Інститут ядерної фізики г будкера. Директор ІЯФ СО РАН академік А.Скрінський: "Попереду величезний обсяг експериментальної роботи"

Довелося побувати мені у знаменитому на весь світ ІЯФ ім. Г.І.Будкера ЗІ РАН. Те, що я там побачив, я зможу тільки показати, докладну розповідь про установки та про сам інститут склала науковий співробітник інституту Старостіна Олена Валеріївна.

(Всього 68 фото)

Оригінал тексту взято звідси .
Про ІЯФ взагалі складно розповісти двома словами з багатьох причин. Насамперед тому, що наш Інститут ніяк не вписується у звичайні стандарти. Це не зовсім академічний інститут, який працює на фундаментальну науку, адже в ньому є своє виробництво, яке цілком тягне на завод середньої руки, а тепер — хороший завод. І на цьому заводі не цвяхи роблять з тазами, а мають технології, яких ніде в Росії просто немає. Сучасними технологіями в найточнішому значенні цього слова, а не в «сучасних для Рад Союзу 80-х років». І завод цей – наш власний, а не такий, що власники знаходяться десь там, а ми лише збираємо продукцію в купку.
Тож ніяк це не академічний Інститут.

Але й не виробництво. Яке ж це виробництво, якщо основною продукцією Інститут вважає все ж таки найбільш фундаментальний результат, а цю всю чудову технологічну начинку і виробництво - всього лише способом цей результат отримати?

Отже, все ж таки науковий інститут фундаментального профілю?
Але як бути з тим, що в ІЯФ виробляється найширше коло експериментів, пов'язаних із Синхротронним Випроміненням (тут і далі СІ) або лазером на вільних електронах (тут і далі ЛСЕ), а це виключно прикладні експерименти для десятків наших інститутів? І, до речі, іншої можливості проводити такі експерименти вони майже не мають.

Отже, це багатопрофільний інститут?
Так. І ще багато-багато іншого…

Почати це оповідання можна було з історії інституту. Або з його сьогодення. З опису установок чи людей. З розповіді про становище російської науки чи досягнення фізики останніх днів. І я дуже довго вагалася перед вибором напряму, доки не вирішила розповісти про все потроху, щиро сподіваючись, що колись напишу більше і цей матеріал викладу десь.

Отже, ІЯФ З РАН ім. Г.І.Будкера або Інститут Ядерної Фізики.
Він був заснований 1958 р. Гершем Іцковичем Будкером, якого в Інституті звали Андрій Михайловичем, бо знає чому. Ні, зрозуміло, він був єврей, у СРСР єврейські імена не віталися – це все зрозуміло. Але мені не вдалося з'ясувати, чому саме Андрій Михайлович, а не Микола Семенович скажемо.
До речі, якщо ви в ІЯФ почуєте щось на кшталт «Андрій Михайлович говорив…», то це означає – говорив Будкер.
Він засновник Інституту і мабуть, якби не він, і якби не Сибір, у нас ніколи не було б такої розвиненої прискорювальної фізики. Справа в тому, що працював Будкер у Курчатова, і з чуток йому там просто було тісно. І ніколи б не дали «розмахнутися» так, як сталося в , де тільки-но створювалися нові інститути і відкривалися нові напрямки. Та й не дали б йому в Москві одразу Інститут у такому віці. Спочатку помурижили б на посаді завлаба, потім замдира, загалом, дивишся, запал би і зійшов.

Будкер поїхав до Новосибірська і звідти почав кликати до себе різних видатних і не дуже фізиків. Видатні фізики на заслання їхали неохоче, тож ставку було зроблено на молоду школу, яку відразу й заснували. Школами стали НГУ та ФМШ при цій НГУ. До речі, в Академі скрижалі віддають авторство ФМШ виключно Лаврентьєву, проте живі ще свідки тієї історії, які нині проживають в Америці і публікують свої мемуари, стверджують, що автором школи був Будкер, який «продав» Лаврентьєву ідею за якусь чергову адміністративну поступку.
Відомо, що дві великі людини – Будкер і Лаврентьєв не надто добре ладнали один з одним, якщо не сказати більше, і це досі відбивається не лише на стосунках людей в Академмістечку, а й на написанні його історії. Подивіться будь-яку академівську виставку, що проходить у Будинку Вчених (ДУ), і ви легко переконаєтеся, що там майже немає, скажімо, фотографій з величезного архіву ІЯФ і взагалі мало говориться про найбільший інститут у нашій Академії наук (близько 3 тис. працівників) , та третьому платнику податків у НСО. Не дуже справедливо, але вже як є.
Одним словом, Будкеру ми завдячуємо Інституту, його досягненням та його атмосфері. До речі, і виробництвом також. Колись ІЯФ звали найбільш капіталістичним із усіх інститутів країни – він міг виробляти свою продукцію та продавати її. Тепер його звуть найсоціалістичнішим – адже всі зароблені гроші йдуть у загальний котел і з нього розподіляються на зарплату, контракти та найголовніше – проведення наукових експериментів.
Справа ця дуже дорога. Зміна (12 годин) роботи прискорювача з детектором можуть коштувати сотні тисяч рублів і більшість цих грошей (від 92 до 75%) – зароблена співробітниками ІЯФ. ІЯФ єдиний у світі інститут, який заробляє на фундаментальні фізичні дослідження власними силами. В інших випадках такі інститути фінансуються державою, але у нас – самі розумієте – якщо чекати на допомогу від держави, то й померти недовго.

Як заробляє ІЯФ? Продаж магнітних систем прискорювачів іншим країнам, які бажають будувати свої прискорювачі. Можна з гордістю сказати, що ми безумовно входимо до двійки-трійки найкращих виробників прискорювальних кілець у світі. Ми виробляємо і вакуумні системи та резонатори. Ми виробляємо промислові прискорювальні установки, які працюють у десятках напрямів не нашої економіки, допомагаючи знезаражувати медичне обладнання, зерно, продукти, очищати повітря та стічні води, ну загалом усе те, на що у нас ніхто не звертає уваги. ІЯФ виробляє медичні прискорювачі та рентгенівські установки для просвічування людей, скажімо, в аеропортах або медичних установах. Якщо ви уважно подивіться на лейбли на цих сканерах, то виявите, що стоять вони не тільки в Новосибірському аеропорту Толмачево, а й навіть у столичному Домодєдово. ІЯФ робить ще десятки, якщо не сотні дрібних замовлень для високотехнологічного виробництва чи науки у всьому світі. Ми виробляємо прискорювачі та подібне обладнання для США, Японії, Європи, Китаю, Індії… Ми будували частину кільця БАКу та дуже успішно. Частка російських замовлень у нас традиційно низька, і з цим нічого не вдієш – уряд грошей не дає, а у місцевої влади чи власників підприємств їх просто не вистачає – зазвичай рахунок іде на мільйони доларів. Втім, треба чесно визнати, що у нас є й звичайні російські гранти та контракти, і ми їм теж раді, бо гроші в Інституті завжди потрібні.

3. Фрагмент прискорювача, який прямо зараз робить ІЯФ для Брукхейвенської лабораторії (США)

Середня зарплата у нас менша, ніж у сусідів, а розподіл її далеко не завжди здається справедливим, проте більшість іафівців із цим упокорюються, бо розуміють, над чим працюють і заради чого відмовляються від збільшення зарплати. Кожен відсоток, викладений у ній, означає мінус дні роботи установок. Все просто.
Так, іноді доводиться зупиняти їх зовсім, і такі випадки теж були. Але, на щастя, трималися лише півроку.
ІЯФ може собі дозволити очолити будівництво дорогих елітних будинків, аби частина квартир дісталася співробітникам, відправляти цих співробітників у тривалі закордонні відрядження, утримувати одну з найкращих лижних баз у країні, де щорічно проходить «Лижня Росії» (до речі, нині база під загрозою закриття- за чергового безглуздого проекту будівництва), утримувати власну базу відпочинку у Бурмистрові («Розлив»), загалом, багато чого може собі дозволити. І хоча щороку йдеться про те, що це занадто марнотратно, ми ще тримаємося.

А що з наукою в ІЯФі?
З наукою складніше. Головних наукових напрямів ІЯФу чотири:
1. фізика елементарних частинок - ФЕЧ (тобто те, з чого складається наш світ на самому мікро рівні)
2. фізика прискорювачів (тобто приладів, за допомогою яких до цього мікрорівня можна дістатися (або краще говорити «нано», дотримуючись сучасної моди? :))
3. фізика плазми
4. фізика, пов'язана із синхротронним випромінюванням.

У ІЯФ є й кілька інших напрямів, зокрема, пов'язаних з ядерною та фотоядерною фізикою, медичними додатками, радіофізикою та безліччю інших, дрібніших.

4. Встановлення Дейтон ВЕПП-3. Якщо вам здається, що це суцільний хаос проводів, то даремно. По-перше, ВЕПП-3 – це установка, де місця просто немає, по-друге, зйомка йде з боку кабельної траси (вона прокладена поверху). Нарешті, по-третє, Дейтон – одне з установок, які іноді вбудовують у структуру ВЭПП-3, потім прибирають, тобто. Створювати тут глобальні системи "наведення порядку" просто немає сенсу.

У нас два постійно працюючі прискорювачі: ВЕПП-2000 (скорочення ВЕПП, яке часто зустрічатиметься, означає «зустрічні електрон-позитронні пучки»), на якому працює аж два детектори – КМД та СНД (кріогенний магнітний детектор та сферичний нейтральний детектор) та ВЕПП -4М із детектором КЕДР. Комплекс ВЕПП-4М містить у собі ще один прискорювач - ВЕПП-3, де проводяться експерименти, пов'язані з СІ (СІ є і на ВЕПП-4, однак це нові станції, вони поки що ще в зародковому стані, хоча активно розвиваються останнім часом і одна з останніх кандидатських дисертацій у СІшників захищена якраз у цьому напрямі).

5. Бункер СІ ВЕПП-3 станція рентгенофлуоресцентного елементного аналізу.

6. Бункер СІ ВЕПП-3, станція рентгенофлуоресцентного елементного аналізу.

Крім того, у нас є ЛСЕ, який прямо призначений для роботи з терагерцевим випромінюванням для всіх бажаючих з боку, оскільки в ІЯФ йому не придумали поки що «прямого» призначення. До речі, вже після цієї екскурсії стало відомо, що керівника ЛСЕ Винокурова Миколу Олександровича було обрано член-кореспондентом РАН.

Робимо тут першу зупинку пояснення (за підказками читачів). Що таке ЛСЕ чи лазер на вільних електронах? Пояснити це на пальцях не дуже просто, але ми вважатимемо, що ви знаєте, що у звичайному лазері випромінювання відбувається так: за допомогою якогось методу ми розігріваємо (збуджуємо) атоми речовини настільки, що вони починають випромінювати. І оскільки ми відбираємо це випромінювання спеціальним чином, потрапляючи в резонанс з енергією (а отже, і частотою) випромінювання, ми отримуємо лазер. Так ось у ЛСЕ джерело випромінювання не атом, а сам пучок електронів. Його змушують проходити повз так званий вігглер (ондулятор), де дуже багато магнітів змушують пучок «сіпатися» з боку в бік по синусоїді. При цьому він випромінює все те ж синхротронне випромінювання, яке можна зібрати в лазерне. Змінюючи силу струму в магнітах вігглера або енергію пучка, ми можемо в широкому діапазоні змінювати частоту лазера, що на сьогоднішній день недосяжно ніяким іншим способом.

У Росії інших установок ЛСЕ немає. Але вони є в США, будується такий лазер і в Німеччині (спільний проект Франції, Німеччини та нашого інституту, вартість перевищує 1 млрд. євро). Англійською такий лазер звучить як FEL — free electron laser.

8. Електронна гармата лазера на вільних електронах

9. Система контролю рівня охолоджувальної резонатори води на ЛСЕ

10. Резонатори ЛСЕ

11. На цьому та наступних двох кадрах - ЛСЕ, вид знизу (він підвішений "до стелі").

14. Шевченко Олег Олександрович зачиняє двері до зали ЛСЕ. Після того, як спрацює кінцевик від дверей рад.захисту (бетонний блок праворуч), що наїхали, можна буде починати роботу лазера.

15. Пультова ЛСЕ. На столі – окуляри для захисту від лазерного випромінювання

16. Одна із станцій на ЛСЕ. Справа видно оптичні підставки, на яких є листочки з випаленим папером (темні плями в центрі). Це слід лазерного випромінювання ЛСЕ

17. Рідкісний кадр. Старий променевий осцилограф у пультовій ЛСЕ. В ІЯФі залишилося мало таких осцилографів, але якщо пошукати можна знайти. Поруч (ліворуч) стоїть цілком сучасний цифровий Tektronix, але чого у ньому цікавого?

У нас є власний напрямок у галузі фізики плазми, пов'язаний із утриманням плазми (де має проходити термоядерна реакція) у відкритих пастках. Такі пастки є лише в ІЯФ і, хоча вони не дозволять здійснити головне завдання «термояда» – створення керованого термоядерного синтезу, зате вони дозволяють суттєво просунутися в галузі досліджень параметрів цього УТС.

18. Установка АМБАЛ – амбіполярна адіабатична пастка, яка нині не працює.

Що робиться на всіх цих установках?

Якщо говорити про ФЕЧ, то становище складне. Всі досягнення ФЕЧ останніх років пов'язані з прискорювачами-колайдерами типу LHC (Ел-ейч-сі, як кличе його весь світ і ВАК – великий адронний колайдер, як його звуть тільки у нас). Це прискорювачі величезну енергію – близько 200 ГеВ (гігаелектронвольт). Порівняно з ними ВЕПП-4 на свої 4-5 ГеВ, що працює вже майже півстоліття, — дідок, де можна проводити дослідження обмеженого діапазону. І вже тим більше ВЕПП-2000 з енергією всього близько 1 ГеВ.

Мені доведеться тут трохи затриматися і пояснити, що таке ГеВ і чому це багато. Якщо ми візьмемо два електроди і подамо на них різницю потенціалів в 1 вольт, а потім пропустимо заряджену частинку між цими електродами, вона придбає енергію в 1 вольт. Від звичного нам джоуля її відокремлює аж 19 порядків: 1 эВ=1.6*10 -19 Дж.
Щоб отримати енергію в 1 ГеВ, потрібно на довжині прольоту електрона створити напругу, що прискорює, в 1 гігавольт. Щоб отримати енергію БАКа, доводиться створити напругу 200 гігавольт (гіга - це мільярд вольт, 10 9 або 1 000 000 000 вольт). Ну самі уявляйте далі, що для цього потрібно. Достатньо сказати, що харчування LHC (Бак) забезпечує одна з французьких АЕС, розташованих неподалік.

21. Прискорювач ВЕПП-2000 – модернізація попереднього прискорювача ВЕПП-2М. Відмінність від попереднього варіанта - у більшій енергії (до 1 ГеВ) і реалізована ідея так званих круглих пучків (зазвичай пучок схожий швидше на стрічку, ніж що-небудь ще). Минулого року прискорювач розпочав свою роботу після довгого періоду реконструкції.

23. Пультова ВЕПП-2000.

24. Пультова ВЕПП-2000. Над столом – схема прискорювального комплексу.

25. Бустер електронів та позитронів БЕЗ для ВЕПП-2000

Чим бере ІЯФ у цій галузі? Найвищою точністю своїх досліджень. Справа в тому, що життя влаштоване так, що дедалі легші частки дають свій внесок у народження важчих, і чим точніше ми знаємо їхню масу-енергію, тим краще знаємо і внесок у народження навіть бозона Хіггса. Ось цим ІЯФ і займається - отримує супер-точні результати і досліджує різні рідкісні процеси, для «виловлювання» яких потрібна не просто установка, а багато хитрощів і спритності від дослідників. Мозками, коротше, бере чимось ще? І в цьому сенсі добре виділяються всі три ІЯФівські детектори – КМД, СНД та КЕДР (у нього немає розшифрування назви)

26. СНД – сферичний нейтральний детектор, що дозволяє реєструвати частки, які не мають заряду. На знімку він близький до остаточного складання та початку роботи.

Найбільший із наших детекторів - КЕДР. Нещодавно на ньому завершили цикл експериментів, що дозволили виміряти масу так званого тау-лептону, який у всьому аналог електрона, тільки набагато важчий, і J/Psi – частки, першої з частинок, де працює четвертий за масою кварк. І ще раз поясню. Усього кварків, як відомо, шість - у них дуже красиві і навіть екзотичні назви, за якими називають частинки, куди вони входять (скажімо, "зачарована" або "дивна" частинки означають, що до їх складу входять відповідно charm і strange кварки):

Назви кварків немає жодного стосунку до реальним властивостям різних речей — довільна фантазія теоретиків. Дані у лапках назви є прийнятими російськомовними перекладами термінів. Я до того, що не можна «чарівний» кварк назвати красивим чи прекрасним термінологічна помилка. Такі ось лінгвістичні складності, хоча t-кварк часто називають просто топ-кварк 🙂

Так от, усі частки звичного нам світу складаються з двох найлегших кварків, доказ існування решти чотирьох — справа рук прискорювачів на зустрічних пучках і детекторів. Довести існування саме s-кварка було непросто, воно означало правильність відразу кількох гіпотез і відкриття J/psi було видатним досягненням, яке одразу показало величезну перспективність всього методу вивчення елементарних частинок, а заразом відкрило нам дорогу до вивчення процесів, що відбувалися у світі за часів Великого Вибуху і зараз. Маса «джи-псі» після експерименту КЕДРу виміряно з точністю, що перевищує лише вимір мас електрона і протона з нейтроном, тобто. основних частинок мікросвіту Це фантастичний результат, яким можна буде пишатися ще довго, як детектору, і прискорювачу.

28. Це детектор КЕДР. Як бачите, зараз він розібраний, це рідкісна нагода подивитися, як він виглядає зсередини. Йде ремонт систем та модернізація після тривалого періоду роботи, який зазвичай називається "захід на експеримент" і триває зазвичай кілька років.

29. Це детектор КЕДР, вид зверху.

31. Кріогенна система детектора КЕДР, баки з рідким азотом, що використовується для охолодження надпровідного магніту детектора КЕДР (він охолоджений до температури рідкого гелію, попередньо охолоджується до температури рідкого азоту.)

32. У кільці ВЕПП-4М

У галузі фізики прискорювачів справа краща. ИЯФ – одне із творців колайдерів взагалі, тобто. ми впевнено можемо вважати себе одним із двох інститутів, де цей метод народився майже одночасно (з різницею в одиниці місяців). У нас вперше зустрілися речовина та антиречовина так, що з ними можна було проводити експерименти, а не спостерігати цю саму антиречовину як щось дивовижне, з чим працювати не можна. Ми досі пропонуємо і намагаємося реалізувати прискорювальні ідеї, яких ще немає у світі, а наші фахівці іноді не вилазять із закордонних центрів, які готові взятися за їх реалізацію (у нас це дорого і довго). Ми пропонуємо нові проекти "фабрик" - потужних прискорювачів, які можуть "народжувати" величезну кількість подій на кожен оберт пучка. Одним словом, тут, в галузі прискорювальної фізики, ІЯФ може сміливо претендувати на Інститут світового класу, який не втратив свого значення усі ці роки.

Нових установок у нас будується дуже мало, і робляться вони довго. Скажімо, прискорювач ВЕПП-5, який планувався як найбільший у ІЯФ, будувався так довго, що морально застарів. При цьому створений інжектор настільки добрий (і навіть унікальний), що не використовувати його було б неправильно. Частину кільця, яку ви бачите, сьогодні планують використовувати вже не для ВЕПП-5, а для каналів перепуску частинок з форинжектора ВЕПП-5 у ВЕПП-2000 та ВЕПП-4.

33. Тунель для кільця ВЕПП-5, мабуть, найбільша споруда цього типу в ІЯФ на сьогоднішній день. За розмірами він такий, що тут міг би їздити автобус. Кільце так і не збудували через брак коштів.

34. Фрагмент каналу Форінжектор – ВЕПП-3 у тунелі ВЕПП-5.

35. Це підставки під магнітні елементи каналу перепуску Форінжектор - ВЕПП2000 (канали на сьогодні ще тільки будуються.)

36. Приміщення ЛІНАКу (лінійного прискорювача) Форінжектора ВЕПП-5

37. На цьому та наступному кадрі - магнітні елементи Форінжектора

39. Лінійний прискорювач Форінжектор ВЕПП-5. Черговий по комплексу та відповідальна за відвідувачів особа очікують на закінчення фотозйомки

40. Накопичувач-охолоджувач Форінжектора, куди електрони та позитрони з ЛІНАКу потрапляють для подальшого прискорення та зміни деяких параметрів пучка.

41. Елементи магнітної системи накопичувача-охолоджувача. Квадрупольна лінза у цьому випадку.

42. Багато гостей нашого Інституту помилково вважають, що 13-та будівля, де розташовані прискорювачі ВЕПП3, 4, 5 дуже маленька. Усього два поверхи. І вони помиляються. Це дорога вниз, на поверхи, що знаходяться під землею (так простіше робити рад.захист)

Сьогодні ІЯФ планує створення так званої c-tau (це-тау) фабрики, яка може стати найбільшим проектом у фундаментальній фізиці Росії за останні десятиліття (якщо мегапроект буде підтриманий Урядом Росії), очікувані результати без сумніву будуть на рівні найкращих світових. Запитання, як завжди, у грошах, які Інститут навряд чи зможе заробити сам. Одна річ – підтримувати поточні установки та дуже повільно робити нову, інша – конкурувати з дослідницькими лабораторіями, які отримують повноцінну підтримку своїх країн чи навіть таких об'єднань, як ЄС.

У галузі фізики плазми справа дещо важчим чином. Цей напрямок не фінансувався десятиліттями, звідти відбувся потужний відтік фахівців за кордон, і все ж фізика плазми у нас теж може знайти, чим похвалитися. допомагають утримувати її в заданих межах.

43. Дві головні установки фізики плазми - ГОЛ-3 (на знімку, зробленому з рівня кран-балки будівлі) та ГДЛ (нижче буде)

44. Генератори ГОЛ-3 (гофрована відкрита пастка)

45. Фрагмент прискорювальної структури ГОЛ-3, так званий пробкотрон.

Для чого на плазмі прискорювач? Все просто - в задачі отримання термоядерної енергії є дві головні проблеми: утримання плазми в магнітних полях хитрої структури (плазма - це хмара заряджених частинок, які намагаються розштовхнутися і розповзтися в різні боки) і її швидке розігрів до термоядерних температур (уявіть - ви чайник до 100 градусів грієте кілька хвилин, а тут треба за мікросекунди до мільйонів градусів). Обидві завдання в ІЯФ спробували вирішити методами прискорювальних технологій. Результат? На сучасних ТОКАМАКах тиск плазми до тиску поля, який можна утримати, становить максимум 10%, у ІЯФ на відкритих пастках — до 60%. Що це означає? Що в Токамаку не можна здійснити реакцію синтезу дейтерій + дейтерій, там можна використовувати тільки дуже дорогий тритій. У установці типу ГОЛ можна було обійтися дейтерієм.

46. ​​Треба сказати, що ГОЛ-3 виглядає як щось, створене чи в далекому майбутньому, чи просто притягнуте інопланетянами. Зазвичай на всіх відвідувачів справляє абсолютно футуристичне враження.

А тепер перейдемо до іншої плазмової установки ІЯФ – ГДЛ (газодинамічна пастка). З самого початку ця пастка плазми не орієнтувалася на термоядерну реакцію, вона була побудована вивчення поведінки плазми.

50. ГДЛ досить невелика установка, так що влазить в один кадр повністю.

Фізика плазми має свої мрії, вони хочуть створити нову установку — ГДМЛ (м — багатопробкова), розробка її почалася в 2010 році, ну, а коли закінчиться — ніхто не знає. Криза впливає на нас істотно — наукомісткі виробництва скорочуються першими, а з ними й наші замовлення. За наявності фінансування установку можна створити за 4-6 років.

В області СІ ми (я про Росію) відстаємо від усієї розвиненої частини планети, скажемо чесно. У світі джерел СІ величезна кількість, вони кращі і потужніші за наші. Там проводяться тисячі, а то й сотні тисяч робіт, що з вивченням всього – від поведінки біологічних молекул до досліджень фізики і хімії твердого тіла. Фактично це потужне джерело рентгенівських променів, яке ніяк інакше не отримати, тому всі дослідження, пов'язані з вивченням структури речовини – це СІ.

Однак життя так, що в Росії є всього три джерела СІ, причому два зроблені у нас, а один ми допомагали запускати (один у Москві знаходиться, ще один у Зеленограді). І лише один із них постійно працює в режимі експерименту - це «старий добрий» ВЕПП-3, який побудований тисячу років тому. Справа в тому, що мало збудувати прискорювач для СІ. Важливо ще побудувати обладнання для СІ-станцій, а ось цього більше ніде і немає. В результаті багато дослідників західних наших регіонів вважають за краще надіслати представника «на все готовеньке», ніж витрачати величезні кошти на створення та розвиток СІ-станцій десь у Підмосков'ї.

55. У кільці ВЕПП-3

56. Це вид комплексу ВЭПП-4 з висоти пташиного польоту чи точніше третього поверху " антресолей " . Прямо внизу бетонні блоки ради.захисту, під ними - ПОЗИТРОН і ВЕПП-3, далі - блакитне приміщення - пультова комплексу, звідки здійснюється управління комплексом та експериментом.

57. "Начальник" ВЕПП-3, один із найстаріших фізиків-прискорювачів ІЯФ та країни – Мішнєв Святослав Ігорович

В ІЯФі на майже 3000 чоловік науковців лише трохи більше 400, рахуючи з аспірантами. І ви все розумієте, що біля верстата стоїть не науковий співробітник, а креслення на нові прискорювальні кільця теж роблять не аспіранти зі студентами. В ІЯФ велика кількість інженерно-технічних працівників, куди входить і величезний конструкторський відділ, і технологи, і електрики, і радіоінженери, і ще десятки спеціальностей. У нас велика кількість робітників (близько 600 осіб), механіків, лаборантів, радіолаборантів та ще сотні інших спеціальностей, про які я іноді навіть не здогадуюсь, бо це нікого особливо не цікавить. До речі, ІЯФ – одне з тих рідкісних підприємств країни, яке щорічно проводить конкурс молодих робітників – токарів та фрезерувальників.

62. Виробництво ІЯФ, один із цехів. Обладнання переважно застаріле, сучасні верстати перебувають у цехах, у яких ми були, що у Чемах (є таке місце у Новосибірську, поруч із т.зв. НДІ систем). У цьому цеху верстати з ЧПУ теж є, просто в кадр не потрапили (це відповідь на деякі репліки у блогах.)

Ми – яфівці, ми – єдиний організм і це головне у нас в Інституті. Хоча дуже важливо, звісно, ​​що очолюють весь технологічний процес фізики. Вони не завжди розуміють деталі та тонкощі роботи з матеріалами, проте вони знають, чим усе має закінчитися і пам'ятають, що маленький збій десь у робітника на верстаті призведе до того, що встане багатомільйоннодоларова установка десь у нас, чи у світі. І тому якийсь зелений студент може навіть не зрозуміти пояснень інженера, але на запитання «чи можна це прийняти» буде негативно мотати головою, точно пам'ятаючи, що йому вийми та поклади точність у п'ять мікрон на базі метра, інакше кранти його установці. І вже далі завдання технологів та інженерів придумати, як же йому, лиходію, забезпечити його немислимі вимоги, які йдуть урозріз з усім, що у нас зазвичай робиться. Але вигадують і забезпечують, і вкладають при цьому неймовірно багато розуму та винахідливості.

63. Здивований відповідальний за електрогосподарства комплексу ВЕПП-4М Жмака Олександр Іванович.

64. Цей зловісний кадр знятий просто в одній із будівель Інституту, в тому самому, де розташовані ВЕПП-3, ВЕПП-4 та форінжектор ВЕПП-5. І означає просто той факт, що прискорювач працює і являє собою деяку небезпеку.

67. Перший у світі колайдер, збудований у 1963 році для вивчення можливостей їх використання в експериментах з фізики елементарних частинок. ВЕП-1 – єдиний за всю історію колайдер, у якому пучки циркулювали та стикалися у вертикальній площині.

68. Підземні переходи між корпусами інституту

Дякую Elena Elk за організацію фотозйомки та докладні розповіді про установки.

Інститут ядерної фізики ім.Г.І.Будкера СО РАН – найбільший академічний інститут Росії, один із провідних світових центрів у галузі фізики високих енергій, фізики та техніки прискорювачів, джерел синхротронного випромінювання та лазерів на вільних електронах, фізики плазми та керованого термоядерного синтезу. За багатьма своїми напрямами ІЯФ СО РАН є єдиним у Росії центром.

Інститут створено 1958 року у новосибірському Академмістечку з урахуванням керованої Г.Будкером Лабораторії нових методів прискорення Інституту атомної енергії, очолюваного І.Курчатовим. Академік Г.Будкер був засновником та першим директором інституту. Про те, над якими проблемами працює Інститут сьогодні, агентству "Інтерфакс-Сибір" розповів директор Олександр Скринський.

- Олександре Миколайовичу, якими Ви бачите перспективи інституту в контексті тих змін, які відбуваються зараз в академічній науці?

- Поки що можна говорити про те, що наше фінансування наступного року не зміниться, залишившись на рівні цього року. Історично склалося так, що наш інститут має більше позабюджетного компонента за рахунок контрактів, участі у колабораціях тощо. Наприклад, з 2 млрд. рублів повного бюджету Інституту на 2013 рік пряме бюджетне фінансування склало близько 800 млн. рублів. Решта приходить нам, тому що ми робимо те, що потрібно іншим науковим центрам, переважно зарубіжним, хоча є й російські замовлення. І робимо прикладні речі, що називається, для народного господарства – медицини, безпеки (системи огляду в аеропортах), різних галузей промисловості як для Росії, так і для закордонних споживачів. Ми намагаємося, звичайно, щоб наші прикладні розробки не були якоюсь окремою діяльністю, але природно випливали з того, що ми робимо в галузі фундаментальної науки, тому що для нас центральна лінія – це фізика елементарних частинок та пов'язані з нею питання.

Фундаментальна фізика розвивається тільки тоді, коли ти йдеш незнайомою країною, не пройденим ніким напрямом і робиш, дізнаєшся те, що інші ще не знають у цей момент. Зрозуміло, що майже завжди паралельно хтось займається вирішенням тих самих проблем, можна відстати – але це друге питання.

В ідеалі ми змушені винаходити і освоювати нові технології, щоб підійти до абсолютно нових явищ, які в жодних практичних застосуваннях раніше не вживалися з тієї простої причини, що ці явища не були відкриті.

Наприклад, синхротронне випромінювання, перші штучні джерела якого з'явилися ще в середині минулого століття. З цього часу продовжується покращення можливостей генерування синхротронного випромінювання, підвищення його якості, яскравості, інтенсивності, укорочення довжини хвилі, точніше її регулювання. Сподіваємося, що найближчими роками нам вдасться побудувати нове джерело синхротронного випромінювання покоління, як зараз заведено говорити, "3+". Так само лазер на електронних пучках високої енергії. Він дає когерентне випромінювання, частоту якого можна варіювати, і ми показали, що це можливо. Перша черга лазера була запущена у 2003 році, друга – у 2009 році, і ми сподіваємося, що третю чергу буде запущено найближчим часом. На сьогоднішній день наш лазер на вільних електронах за середньою потужністю випромінювання значно перевершує всі інші джерела когерентного випромінювання у світі в діапазоні довжин хвиль 40-80 та 110-240 мікронів. Спочатку багато хто говорив, що нісенітницею займаємося - втім, так буває майже завжди. Зараз лазер вже знаходить застосування, хоч і не в технології, а в інших галузях науки – біології, геології, хімії. Наприклад, з його допомогою можна розділяти легкі ізотопи, працювати з метаматеріалами тощо.

- Які завдання стоять перед ІЯФ у фундаментальній науці?

Ми хочемо зробити дуже великий крок у підвищенні світності нашого наступного електрон-позитронного колайдера на порівняно низьку енергію – до 5 ГеВ. Продуктивність цього колайдера має бути приблизно в тисячу разів більша, ніж те, що досягнуто на даний момент, більше навіть, ніж у Великого адронного колайдера. Хоча енергія колайдера буде відносно низькою, це дозволить ми сподіваємося дати відповіді на важливі питання, які стоять не тільки перед фізикою елементарних частинок, а й перед космологією. Ці науки, хоч і сильно відрізняються за своїм інструментарієм, але в тому, що стосується розуміння будови матерії, вони необхідні одна одній. Є надія, що російський уряд, знову включивши наш колайдер до наукових мегапроектів, які підтримає держава, про що нещодавно повідомив міністр освіти і науки Дмитро Ліванов, буде послідовним у виконанні цього рішення. Справа в тому, що повна вартість установки складає близько 16 млрд. рублів. За світовими мірками це не так багато, з них близько 15% ми зуміли вкласти за рахунок контрактних робіт, що виконуються для інших центрів, промисловості Росії та інших країн, але повністю реалізувати проект виключно самотужки, звичайно, не можна.

- Стандартна модель встоїть?

Говорячи про Стандартну Моделі (сучасної теорії будови та взаємодій елементарних частинок – ІФ), слід розділити два моменти: її достовірність та повноту. Спочатку про достовірність.

Стандартна Модель має винятково потужну передбачувальну силу. До цих пір, незважаючи на безліч різноманітних експериментів, що мають на меті знайти пряму або опосередковану вказівку на існування відхилень від Стандартної Моделі, виявити ці відхилення на скільки-небудь значному рівні достовірності не вдалося. У цьому сенсі новосибірські експерименти, перш за все, новий наш колайдер ВЕПП-2000, є своєрідним форпостом перевірки Стандартної Моделі - однією з найбільших природничих теорій XX століття.

Однак, що можна стверджувати напевно – у нинішньому вигляді Стандартна Модель як модель, що описує всі фундаментальні взаємодії, неповна. У природі існують явища, наприклад, темна матерія, темна енергія, які не описуються Стандартною Моделлю, і щоб це пояснити, потрібне її розширення (Стандартної Моделі). Попереду – величезний обсяг експериментальної роботи, насамперед – у галузі космології, астрономії та, звичайно, фізики високих енергій.

- Як просувається робота ІЯФ з термоядерного напрямку?

Вкладення в розробку реакторів, заснованих на незамкнених системах утримання плазми, якими займається наш інститут, порівняно з вкладеннями в токамаки (у якому плазма утримується електричним полем у тороїдальній камері – ІФ) у світі набагато менше, тому в цілому воно просунулося скромніше – як за параметрів плазми, за їхньою близькістю до термоядерних параметрів, так і в частині інженерного та технологічного опрацювання такого підходу. В принципі, звичайно, термоядерну реакцію можна отримати і тим, і іншим способом, але основне і найскладніше завдання зробити процес отримання цієї енергії комерційно привабливим, а також технологічно та екологічно прийнятним.

З цієї точки зору комерційний токамак – дуже складна, важка для практичної реалізації технологія, і якщо припустити, що комерційний реактор можна реалізувати на основі незамкнених систем утримання плазми, то це може бути помітно легшим, дешевшим і безпечнішим, ніж токамак.

Важливо відзначити, що цією тематикою займаємося не лише ми, в цьому ж напрямку просувається, наприклад, американська компанія Three Alpha Energy, для якої ми робимо партію потужних атомарних нагрівальних інжекторів мегаватного діапазону.

Наскільки, на Ваш погляд, результат нагрівання та утримання плазми в газодинамічній пастці (ГДЛ), отриманий нещодавно в ІЯФ, наближає перспективу термоядерного реактора на основі, як заведено говорити, "пробкотрону"?

Справді, зовсім недавно, у листопаді цього року на установці ГДЛ при додатковому мікрохвильовому (НВЧ) нагріванні субтермоядерної плазми було досягнуто рекордної величини електронної температури, що склала 400 електрон-вольт (4,5 млн градусів).

Цей прорив за температурою (попередній рекорд становив близько 250 електрон-вольт) став можливим завдяки співпраці з НГУ та Інститутом прикладної фізики РАН (Нижній Новгород) у рамках мегапроекту, яким керує видатний німецький вчений – професор Манфред Тумм (Карлсер). В даний час було задіяно лише одне з розроблених ними джерел мікрохвильового випромінювання, при підключенні другого ми очікуємо подальше просування за параметрами плазми (тобто зростання її температури та часу утримання плазми у пастці - ІФ).

Отриманий результат є важливим кроком на шляху до термоядерної енергетики – він підтверджує можливість створення нейтронних генераторів та реакторів ядерного синтезу на базі відкритих пасток, які найпростіші з інженерної точки зору.

- На вашу думку, суто російський термоядерний проект можливий?

Масштаб і, відповідно, ресурсомісткість такого проекту така, що навіть Америка не береться вирішити це завдання, спираючись лише на внутрішні можливості. Ні по токамак, ні по незамкнених систем. Обидва напрями розвиваються як міжнародні.

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor - найбільший міжнародний проект зі створення експериментального термоядерного реактора в Карадаші (Франція) – ІФ), що будується у Франції, наприклад, вже дійсно світовий проект, в якому беруть участь практично всі найбільш розвинені в науково-технічному відношенні країни, в тому числа Росії, США, Японії, країн Європи. Але й розробка відкритих систем утримання плазми також проводиться вже в рамках міжнародних, коопераційних, а не національних проектів. І річ навіть не в тому, що, наприклад, у Америки не вистачить грошей, щоб самим зробити термоядерний реактор. Просто вони, напевно, не хочуть брати на себе весь ризик пройти "поодинці" весь шлях, не будучи впевненим у кінцевому результаті.

Крім того, ті розробки, які, припустимо, є у нас в інституті, США не мають. Тому ми виконуємо для них контрактні роботи, вони використовують наш науково-технічний потенціал для того, щоб просуватися і якнайшвидше отримувати результат. У нас же хоч і є якісь заділи на майбутнє, державних вкладень у незамкнуті системи відсутні, і ми беремося за закордонні замовлення, щоб мати можливість удосконалювати технології, знаходити нові рішення.

- У яких ще міжнародних проектах бере участь інститут?

Триває участь у проекті CERN-LHC, тобто Великому адронному колайдері. Декілька десятків наших дослідників бере участь в експериментах з детекторами ATLAS, LHCb. Ми беремо досить помітну участь у модернізації прискорювального комплексу.

Ми беремо участь у створенні високосвітності В-фабрики, електрон-позитронного колайдера з енергією на рівні 10–11 ГеВ у Японії.

У Німеччині ми беремо участь у двох великих проектах – короткоімпульсний лазер на пучках електронів високої енергії, дуже високої енергії, десятки ГеВ, який будується під Гамбургом. Передбачається, що це буде найпотужніший у світі рентгенівський лазер.

Ще один великий проект у Німеччині – проект FAIR, Facility for Antiprotons and Ions Research, реалізований Центром з вивчення важких іонів імені Гельмгольця у Віксхаузені під Дармштадтом. Це важкоіонний колайдер, у його розробці ми беремо участь близько 15 років.

В обидва проекти в Німеччині вкладені серйозні російські гроші, набагато більше, ніж ІЯФ безпосередньо отримує від нашої держави. На ці гроші нам і ще невеликій кількості російських інститутів замовляються обладнання і для лазера, і для FAIR.

Чому це робиться так, а не безпосередньо – держава вкладає в нас, щоб ми, припустимо, зробили щось для цих проектів, це питання незрозуміле.

ITER влаштований не зовсім так: в ITER російська сторона постачає обладнання, вкладаючи гроші в наші інститути – Курчатовський, наш, деякі інші.

До речі, про Курчатівський науковий центр. Тему можливого об'єднання ІЯФ з ним остаточно знято з порядку денного?

Розмови про об’єднання виникли влітку, коли активно обговорювалася реформа РАН. Тоді РАН за нашою участю запропонувала не відомчу належність інститутів змінювати та об'єднувати різні організації в юридичному сенсі, а повернутися до реалізації державної програми створення установок Mega Science.

Їх свого часу було відібрано шість, у тому числі наш електрон-позитронний колайдер з великою світністю на порівняно низьку енергію.

Нам варіант держпрограми подобається набагато більше, насамперед тому, що у нас йде не лише цей проект, у нас тривають інші роботи. У тому числі і з спецтематики. І взяти це все і злити у щось одне надзвичайно нераціонально, адміністративне об'єднання всіх із усіма – це неправильно. Шкідливі наслідки я бачу в тому, що керівництва, яке все знало б і все розуміло в усіх галузях, у науці не буває. Розвивати якусь область спільно можуть організації, які мають свого роду порозуміння. Вони можуть у цій галузі взаємодіяти з одними організаціями – прикладними, промисловими, а інших областях – з іншими.

- Чи не виникало ідеї під час однієї з реформ, наприклад, поділити ІЯФ на виробництво та власне науку?

- Звичайно, таких ідей було багато, і вони з'являлися на багатьох етапах. Але ми робимо на нашому виробництві, точніше, конструкторсько-виробничому комплексі все наше нове обладнання, яке не можна купити десь, яке нам потрібне і для наших фундаментальних досліджень, і для додатків в інших галузях науки, і для додатків промислового, медичного тощо далі характеру.

Подивіться, у нас було вбито чи майже вбито галузеву науку. Допустимо, можна від'єднати нашу конструкторсько-виробничу частину. І чим вона краще житиме, ніж галузеві інститути, галузеві КБ з виробництвом, набагато масштабнішим, ніж є у нас?

Ми підозрюємо, і досвід показує, що ми вижили і продовжуємо бути цікавими і за кордоном, і всередині країни, і з прикладної точки зору тому, що ми маємо весь ланцюжок – фундаментальні дослідження, прикладні дослідження та розробки, конструкторські можливості та високотехнологічне виробництво.

- Чому прикладні розробки інституту більше затребувані там, ніж у Росії?

До 1990 85-90% нашої продукції, а саме промислових прискорювачів, йшло в Радянський Союз. На цьому була побудована ціла кабельна промисловість, де була потрібна термостійка ізоляція. У наступні роки у заводів зникла можливість взагалі купувати щось нове. Наразі деякі підприємства, які пережили цей час, почали розвиватися, знову почали купувати наше обладнання. Щорічно ми виготовляємо від 10 до 15 прискорювачів (одна така машина коштує від $500 тис. до $2 млн). Нині у нас 20% споживачів – російські. Трохи є споживачів у Казахстані. Звісно, ​​ми готові робити не лише те, що робили 30 років тому, ми готові робити нові речі. Але для цього мають бути замовлення, як було замовлення, наприклад, від електротехнічної промисловості для виробництва термостійкого кабелю. Тоді вони одразу замовили нам 15 прискорювачів – це було приблизно 1970 року. І на цьому фактично виросло наше виробництво, на той момент у нас не було прискорювача, який ми могли б поставити, були проби, окремі напрацювання… Але прискорювача, який працює на високих параметрах, з досить великою енергією, потужністю десятки і сотні кіловат. такого не було. І до того ж треба було, щоб це працювало не у нас, а на заводі, у людей, які, можливо, нічого не розуміють у фізиці, щоб це працювало не день і не місяць.

Багато наших прискорювачів пропрацювали по 20 років, іноді в нас замовляли запчастини, а переважно заводи їх експлуатували самі. Потім це пішло за кордон, переважно, до Китаю. Ось із Китаєм зараз і виникла деяка проблема. Перше, що вони роблять, коли у них з'являються нові пристрої, наші нові машини, і не тільки наші, напевно, максимально суворо їх копіюють. На те, щоб освоїти прискорювачі типу ЕЛВ, наймасовішого, вони пішли близько 15 років. Зараз у Китаї прискорювачів працює більше, ніж будь-коли працювало в СРСР та в Росії – близько 50. Поки що вони купують прискорювачі і у власних виробників, і у нас – приблизно один до одного. Через деякий час вони нас витіснять, звісно, ​​зі старими прискорювачами з Китаю. Але вони намагаються вийти на індійський ринок. У Корею їм вийти складніше, тому що ми виробляємо прискорювачі разом із Samsung. Вони використовуються як у самій Кореї, так і поставляються до Китаю. Взагалі кажучи, Китай великий, і ті, хто звик до наших машин, начебто тримаються за нас. Але це не може тривати вічно, нам потрібно розвиватись, йти вперед. Нам потрібна, звичайно, революція в технологіях, частково вони у нас намічаються, але поки що споживачів російських майже немає. Розраховувати на те, що закордонний споживач профінансує розробку, не доводиться, вони можуть купити готове обладнання.

Припустимо, російські діячі дійсно дбають про те, щоб розвивалася наука, технології на базі науки тощо. Припустимо, що так і є. Зараз часто міркують так: ось ми (країна) відстаємо в такій галузі техніки, технології в силу різних причин. Давайте туди вкладати гроші. Як правило, це порожня справа, тобто виходить бездонна бочка, тому що якщо в тебе немає кваліфікованого і звикли працювати і отримувати результат колективу, результату і не буде. Або інша міркування – давайте все закупимо, всю технологію, привеземо сюди і будемо робити все, що потрібно. Також практично не працює, тому що отримати передову технологію практично неможливо. Це все технології 15-20-річної давності. Те, над чим працюють за кордоном на передньому краї, цього нас, звичайно, не пустять. Тому правильно підтримувати у своїй країні ті групи, організації, які вже сьогодні видають результати цікаві й світовій спільноті, за якими – і позитивна історія, і позитивний стан, тобто вони передові у світовому масштабі. І вкладати гроші потрібно в такі організації, віддача буде негайною та гарантованою.

Поки що проривні технології, наприклад, у нас в інституті, той самий лазер на електронних пучках, створюються на зароблені нами гроші, а не тому, що держава замовила і профінансувала нам розробку, чи доручила зробити, чи підтримала наш почин. Ми, розуміючи, що це буде колись затребуваним у Росії, побудували його самі. Аналогічно було збудовано й електрон-позитронний колайдер ВЕПП-2000 – ми нічого не отримували від держави на фундаментальну науку в цьому плані. На сьогодні ті кошти, що виділяються державою на науку, не покривають у нашому Інституті зарплату, комуналку тощо. Як ситуація розвиватиметься далі, сказати складно.
interfax-russia.ru

Матеріал з Вікіпедії – вільної енциклопедії

June 6th, 2016

60 знімків | 12.02.2016

У лютому, у рамках днів науки в новосибірському Академмістечку, сходив на екскурсію до ІЯФу. Кілометри підземних переходів, прискорювачі елементарних частинок, лазери, генератори плазми та інші чудеса науки у цьому репортажі.

Інститут ядерної фізики ім. Г.І. Будкера (ІЯФ СО РАН) - найбільший академічний інститут країни, один із провідних світових центрів у галузі фізики високих енергій та прискорювачів, фізики плазми та керованого термоядерного синтезу. В інституті проводяться великомасштабні експерименти з фізики елементарних частинок, розробляються сучасні прискорювачі, інтенсивні джерела синхротронного випромінювання та лазери на вільних електронах. Здебільшого Інститут є єдиним у Росії.

Перші прилади, які зустрічає відвідувач прямо в коридорі інституту, це резонатор та поворотний магніт із ВЕПП-2М. Сьогодні музейні експонати.
Такий вигляд має резонатор. По суті, це прискорювач елементарних частинок.

Установка із зустрічними електрон-позитронними пучками ВЕПП-2М почала працювати з 1974 року. До 1990 року вона кілька разів модернізувалася, було покращено інжекційну частину та встановлено нові детектори для проведення експериментів з фізики високих енергій.

Поворотний магніт, що відхиляє пучок елементарних частинок для проходження кільцем.

ВЕПП-2М – один із перших колайдерів у світі. Автором новаторської ідеї зіштовхувати зустрічні пучки елементарних частинок був перший директор Інституту ядерної фізики СО РАН – Г. І. Будкер. Ця ідея стала революцією у фізиці високих енергій та дозволила експериментам вийти на принципово новий рівень. Нині цей принцип використовується в усьому світі, зокрема на Великому адронному колайдері.

Наступна установка – прискорювальний комплекс ВЕПП-2000.

Колайдер ВЕПП-2000 - сучасна установка із зустрічними електрон-позитронними пучками, побудована в ІЯФ СО РАН на початку 2000-х років замість кільця ВЕПП-2М, що успішно завершив фізичну програму. Новий накопичувач має ширший діапазон енергій від 160 до 1000 МеВ в пучку, і на порядок вищу світність, тобто кількість цікавих подій за одиницю часу.

Висока світність досягається використанням оригінальної концепції круглих пучків, що зіштовхуються, вперше запропонованої в ІЯФ СО РАН і застосованої на ВЕПП-2000. У місцях зустрічі пучків розташовані детектори КМД-3 та СНД. Вони реєструють різноманітні процеси, що відбуваються при анігіляції електрона з його античастинкою - позитроном, такі як народження легких мезонів або нуклон-антинуклонних пар.

Створення ВЕПП-2000 із застосуванням цілого ряду передових рішень у магнітній системі та системі пучкової діагностики у 2012 році було відзначено престижною в галузі фізики прискорювачів Премією ім. Векслер.

Пультова ВЕПП-2000. Звідси здійснюється керування установкою.

Крім комп'ютерної техніки, для моніторингу та управління установкою використовуються і такі приладові шафи.

Тут наочно, на лампочках.

Пройшовши не менше кілометра коридорами інституту, ми потрапили на станцію синхротронного випромінювання.

Синхротронне випромінювання (СІ) виникає при русі високоенергетичних електронів у магнітному полі в прискорювачах.

Випромінювання має ряд унікальних властивостей і може бути використане для досліджень речовини та в технологічних цілях.

Найбільш яскраво властивості СІ проявляються в рентгенівському діапазоні спектра, прискорювачі-джерела СІ найяскравіші джерела рентгенівського випромінювання.

Окрім суто наукових досліджень, СІ використовується і для прикладних завдань. Наприклад, розробка нових електродних матеріалів літій-іонних акумуляторів для електромобілів або нових вибухових речовин.

У Росії існує два центри з використання СІ - Курчатовське джерело СІ (КІСІ) та Сибірський центр синхротронного та терагерцового випромінювання (СЦСТІ) ІЯФ СО РАН. У Сибірському центрі використовуються пучки СІ з накопичувача ВЕПП-3 та з електрон-позитронного колайдера ВЕПП-4.

Ось ця жовта камера – станція "Вибух". У ній досліджують детонацію вибухових речовин.

Центр має розвинену приладову базу для проведення пробопідготовки та супутніх досліджень.У центрі працює близько 50 наукових груп з інститутів Сибірського наукового центру та із сибірських університетів.

Установка завантажена експеременат дуже щільно. Робота не припиняється тут навіть уночі.

Переходимо до іншого корпусу. Приміщення із залізними дверима та написом "Не входити радіація" - нам сюди.

Тут знаходиться прототип прискорювального джерела епітеплових нейтронів, придатного для широкого впровадження борнейтрозахватної терапії (БНЗТ) в клінічну практику. Простіше кажучи, це прилад для боротьби з раком.

У кров людини вводиться розчин, що містить бор, і бір накопичується в ракових клітинах. Потім пухлину опромінюють потоком епітеплових нейтронів, ядра бору поглинають нейтрони, відбуваються ядерні реакції з великим енерговиділенням, внаслідок чого хворі клітини гинуть.

Методика БНЗТ перевірена на ядерних реакторах, які використовувалися як джерело нейтронів, але впровадження БНЗТ у клінічну практику на них важко. Для цих цілей більше підходять прискорювачі заряджених частинок, тому що вони компактні, безпечні та забезпечують кращу якість нейтронного пучка.

Нижче ще кілька знімків із цієї лабораторії.

Складається повне враження, що потрапив до цеху великого заводу типу .

Тут розробляється та виготовляється складне та унікальне наукове обладнання.

Окремо слід зазначити підземні переходи інституту. Не знаю точно, скільки їхня загальна довжина, але думаю пара-трійка станцій метро тут запросто б помістилися. Несвідомій людині в них дуже легко заблукати, проте співробітники можуть потрапити з них практично в будь-яке місце величезної установи.

А ми потрапили на установку "Гофрована пастка" (ГОЛ-3). Вона відноситься до класу відкритих пасток для утримання субтермоядерної плазми у зовнішньому магнітному полі.Нагрів плазми на установці здійснюється за допомогою інжекції релятивістських електронних пучків попередньо створену дейтерієву плазму.

Установка ГОЛ-3 складається з трьох частин: прискорювача У-2, основного соленоїда та вихідного вузла. У-2 витягає з вибухоемісійного катода і прискорює стрічковий діод електрони до енергії порядку 1 МеВ. Створений потужний релятивістський пучок стискується та інжектується в основний соленоїд, де в дейтерієвій плазмі виникає великий рівень мікротурбулентності та пучок втрачає до 40% своєї енергії, передаючи її електронам плазми.

У нижній частині установки знаходиться основний соленоїд та вихідний вузол.

А на верхній – генератор електронного пучка У-2.

На установці проводяться експерименти з фізики утримання плазми у відкритих магнітних системах, фізики колективної взаємодії електронних пучків із плазмою, взаємодії потужних плазмових потоків з матеріалами, а також відпрацювання плазмових технологій для наукових досліджень.

Ідея багатопробкового утримання плазми запропонована в 1971 р. Г. І. Будкером, В. В. Мирновим та Д. Д. Рютовим. Багатопробкова пастка - це набір з'єднаних пробкотронів, що формують гофроване магнітне поле.

У такій системі заряджені частинки розбиваються на дві групи: захоплені в одиночних пробкотронах і пролітні, що потрапили в конус втрат одиночного пробкотрона.

Установка велика і звичайно, про всі її вузли і деталі знають тільки вчені, що працюють тут.

Лазерна установка ГОС-1001.

Дзеркало, що входить до складу установки, має коефіцієнт відображення, близький до 100%. Інакше воно нагріється і лусне.

Останньою в ексурсії, але, мабуть, найбільш вражаючою стала Газодинамічна пастка (ГДЛ). Мені, людині далекої від науки, вона нагадала якийсь космічний корабель у складальному цеху.

Установка ГДЛ, створена Новосибірському інституті ядерної фізики в 1986 року, належить до класу відкритих пасток і служить утримання плазми в магнітному полі. Тут проводяться експерименти на тему керованого термоядерного синтезу (УТС).

Важливою проблемою УТЗ на основі відкритих пасток є термоізоляція плазми від торцевої стінки. Справа в тому, що у відкритих пастках, на відміну від замкнутих систем типу токамак або стеларатор, плазма витікає з пастки і потрапляє на плазмоприймачі. При цьому холодні електрони, емітовані під дією потоку плазми з поверхні плазмоприймача, можуть проникати назад у пастку та сильно охолоджувати плазму.

В експериментах з вивчення поздовжнього утримання плазми на установці ГДЛ було експериментально показано, що магнітне поле, що розширюється, за пробкою перед плазморіємником в торцевих баках - розширювачах перешкоджає проникненню холодних електронів у пастку і ефективно термоізолює плазму від торцевої стінки.

В рамках експериментальної програми ГДЛ ведеться постійна робота щодо підвищення стійкості плазми, зменшення та придушення поздовжніх втрат плазми та енергії з пастки, дослідженню поведінки плазми в різних умовах роботи установки, підвищенню температури мішеної плазми та щільності швидких частинок. Установка ГДЛ оснащена найсучаснішими засобами діагностики плазми. Більшість із них розроблено в ІЯФ і навіть поставляється за контрактами для інших плазмових лабораторій, у тому числі зарубіжних.

Лазери в ІЯФ скрізь і тут також.

Отака була екскурсія.

Висловлюю подяку Раді молодих учених ІЯФ СО РАН за організацію екскурсії та всім співробітникам ІЯФ, які показали та розповіли, чим і як зараз займається інститут. Особливу подяку хочу висловити фахівцю зі зв'язків із громадськістю ІЯФ СО РАН Аллі Сковородіною, яка безпосередньо брала участь у роботі над текстом цього репортажу. Також дякую моєму товаришу Івану