2021-11-25 08:22:09

Нор Амберд: сохраняя историю, двигаться вперед

Портреты братьев Алиханян в конференц-зале станции "Нор Амберд".

Экскурсия на верхнюю станцию "Арагац"

Экскурсия для участников конференции на верхнюю космическую станцию началась для меня с посещения помещений нижней станции "Нор Амберд", проведенной еще в первый день работы конференции профессором А.Чилингаряном, руководившим ЕрФИ десять лет. Он рассказал о последних исследованиях, результаты по которым представил на конференции. А начал Ашот свой научно-популярный и местами ироничный рассказ с истории:

- Этой лаборатории уже 80 лет. В ней работали все известные русские физики - и Ландау, и Капица, и другие. В конце 1940-х - начале 1950-х физика высоких энергий или физика элементарных частиц, которая сейчас делается на ускорителях, изучалась в космических лучах. В начале 1960-х здесь проводились первые школы по физике высоких энергий, их организовал наш первый директор Артем Исаакович Алиханян, и сюда приезжали все первые величины науки обсуждать проблемы физики космических лучей. Электрон, пион - все это было найдено в космических лучах. Наш институт был создан в 1943 году, и почти 80 лет непрерывно ведутся исследования космических лучей. Создание станции было связано с Атомным проектом: поскольку тогда не было ускорителей, и вопрос размножения нейтронов, который был основным в создании атомной энергии, хотели исследовать здесь, поскольку нейтроны присутствуют в космических лучах. С таким дальним прицелом наша станция создавалась капитально, в отличие от других станций в горах, где просто ставились палатки.

(Здесь позволю себе прервать рассказ профессора Чилингаряна и добавить каплю биофизики. Вот что вспоминал руководитель лаборатории радиационной биофизики ЕрФИ (1968-1993 гг.) Ц.М.Авакян в предисловии к письмам Н.В. и Е.А.Тимофеевых-Ресовских, опубликованным в трудах конференции 2005 года: "В 1963 году Тимофеевы-Ресовские посетили Армению. Наши ученые, кроме интересных лекций в Ереванском госуниверситете, Ереванском физическом институте и НИИ земледелия имели возможность познакомиться с этими замечательными, свободно мыслящими людьми, обладавшими необыкновенными человеческими качествами. Николай Владимирович вместе с моим ближайшим другом В.И.Корогодиным подготовили в Институте медицинской радиологии в Обнинске нескольких специалистов для Армении. Они также помогли в организации лаборатории биофизики в Ереванском физическом институте".)

1957-й год был объявлен Международным геофизическим годом, в это время наблюдался максимум 11-летнего цикла солнечной активности. Флотилии научных судов во всех морях измеряли разные параметры атмосферы. А через 50 лет ООН выступила с новой инициативой создания сети измерительных приборов и обеспечения ими не самых передовых в науке стран, чтобы весь мир участвовал в исследованиях Земли и космоса. Мы предложили наши детекторы космических частиц поставить в любую страну. Они очень простые, но очень мощные, позволяют заниматься и физикой Солнца, и космической погодой в смысле предохранения наших спутников от солнечных вспышек, применяются и в новой области, о которой я рассказывал, атмосферной физике высоких энергий. Этот детектор измеряет три типа частиц. Армения (очень крупная научная держава) поставила детектор Индии (совсем маленькой научной державе), а также снабдила ими Хорватию, Болгарию, Словакию, Чехию, Германию (DESY - в Цойтене и Гамбурге, и Берлин). Очень приятно, что у нас есть коллеги во всех странах, и можно вместе развивать новую отрасль атмосферной физики высоких энергий.

На верхней станции у нас капитальные здания, там работали физики из МГУ, часто приезжали коллеги из ФИАН имени П.Н.Лебедева, с которым у нас были очень тесные связи. Мы вместе планировали самый крупный в мире эксперимент АНИ ("Адронные наземные исследования"), но, к сожалению, в связи с распадом СССР эксперимент не был завершен. Но мы выполнили много других экспериментов: чтобы делать большую физику, не обязательно иметь большие установки.

Основная тематика наших исследований - мониторинг космических лучей. У нас множество современных детекторов, которые регистрируют заряженные и нейтральные частицы, их энергетические спектры, и ливневые частицы, то есть вклад нашего института есть во все аспекты исследований космических лучей. Последние 10 лет мы занимаемся абсолютно новой для нас тематикой - физикой высоких энергий в атмосфере. Это направление пользуется сейчас большим вниманием. Наконец-то поняли, что мы должны исследовать то, что происходит с нашей планетой. Роль человека в изменении климата, мне кажется, преувеличена. У природы есть циклы, приводящие к естественным изменениям климата. Сейчас на "Арагаце" мы каждые 50 микросекунд измеряем и записываем фон космического излучения из разных частиц. У нас есть база данных за 15 лет, и кроме того, мы измеряем 40 параметров атмосферы, проводим локацию молний. Весь этот объем многомерной информации необходим, чтобы понять, что происходит с атмосферой. То, что мы открыли за эти 10 лет, - поток частиц от грозовых облаков. Ускорители работают не только в Дубне и других центрах,они работают и в грозовых облаках. На Земле каждую секунду происходит 2000 гроз, и эти грозовые облака посылают миллионы частиц на Землю. В своем докладе я сделал расчет радиационной нагрузки в связи с этим новым источником ионизирующего излучения. И она довольно большая - каждую секунду 1018 гамма-квантов с энергией больше 50 кэВ падают на Землю. Это одно направление, которое мы хотим представить на конференции.

Вторым направлением я занимаюсь уже давно - это новые методы обработки многомерных данных, и многие из этих методов берут начало в эволюционной биологии. Для изучения, оценки любого физического явления сегодня приходится иметь дело с огромным массивом многомерных данных. Если мы хотим принимать решение, классифицировать или оценивать что-то на основе этих данных, то данные необходимо каким-то образом упорядочивать, принимать оптимальные статистические решения. Алгоритмы для них как раз дает эволюционная теория и метод случайного поиска, поскольку все мутации в генетике случайны и, в принципе, могут привести к новым качествам. Этот случайный поиск во многих направлениях мы должны в определенный момент остановить, а потом интегрировать полученные данные. Это дает очень большие преимущества в скорости принятия оптимальных решений. Я решил много задач таким способом в черенковской астрономии, новом типе астрономии, изучающем Вселенную в гамма-квантах высоких энергий. Можно изучать состав космического излучения, сколько в нем протонов, альфа-частиц, сколько приходит ядер железа, - такую классификацию мы тоже сделали при помощи этого метода, имеющего основание в биологии. Эти методы довольно мощные, и мы их используем для решения достаточно сложных физических задач.
На фото ЕрФИ: проводит экскурсию профессор А.Чилингарян.

- Можно я добавлю? - присоединился к нам Р.Арутюнян. - Во-первых, принцип неопределенности Гейзенберга так же относится и к мутациям, как и к частицам. А еще в свое время генетик Раиса Львовна Берг, изучавшая мутации дрозофилы, увидела, что раз в пять лет возникают какие-то пики в мутациях. Она приехала в Бюракан к академику Виктору Амбарцумяну для обсуждения, какие солнечные явления могут оказывать такое влияние. И на семинаре Виктор Амазаспович сказал тогда гениальную фразу: как интересно было бы сравнить математические закономерности, которые происходят в популяциях живых организмов, с происходящими в звездных ассоциациях. Вот он - размах гения, увидеть связь космоса и живого. Смотрите, как это близко к тому, о чем рассказывал профессор Чилингарян.

- Мне очень интересно, что вы вспомнили принцип Гейзенберга, я бы хотел сделать одно отступление, о чем сейчас часто думаю, - продолжил А.Чилингарян. - Вы знаете, что существует так называемый антропный принцип, по которому возникновение атомов зависит от очень многих параметров, и если бы они отличались хотя бы на пять процентов от существующих значений, атомы не возникли бы вообще. Я уже не говорю о возникновении клетки, в которой сотни сложных биологических механизмов и тысячи белков, что из теории вероятности следует, сколько бы ни прошло миллиардов лет в этом так называемом первичном бульоне, клетка бы все равно не организовалась. Возникает не решенный до сих пор вопрос: как появилась жизнь? Роль бога оставим в стороне, потому что я сомневаюсь, что даже он смог бы предусмотреть столько механизмов. Рубен сказал о принципе неопределенности Гейзенберга, все имеет вероятностный характер, но сейчас физики все больше приходят к тому, что каждый вариант реализуется - это принцип множества вселенных, который приводит к процессу физической бесконечности, и только он может объяснить возникновение жизни. Только бесконечное количество вселенных, которые возникают в каждый момент и взаимодействуют друг с другом, может объяснить возникновение жизни. В бесконечности возможен любой вариант, в том числе невероятный.

Показывая объекты научной инфраструктуры на верхней станции "Арагац", Ашот Чилинарян отметил, что с верхней станции фактически и начался Ереванский физический институт. Первые экспедиции сюда проводились еще до Великой Отечественной войны, но стационарные исследования космических лучей начались в 1943 году, и с тех пор ведутся без перерыва. Он вспомнил о знаменитом письме лейтенанта Флерова Сталину и возобновившихся после этого работах по Атомному проекту, что и дало импульс развития станции;

- Ядерной физикой тогда занимались в Ленинграде у Иоффе. Там же работали братья Артем и Исаак Алиханяны, Артем стал первым директором нашего института. У нас хранилась телеграмма Сталина с распоряжением выделить ЕрФИ трактор, - вот такими персональными указаниями создавался наш институт. Постепенно возводились здания станции, одно из них строили пленные немцы, начался поиск новых частиц. Из Германии А. Алиханян привез сюда магнит, с помощью которого было обнаружено множество промежуточных масс, но, к сожалению, они исследовали не тот пик, и пионы открыли другие. Так последовательно все этапы физики космических лучей здесь были пройдены: сначала обнаружены отдельные частицы, которые пропустили через разные детекторы, искровые камеры, потом появились пластиковые сцинтилляторы, которые мы и сейчас используем для исследования галактических космических лучей. Мы регистрировали разные частицы, и по их распределению и другим параметрам с применением нейронных сетей отделяли протоны от ядер железа. И указали на взрывы сверхновых как источники космического излучения.


А в 1970-х мы начали строительство огромного бетонного сооружения. Это должен был быть калориметр для совместного с ФИАН эксперимента, у него есть еще подземная часть - он стал бы самым большим калориметром. Мы тогда находились в ведении Средмаша, с финансированием проблем не было. Но в Советском Союзе, к сожалению, главное было начать стройку, а не завершить ее. Проект, увы, не был завершен, остался огромный недостроенный магнитный спектрометр, а еще внизу - 200 кв. м мюонного детектора. При помощи этого детектора мы измерили максимальную энергию солнечных протонов. У нас накоплена большая база данных, по сотням детекторов есть временные ряды.

После солнечной физики мы занялись так называемой космической погодой, исследовали, как предугадать эти вспышки на Солнце, организовали службу предупреждения. Сегодня это стало не актуально, потому что Солнце успокоилось. И совсем случайно мы увидели небольшие пики во время гроз, притом, что Солнце было спокойное. Я поручил студентам проверить детекторы, они работали нормально, и мы поняли, что есть потоки частиц, коррелированные с грозовой активностью. Начали заниматься этим, оказалось, есть целая область физики, занимающаяся частицами, идущими от Земли, которые регистрируют на спутниках - гамма-обсерваториях. После того как Кеннеди и Хрущев в 1963 году подписали договор о запрещении ядерных испытаний, для контроля и американцы, и мы запустили спутники с гамма-детекторами. Через какое-то время появились публикации, что видны вспышки от Вселенной, и идут они изотропно, со всех направлений. Огромные вспышки гамма-квантов не из нашей Галактики, а из всей Вселенной. Долго искали их источники, наконец, нашли - это особые взрывы сверхновых звезд.

А с грозовыми облаками связаны электроны, тормозные гамма-кванты и нейтроны. Это все мы зарегистрировали и измерили энергетические спектры в 2009 году, и до сих пор никто не смог наши результаты повторить. Исследования продолжаем, создаем модели, определили максимальные электрические поля, которые могут быть в грозовых облаках. Я считаю, что сейчас астрофизика высоких энергий вышла в теоретической и экспериментальной физике на первые позиции.

Послесловие. Обаяние места

Лишь несколько участников конференции, среди которых посчастливилось быть и мне, жили непосредственно в месте ее проведения - на нижней станции "Нор Амберд". Кстати, она хоть и нижняя, но расположена на высоте 2000 метров и построена была не только для научных исследований, но и для адаптации сотрудников, приезжающих из Еревана на верхнюю станцию (3200 м). Чарующая уединенность места, разноцветные в осенней окраске окрестные горные склоны, щебетанье птиц по утрам в бодрящем горном воздухе - этого были лишены те участники, кто жил в Ереване. По утрам можно было обойти здание, собирая упавшие за ночь яблоки и груши, - много лет назад сотрудники специально посадили саженцы и ухаживали за ними, они стали могучими, обильно плодоносящими деревьями. И кормили нас, в отличие от стандартного набора блюд в отелях, вкусными и разнообразными армянскими блюдами две заботливые хозяйки кухни Шушаник и Ани. И когда микроавтобус увозил нас, последних гостей Нор Амберда, в аэропорт, все немногочисленные оставшиеся сотрудники станции вышли проводить на высокое крыльцо. Кто-то махал нам вслед, и в памяти неожиданно всплыло давнее, детское воспоминание: так же махал дедушка, выйдя за калитку, когда мы уезжали в Дубну. Если доведется нам вернуться в Нор Амберд, то это будет возвращение домой, к родным.

Ольга ТАРАНТИНА, фото автора