17/03/2017 ИЯФ СО РАН
ИЯФ СО РАН: прогулка по подземельям
417 ИЯФ СО РАН СО РАН ГС СО РАН Физика Новосибирск Молодые ученые Института ядерной физики СО РАН показали старейшую плазменную установку и первый в мире коллайдер, успели потеряться в подземных коридорах института и рассказать о работе своего таинственного учреждения.
Во время экскурсии по бесконечным коридорам ИЯФ корреспондент НГС.НОВОСТИ увидела, что происходит под зданием самого большого института в Сибири, где через несколько лет может появиться новейший коллайдер периметром 800 м.
Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН готовится к защите проекта "Супер Чарм-Тау фабрики" для получения государственного финансирования. Новейший коллайдер, который в теории поможет открыть главные физические тайны мироздания, связанные с темной энергией и темной материей, пока что есть только на бумаге. По словам директора ИЯФ академика Павла Логачева, строительство этого коллайдера периметром 800 м может завершиться уже в 2026 году.
Еще один проект института — международная коллаборация AWAKE. Новый принцип ускорения заряженных частиц с помощью плазмы и протонного пучка сегодня пытаются освоить в ЦЕРН (Европейский совет по ядерным исследованиям в Женеве). В этом эксперименте ИЯФ отвечает за теоретическую часть, а многие идеи AWAKE, в том числе и метод расчета взаимодействия пучка с плазмой, разработаны группой физика из ИЯФ Константина Лотова. Эта технология позволит создать ускоритель нового типа, где количество энергии не будет зависеть от его размеров, считают теоретики.
Бесконечный институт
Первую часть экскурсии вел старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук Борис Гольденберг, — среди гостей института была группа из нескольких старшеклассников, увлекающихся физикой, и корреспондент НГС.НОВОСТИ. На первом этаже стоит одна из самых первых установок ИЯФ — ускоритель ВЭП-1 (встречные электронные пучки). Этот небольшой коллайдер, несравнимый по объему с современными громадинами, ученые построили в 1963 году под руководством академика Герша Будкера, в честь которого и назван институт.
Борис Гольденберг и старейшая установка ИЯФ — ВЭП-1
"Принцип коллайдера прост — чтобы понять, как устроена вещь, ее надо разломать. Чтобы узнать, как устроен электрон, его тоже надо разломать. Для этого придумали машины, в которых электроны разгоняются до колоссальных энергий, сталкиваются, аннигилируют и превращаются в другие частицы. Это как если бы два велосипеда столкнулись, а разъехались автомобили", — рассказывает Гольденберг.
В музее ИЯФ есть и другие экспонаты времен первого ускорителя
По словам Гольденберга, ВЭП-1 — первое в мире устройство, в котором можно совершить такую операцию. Через магнитные кольца пускались электроны — управляя их орбитой, ученый мог их столкнуть и посмотреть, какие получатся частицы в результате. Детекторы на ускорителе считывали показатели и давали новые данные для теоретиков. Теперь ВЭП-1 стоит здесь как музейный экспонат.
ВЭПП-2000 — еще один электрон-позитронный коллайдер ИЯФ, его начали строить в 2000 году, в 2007 году он дал первую светимость. Однако экскурсантам его не показали
Перемещаться между корпусами ИЯФ можно не только по улице, но и по разветвленной сети подземных переходов. Петляя по мрачноватым сине-зеленым подземным коридорам института, корреспондент НГС.НОВОСТИ то и дело встречала его сосредоточенных сотрудников. На сайте института сказано, что сегодня здесь трудятся около 2800 человек, в том числе 9 членов РАН, 61 доктор и 167 кандидатов наук.
На входе в коридоры ИЯФ висит табличка «Обгон запрещен»
"Наш институт — самый большой в РАН. Мы сейчас с вами идем в сторону 28-го здания, сколько номеров здесь точно, я не знаю", — то ли серьезно, то ли шутя поделился Гольденберг. На схеме института в одном из коридоров корреспонденту удалось насчитать более 30 зданий, однако все они опутаны переходами и техническими постройками, так что определить их точное количество действительно сложно.
Карта института с предполагаемым проектом «Супер Чарм-Тау фабрика» — самого большого кольца сегодня не существует
Кольца ИЯФа
После многочисленных поворотов, переходов и лестниц можно выйти к панно, на котором нарисованы кольца действующих сегодня коллайдеров ВЭПП-3 (построен в 1967-1971 годы) и ВЭПП-4М (ВЭПП-4 построен в 1979 году, модернизирован в начале 90-х). По словам Гольденберга, периметр ВЭПП-3 составляет 74 м, а ВЭПП-4М — 360 м. "Чем больше накопитель, тем больше энергии он может вкачать. Это не значит, что один ускоритель лучше, а другой хуже, просто на них можно смотреть разную физику и ставить разные эксперименты", — объяснил физик. Работой коллайдеров управляют из пультовой, туда посетителей не пускают. По оценкам сотрудников ИЯФ, параметры работы ускорителей контролируют примерно 30 человек.
Схема колец ускорителей ВЭПП-3 и ВЭПП-4М
В одном из подземных бункеров проводят эксперименты с пучками. Борис Гольденберг сообщил, что прямо сейчас за свинцовой стеной работает ВЭПП-4М, в котором частицы описывают круги размером со стадион. Увидеть коллайдер своими глазами, конечно же, не получилось. "В накопителе смертельные дозы [радиации], там нельзя находиться. Мы от него защищены метровой стеной и коридором, все каналы [из него] выведены и обжаты свинцом, все это защищено", — успокоил физик.
За этой стеной — участок коллайдера ВЭПП-4М, на ней можно видеть приборы и датчики, которые ученые используют во время экспериментов
Установки, с которыми ученые работают в бункере, называются станциями — внутри каждой находится экспериментальное оборудование. Разогнанные коллайдером частицы физики могут использовать, кажется, где угодно. К примеру, стабильный источник излучения позволяет калибровать детекторы для космических телескопов. Здесь же можно "просветить" плотный гранит, чтобы найти в нем алмазы. Рентгеновская томография и рентгеновская микроскопия образцов в ИЯФ выходит в 50 раз четче, чем, к примеру, на медицинских аппаратах. Одна из последних разработок ученых — щадящий способ борьбы с раком. В этом эксперименте зараженных мышей облучают "сетчатым" пучком, а не сплошным — так здоровые ткани не страдают.
Одна из станций ВЭПП-4М
В планах ИЯФ — построить и запустить еще одно кольцо — "Супер Чарм-Тау фабрику". НГС.НОВОСТИ подробно писали об этом проекте.
Ловушка для звезды
Вторую часть экскурсии провел младший научный сотрудник института Александр Касатов. Представившись "плазмовиком", он снова увел посетителей в бесконечные подземные коридоры. На вопрос корреспондента, терялся ли сам ученый в этих катакомбах, молодой человек весело отвечает: "Мы и сейчас заблудились!".
В другой части института занимаются еще одним важным для ИЯФ направлением — физикой плазмы. Александр Касатов провел гостей в лабораторию, окутанную проводами, в середине которой лежит огромная футуристическая установка ГДЛ (газодинамическая ловушка) с многочисленными кольцами и цветными "рогами".
По сути, ГДЛ — это термоядерный реактор, в котором энергию получают с помощью синтеза, а не распада. "Здесь мы держим высокотемпературную плазму. Фактически мы пытаемся создать звезду на Земле и заставить ее работать на нас. Летучие элементы типа дейтерия и трития выгодно соединять, при этом выделяется энергия, так живут звезды. Мы пытаемся сделать то же самое на Земле. Если для звезд это очень просто — огромное облако плазмы держится само за счет гравитации, потому что звезды — это огромные объекты, [то] мы ничего с помощью гравитации удержать не можем, наша плазма за секунды мгновенно разлетится, достигнет стенок и остынет", — увлеченно рассказывал Касатов.
Удержать плазму ученые пытаются давно. ГДЛ — научная установка для экспериментов, созданная в 1986 году. И пока что она поглощает энергии больше, чем вырабатывает. В будущем, уверен Касатов, плазму можно будет "приручить" и заставить работать на человека, например, на электростанциях. Сегодня самый передовой проект такого термоядерного реактора называется ИТЭР, стройка реактора идет на юге Франции.
В соседнем зале реконструируют вторую громадную ловушку для удержания плазмы, которая называется ГОЛ-3 (гофрированная открытая ловушка). Сегодня "плазмовики" всего мира пытаются понять, как управлять нагретой плазмой так, чтобы она не касалась стенок реактора и не разрушала их. Александр Касатов показывает небольшой кусочек вольфрама — самого тугоплавкого материала, который от подобных экспериментов расплавился.
Однако если плазма коснется стенки реактора, то максимум, что может случиться, — сломается дорогостоящее оборудование, объяснил молодой ученый. В случае с термоядерным реактором чернобыльский вариант невозможен, уверен он, в таких установках слишком мало вещества и нет цепной реакции деления.
Подвал ИЯФ
Самый актуальный проект для ИЯФ сегодня — работа над новым ускорителем частиц. Сейчас институт сам финансирует работы и за 10 лет вложил в проект около 2 млрд руб. На территории института уже готова четверть туннеля для подземной части ускорителя, окружность которого будет составлять 800 м. Директор ИЯФ Павел Логачев оценивал общую стоимость проекта примерно в 34 млрд руб. Ученые предполагают, что этот электрон-позитронный коллайдер сможет открыть миру "новую физику".
Наталья Гредина
