Валерий Викторович Несвижевский – научный сотрудник Международного института Лауэ – Ланжевена (ИЛЛ) в Гренобле, ведущего мирового центра нейтронных исследований. Во время недавнего визита в Физический институт им. П.Н. Лебедева (ФИАН) учёный рассказал «ФИАН-Информ» об исследовании ультрахолодных нейтронов, их роли в Новой физике и о сотрудничестве России и Европы в нейтронных экспериментах.

    - Валерий Викторович, прежде всего – что собой представляют ультрахолодные нейтроны (УН)?

    - Это нейтроны с исключительно низкой энергией, порядка 10^-7 эВ. Своё название они получили из-за того, что их эффективная температура составляет 10^-3 К. У таких нейтронов есть ряд исключительных качеств, одно из которых – способность к полному отражению от поверхности при любых углах падения. Это позволяет хранить их в течение достаточно длительного времени в закрытых «ловушках», а также транспортировать по трубам (нейтроноводам) подобно газу.

    - Вы занимаетесь исследованиями УН более 25 лет. Какие проблемы в этой области физики видятся Вам наиболее актуальными сегодня?

    - Одна из самых интересных – изучение гравитационных квантовых состояний нейтронов и феномена шепчущих галерей. Это мощный инструмент для поиска фундаментальных короткодействующих сил с предельной точностью, изучения физики поверхности, для понимания природы гравитационного взаимодействия и развития наших представлений о физике за пределами Стандартной модели.

    - В чём заключается феномен шепчущих галерей?

    - Этот эффект хорошо известен в физике применительно к разнообразным волнам. Он состоит в волновой локализации вблизи изогнутой отражающей поверхности. В случае волны материи эффект обладает дополнительным свойством – наличием квантовых состояний, с параметрами, зависящими от массы частицы. Можно сказать, что в случае УН эффект шепчущей галереи – это квазистационарное квантовое состояние нейтронов вблизи изогнутой зеркальной поверхности.

    - Как он проявляется?

    - Мы «заменяем» гравитацию на ускорение. Если частица находится над поверхностью под действием гравитационного поля, она обладает квантовым состоянием. Если принцип эквивалентности должен работать и в квантовой механике, то, заменяя гравитацию на ускорение, вы получите те же квантовые состояния. Берём изогнутое зеркало и пускаем нейтроны вдоль такого зеркала, тогда в системе отсчёта нейтрона «кривое» зеркало полностью эквивалентно ускорению. Это и есть явление шепчущей галереи. Нейтрон не отражается много раз последовательно, а, находясь в квантовом состоянии, больше не имеет траектории и «скользит» вдоль поверхности. При этом по направлению вдоль поверхности у него обычное классическое движение, а в направлении перпендикулярно поверхности – квантовое состояние.

    - Что дал этот эксперимент?

    - Во-первых, он стал прямой (причём первой) демонстрацией слабого принципа эквивалентности для массивной частицы в чистом квантовом состоянии. Во-вторых, открыл новые возможности по поиску короткодействующих сил, ведь чувствительность эксперимента зависит от того, каков характерный размер квантового состояния. Меняя радиус зеркала и скорость нейтрона, можно настроить характерный размер на интересующую нас область. В гравитационном поле «что есть, то есть», а в шепчущей галерее мы можем выбрать те расстояния, на которых наш эксперимент наиболее чувствителен.

    - Международный институт Лауэ – Ланжевена – лидер в области нейтронных исследований. Как центр коллективного пользования он принимает большинство европейских экспериментов, и в нём работают российские учёные. Есть ли планы по развитию сотрудничества ИЛЛ с нашей страной?

    - Хотя изначально в ИЛЛ участвовала только Европа, в последние годы присоединяются и другие регионы, например, Азия: в состав участников вошла Индия, обсуждается участие Японии. Россия участвовала более десяти лет – причём очень успешно, и было бы естественно, если бы она вернулась.

    - Такая перспектива существует?

    - Да, разговор об этом идёт. По крайней мере, у части людей, которые имеют отношение к принятию решений по этому вопросу со стороны России, есть понимание, что это нужно – по многим причинам. Первая и очевидная, что это сейчас центр нейтронных исследований, там самые интересные эксперименты, другая, более конкретная и актуальная, заключается в том, что в России принято решение построить большой реактор в Гатчине. Для того чтобы воспитать ребят, которые будут там работать, надо иметь площадку. И участие в ИЛЛ – очень хороший, если не единственный, способ воспитать одновременно столь большое количество научных сотрудников, инженеров, техников.

    - Расскажите о Вашем совместном проекте с ФИАН.

    - Сейчас мы обсуждаем создание лаборатории для экспериментов с водородом. В экспериментах с нейтронами, водородом и антиводородом много общих черт. Мы хотим сделать эксперимент такого же типа с водородом, т.е. померить гравитационные квантовые состояния атомов водорода у поверхности. Ещё одна цель, не менее важная – это подготовить эксперимент с гравитационными квантовыми состояниями антиводорода. Поскольку магнитные взаимодействия между водородом и антиводородом одинаковые, эксперимент с водородом будет прототипом «антиводородных» измерений.

    Я давно работаю с ФИАН – отсюда исходит теоретическая поддержка, а теперь наше сотрудничество, надеюсь, перейдёт и в совместную экспериментальную работу.

О. Овчинникова, АНИ «ФИАН-Информ»