В Институте ядерной физики СО РАН подвели итоги 2021 года
Ход строительства Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ), результаты исследований физики плазмы, новые достижения фундаментальной науки – о главных итогах уходящего года для новосибирских физиков-ядерщиков в материале «Континента Сибирь».
СКИФ выходит на оперативный простор
В последнюю неделю декабря в Институте ядерной физики СО РАН прошла пресс-конференция, посвященная главным итогам уходящего года. «Хэдлайнером» новостей от физиков Академгородка в последние пару лет выступает Сибирский кольцевой источник фотонов (СКИФ). И это не удивительно - строительство в наукограде Кольцово новейшего ускорителя стоимостью около 44 млрд рублей стало знаковым проектом не только для Новосибирской области, но и российской науки в целом. О том, как обстоят дела с его реализацией к настоящему времени рассказал в ходе пресс-конференции заместитель директора ИЯФ СО РАН по научной работе Евгений Левичев.
«Это был непростой и в то же время определяющий год, мы успешно смогли пройти ряд сложных процедур, необходимых для запуска строительства комплекса СКИФ. Теперь все необходимые разрешения получены, и мы выходим на оперативный простор», - отметил он.
Источник синхротронного излучения планируется создать к концу 2023 года, а в 2025 году должны начаться исследования на шести станциях первой очереди. Между тем, в ИЯФ СО РАН полным ходом идет разработка и изготовление оборудования для СКИФ, одной из важнейших частей которого станет вакуумная система синхротрона.
Иван Логашенко и коллайдер ВЭПП-2000. Фото Георгия Батухтина
Она состоит из множества вакуумных камер с очень сложной геометрией, общей протяженностью около 900 метров. При этом, размеры каждого элемента системы должны соблюдаться с очень высокой точностью: для обеспечения нужных параметров пучка частиц ускорителя отклонения от проекта не должны превышать пяти микрон, а их стенки – быть совершенно гладкими.
К настоящему времени изготовлены первые десятки метров камер для бустерного кольца ускорителя. А в следующем году начнется серийное производство вакуумных элементов и для накопительного кольца.
Сейчас также ведется разработка специализированных комбинированных насосов, которые будут обеспечивать требуемый уровень вакуума в накопительном кольце в присутствии интенсивного синхротронного излучения. В этой работе принимают участие ООО «КАТОД» (г. Новосибирск) и ООО «ПРИЗМА» (г. Искитим), которые уже много лет выпускают высоковакуумные насосы.
На пути к термоядерному синтезу
Еще одним важным и перспективным направлением работы ИЯФ СО РАН являются исследования физики плазмы. В условиях общемирового курса на отказ от использования запасов природного топлива (газа, нефти и угля) одной из самых привлекательных альтернатив становится термоядерная энергетика, в основе которой лежат реакции синтеза лёгких изотопов водорода – дейтерия и трития. Термоядерной реакции возможно лишь в среде плазмы - четвертого агрегатного состояния вещества, ионизированного газа, нагретого до температуры порядка ста миллионов градусов. Необходимые условия для подобных реакций есть внутри Солнца, и тот, кто первым научится воссоздавать их в земных условиях – станет потенциальным лидером в новой области энергетики.
Евгений Левичев демонстрирует элементы вакуумной камеры для СКИФ. Фото Георгия Батухтина
Один из способов решения задачи - удерживать плазму в течении времени, необходимого для протекания термоядерных реакций, с помощью магнитного поля на специальных установках. Прототип такой установки - КОТ (Компактный осесимметричный тороид) – построили в Институте. Его простая и элегантная конструкция и ожидающиеся низкие потери энергии и вещества позволят в дальнейшем создать на её основе компактный и экономически привлекательный источник энергии, уверены ученые.
«В настоящее время завершается работа по изготовлению и монтажу блоков питания КОТ, она проделана уже более, чем наполовину. После этого мы должны перейти к запуску установки и началу экспериментальной работы на ней. Это должно произойти в течение нескольких месяцев», – рассказал участникам пресс-конференции заместитель директора ИЯФ СО РАН по научной работе Пётр Багрянский.
Для новосибирского синхротрона СКИФ начали создавать вакуумную систему
Также он отметил, что конструкция КОТ сочетает сильные стороны обоих известных сегодня ученым типов ловушек для плазмы – закрытых (токомаков) и открытых, что делает устройство, созданное новосибирскими физиками не только уникальным, но еще и очень перспективным. И в то же время, это лишь первые шаги на пути к работающим на основе термоядерной реакции установкам.
Новая физика против Стандартной модели
Многие годы ученые всего мира пытаются проверить, насколько полно описывает устройство нашего мира так называемая Стандартная модель, основанная на известных нам на сегодня элементарных частицах и их параметрах. И есть ли какие-то элементы устройства мироздания, о которых мы пока не знаем и потому они остались за рамками этой модели. Делается это с помощью сложнейших исследований, в ходе которых ученые сравнивают реальный магнитный момент одной из элементарных частиц (мюона), измеренный в ходе эксперимента с тем, каким моментом он должен обладать по расчетам на основе положений Стандартной модели. Если возникают разночтения (даже самые минимальные) – это уже довод в пользу ревизии модели.
Экспериментальная часть этого исследования требует использования коллайдеров, работающих в области относительно маленьких энергий, до двух гигаэлектрон-вольт. А ИЯФ можно считать мировым лидером в производстве таких установок. Поэтому новосибирские физики уже много лет являются ключевыми участниками этого большого международного проекта, инициированного ускорительной лабораторией имени Энрико Ферми (Фермилаб, США). Прежде всего речь идет о коллайдере ВЭПП-2000, с помощью которого и проводят сейчас нужные измерения.
Терапию рака, разработанную новосибирскими учеными, испытают в Москве
Предыдущий проект в конце прошлого века выявил небольшое (на три единицы точности) отклонение наблюдаемых данных от расчетных. Перепроверить этот результат было задачей нынешнего и сегодня ученые готовы сказать: отклонение есть, и оно даже несколько больше, чем зафиксированное в прошлом (вероятно, увеличение связано с тем, что возросла точность измерительного оборудования). А значит, укрепились позиции сторонников «новой физики», уверенных, что мы знаем еще не все элементарные частицы, из которых устроен мир.
Конечно, эти исследования лежат в области фундаментальной науки и их значение для людей, далеких от физики неочевидно, но это не значит, что оно сводится только к удовлетворению любопытства ученых, отметил заместитель директора ИЯФ СО РАН по научной работе Иван Логашенко. «До сих пор получалось так, что, когда мы получаем какие-то новые знания о мироустройстве, это обязательно рано или поздно находит вполне прикладное применение и меняет нашу жизнь. Хотя сразу это совершенно неочевидно. Многие современные технологии основаны на принципах квантовой механики, хотя никто из ее создателей не мог этого предсказать. В этом плане опыт человечества показывает, что останавливаться в процессе познания нельзя», – сказал он в беседе с корреспондентом «Континент Сибирь».