«Все что измерялось – было впервые в мире»

26.02.2025

Сергей Иванович Середняков пришел в Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) студентом третьего курса физического факультета Новосибирского государственного университета (ФФ НГУ) на практику, это было в 1965 г. – 60 лет назад. В то время новосибирский Академгородок только строился – студенческих общежитий на улице Пирогова и Торгового центра еще не было, но уже работал клуб «Под Интегралом» и кинотеатр «Москва» (сейчас ДК «Академия»), а на физфаке в университете читали лекции именитые физики, такие как Г.И. Будкер, Ю.Б. Румер, В.Н. Байер. Работа в ИЯФ СО РАН у молодого человека началась под руководством известных физиков-экспериментаторов А.Г. Хабахпашева и А.П. Онучина на одном из первых в мире электрон-позитронных коллайдерах ВЭПП-2. В интервью Сергей Иванович рассказал о том, каким был Академгородок в 60-е г. и куда в то время двигалась физика элементарных частиц благодаря ИЯФ СО АН.

– Сергей Иванович, расскажите немного о вашем пути в науку. Какие научные направления физики были представлены в ИЯФ СО АН, когда вы определялись со своими научными интересами? Планировали ли ехать в Москву, поступать в МГУ или МФТИ, или вы, наоборот, хотели учиться и работать в новосибирском Академгородке?

–  Никакого особого пути в науку не было. Все определилось с поступлением в НГУ. На третьем курсе записался на кафедру «Строение вещества» (сейчас кафедра физики элементарных частиц).  Научные интересы автоматически определялись заданиями от руководителей.  В 3-ий сектор со мной попали пять студентов, но после окончания оставили только двоих – Володю Балакина и меня. Отбор тогда был очень строгим, не как сейчас, когда идет охота за студентами. Такой моды, чтобы после окончания университета уехать в Москву, тем более за границу, тогда не было –  был плотный «Железный занавес». Большинство выпускников устраивались в Академгородке или в Новосибирске. 

 Главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН доктор физико-математических наук С.И. Середняков. Фото Т. Морозовой. 

Если говорить о семье, то в то время, по-моему, никакой опеки в выборе профессии ни у кого не было. Мой отец фронтовик, закончил войну на Дальнем Востоке, потом 15 лет служил на Тихоокеанском флоте. Мама в то время была учительницей начальных классов. Мое детство прошло на берегу моря в Приморском крае, школу закончил в Хабаровске, год работал, а в 1963 г. поступил на физфак НГУ. 

–  Вы окончили НГУ в 1968 г. – это ведь был один из первых выпусков? Что вы помните о студенчестве, кто были вашими учителями, чем была примечательна манера преподавания в новосибирском университете? Как вы проводили время в свободное от учебы время?

–  Я окончил НГУ в 1968 г. – это был один из первых выпусков. Преподавателями физики были известные ученые – Г. И. Будкер, Р. И. Солоухин, Ю. Б. Румер, Б. В. Чириков, И. Н. Мешков, В. Н. Байер и другие. Румер на своих лекциях часто рассказывал о своей работе с Эренфестом и Эйнштейном. Будкер читал курс по теории относительности. К лекциям он, возможно, не всегда готовился, говорил экспромтом, иногда заглядывал в учебник «Теория поля», но для меня это был самый интересный курс. Программа в НГУ была трудная, приходилось много работать, кто не справлялся – отчисляли. 

За круглым столом ИЯФ СО РАН. Слева направо: А.Г.Хабахпашев, А.П.Онучин, С.И. Середняков. Из личного архива С.И. Середнякова. 

– Развитие физики элементарных частиц, первые ускорители на встречных пучках – все это невозможно представить без ИЯФ СО РАН. Сергей Иванович, вы были участником экспериментов на одном из первых в мире электрон-позитронных коллайдерах ВЭПП-2. Можете ли вы вспомнить, какая атмосфера царила в те времена в стенах ИЯФ, куда двигалась физика элементарных частиц и физика ускорителей – каковы были ожидания, как ощущалась важность получаемых открытий?

– Я пришел в институт на практику студентом 3 курса НГУ в 1965 г., сначала попал в ускорительный сектор, потом перешел в 3-ий сектор к А.П. Онучину. Первой была методическая работа с черенковскими счетчиками, а с 1967 по 1971 г. я стал принимать участие в экспериментах на электрон-позитронном коллайдере ВЭПП-2 с А.Г. Хабахпашевым и А.П. Онучиным – моими научными руководителями. Зоной моей ответственности были измерение светимости, контроль работы быстрой электроники, расчеты по черенковскому счетчику, расчеты радиационных поправок, оформление и отправка статей в журналы. Но дальше о событиях и людях.

С.И. Середняков и лауреат Нобелевской премии Жорж Шарпак. 1990 г. Из личного архива С.И.Середнякова.

Подготовку и проведение экспериментов на ВЭПП-2 возглавил один из основателей ИЯФ СО АН В.А. Сидоров, который некоторое время работал в Копенгагене в институте Нильса Бора. В первом эксперименте был обнаружен и измерен предсказанный в 1967 г. Ю.Н. Пестовым ро-мезонный резонанс. Это было первое в мире наблюдение рождения адронов на электрон-позитронных встречных пучках. Работа широко цитировалась во всем мире, вошла в книги, монографии того времени. С тех пор ИЯФ стал известным центром физики высоких энергий на встречных электрон-позитронных пучках.

Эксперименты на ВЭПП-2 продолжались до 1971 г. Все что измерялось – было впервые в мире. А.Г. Хабахпашев предложил измерять заряженные К-мезоны при их остановке в специальном сцинтилляторе. Наши конкуренты-французы повторили это позднее. Лена Пахтусова обнаружила события неизвестного рода с неколлинеарными частицами. Позднее Володя Балакин нашел им объяснение, сегодня это называется двухфотонное рождение пар. Володя предложил и провел первый эксперимент по двухфотонной аннигиляции на электрон-позитронных пучках. Еще Володя Балакин сделал большой детектор на ВЭПП-3 (в то время это был коллайдер) на оптических искровых камерах. К сожалению, нам не повезло найти частицу J/Psi из-за малой светимости, и этот детектор пришлось разобрать. Потом Г. И. Будкер поручил Балакину заниматься линейным коллайдером, но это уже другая история.

 В 2025 г. главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН доктор физико-математических наук Сергей Середняков был удостоен почетного звания «Заслуженный деятель науки Новосибирской области».

В период 1969-1971 годы эксперименты на ВЭПП-2 проводили А. П. Онучин и Л. М. Курдадзе. Они впервые применили проволочные камеры. В. А. Сидоров организовал в 3-м секторе группу с ЭВМ Минск-22, -32 для автоматизации обработки данных. С тех пор (1969 г.) все эксперименты проводятся онлайн, а анализ данных – офлайн. Сегодня у нас это обеспечивает Отдел вычислительных систем (ОВС ИЯФ СО РАН) – детище В. А. Сидорова.  В результате последних экспериментов на ВЭПП-2 впервые на встречных пучках наблюдались многоадронные события. Они послужили свидетельством кварковой модели задолго до ее общего признания и их значение было осознано много позднее.

– В вашей лаборатории было создано несколько детекторов (НД, СНД, СНД-2000) для экспериментов на коллайдерах. Какие научные задачи стояли лично перед вами и вашей лабораторией? Расскажите о том, как создавались детекторы, в чем были тонкости и сложности создания Сферического нейтрального детектора, и что удалось обнаружить в результате экспериментов на ВЭПП-2М?

–  Первым детектором на ВЭПП-2М был детектор ОЛЯ («он-ляйн»), руководителем которого был ученик А.П. Онучина – Л.М. Курдадзе. Из этой группы в Институте сейчас работают Б.А. Шварц и Е.В. Пахтусова. В 1976 г. В.А. Сидоров предложил мне подумать о дальнейшем развитии. Был предложен проект НД (нейтральный детектор) для изучения процессов с нейтральными частицами.  Но с первого раза Г. И. Будкера не удалось убедить в полезности такого варианта. В 1977 г. Будкер председательствовал на защите моей кандидатской диссертации, и примерно в это время проект НД утвердили. Детектор был сделан в короткий срок, в течение 5 лет проводились эксперименты на ВЭПП-2М.  Поставленные задачи по физике мы выполнили, был написан обзор в Physics Reports, который собрал более 200 цитирований.  

С.И. Середняков в SLAC, 1982 г. Из личного архива С.И.Середнякова.

История следующего проекта СНД началась в 1987 г., когда в лаборатории SLAC (США) мы увидели знаменитый в то время детектор Crystall Ball, кстати, с виду непримечательный, похожий на большого ежа. В.А. Сидоров предложил подумать, а можем ли мы сделать достойного конкурента Crystall Ball, чтобы был не хуже и, может, лучше. Эта идея была предложена вовремя, несмотря на турбулентность в стране. Все заводы, в том числе нужный нам химкомбинат в Усолье-Сибирском, где производились сцинтилляционные кристаллы йодида натрия и йодида цезия, еще вполне работали. Но пришлось сильно вкладываться в станочную обработку кристаллов с точностью 0.1 мм, иначе бы не собрался шар детектора. Большой вклад в создание СНД и эксперименты на ВЭПП-2М вносил В.П. Дружинин. Главной целью экспериментов было обнаружение электрических дипольных переходов легких векторных мезонов, которые ранее не наблюдались. Эксперименты продолжались до 2000 г. Мы первые обнаружили и измерили эти распады, полученные результаты оказались близкими к предсказанным значениям Н.Н. Ачасова (Институт математики им. С.Л. Соболева СО РАН) о четырехкварковой природе легких скаляров. Позднее наш результат повторили и подтвердили итальянцы. Кроме того, мы значительно уточнили таблицы элементарных частиц в этой области масс. У нас было около сотни различного рода публикаций и около 20 диссертаций от СНД на ВЭПП-2М.

– Расскажите, пожалуйста, о самых знаковых результатах СНД в экспериментах на ВЭПП-2000 последних лет, многие знают об изучении свойств антинейтрона. Что еще было обнаружено?

– В 2000 г. состояние кристаллов калориметра СНД оказалось лучше, чем могло быть, поэтому было решено продолжить работу на сооружаемом коллайдере ВЭПП-2000. Впереди был неисследованный интервал энергии от 700 до 1000 МэВ. Измерения начались в 2010 г. и продолжаются до сих пор. Что удалось сделать?  По измеренным сечениям изовекторных процессов проведено сравнение с родственными распадами тау-лептона, что является чувствительной проверкой Стандартной модели. Расхождений обнаружено не было, правда и точность измерений была невысока. В процессе рождения двух пи-мезонов уточнялся вклад в аномальный магнитный момент. Здесь наблюдалось отклонение от Стандартной модели. Кстати, это тот самый процесс, что измерялся в самом первом эксперименте на ВЭПП-2, но за более чем 50 лет точность улучшена в 10 раз! И это не конец истории, эти измерения рождения двух пи-мезонов остаются актуальными и сегодня, и будут продолжаться с детекторами СНД и КМД-3 на ВЭПП-2000.  Руководит экспериментами на СНД сегодня М.Н. Ачасов.

Ю.М. Шатунов и С.И. Середняков в ИЯФ. 1980 г. Из личного архива С.И. Середнякова.

Новый важный результат получен в рождении нейтрон-антинейтронных пар. Нейтроны изучаются уже почти 100 лет в тысячах экспериментов. Тем не менее в экспериментальных данных был пробел, касающийся формфактора нейтрона на пороге рождения электрон-позитронной аннигиляции. Нам удалось закрыть этот пробел, формфактор нейтрона оказался довольно большим (~0.5), хотя и меньше чем у протона.  Сейчас измерен так называемый эффективный формфактор – сумма квадратов электрического и магнитного вкладов. В ближайшее время мы извлечем из записанных данных электрический и магнитный формфакторы по отдельности.

• Вперед