Экскурсия в ИЯФ, ноябрь-декабрь 2011 года


Эта экскурсия и ее описание состоялись благодаря Вадиму Махорову - фотографу и блоггеру, у которого "отчет по проделанном" лежит в его блоге на Livejournal.com

Несмотря на то, что экскурсия эта была довольно длинной, показать гостю удалось далеко не все, о чем я поняла, попытавшись быстро написать пояснения к этой экскурсии по Институту ядерной физики СО РАН или попросту ИЯФу.

Про ИЯФ вообще сложно рассказать в двух словах по многим причинам. В первую очередь потому, что наш Институт никак не вписывается в обычные стандарты. Это не совсем академический институт, работающий на фундаментальную науку, ведь в нем есть свое производство, вполне тянущее на завод средней руки, а по нынешним временам – хороший завод. И на этом заводе не гвозди делают с тазами, а обладают технологиями, которых нигде в России попросту нет. Современными технологиями в самом точном смысле этого слова, а не в "современными для Сов.Союза 80-х годов". И завод этот – наш собственный, а не такой, что владельцы находятся "где-то там", а мы лишь собираем продукцию в кучку.
Так что никак это не академический Институт.
Но и не производство. Какое ж это производство, если основной продукцией Институт полагает все же самый что ни на есть фундаментальный результат, а эту всю замечательную технологическую начинку и производство – всего лишь способом этот результат получить?
Значит, все же научный институт фундаментального профиля?
Но как быть с тем, что в ИЯФ производится самый широкий круг экспериментов, связанных с Синхротронным Излучением (здесь и далее СИ) или лазером на свободных электронах (здесь и далее ЛСЭ), а это исключительно прикладные эксперименты для десятков наших институтов? И, кстати, другой возможности проводить такие эксперименты у них почти и нет.
Значит, это многопрофильный институт?
Да. И еще многое-многое другое…

Начать этот рассказ можно было с истории института. Или с его сегодняшнего дня. С описания установок или людей. С рассказа о положении российской науки или достижениях физики последних дней. И я очень долго колебалась перед выбором направления, пока не решила рассказать обо всем понемногу, искренне надеясь, что когда-нибудь напишу больше и этот материал выложу где-нибудь
тут.

Итак, ИЯФ СО РАН им. Г.И.Будкера или попросту Институт Ядерной Физики.
Он был основан в 1958 г. Гершем Ицковичем Будкером, которого в Институте звали Андрей Михайловичем, уж бог знает почему. Нет, разумеется, он был еврей, в СССР еврейские имена не приветствовались – это-то все понятно. Но мне не удалось выяснить, почему именно Андрей Михайлович, а не Николай Семенович, скажем.
Кстати, если вы в ИЯФе услышите что-нибудь типа "Андрей Михайлович говорил…", то это означает – говорил Будкер.
Он основатель Института и вероятно, если бы не он, и если бы не Сибирь, у нас никогда не было бы столь развитой ускорительной физики. Дело в том, что работал Будкер у Курчатова, и по слухам ему там просто было тесно. И никогда бы не дали "размахнуться" так, как вышло в Сибири, где только-только создавались новые институты и открывались новые направления. Да и не дали бы ему в Москве сразу Институт в таком возрасте. Сначала помурыжили бы на должности завлаба, потом замдира, в общем, глядишь, запал бы и сошел.
Будкер уехал в Новосибирск и оттуда начал звать к себе разных выдающихся и не очень физиков. Выдающиеся физики в ссылку ехали неохотно, так что ставка была сделана на молодую школу, которую тут же и основали. Школами стали НГУ и ФМШ при этой НГУ. Кстати, в Академе скрижали отдают авторство ФМШ исключительно Лаврентьеву, однако живые еще свидетели той истории, проживающие ныне в Америке и публикующие свои мемуары, утверждают, что автором школы был Будкер, "продавший" Лаврентьеву идею за какую-то очередную административную уступку.
Известно, что два великих человека – Будкер и Лаврентьев не слишком хорошо ладили друг с другом, если не сказать больше, и это до сих пор отражается не только на отношениях людей в Академгородке, но и на написании его истории. Посмотрите любую академовскую выставку, проходящую в Доме Ученых (ДУ), и вы легко убедитесь, что там почти нет, скажем, фотографий из громадного архива ИЯФ и вообще мало говорится о самом крупном институте в нашей Академии наук (около 3 тыс. человек сотрудников), и третьем налогоплательщике в НСО. Не очень-то справедливо, но уж как есть.
Одним словом, Будкеру мы обязаны Институтом, его достижениями и его атмосферой. Кстати, и производством тоже. Когда-то ИЯФ звали самым капиталистическим из всех институтов страны – он мог производить свою продукцию и продавать ее. Теперь его зовут самым социалистическим – ведь все заработанные деньги идут в общий котел и из него распределяются на зарплату, контракты и самое главное – проведение научных экспериментов.
Дело это очень дорогостоящее. Смена (12 часов) работы ускорителя с детектором могут стоить сотни тысяч рублей и большая часть этих денег (от 92 до 75%) – заработана сотрудниками ИЯФ. ИЯФ единственный в мире институт, зарабатывающий на фундаментальные физические исследования собственными силами. В остальных случаях такие институты финансируются государством, но у нас – сами понимаете – если ждать помощи от государства, то и помереть недолго.
Как зарабатывает ИЯФ? Продажей магнитных систем ускорителей другим странам, желающим строить свои ускорители. Можно с гордостью сказать, что мы безусловно входим в двойку-тройку лучших производителей ускорительных колец в мире. Мы производим и вакуумные системы, и резонаторы. Мы производим промышленные ускорительные установки, которые работают в десятках направлений не нашей экономики, помогая обеззараживать медицинское оборудование, зерно, продукты, очищать воздух и сточные воды, ну, в общем, все то, на что у нас никто не обращает внимание. ИЯФ производит медицинские ускорители и рентгеновские установки для просвечивания людей, скажем, в аэропортах или мед.учреждениях. Если вы внимательно посмотрите на лейблы на этих сканерах, то обнаружите, что стоят они не только в Новосибирском аэропорту Толмачево, но и очень даже в столичном Домодедово. ИЯФ делает еще десятки, если не сотни мелких заказов для высокотехнологичного производства или науки во всем мире. Мы производим ускорители и подобное оборудование для США, Японии, Европы, Китая, Индии… Мы строили часть кольца БАКа и очень успешно. Доля российских заказов у нас традиционно низка, и с этим ничего не поделать – правительство денег не дает, а у местных властей или владельцев предприятий их просто не хватает – обычно счет идет на миллионы долларов. Впрочем, надо честно признать, что у нас есть и обычные российские гранты и контракты, и мы им тоже рады, ибо деньги в Институте нужны всегда.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Новый ускоритель для BNL


Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Новый ускоритель для BNL
Фрагмент ускорителя, который прямо сейчас делает ИЯФ для Брукхэйвенской лаборатории (США)


Средняя зарплата у нас меньше, чем у соседей, а распределение ее далеко не всегда кажется справедливым, однако большинство ияфовцев с этим смиряются, ибо понимают, над чем работают и чего ради отказываются от увеличения зарплаты. Каждый процент, выложенный в нее, означает минус дни работы установок. Все просто.
Да, иногда приходится их останавливать совсем, и такие случаи тоже были. Но, к счастью, держались всего полгода.
ИЯФ может себе позволить возглавить строительство дорогих элитных домов, лишь бы часть квартир досталась сотрудникам, отправлять этих сотрудников в длительные загранкомандировки, содержать одну из лучших лыжных баз в стране, где ежегодно проходит "Лыжня России" (кстати, нынче база под угрозой закрытия из-за очередного нелепого проекта строительства), содержать собственную базу отдыха в Бурмистрово ("Разлив"), в общем, много чего может себе позволить. И хотя каждый год речь встает о том, что это слишком расточительно, мы еще держимся.
А что с наукой в ИЯФе?
С наукой сложнее. Главных научных направлений ИЯФа четыре:
1. физика элементарных частиц - ФЭЧ (т.е. то, из чего состоит наш мир на самом-самом микро уровне)
2. физика ускорителей (т.е. приборов, с помощью которых до этого микроуровня можно добраться (или лучше говорить "нано", следуя современной моде? :))
3. физика плазмы
4. физика, связанная с синхротронным излучением.
В ИЯФ есть и несколько других направлений, в частности, связанных с ядерной и фотоядерной физикой, медицинскими приложениями, радиофизикой и множеством других, более мелких.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. ВЭПП-3. Установка Дейтон
Установка Дейтон ВЭПП-3. Если вам кажется, что это сплошной хаос проводов, то в общем-то напрасно. Во-первых, ВЭПП-3 – это установка, где места просто нет, во-вторых съемка идет со стороны кабельной трассы (она проложена поверху). Наконец, в-третьих, Дейтон – одна из тех установок, которые иногда встраивают в структуру ВЭПП-3, потом убирают, т.е. делать тут глобальные системы "наведения порядка" просто нет смысла.


У нас два постоянно работающих ускорителя: ВЭПП-2000 (сокращение ВЭПП, которое часто будет встречаться, означает "встречные электрон-позитронные пучки"), на котором работает аж два детектора – КМД и СНД (криогенный магнитный детектор и сферический нейтральный детектор) и ВЭПП-4М с детектором КЕДР. Комплекс ВЭПП-4М содержит в себе еще один ускоритель – ВЭПП-3, где проводятся эксперименты, связанные с СИ (СИ есть и на ВЭПП-4, однако это новые станции, они пока что еще в зачаточном состоянии, хотя активно развиваются в последнее время и одна из последних кандидатских диссертаций у СИшников защищена как раз в этом направлении).

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Бункер СИ ВЭПП-3

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Бункер СИ ВЭПП-3. Станция рентгенофлуоресцентного элементного анализа

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Бункер СИ ВЭПП-3. Станция рентгенофлуоресцентного элементного анализа
Бункер СИ ВЭПП-3, станция рентгенофлуоресцентного элементного анализа.

Кроме того, у нас есть ЛСЭ, который прямо предназначен для работы с терагерцовым излучением для всех желающих со стороны, поскольку в ИЯФе ему не придумали пока "прямого" предназначения. Кстати, уже после этой экскурсии стало известно, что руководитель ЛСЭ Винокуров Николай Александрович был избран член-корреспондентом РАН.
Делаем тут первую остановку на пояснение (по подсказкам читателей). Что такое ЛСЭ или лазер на свободных электронах? Объяснить это на пальцах не очень просто, но мы будем считать, что вы знаете, что в обычном лазере излучение происходит так: с помощью какого-нибудь метода мы разогреваем (возбуждаем) атомы вещества до такой степени, что они начинают излучать. И поскольку мы отбираем это излучение специальным образом, попадая в резонанс с энергией (а значит и частотой) излучения, мы получаем лазер. Так вот в ЛСЭ источник излучения не атом, а сам пучок электронов. Его заставляют проходить мимо так называемого вигглера (ондулятора), где очень много магнитов вынуждают пучок "дергаться" из стороны в сторону по синусоиде. При этом он излучает все то же синхротронное излучение, которое можно собрать в лазерное. Изменяя силу тока в магнитах вигглера или энергию пучка, мы можем в широком диапазоне менять и частоту лазера, что на сегодняшний день недостижимо никаким другим способом. В России других установок ЛСЭ нет. Но они есть в США, строится такой лазер и в Германии (совместный проект Франции, Германии и нашего института, стоимость превышает 1 млрд.евро.) По-английски такой лазер звучит как FEL - free electron laser.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Лазер на свободных электронах
Электронная пушка лазера на свободных электронах

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Лазер на свободных электронах
Система контроля уровня охлаждающей резонаторы воды на ЛСЭ

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Лазер на свободных электронах
Резонаторы ЛСЭ

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Лазер на свободных электронах
На этом и следующих двух кадрах - ЛСЭ, вид снизу (он подвешен "к потолку").

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Лазер на свободных электронах

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Лазер на свободных электронах

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Лазер на свободных электронах
Шевченко Олег Александрович закрывает дверь в зал ЛСЭ. После того, как сработает концевик от наехавшей двери рад.защиты (бетонный блок справа), можно будет начинать работу лазера.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Лазер на свободных электронах
Пультовая ЛСЭ. На столе - очки для защиты от лазерного излучения

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Лазер на свободных электронах
Одна из станций на ЛСЭ. Справа видны оптические подставки, на которых есть листочки с выжженной бумагой (темные пятна в центре). Это след лазерного излучения ЛСЭ


Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Лазер на свободных электронах
Редкий кадр. Старый лучевой осциллограф в пультовой ЛСЭ. В ИЯФе осталось мало таких осциллографов, но если поискать можно найти. Рядом (слева) стоит вполне современный цифровой Tektronix, но чего в нем интересного?

У нас есть собственное направление в области физики плазмы, связанное с удержанием плазмы (где должна проходить термоядерная реакция) в открытых ловушках. Такие ловушки есть только в ИЯФ и, хотя они не позволят осуществить главную задачу "термояда" – создание управляемого термоядерного синтеза, но зато они позволяют существенно продвинуться в области исследований параметров этого УТС.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Установка АМБАЛ

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Установка АМБАЛ

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Установка АМБАЛ
Установка АМБАЛ – амбиполярная адиабатическая ловушка, ныне не работает.

Что делается на всех этих установках?
Если говорить о ФЭЧ, то тут положение сложное. Все достижения ФЭЧ последних лет связаны с ускорителями-коллайдерами типа LHC (Эл-эйч-си, как зовет его весь мир и БАК – большой адронный коллайдер, как зовут его только у нас). Это ускорители на огромную энергию – порядка 7 ТэВ (1 тера- или 7 тысяч гигаэлектронвольт). По сравнению с ними ВЭПП-4 на свои 4-5 ГэВ, работающий уже почти полвека, - старичок, где можно вести исследования ограниченного диапазона. И уж тем более ВЭПП-2000 с энергией всего-то около 1 ГэВ.
Мне придется тут слегка задержаться и пояснить, что такое ГэВ и почему это много. Если мы возьмем два электрода и подадим на них разность потенциалов в 1 вольт, а потом пропустим заряженную частицу между этими электродами, она приобретет энергию в 1 электронвольт. От более привычного нам джоуля ее отделяет аж 19 порядков: 1 эВ=1.6*10-19Дж.
Чтобы получить энергию в 1 ГэВ, нужно на длине пролета электрона создать ускоряющее напряжение в 1 гигавольт. Чтобы получить энергию БАКа, приходится создать напряжение в 7 теравольтвольт (тера - это миллиард вольт, 1012 или 1 000 000 000 000 вольт), при этом приходится затрачивать порядка 180МВт электрической мощности (это расчетное потребление). Ну, сами представляйте дальше, что для этого нужно. Достаточно сказать, что питание LHC (БАКа) обеспечивает одна из французских АЭС, расположенных неподалеку.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. ВЭПП-2000

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. ВЭПП-2000
Ускоритель ВЭПП-2000 – модернизация предыдущего ускорителя ВЭПП-2М. Отличие от предыдущего варианта - в большей энергии (до 1 ГэВ) и реализованная идея так называемых круглых пучков (обычно пучок похож скорее на ленту, чем на что либо еще). В прошлом году ускоритель начал свою работу после долгого периода реконструкции.


Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Пультовая ВЭПП-2000

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Пультовая ВЭПП-2000
Пультовая ВЭПП-2000. Над столом - схема ускорительного комплекса.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. БЭП ВЭПП-2000
Бустер электронов и позитронов БЭП для ВЭПП-2000

Чем берет ИЯФ в этой области? Высочайшей точностью своих исследований. Дело в том, что жизнь устроена так, что все более легкие частицы дают свой вклад в рождение более тяжелых, и чем точнее мы знаем их массу-энергию, тем лучше знаем и вклад в рождение даже бозона Хиггса. Вот этим ИЯФ и занимается – получает супер-точные результаты и исследует разные редкие процессы, для "вылавливания" которых нужна не просто установка, а много-много хитрости и ловкости от исследователей. Мозгами, короче, берет, чем еще-то?
И в этом смысле хорошо выделяются все три ИЯФовских детектора – КМД, СНД и КЕДР (у него нет расшифровки названия).

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Детектор СНД на ускорителе ВЭПП-2000

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Детектор СНД на ускорителе ВЭПП-2000

СНД – сферический нейтральный детектор, позволяющий регистрировать частицы, не имеющие заряда. На снимке он близок к окончательной сборке и началу работы.

Самый большой из наших детекторов - КЕДР. Недавно на нем завершили цикл экспериментов, позволивших измерить массу так называемого тау-лептона, который во всем аналог электрона, только намного тяжелее, и J/Psi – частицы, первой из частиц, где "работает" четвертый по массе кварк. И еще раз поясню. Всего кварков, как известно, шесть - у них очень красивые и даже экзотические названия, по которым называют частицы, куда они входят (скажем, "очарованная" или "странная" частицы означают, что в их состав входят соответственно charm и strange кварки):
u up"верхний"
d down"нижний"
s strange"странный"
c charm"очарованный"
b beaty (bottom)"прелестный"
t truth (top)"истинный"

Названия кварков не имеют никакого отношения к реальным свойствам разных вещей - произвольная фантазия теоретиков. Данные в кавычках названия являются принятыми русскоязычными переводами терминов. Я к тому, что нельзя "прелестный" кварк назвать красивым или прекрасным - терминологическая ошибка. Такие вот лингвистические сложности, хотя t-кварк часто называют попросту топ-кварк :)
Так вот, все частицы привычного нам мира состоят из двух самых легких кварков, доказательство существования остальных четырех - дело "рук" ускорителей на встречных пучках и детекторов. Доказать существование именно s-кварка было непросто, оно означало правильность сразу нескольких гипотез и открытие J/psi было выдающимся достижением, которое сразу показало огромную перспективность всего метода изучения элементарных частиц, а заодно открыло нам дорогу к изучению процессов, происходивших в мире во времена Большого Взрыва и происходящих сейчас. Масса "джи-пси" после эксперимента КЕДРа измерена с точностью, которую превышает только измерение масс электрона и протона с нейтроном, т.е. основных частиц микромира. Это фантастический результат, которым можно будет гордится еще долго, как детектору, так и ускорителю.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Детектор КЕДР на ускорителе ВЭПП-4
Это детектор КЕДР. Как видите, сейчас он разобран, и у Вадима Махорова была редкая возможность посмотреть, как он выглядит изнутри. Идет ремонт систем и модернизация после длительного периода работы, который обычно называется "заход на эксперимент" и длится обычно несколько лет.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Детектор КЕДР на ускорителе ВЭПП-4
Это детектор КЕДР, вид сверху.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Криогенная станция детектора КЕДР
Криогенная система детектора КЕДР, баки с жидким азотом, используемым для охлаждения сверхпроводящего магнита детектора КЕДР (он охлажден до температуры жидкого гелия, предварительно охлаждается до температуры жидкого азота.)


Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Кольцо ускорителя ВЭПП-4
В кольце ВЭПП-4М

В области физики ускорителей дело обстоит лучше. ИЯФ – один из создателей коллайдеров вообще, т.е. мы уверенно можем считать себя одним из двух институтов, где этот метод родился почти одновременно (с разницей в единицы месяцев). У нас впервые встретились вещество и антивещество так, что с ними можно было проводить эксперименты, а не наблюдать это самое антивещество как нечто удивительное, с чем работать нельзя. Мы до сих пор предлагаем и пытаемся реализовать ускорительные идеи, которых еще нет в мире, а наши специалисты иногда не вылезают из зарубежных центров, готовых взяться за их реализацию (у нас это дорого и долго). Мы предлагаем новые проекты "фабрик" – мощных ускорителей, которые могут "рождать" огромное количество событий на каждый оборот пучка. Одним словом, тут, в области ускорительной физики, ИЯФ может смело претендовать на Институт мирового класса, не потерявший своего значения все эти годы.
Новых установок у нас строится очень мало и делаются они долго. Скажем, ускоритель ВЭПП-5, который планировался как самый большой в ИЯФ, строился так долго, что морально устарел. При этом созданный инжектор настолько хорош (и даже уникален), что не использовать его было бы неправильно. Часть кольца, которую вы видите, сегодня планируют использовать уже не для ВЭПП-5, а для каналов перепуска частиц из форинжектора ВЭПП-5 в ВЭПП-2000 и ВЭПП-4.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Каналы из форинжектора ВЭПП-5
Туннель для кольца ВЭПП-5, пожалуй, самое большое сооружение этого типа в ИЯФ на сегодняшний день. По размерам он таков, что тут мог бы ездить автобус. Кольцо так и не построили из-за недостатка средств.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Каналы из форинжектора ВЭПП-5
Фрагмент канала Форинжектор - ВЭПП-3 в туннеле ВЭПП-5.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Каналы из форинжектора ВЭПП-5
Это подставки под магнитные элементы канала перепуска Форинжектор - ВЭПП2000 (каналы на сегодня еще только строятся.)

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. ЛИНАК форинжектора ВЭПП-5
Помещение ЛИНАКа (линейного ускорителя) Форинжектора ВЭПП-5

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. ЛИНАК форинжектора ВЭПП-5
На этом и следующем кадре - магнитные элементы Форинжектора

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. ЛИНАК форинжектора ВЭПП-5

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. ЛИНАК форинжектора ВЭПП-5
Линейный ускоритель Форинжектора ВЭПП-5.
Дежурный по комплексу и ответственное за посетителей лицо ожидают окончания фотосъемки

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Накопитель-охладитель форинжектора ВЭПП-5
Накопитель-охладитель Форинжектора, куда электроны и позитроны из ЛИНАКа попадают для дальнейшего ускорения и изменения некоторых параметров пучка.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Накопитель-охладитель форинжектора ВЭПП-5
Элементы магнитной системы накопителя-охладителя. Квадрупольная линза в данном случае.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. ВЭПП-5
Многие гости нашего Института ошибочно полагают, что 13-е здание, где расположены ускорители ВЭПП3, 4, 5 очень маленькое. Всего два этажа. И они ошибаются. Это дорога вниз, на этажи, находящиеся под землей (так проще делать рад.защиту)

Сегодня ИЯФ планирует создание так называемой c-tau (це-тау) фабрики, которая может стать самым крупным проектом в фундаментальной физике России за последние десятилетия (если мегапроект будет поддержан Правительством России), ожидаемые результаты без сомнения будут на уровне лучших мировых. Вопрос, как всегда, в деньгах, которые Институт вряд ли сможет заработать сам. Одно дело – поддерживать текущие установки и очень медленно делать новое, другое – конкурировать с исследовательскими лабораториями, получающие полноценную поддержку своих стран или даже таких объединений, как ЕС.

В области физики плазмы дело обстоит несколько более тяжелым образом. Это направление не финансировалось десятилетиями, оттуда произошел мощный отток специалистов за рубеж, и все же физика плазмы у нас тоже может найти, чем похвастаться.В частности, оказалось, что турбулентность (завихрения) плазмы, которые должны бы были разрушать ее стабильность, иногда напротив, помогают удерживать ее в заданных границах.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Установка ГОЛ-3
Две главные установки физики плазмы - ГОЛ-3 (на снимке, сделанном с уровня кран-балки здания) и ГДЛ (ниже будет)

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Установка ГОЛ-3
Генераторы ГОЛ-3 (гофрированная открытая ловушка)

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Установка ГОЛ-3
Фрагмент ускорительной структуры ГОЛ-3, так называемый пробкотрон.
Зачем на плазме ускоритель? Все просто - в задаче получения термоядерной энергии есть две главных проблемы: удержание плазмы в магнитных полях хитрой структуры (плазма - это облако заряженных частиц, которые норовят растолкнуться и расползтись в разные стороны) и ее быстрый разогрев до термоядерных температур (представьте - вы чайник до 100 градусов греете несколько минут, а тут надо за микросекунды до миллионов градусов). Обе задачи в ИЯФ попытались решить методами ускорительных технологий. Результат? На современных ТОКАМАКах давление плазмы к давлению поля, которое можно удержать составляет максимум 10%, в ИЯФ на открытых ловушках - до 60%. Что это означает? Что в ТОКАМАКе нельзя осуществить реакцию синтеза дейтерий+дейтерий, там можно использовать только очень дорогой тритий. В установке типа ГОЛ можно было бы обойтись дейтерием.
Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Установка ГОЛ-3
Надо сказать, что ГОЛ-3 выглядит как нечто, созданное то ли в далеком будущем, то ли просто притащенное инопланетянами. Обычно на всех посетителей производит совершенно футуристическое впечатление.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Установка ГОЛ-3

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Установка ГОЛ-3
ГОЛ-3

А теперь перейдем к другой плазменной установке ИЯФ - ГДЛ (газодинамическая ловушка). С самого начала эта ловушка плазмы не ориентировалась на термоядерную реакцию, она была построена для изучения поведения плазмы.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. ГДЛ
ГДЛ довольно маленькая установка, так что влазит в один кадр целиком.


Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. ГДЛ

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. ГДЛ
Зато сверху похожа на маленькую ракету :)


У физики плазмы есть и свои мечты, они хотят создать новую установку - ГДМЛ (м - многопробочная), разработка ее началась в 2010 году, ну, а когда закончится - никто не знает. Кризис влияет на нас самым существенным образом - наукоемкие производства сокращаются первыми, а с ними и наши заказы. При наличии финансирования, установку можно создать за 4-6 лет.

В области СИ мы (я про Россию) отстаем от всей развитой части планеты, скажем честно. В мире источников СИ огромное количество, они лучше и мощнее наших. На них проводятся тысячи, если не сотни тысяч работ, связанных с изучением всего – от поведения биологических молекул до исследований физики и химии твердого тела. Фактически это мощный источник рентгеновских лучей, который никак иначе не получить, так что все исследования, связанные с изучением структуры вещества – это СИ.
Однако жизнь обстоит так, что в России есть всего три источника СИ, причем два сделаны у нас, а один мы помогали запускать (один в Москве находится, еще один в Зеленограде). И только один из них постоянно работает в режиме эксперимента – это "старый добрый" ВЭПП-3, который построен тыщу лет назад. Дело в том, что мало построить ускоритель для СИ. Важно еще построить оборудование для СИ-станций, а вот этого-то больше нигде и нет. В результате многие исследователи западных наших регионов предпочитают прислать представителя "на все готовенькое", чем тратить огромные средства на создание и развитие СИ-станций где-нибудь в Подмосковье.


Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Зал инжектора для ВЭПП-3 – установки ПОЗИТРОН

Зал инжектора для ВЭПП-3 – установки ПОЗИТРОН - одна из самых старых установок такого типа в мире

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Инжектор для ВЭПП-3 – установка ПОЗИТРОН, слева – линейный ускоритель (ЛИНАК), справа – синхротрон Б4

Зал инжектора для ВЭПП-3 – установки ПОЗИТРОН, слева (голубой цилиндр) – линейный ускоритель (ЛИНАК), справа – синхротрон Б4

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Кольцо ВЭПП-3

В кольце ВЭПП-3

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Комплекс ВЭПП-4

Это вид на комплекс ВЭПП-4 с высоты птичьего полета или точнее третьего этажа "антресолей". Прямо внизу бетонные блоки рад.защиты, под ними – ПОЗИТРОН и ВЭПП-3, далее – голубоватое помещение – пультовая комплекса, откуда осуществляется управление комплексом и экспериментом.

ИЯФ давно мечтает построить новый СИ-источник мирового класса, но… ну, угадайте, что нам мешает? :) Правильно, денег нет. Хотя мы их клянчим регулярно, может, и выклянчим когда… (На собственные средства ИЯФ тоже ведет строительство, но мало и темпы оказываются мизерными. Сибирское отделение АН помогает институту, но это все – капля в море, на создание синхротрона нужно 80 млн.евро)

Если говорить о других направлениях, то надо сказать, что за эти годы было множество идей, связанных с радиационной биологией и медициной (но у нас они не реализованы совсем), а также с прикладными задачами – вакуумной техникой, созданием резонаторов, систем управления и т.п. Я не думаю, что тут мы сильно выделяемся (и вообще выделяемся) на фоне лучших мировых производителей, но если смотреть на то, что есть в России, то вопросы отпадают – у нас все равно лучше-то и нету.
Так что картина примерно такая, как я попробовала нарисовать, хотя наверняка найдется множество людей, которые захотят меня поправить. Велкам, я не претендую на знание абсолютной истины.

Нынешний директор Института – академик Скринский Александр Николаевич – был когда-то самым молодым академиком АН СССР (он стал им в 33 года) и человеком, фактически развившим метод встречных пучков. Однако с тех пор прошло много времени, Институт регулярно задумывается о смене директора и называются самые разные люди, но пока вопрос не решен.
Если перечислять других наших академиков, то это:
Барков Лев Митрофанович – человек, (вместе с М.Золотаревым) когда-то доказавший, что электромагнитное взаимодействие и слабое являются одним целым, подтвердив теорию Вайнберга-Салама, известную нынче в мире по словам "Стандартная модель".
Диканский Николай Сергеевич – один из создателей так называемого "метода электронного охлаждения", без которого БАК был бы невозможен. Был ректором НГУ.
Кругляков Эдуард Павлович, много лет возглавлявший направление физики плазмы, а в последние десятилетия – комитет РАН по борьбе с лженаукой. Это этот человек принимает на себя основной удар разных Петриков (кстати, это он его и разоблачил).
Кулипанов Геннадий Николаевич – возглавляющий в Институте СИ-направление
В Институте 6 член-корреспондентов РАН:
Бондарь Александр Евгеньевич, ныне декан физического факультета НГУ, а заодно человек, много лет возглавлявший экспериментальную группу японской лаборатории КЕК (детектор Belle).
Винокуров Николай Александрович, создавший первый в стране лазер на свободных электронах
Пархомчук, Василий Васильевич – и это тоже электронное охлаждение, плюс теория динамики поведения частиц в ускорителях
Логачев Павел Владимирович, возглавляющий фор-инжекционный комплекс ВЭПП-5, который вероятно будет использоваться сразу для обоих ИЯФовских ускорителей
Хриплович Иосиф Бенционович, теоретик, один из тех людей, которые считали эксперимент Баркова-Золотарева (см.выше)
Шатунов Юрий Михайлович – еще один выдающийся ускорительщик, создатель ВЭПП-2, из которого родился в конечном итоге ВЭПП-2000, человек, благодаря которому удалось создать поляризованные пучки частиц в ускорителях.

По правде сказать, по научным достижениям еще десяток человек вполне могут претендовать на звания член-корреспондентов как минимум, но выборы в РАН – та еще политика, тут не все зависит от научных достижений кандидатов.
Тем не менее, считается, что у нас довольно много представителей нашей Академии наук, что, в общем-то неудивительно, учитывая достижения Института.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. Мишнев Святослав Игоревич

"Начальник" ВЭПП-3, один из старейших физиков-ускорительщиков ИЯФ и страны – Мишнев Святослав Игоревич

В общем-то выше рассказ велся только о научных сотрудниках, и он был бы очень неполным, если не упомянуть "всех остальных". Ведь в ИЯФе на почти 3000 человек научных сотрудников всего чуть более 400, считая с аспирантами. И вы же все понимаете, что у станка стоит не научный сотрудник, а чертежи на новые ускорительные кольца тоже делают не аспиранты со студентами. В ИЯФ большое количество инженерно-технических работников, куда входит и огромный конструкторский отдел, и технологи, и электрики, и радиоинженеры, и… еще десятки специальностей. У нас большое количество рабочих (около 600 человек), механиков, лаборантов, радиолаборантов и еще сотни других специальностей, о которых я иногда даже не догадываюсь, ибо это никого особо не интересует. Кстати, ИЯФ – одно из тех редких предприятий страны, которое ежегодно проводит конкурс молодых рабочих – токарей и фрезеровщиков.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. ЭП-2


Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. ЭП-2


Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. ЭП-2

Производство ИЯФ, один из цехов. Оборудование большей частью устаревшее, современные станки находятся в цехах, в которых мы не были, находящихся в Чемах (есть такое место в Новосибирске, рядом с т.н. НИИ систем). В этом цеху станки с ЧПУ тоже есть, просто в кадр не попали (это ответ на некоторые реплики в блогах.)

Мы – ияфовцы, мы – единый организм и это главное у нас в Институте. Хотя очень важно, конечно, что возглавляют весь технологический процесс физики. Они не всегда понимают детали и тонкости работы с материалами, однако они знают, чем все должно закончится и помнят, что маленький сбой где-то у рабочего на станке приведет к тому, что встанет многомиллионнодолларовая установка где-нибудь у нас, или в мире. И поэтому какой-нибудь зеленый студент может даже не понять объяснений инженера, но на вопрос "можно ли это принять" будет отрицательно мотать головой, точно помня, что ему вынь да положь точность в пять микрон на базе метра, иначе кранты его установке. И уж дальше задача технологов и инженеров придумать, как же ему, злодею, обеспечить то его немыслимые требования, которые идут вразрез со всем, что у нас обычно делается.
Но придумывают и обеспечивают, и вкладывают при этом немыслимо много ума и изобретательности.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики

Озадаченный ответственный за электрохозяйства комплекса ВЭПП-4М Жмака Александр Иванович.

Но и это еще не все.
Ведь ИЯФ – это еще и просто инженерные службы. Сантехники, например, или "вентиляционщики". Просто слесари и даже служба, очищающая территорию ИЯФ от снега (а у нас огромное количество зданий и большая площадь, попробуй ее не почисти…) У нас есть озеленители этой же территории и люди, содержащие служебных собак-охранников, ночами бегающих по периметру нашего забора. Ну, я уж не говорю об армии уборщиц, которая еще и успевает где-то там стирать полотенца, менять бумагу и мыло в туалетах, да мало ли что еще. Служба охраны, которая должна защищать имущество ИЯФ, стоимость которого иногда оказывается просто космической. И при этом она же должна сидеть на проходной, приветливо улыбаться входящим, бдить за тем, что они пытаются протащить и вытащить из Института, следить за студентами, временно командированными, всякими вот журналистами…
А ведь есть еще столовая, которая, может и не принадлежит ИЯФ формально, но душой-то точно с нами и прекрасно понимает все наши задачи, в том числе "обеспечить едой тех, кто уходит домой позже 8-9 часов вечера".
Но и даже это еще не все.
Вы же понимаете, что все это немыслимо без учета и контроля? Бухгалтера, экономисты, юристы, плановый отдел… Отдел множительной техники, складское хозяйство, снабженцы…
А ведь у нас еще и библиотека совершенно замечательная!!!
И отдел научно-технической информации, который следит за патентами.
У нас даже свой штатный художник есть! (Ну, а кто вы думаете рисует здоровые плакаты к разным конференциям исключительно в "стиле ИЯФ"? Вот он и рисует, при этом он пишет вполне "настоящие" картины, которые по ночам можно через окно видеть, если проходить мимо 4-го здания)
А еще у нас есть свое маленькое издательство и газета "Энергия-импульс" с главным редактором, которая заодно следит еще и за книгами типа "50 лет ИЯФ"!
А еще…
Но перечислить всех просто невозможно.
Основная масса научных сотрудников и инженеров приходит к нам из НГУ и НГТУ, хотя встретить можно почти кого угодно. В ИЯФ множество семейных династий, и встречается уже третье поколение, которое приходит в ИЯФ.
Одним словом, ИЯФ – живой организм. И живая наука не только в Сибири, но и во всей нашей несчастной замученной стране. Я не могу отрицать того, что живется нам достаточно трудно и сложно. Но мы все еще живы. И уже это хорошо.

На этой оптимистической ноте, пожалуй, стоит и закончить обзор ИЯФа.
Спасибо группе фотографов во главе с Вадимом Махоровым, которая сделала такое количество прекрасных снимков и терпеливо слушала всех, кто к ним приставал :)

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. 13 здание
Этот зловещий кадр снят просто в одном из зданий Института, в том самом, где расположены ВЭПП-3, ВЭПП-4 и форинжектор ВЭПП-5. И означает просто-напросто тот факт, что ускоритель работает и представляет из себя некоторую опасность.

Новосибирск. Академгородок. Институт ядерной физики. 13 здание

А этот – что служба, отвечающая за технику безопасности наших работ, не дремлет. Это индивидуальные пленочные дозиметры разных типов.



© El-Star и Вадим Махоров
14.01.2012 р.Х.

Последние изменения El-Star
27.01.2012р.Х.




возврат в раздел "наука"

возврат на начальную страницу сайта

Яндекс.Метрика