От ускорителей зависят судьбы цивилизаций.
В конце каждого года новосибирские журналисты собираются за знаменитым круглым столом Института ядерной физики СО РАН (ИЯФ СО РАН) на традиционную пресс-конференцию. Важнейшими итогами ушедшего года директор ИЯФ СО РАН академик Павел Логачев считает изготовление оборудования для строящегося под Новосибирском уникального источника синхротронного излучения 4+ поколения ЦКП «СКИФ» (о запуске пучка из линейного ускорителя «Поиск» писал в декабре) и создание первой российской установки для бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ). Напомним читателю, что БНЗТ - это способ избирательного поражения клеток злокачественных опухолей. В кровь человека вводится борсодержащий раствор, и бор накапливается в раковых клетках. Затем опухоль облучают потоком эпитепловых нейтронов, ядра бора поглощают нейтроны, происходят ядерные реакции с большим выделением энергии, в результате чего больные клетки погибают. В качестве источника нейтронов для БНЗТ использовались ядерные реакторы. Но внедрить реактор в повседневную клиническую практику слишком сложно. Для этих целей больше подходят ускорители заряженных частиц - они компактны, безопасны и обеспечивают лучшее качество нейтронного пучка. Идея источника нейтронов на основе нового типа ускорителя заряженных частиц (ускорителя-тандема с вакуумной изоляцией и литиевой нейтроногенерирующей мишенью) была предложена в ИЯФ СО РАН в 1997 году, после чего здесь же была создана первая установка, на которой проводились экспериментальные исследования. C 2021 года специалисты института работают над созданием ускорительного нейтронного источника для лечения злокачественных опухолей методом БНЗТ по заказу НМИЦ онкологии им. Н.Н.Блохина Минздрава России (Москва). В конце 2024 года получен протонный пучок с проектными параметрами и подтверждена стабильность работы ускорителя БНЗТ. Кроме того, специалисты института разработали отечественную технологию диагностики пучка заряженных частиц, необходимую для контроля облучения пациента. Ранее оборудование для проведения такой диагностики закупалось во Франции.
– Установка подготовлена к отправке в Москву. В январе начнется монтаж на площадке НМИЦ им. Н.Н.Блохина, - сообщил журналистам заместитель директора по научной работе ИЯФ СО РАН доктор физико-математических наук Петр Багрянский.
Летом 2025 года, наконец, должно стартовать внедрение перспективного метода лечения в российскую практику - московские онкологи планируют приступить к клиническим испытаниям, что сделает Россию четвертой страной в мире, освоившей БНЗТ.
О фундаментальных исследованиях в области физики высоких энергий рассказал заместитель директора по научной работе ИЯФ СО РАН доктор физико-математических наук Иван Логашенко. Сегодня в институте работают два коллайдера: ВЭПП-2000, нацеленный на область низких энергий, и ВЭПП-4М, имеющий дело с чуть более высокими энергиями. Последний обладает уникальными возможностями для прецизионного измерения энергии пучков, что позволило в 2024 году добавить в мировую копилку знаний два значимых результата: измерить с рекордной точностью массы заряженного и нейтрального D-мезона.
– Это самые легкие частицы, в которых есть очарованные кварки, - пояснил Иван Логашенко. - В последние годы в эксперименте BELLE (Япония) и еще на нескольких машинах были открыты экзотические состояния, участвующие в сильных взаимодействиях. Мы их именуем «частицы XYZ». Чтобы понять, как устроены эти частицы, и нужно знать точную массу D-мезонов.
– Есть малозаметные ускорители, от которых зависят, не побоюсь этого слова, судьбы цивилизации. Все вы держите в руках телефоны, камеры, планшеты, в основе которых - полупроводниковые микросхемы. Но если бы не были придуманы небольшие ускорители, ионные имплантеры, электроника до сих пор была бы ламповой, - начал выступление с небольшой лекции заместитель директора по научной работе ИЯФ СО РАН, директор ЦКП «СКИФ» член-корреспондент РАН Евгений Левичев. - Чтобы такая микросхема работала, полупроводнику нужно придать определенные свойства с помощью имплантации: в кремниевую пластину на определенную глубину встраиваются слои ионов бора, мышьяка, других химических элементов. Раньше Россия закупала ионные имплантеры за рубежом, в Японии, например, но из-за санкций это стало невозможно. В прошлом году наш институт заключил контракт с зеленоградским НИИ точного машиностроения и теперь делает два очень продвинутых имплантера. Благодаря этой работе Россия имеет шанс занять лидирующие позиции в области изготовления полупроводниковых микросхем. Критическая часть оборудования - источник ионов - уже изготовлена. Этот источник имеет магнитное поле остроконечной формы и, как показали эксперименты, обеспечивает качественное нанесение примесей, поэтому подходит для создания сильноточных имплантеров, необходимых в микроэлектронике. Достижение технологического суверенитета зависит от того, насколько успешно разработки будут масштабированы в промышленности.
ИЯФ СО РАН имеет большой опыт в создании различных ионных источников, которые в свое время разрабатывались и создавались в институте как для полупроводниковой промышленности, так и для экспериментов в области физики плазмы, и для развития методов ускорительной масс-спектрометрии. В 2024 году в институте организована молодежная лаборатория имплантерных ионных источников, чтобы объединить специалистов, работающих в области физики плазмы, ускорительной физики, а также силовой электроники. Имплантеры создаются в коллаборации с предприятиями Зеленограда (АО «НИИТМ» и АО «НИИМЭ»).
Были в ушедшем году модернизированы и собственные установки. Так, физики кардинально повысили эффективность удержания плазмы в спиральной магнитной открытой ловушке (СМОЛА) с помощью винтового магнитного поля. В отличие от закрытых систем (токамаков), на основе которых строится термоядерный реактор ИТЕР в Кадараше, СМОЛА - уменьшенный вариант газодинамической многопробочной ловушки (ГДМЛ) открытого типа, именно на таких системах специализируется институт.
– Сейчас мы приступили к разработке технического проекта системы удержания плазмы открытого типа. Для создания магнитного поля будет использоваться высокотемпературная сверхпроводимость. Открытые ловушки нужны не только как основа для термоядерных реакторов, но и как стенды для разработки инжекторов - ускорителей частиц, без которых не обходится ни одно термоядерное исследование. Главное в достигнутых на СМОЛе результатах - возможность их масштабирования, поэтому создание стационарной ГДМЛ становится реализуемой задачей, - заключил Петр Багрянский.
Ольга КОЛЕСОВА
На снимке: ведущий научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Сергей Константинов рядом с касповым ионным источником.
Фото Т.Морозовой. Предоставлено пресс-службой ИЯФ СО РАН
