Петергофский вестник N 15 2009

 

«Кризис, как и разруха, – прежде всего, в головах»

 В стратегию развития Санкт-Петербургского государственного университета базовым элементом входит сотрудничество с крупнейшими мировыми компаниями в области высоких технологий. Ученые СПбГУ принимают участие в ведущих мировых научных исследованиях.

Исследователи Лаборатории физики сверхвысоких энергий НИИ Физики имени В. А. Фока физического факультета СПбГУ с 1992 года ведут работу по одному из проектов на Большом Адронном Коллайдере. Недавно для продолжения этой работы Лаборатория получила в дар от компании SUN Microsystems уникальный вычислительный комплекс. Об участии петербургских ученых в ряде самых смелых проектов современной физики рассказывает руководитель Лаборатории физики сверхвысоких энергий НИИ Физики имени В. А. Фока СПбГУ Григорий Александрович Феофилов. – Григорий Александрович, как будет работать новый вычислительный комплекс, подаренный SUN Microsystems?
– Прежде всего, комплекс предназначен для выполнения ресурсоемких расчетов по научным темам специалистами, студентами и аспирантами физического факультета, но также будет использован и для обучения. Кроме того, здесь будут обрабатываться данные, которые наша Лаборатория физики сверхвысоких энергий получает в рамках мегапроекта ALICE на Большом Адронном Коллайдере и эксперимента NA61 (SHINE) в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН (Женева)). Мы также будем обрабатывать новые данные в соответствии с нашей физической программой, мы проектируем часть установки, развиваем теоретический анализ. Все вместе это входит в понятие «фундаментальная наука».
Врезка
Проект ALICE ( A Large Ion Collider Experiment) объединяет тысячу ученых из более чем сотни научных институтов тридцати стран мира. Суть этого проекта заключается в экспериментальной проверке картины мира после «Большого взрыва», когда пра-материя в первые микросекунды состояла из кварк-глюонной плазмы – чрезвычайно плотной и горячей, а потом – при охлаждении – из нее образовались протоны и нейтроны – из них состоят все атомные ядра во Вселенной.
Большой Адронный Коллайдер (БАК) – крупнейший в мире ускоритель частиц, представляет собой кольцевую конструкцию протяженностью около 30 км и сооруженную на 100-метровой глубине. В нем предполагается разогнать два потока протонов, а позднее ионов свинца, – практически до световой скорости. В нужный момент встречные пучки протонов либо ядер ядра свинца столкнутся друг с другом в заданном месте внутри экспериментальной установки ALICE. Как раз такое столкновение позволит на какое-то мгновение воссоздать кварк-глюонную плазму, а детекторы установки ALICE смогут это событие зафиксировать.
 В другом эксперименте – NA61 (SHINE) – при более низких энергиях будет проходить поиск фазового перехода материи из обычного ядерного вещества в кварк-глюонную плазму. Эксперимент позволит ответить на дополнительные вопросы о плавлении атомного ядра – то есть самом процессе перехода ядерной материи в новое состояние.

– Как удалось вашей Лаборатории включиться в этот грандиозный проект?
– Наше право включиться в крупнейший мировой эксперимент на тяжелых ионах и заниматься физикой в составе международного научного сотрудничества ALICE было завоевано в 1992 году, когда в ЦЕРН победили наши петербургские идеи. С гордостью за наш город можно отметить уникальный вклад специалистов из Санкт-Петербургского Центрального конструкторского бюро машиностроения (ЦКБМ), Института метрологии имени Д. И. Менделеева, НПО «Авангард» – физиков, программистов, технологов, конструкторов, инженеров, которые с честью решили «нерешаемую» задачу! В итоге, совместно с европейским партнерами, была создана уникальная, сверхточная, супер-легкая, радиационно-прозрачная, внутренняя трековая система, которая уже начала работать в самом центре установки ALICE. Данная система кремниевых координатно-чувствительных детекторов окружает точку встречи пучков частиц, и именно эта система даст первую информацию о столкновении.
– А почему именно SUN Microsystems преподнесла в дар вычислительный комплекс?
– Совместно с учеными целого ряда стран мы работаем в уникальной системе распределенных вычислений GRID. Система GRID – это такая же революция, как изобретение паутины WWW, – справляется с немыслимыми ранее потоками новой физической информации. Нам, ученым Лаборатории, было совсем не просто объяснять коллегам в ЦЕРН, почему университет не может заменить нам устаревшие машины. Помог счастливый случай. Директор Санкт-Петербургского центра разработки программного обеспечения SUN Microsystems Григорий Лабзовский – выпускник нашего факультета. Разговоры о чрезвычайной необходимости нового комплекса для университета дошли до SUN… и SUN Microsystems пообещала подумать. Полученный современный вычислительный комплекс выводит университетскую команду на достойный уровень технической оснащенности.
– Расскажите о ваших регулярных видеоконференциях с ЦЕРН.
– Сегодняшняя наука развивается столь стремительно, что очень легко выпасть из потока новых результатов, обсуждения идей, развития теорий. Вместе с тем наука требует кропотливой, постоянной, собственной работы. Как соединить эти два противоречия? Один из выходов был найден в ЦЕРН ровно двадцать лет назад Тимом Бернерс-Ли (Tim Berners-Lee), изобретателем Всемирной паутины WWW.
Вся наша работа для проекта в ЦЕРН с 1992 года была бы просто невозможна без Интернета, так как он обеспечивал существенную часть обмена информацией, столь важную при ведении любой разработки. В настоящее время общение через Интернет вышло на качественно более высокий уровень. В частности, наша Лаборатория регулярно участвует в научных семинарах, проводимых в ЦЕРН, через новую, весьма удобную, систему видео-конференций EVO. Наши лабораторные физические семинары тоже выставляются в EVO. Первые трансляции прошли с университетом Дубны, надеюсь, что они будут продолжены.
– Григорий Александрович, поясните, пожалуйста, какая поломка случилась на Большом Адронном Коллайдере и когда планируется его запуск?
– При подъеме тока одного из 9 тысяч магнитов перегорел слабый контакт. Поломка была вполне простая, но она привела к серьезным техническим ремонтным работам, так как нарушилась криогенная система. Потом еще пошел дополнительный анализ, и был разработан комплекс профилактических мер и дополнительных проверок, что также потребовало немало времени. Я думаю, многие понимают, что и Коллайдер, и экспериментальные установки – это сложнейшие системы, равных которым человек еще не создавал. Не бывает так, чтобы при первом запуске новой установки все сразу заработало. Теперь запуск планируется 1 октября.
– Скажите, а какое-то сугубо практическое применение может быть от всех этих запредельных экспериментов по поиску того, что было в начале времен после Большого взрыва?
– Вполне. И не просто может, а уже есть. Причем весьма практическое, способное спасать жизни. Ядерная физика уже давно, а физика высоких энергий относительно недавно, успешно служат медицине. Сейчас в Европе внедряется высокоэффективная технология лечения онкологических заболеваний – адронная терапия. Совместными усилиями нескольких стран и при общей координации ЦЕРН создана международная сеть новейших центров адронной терапии (ENLIGHT++).
Адроны – протоны, ионы углерода-12 – это частицы, ускорение которых мы можем контролировать. Частицы разгоняются и формируются в узконаправленный пучок, который легко проникает в ткани и достигает опухоли. Здесь пучок частиц останавливается и при остановке создает «горячее пятно». Воздействуя на клетки опухоли, на их ДНК, пучок частиц разрушает опухоль так, что она теряет возможность восстановления. При этом достигается весьма и весьма существенное снижение интегральной дозовой нагрузки на ткани тела пациента, чего не удается достичь при обычной лучевой терапии. И сеансов надо намного меньше, чем при традиционной лучевой терапии.
 В ряде европейских стран получена господдержка этим исследованиям, в Японии уже работают два центра по лечению пациентов. Речь идет, таким образом, о применении высоких технологий и ускорительной техники для точнейшей, бескровной радио-хирургии разнообразных, в том числе и неоперабельных опухолей. Живые ткани при этом не страдают, контроль над частицами обеспечен.
– А что говорят медики об этом проекте?
– Раковый регистр Санкт-Петербурга включает в себя свыше 100 тысяч человек, ежегодно в городе регистрируется около 18 тысяч вновь выявленных онкологических больных. Что же говорить об уровне смертности от рака. Медики знают о нашем проекте, мы вместе его писали, но им некогда его продвигать, поймите – у них поток пациентов. Физики бьются за то, чтобы физика высоких энергий помогала людям побеждать рак.
К тому же мы предлагаем и современнейшую систему ранней диагностики онкологических заболеваний, основанную на новейшей информационной технологии GRID. Она уже используется в качестве уникального инструмента в физике высоких энергий, соединяя в единое целое разрозненные компьютеры, порой находящиеся в разных странах, но работающие над общей задачей. Если информационные ресурсы разных лечебных институтов и диагностических центров удастся объединить на единой платформе, то для нашего 10-миллионного региона появится возможность получения высокотехнологической помощи вне зависимости от федеральной или муниципальной принадлежности. Для врачей эта система открывает уникальные перспективы развития методик диагностики, лечения, исследований. У нас в Санкт-Петербурге при наличии мощной научной базы, талантливых программистов, инженеров, высококвалифицированных медиков все это возможно.
– И что же дальше? Возможно ли в ближайшие годы внедрение адронной терапии в повседневную медицинскую практику?
– Медико-техническое обоснование проекта создания Северо-Западного межрегионального центра высокотехнологичных методов лучевой терапии онкологических заболеваний полностью подготовлено у нас еще в 2007 году. Участники проекта – Центральный НИИ Рентгенологии и Радиологии Минздравсоцразвития РФ, Петербургский Институт Ядерной Физики (ПИЯФ) РАН, Городской клинический онкологический диспансер, НИИ Физики им. В.А.Фока СПБГУ, Городской противотуберкулезный диспансер, НИИ Гигиены, профпатологии и экологии человека Федерального управления медико-биологических и экстремальных проблем при Минздравсоцразвития РФ, НИИ Электрофизической аппаратуры им. Д.В.Ефремова, ЦКБ Машиностроения при Минатоме РФ. Мы получили поддержку и главного онколога Северо-запада Алексея Барчука, и главный врач Городского онкодиспансера Георгий Манихас нас поддерживает, и Комитет здравоохранения. Медико-техническое обоснование уже давно направлено в Правительство Санкт-Петербурга, но пока ответа мы не получили. Насколько я знаю, в рамках нацпроекта «Здоровье» предусматривается строительство 15-ти центров высокотехнологичной медицинской помощи в России, но подобного нашему предложения нет…
– Ощущается ли в ЦЕРН влияние кризиса? Повлиял ли кризис на работу вашей Лаборатории?
– Кризис, как и разруха – прежде всего, в головах. В ЦЕРН другая история – там научная демократия, торжество идей. Могу порадоваться за европейскую молодежь, у которой есть прекрасные условия для исследований. Искренне рад и за наших выпускников, которые продолжают заниматься наукой в Европе и с честью несут марку СПбГУ! Сейчас в ЦЕРН генеральным конструктором работает наш сотрудник, очень талантливый человек Сергей Иголкин. Это настоящий русский умелец, стоявший у истоков решений той самой «нерешаемой задачи». За последние годы через его руки в процессе сборки прошли практически все узлы установки ALICE.
 В ЦЕРН уже несколько лет работает выпускница физического факультета Полина Отюгова, прошедшая школу в нашей команде. Она является техническим координатором эксперимента RE-18 по поиску темной материи. Можно назвать еще несколько имен наших университетских ребят, которые работают в физике высоких энергий за рубежом – это Павел Болохов, Алексей Святковский, Денис Деркач, Родион Колеватов, Анастасия Гребенюк. Здесь, в Петербурге, в команде сегодня работают талантливые молодые ребята – Андрей Иванов, Андрей Зароченцев, Ирина Шошмина, Петр Науменко, Оля Кочебина, Анжей Асрян, Максим Соколов, Дмитрий Семенов.
Университет должен заниматься наукой, в этом – традиции старейшего университета России, и в этом – наше будущее. Европа официально заявила, что она строит общество, основанное на знании, а мы часть общего научного мира. Генерация нового знания – это приоритет науки, которую своими руками должны делать молодые. Причем, начиная со студенческой скамьи, имея доступ к самому лучшему научному оборудованию и свободу творчества! Студенты и аспиранты должны расти в атмосфере передовых научных исследований, иначе мы так и останемся с тем развалом и пренебрежением к науке, которые длятся не первый десяток лет.
Подготовила Галина Артеменко