый край. Тут все супер – и недра, и история, и люди. Оттуда родом и «пожизненный профессор» Бохумского университета Максим Поляков. Он родился и вырос на берегу Ангары в старинном городе Усолье-Сибирское, недалеко от Иркутска. С летней физико-математической школы началась его дружба с аспирантами Иркутского университета. Славные ребята, энтузиасты-просветители, приносили книги, интересные задачки, делились знаниями. Однажды дали восьмикласснику Максиму 600-страничный том академика Зельдовича и сказали: «Слушай, Максим, это очень редкая книга. Только тебе и всего на неделю». Семь дней, прогуливая школу, втихую от родителей, изучал Максим радиоактивный распад, ядерную цепную реакцию, реактивное движение и космические скорости, изложенные у Зельдовича.

Так определялась судьба. Победив на олимпиадах, закончив школу, он получил право поступать в любой вуз России без конкурса и экзаменов. Выбрал Москву. Но разочаровавшись в прославленном МИФИ, перевелся в Санкт-Петербургский университет. Сначала физфак, а потом работа в знаменитом ЛИЯФе – Институте ядерной физики в Гатчине. Молодой начинающий ученый попал в один из лучших научных коллективов страны, да еще в лучшие для мировой физики 80-е годы. Жизнь кипела, бурлила идеями. Там познакомился и с выдающимся ученым Дмитрием Дьяконовым, который стал для Максима не только коллегой, но и учителем, и другом на всю жизнь. Как жаль, что Дмитрий Игоревич не дожил до радостного дня второго рождения их детища – пентакварка!

Заглянуть за горизонт событий

Поляков: Задача, которую мы ставили, одна из новых идей – изучение «темной энергии» . «Темная энергия» – это физическая среда, заполняющая Вселенную, и про нее мы собственно ничего не знаем. Известно лишь, что она существует. У нас возникла идея – математически её смоделировать. Работа из области фундаментальной науки, но практические цели тут огромные. Мы – физики-теоретики, наше дело – познание мира, а уж как человечество распорядится нашими открытиями на практике – его дело. Мы изучаем мелкие частицы, это меняет наше представление о Вселенной. А вот что дальше – мы пока не знаем. Например, почему, откуда Вселенная появилась? Нет ответа. Никто не знает. Когда люди стремятся к тому краю, за которым их знание о мире заканчивается, то край этот убегает, отодвигается, знание расширяется. Действует главный инстинкт человечества – инстинкт познания. Пресечь его невозможно, остановить нельзя. Наш интерес – познать мир. Дело других людей – с умом распорядиться открытием ученых.

У профессора Полякова много совместных проектов по всему миру. И с Иркутским университетом, и с ПИЯФом и Дубной,– научными коллективами, в которых он работал в России, и с учеными Кракова, Сеула, Шанхая, Вены, Токио, Тель-Авива и Нью-Йорка. Конференции, доклады, лекции во многих ведущих мировых центрах – его ждут везде.

 Этот человек из породы тех, кто не боится ломать стереотипы, идти против общепринятого мнения. Отваге в науке учатся у него и его студенты.

А еще «Партнёру» повезло. После того, как директор ЦЕРНа Рольф-Дитер Хойер обнародовал известие об обнаружении пентакварка, в NRW прилетел другой знаменитый и «несгибаемый» физик – американский профессор Москов Амарян. Профессор – выходец из бывшего СССР, в 1990 году прилетел в США для работы в университетских физических лабораториях. Потом десять лет ставил эксперименты в Гамбурге, Риме, Амстердаме и снова вернулся в США, где стал уже «полным» профессором – т.е. достиг максимума в академической карьере. Теме пентакварка был посвящен его нынешний доклад в Рур-университете.

И Амаряна, и Полякова, и многих физиков сегодня увлекает мечта заглянуть за «горизонт событий» – то есть за край известного нам мира. А это значит не только знать, что было после Большого взрыва, с мгновения, когда родилась Вселенная, но понять, что было ДО него! А также понять – может ли оказаться, что у Времени есть Начало?

 Остается ждать. Новые открытия еще не раз потрясут ученый мир.