Не сядет батарейка

Сибирские физики создают оборудование для мегасайенс своими силами

Темы предновогоднего заседания президиума Сибирского отделения РАН и пресс-конференции в Институте ядерной физики, посвященной итогам 2022 года, перекликались: как в условиях санкций проходит строительство объектов мегасайенс. Сроки сдачи в эксплуатацию Сибирского кольцевого источника фотонов (ЦКП «СКИФ») пришлось сдвинуть на год, однако в декабре 2024 года будет запущен не только источник фотонов, но и шесть первых пользовательских станций. По словам директора ИЯФ СО РАН академика Павла Логачева, 70% деталей синхротрона создаются по старому графику, их производство будет закончено к концу 2023 года. К сожалению, часть оборудования из-за санкций пришлось производить в экстренном порядке. В частности, речь идет о клистронах (электровакуумных приборах для преобразования постоянного потока электронов в переменный), которые перестала поставлять японская компания. К счастью, все компетенции, необходимые для их изготовления, у сибирских физиков имелись. В результате лучшей разработкой 2022 года Ученый совет института признал «батарейку для клистрона» — твердотельный модулятор индукционного типа микросекундного диапазона. Созданный модулятор способен в импульсном режиме, вплоть до нескольких микросекунд, выдавать более 100 МВт, что составляет примерно ¼ мощности Новосибирской ГЭС. При столь колоссальной мощности модулятор компактен — его размер сопоставим с платяным шкафом. К тому же устройство настолько безопасно, что допустима работа в непосредственной близости от него. Созданный модулятор будет питать линейный ускоритель «СКИФа», а его следующие версии планируется использовать как источник питания для собственных установок института.
Как отметили на заседании президиума СО РАН, продолжается строительство на территории Сибири и другого значимого объекта мегасайенс — Национального гелиогеофизического комплекса (НГГК) РАН. Комплекс предназначен для исследований физики околоземного пространства, а также наблюдений за Солнцем. В рамках первого этапа реализации НГГК РАН уже завершено строительство комплекса оптических инструментов в поселке Торы (Бурятия) и смонтированы все 528 антенн с поворотными устройствами для Сибирского радиогелиографа в поселке Бадары. Полностью сдать объект планируется в 2023 году. Также получено положительное заключение Главгосэкспертизы России на проект крупного солнечного телескопа-коронографа с диаметром зеркала 3 метра. Телескоп будет построен на территории Саянской солнечной обсерватории Института солнечно-земной физики СО РАН в бурятском поселке Монды.
Пришедшие в ИЯФ на предновогоднюю пресс-конференцию журналисты смогли воочию убедиться, что изготовление оборудования для «СКИФа» идет полным ходом, — весь коридор 13-го корпуса был заставлен 4-метровыми ящиками.
— По первому контракту ИЯФ уже изготовил 95% оборудования, — поделился радостью директор ЦКП «СКИФ» член-корреспондент РАН Евгений Левичев. — Как видите, приборов столько, что некуда ставить.
Беспрецедентно малый эмиттанс (численная характеристика ускоренного пучка заряженных частиц), определяющий уровень яркости синхротронного излучения, следовательно, и исследовательские возможности ЦКП «СКИФ», формируется благодаря магнитной структуре основного кольца ускорительного комплекса. И первый серийный магнит для этого кольца уже изготовлен на экспериментальном производстве ИЯФ СО РАН и проходит тестирование, поскольку требования к качеству на источнике СИ поколения 4+ очень серьезные. Всего таких магнитов будет 64.
— «СКИФ» близится к завершению, и мы задумываемся над строительством новой установки мегасайенс, — продолжил Евгений Левичев. — Уникальный электрон-позитронный коллайдер «Супер чарм-тау фабрика» предполагается построить в Сарове (Нижегородская область), он предназначен для экспериментов в физике высоких энергий. Сердцем этого коллайдера станет так называемый «финальный фокус». Это последний магнит перед точкой встречи, формирующий те самые нейтронные пучки, которые должны сталкиваться. Именно от качества таких магнитов зависит, будет ли побочная светимость. Для этого типа коллайдеров финальный фокус особенно сложен. Основная деталь, которая его определяет, — компактная сверхпроводящая квадрупольная линза с очень большим градиентом. В России подобные устройства еще никто не изготавливал, да и в мире есть всего две лаборатории, способные это делать. Однако конструкторам ИЯФ СО РАН удалось придумать систему намотки жесткого проводника, необходимую для корректной работы магнита. Готова модель, и по ней в цехе уже создается реальная конструкция из металла, мы надеемся испытать ее в конце января. Месяц назад в Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова прошло рабочее совещание, где обсуждалась возможность начать строительство первых частей инжектора «Супер чарм-тау фабрики». По итогам совещания ведутся переговоры с руководством заинтересованных организаций. Если деньги будут найдены, начнем работу.
Тем временем на собственных установках института продолжаются эксперименты. В 2022 году на ВЭПП-2000 набран рекордный объем данных.
— За счет модернизации коллайдера ВЭПП-2000 мы достигли рекордной производительности на малых энергиях. Фактически мы стали обладателями самого большого объема данных, — рассказал журналистам заместитель директора ИЯФ по научной работе доктор физико-математических наук Иван Логашенко. — Более того, впервые удалось измерить структуру нейтрона и антинейтрона в процессе их рождения. В наиболее интересной области — в самый момент рождения нейтрона и его античастицы — их структуру никто не изучал, экспериментальных данных не было. Мы сделали еще один шаг к пониманию внутреннего устройства нейтронов.
Коллайдер ВЭПП-2000 — самый интенсивный на сегодня источник монохроматических антинейтронов. На других машинах антинейтроны эти плохо регистрируются и обладают произвольной энергией. Год назад появились данные с китайского детектора BESIII (в их регистрации тоже участвовали сотрудники ИЯФ). Но они относились к более высоким энергиям. А о том, как ведет себя пара нейтрон-антинейтрон при рождении, не было даже теоретических предсказаний. Эксперимент, проведенный на ВЭПП-2000 с помощью детектора СНД, заполнил этот пробел. В ближайшее время результаты планируется проверить на другом детекторе — КМД-3. Пока стоит отметить, что полученные данные стыкуются с результатами китайского эксперимента и теоретики ИЯФ приступили к обоснованию электромагнитных форм-факторов (функции, описывающие структуру частиц). К слову, число произведенных на ВЭПП-2000 антинейтронов может достичь полумиллиона в год, что даст возможность провести более точные измерения. Новые данные, несомненно, будут востребованы в физике элементарных частиц.

Ольга КОЛЕСОВА

Фото Татьяны Морозовой, пресс-служба ИЯФ

Нет комментариев