Оксана Венгер: «Перше питання, яке мені поставили діти після мого повернення з ЦЕРН: «А вже доведено, що швидкість нейтрино більша, ніж швидкість світла?»
Своїми враженнями від перебування в ЦЕРН з нами поділилася керівник відділення фізики та астрономії наукового товариства учнів ліцею «Наукова зміна» міста Києва, вчитель фізики та астрономії ліцею «Наукова зміна» Оксана Михайлівна Венгер.
Оксано Михайлівно, розкажіть, як Вам вдалося потрапити на територію ЦЕРНу (Європейської організації з ядерних досліджень)?
Я викладаю фізику та астрономію в київському ліцеї «Наукова зміна», а також є керівником секції фізики. Наукове товариство нашого ліцею ‒ колективний член Київської МАН, активно співпрацює з академією, наші учні стали переможцями багатьох різноманітних конкурсів МАН, очевидно це і послужило підставою для отримання запрошення на поїздку в ЦЕРН. У серпні 2011 року була підписана спільна угода МАН України та ЦЕРН про те, що в рамках міжнародної програми «ЦЕРН для викладачів» вперше (підкреслю, що це відбулося вперше) викладачі з України матимуть змогу відвідати Європейський центр з ядерних досліджень для навчання та знайомства з науковою діяльністю центру.
Поїздка відбулася з 13-го по 19-е листопада 2011 року. Весь тиждень наша українська група (30 осіб) перебувала на території ЦЕРН, жили в готелі. Групу супроводжували організатори програми нашого візиту – наукові співробітники ЦЕРН – Марина Совіньо і Тетяна Гріньова, яка сама з України, родом із Харкова.
Розкажіть нам, яке враження справив ЦЕРН на науковців з України?
ЦЕРН дуже великий. Усі робітники пересуваються по території на невеличких автомобілях і на велосипедах – настільки великі відстані від однієї будівлі до іншої.
Нас вразило те, що у ЦЕРН постійно працює велика кількість науковців ‒ більш ніж 2000 осіб. Є і такі, що виконують роботу поза межами центру. Ми дізналися, що тут проводять дослідження три нобелівських лауреати. Нам пощастило з одним із них поспілкувалися та сфотографуватися на пам'ять. До речі, нобелівські лауреати нічим не відрізняються від простих робітників. Вони не привертають до себе уваги. Один із тих, кого ми зустріли, працює над тим, аби «впіймати» у космосі частинку антинейтрино. Він співпрацює з космонавтами, які зараз перебувають на орбітальній станції, – для цього є спеціальне обладнання. Члени української делегації бачили у прямому ефірі роботу цих космонавтів. Нам розповідали про самі програми, про досліди, що проводяться в ЦЕРН. Постійно, у три зміни, вчені слідкують із Землі за датчиками, які знаходяться на орбітальній станції, і завдання яких зафіксувати античастинку.
На території ЦЕРН багато тих, хто приїхав туди у відрядження. Наприклад, ми зустріли вчених з Росії (Дубна), у них підписана угода про співпрацю з ЦЕРН на цілий місяць. А більшість учених проживає або у Женеві, або на території Франції. Справа в тому, що ЦЕРН знаходиться у 50-ти метрах від кордону з Францією. Більша частина Великого адронного колайдера розташована у Франції. На території Женеви знаходиться тільки великий детектор «Атлас», а детектор «Сі-ем-ес» знаходиться на території Франції.
Також мене вразила багатонаціональність ЦЕРН – тут працюють представники більше ніж 27 країн; вони користуються у роботі трьома мовами – французькою, німецькою та англійською. Англійська є робочою мовою, а між собою науковці ЦЕРН в основному спілкуються французькою.
У нашій групі робочою мовою була російська, нам читали лекції і викладачі з Росії. До речі, один з організаторів нашої програми відвідин ЦЕРН – Марина Совіньо – також науковець з центру у Дубні (Росія). А наш колега з України Геннадій Зинов’єв, керівник програми «Атлас», розповів нам про роботу детектора і про велику сітку, яку створили саме в ЦЕРН. До речі, Інтернет, яким зараз користується велика кількість людей на планеті, також був створений у ЦЕРН. У ході проведення чотирьох запланованих експериментів очікуються дані в об’ємі 15-20 терабайт кожного року, для цього потрібно 100 000 персональних комп’ютерів. Жоден комп’ютер, який зараз існує на Землі, не зможе вирішити задачу з обробки інформації, отриманої під час дослідів у ЦЕРН. Тому на сьогодні вже розроблено програмну сітку «Грід» – майже всі лабораторії з фізики високих енергій надають свої ресурси для неї. Сьогодні Україна є членом цієї потужної наукової співдружності.
У чому особливість цього інформаційного зв’язку, цієї, як Ви висловилися, ініційованої ЦЕРН «сітки», між вченими світу?
У ЦЕРН підписані угоди про співпрацю з великою кількістю наукових інститутів по всьому світу, які запропонували свої сервери для обробки інформації, що надходить з ЦЕРН. На сьогодні у Центрі встановлений оновлений арсенал комп’ютерів, і працює більше ніж 64 000 процесорів, які беруть цю інформацію на себе і вибирають саме те, що потрібно. Адже зіткнень – велика кількість, а комп’ютери обирають саме ту цікаву подію, яку вчені надалі розглядатимуть. Потім на сервери по всьому світу розсилаються ці задачі. Наприклад, інформація потрапляє на сервер Харківського фізико-технічного інституту, у якого підписана угода з ЦЕРН, там вона обробляється, і потім знову потрапляє у ЦЕРН. Я знаю, що наразі ряд українських навчальних закладів підписали таку угоду і надають інформаційну підтримку. Ця інформаційна «сітка» цікава ще тим, що вона створена за технологією, яка використовується для зв’язку на літаках і кораблях.
Охарактеризуйте роботу ЦЕРН – те, що Ви побачили та почули, спілкуючись із вченими Європейської організації з ядерних досліджень.
У ЦЕРН в основному проводяться дослідження з фізики частинок високих енергій. Але є і програмування та математична частина. Основним завданням міжнародної навчальної програми ЦЕРН для викладачів з України було якраз донесення інформації до наших школярів і студентів щодо проблем, над якими працює ЦЕРН. Зазначу, що за час існування ЦЕРН виникла думка, що досліди, які проводяться тут, уможливлюють утворення чорної діри. Хибність такої думки нашим викладачам доводили з наукової точки зору. На сьогодні ще одним завданням є донести цю інформацію до українських школярів, крім того, зацікавити дітей фізикою, технічними науками, пояснити їм, що це престижно.
В основному викладачі та науковці, які зараз працюють на території ЦЕРН, це фізики, спеціалісти у галузі високих енергій. Як відомо, там без математики не обійтися. Є велика кількість фізиків-теоретиків, які спочатку розробили теорію, а тепер за допомогою великих кілець адронного колайдера перевіряють її. А перед програмістами у ЦЕРН ставиться завдання з’ясувати зіткнення в межах певних мас протонів. Енергія, з якою зіштовхуються частинки, – це енергія до 7 тераелектронвольт. Фізики-теоретики це спочатку розраховують, фізики-експериментатори це все перевіряють, фіксують за допомогою комп’ютерів, а фізикам-програмістам дається завдання відсортувати цікаві події від тих, які не варті уваги. Момент зіткнення двох частинок усі вчені називають «подією».
Який загалом має вигляд один робочий день у ЦЕРН?
У ЦЕРН встановлені чотири великі детектори. Робота кожного контролюється вченими зі спеціально обладнаних місць за допомогою комп’ютерів. На робочих місцях вчених є по два-три монітори, а також по всій території (навіть у їдальні і лекційних залах) знаходяться монітори, які відображають ті процеси, що відбуваються на адронному колайдері. На моніторах можна прочитати, яка саме частинка зараз рухається по великому кільцю, з якою швидкістю вона рухається, яка в неї енергія. Відображається графік цієї події. І вчені спостерігають та відсортовують ці події.
Що Ви розповідатимете дослідникам МАН про нинішні досліди ЦЕРН?
Зараз ці чотири детектори і велике кільце – це один великий механізм, який працює постійно і налагоджено, і з якого потрібно встигати знімати інформацію, зчитувати ті події, які відбуваються. На 2012 рік заплановано постійні дослідження, накопичення інформації і зчитування. У 2013 році адронний колайдер буде зупинено для вдосконалення. На сьогодні адронний колайдер працює лише наполовину своєї потужності через аварію, яка трапилася в 2008 році. Тоді нагрілись магніти, які керують пучком і допомагають сфокусувати пучок, що рухається колайдером. Теоретики розрахували: якщо не перевищувати половину допустимої енергії, цього більше не повториться. Тож у 2013 році будуть перевірятися всі магніти, всі спаювання для того, щоб надалі запустити адронний колайдер на повну потужність.
Наразі основне завдання, яке стоїть перед вченими і співробітниками ЦЕРН, – спіймати, знайти, зафіксувати частинку Хіггса. Частинка Хіггса – це найелементарніша частинка, відома на сьогодні фізикам-теоретикам. Якщо сказати в загальному: світ, який нас оточує, є матерією, яка складається з атомів та молекул, що складаються з ядер та електронів. Ядро складається з протонів і нейтронів. Це все вивчається у школі. А вчені ЦЕРН вже досліджують те, з чого саме складаються протони та нейтрони, – кварки. Кварки є різних видів, вчені їх називають зоопарком елементарних частинок. Щоб дати відповідь на запитання, як між собою взаємодіють кварки, треба зрозуміти, що вони собою являють, тому що їх у вільному вигляді ще ніхто не бачив. Таким чином, вчені ЦЕРН наразі шукають нові елементарні частинки.
Кажуть, якщо розщепити кварки, то можна зафіксувати частинку Хіггса. До речі, сам вчений Хіггс досі живий. Він зізнався, що буде слідкувати за своїм здоров’ям, щоб дожити до того моменту, коли він отримає Нобелівську премію за своє відкриття. Вчений Хіггс чекає, коли ж у ЦЕРН знайдуть цю частинку. Він раніше працював у ЦЕРН, тепер проживає за межами ЦЕРН. Більшість науковців на сьогодні мають своє житло за територією ЦЕРН, а в ЦЕРН приїжджають на роботу.
Що дасть людству відкриття частинки Хіггса?
На мою думку, як тільки існування частинки Хіггса буде експериментально підтверджено, з’явиться можливість отримати відповідь на питання: «З чого все почалося?». Ми зрозуміємо природу Великого вибуху, зрозуміємо, з чого почався розвиток нашого Всесвіту.
Судячи з Ваших розповідей, в ЦЕРН відбуваються колективні досліди. А як можна зберегти та захистити авторство на свої особисті наукові відкриття, зроблені під час дослідів у ЦЕРН?
Цікаве запитання. Ми запитували про це у науковців і співробітників ЦЕРН. Там дійсно працюють колективи, які розробляють певні теорії. Кожний колектив, який працює на своєму детекторі, має свої розробки. Як я зрозуміла, аби захистити своє особисте авторство на ідеї, треба опублікувати свою ідею. Тобто, авторське право затверджується науковими публікаціями.
Про що з того, що ви почули під час лекцій у ЦЕРН, розповісте вихованцям Київської МАН?
Перше питання, яке мені поставили діти після мого повернення з ЦЕРН: «А вже доведено, що швидкість нейтрино більша, ніж швидкість світла?» Справа в тому, що у школах вчать, що не можна досягти більшої швидкості, ніж швидкість світла. Але вже вдруге було проведено дослід і отримано результат, що нейтрино має швидкість більшу, ніж швидкість світла. Але це ще не перевірені дані.
Друге питання, яке поставили мені діти: «Якщо буде експериментально доведено, що швидкість нейтрино більша за швидкість світла, що нас очікує?» Відповідь: на нас чекає зовсім нова фізика і зовсім нові уявлення про світ. Доведеться повністю переглянути наше світобачення. Дітям же цікаво дізнатися про антиматерію – що це таке, з чого вона складається і т.д. Цікавить їх і Великий вибух, після якого утворився Всесвіт, і що було до нього. Члени української делегації, яка відвідала ЦЕРН 13 – 19 листопада, ставили це запитання нашим лекторам, але відповіді так і не отримали. Цікавим є питання і про те, що відбувалося в перші секунди після вибуху.
Науковцям ЦЕРН про це нічого не відомо?
Так, вони під час лекцій так і відповідали українським викладачам: «Ми не знаємо». Зараз вони проводять дослідження для того, аби дати відповідь на це запитання.
Дуже цікаві питання і про досягнення швидкості світла: чи дійсно таку швидкість вже було чимось досягнуто? Майже. Після повернення я одразу ж розповіла своїм учням про основні завдання, які ставить перед собою ЦЕРН, про можливість стати науковцем і працювати в такій науковій організації. Адже вона – найбільша у світі.
Чи відомо Вам, в якому форматі надалі Україна може поглиблювати співробітництво з ЦЕРН?
Спочатку зазначу, що фінансувати дослідження ЦЕРН одна країна не зможе, тому що це дуже величезні кошти, це мільярди доларів. Сьогодні членами ЦЕРН є 20 країн-учасниць і 8 спостерігачів. Це Німеччина, Росія, Японія, Італія та інші. На жаль, Україна ще й досі не підписала такої угоди, але директор ЦЕРН вже написав листа Президенту України з відповідними пропозиціями, і вже готується пакет документів, аби Україна стала членом цієї могутньої наукової організації. Це надасть можливість українським вченим проводити дослідження, а студентам – навчатися і проходити практику в ЦЕРН. Найкращі з них навіть зможуть там залишитися працювати.
Який особисто для Вас прикладний аспект тих лекцій, які Ви слухали в ЦЕРН?
Дуже цікаву лекцію нам прочитали про фізику елементарних частинок. І я буду використовувати матеріали цієї лекції на уроках. Анімація, яку нам запропонували, дуже легка для сприйняття, у ній все структуровано. Тепер на уроках астрономії я зможу розповідати дітям про світломатерію, міжзоряний простір.
Цікава лекція була про детектори, їхній розвиток та історію. Це теж я буду використовувати на своїх уроках. Були лекції, які не можна використовувати у шкільному курсі, але я розповім учням Малої академії наук багато цікавого,оскільки вони вивчають позашкільний матеріал.
На одній із лекцій українським вченим розповіли про те, що саме неправдивого написано в книзі письменника Дена Брауна стосовно виготовлення антиречовини. Героями книги було викрадено один грам речовини. Насправді ж, за рік ЦЕРН може виготовити 0,3 міліграми. І щоб виготовити ту кількість речовини, яку вказав у книзі Ден Браун, потрібно дуже багато часу.
Зазначу, що мені особливо цікаво було побачити пастку, яка описана у книзі, – вона дійсно існує, вона працює. На сьогодні вчені вже отримали антипротон. Пастка – це невеликого розміру (30 сантиметрів) прилад, на вигляд як непрозора колба, з розташованим всередині магнітним полем, яке утримує антиречовини у завислому стані. Така пастка знаходиться в одній з лабораторій. Вчені ЦЕРН між собою називають адронний колайдер «володарем кілець».
Що особисто Вас найбільше вразило у ЦЕРН?
Найбільше мене вразило те, що всі люди, яких ми зустрічали, привітно посміхалися. Всі постійно намагалися нам чимось допомогти, щось підказати, навіть хоча б у тому, як зорієнтуватися на території ЦЕРН. Група з України налічувала 30 осіб – викладачів різного рівня. Були вчителі загальноосвітніх шкіл, спеціалізованих ліцеїв і шкіл, директори обласних позашкільних навчальних закладів МАН, кандидати фізико-математичних наук та ін. Обмін досвідом для нас дуже важливий. Ми поділилися інформацією про те, хто і як веде проекти, обмінялися телефонами – і тепер спілкуємося, як давні друзі. Між нами триває спілкування на науковому рівні, ми обмінюємося розробками, які є в наших навчальних закладах.
Особисто Ви надалі підтримуватимете зв'язок із вченими ЦЕРН, з якими познайомилися під час поїздки?
Нам запропонував свою підтримку працівник ЦЕРН Тадеуш Куртика. У ЦЕРН дуже розповсюджені відео-зустрічі зі школярами, з членами МАН, студентами. Тож ми вирішили організувати спільну наукову конференцію (у форматі «питання та відповіді на них»). У цьому також обіцяли допомогти співробітники ЦЕРН Тетяна Гриньова та Марина Совіньо, з якими ми листуємося через електронну пошту. Сподіваюся, що навесні, коли закінчиться конкурс-захист МАН, і діти матимуть більше вільного часу, ми підготуємо для них відео-лекцію у форматі відео-конференції – вебінару (тобто, семінару, який відбудеться з допомогою інтернету між працівниками ЦЕРН і старшокласниками київського ліцею «Наукова зміна»)
Інтерв'ю записала Олена Дудко
