Материалы портала «Научная Россия»

От синхрофазотрона – к Богине Победы

Объединенный институт ядерных исследований в Дубне празднует сразу 2 юбилея: 60 лет Лаборатории физики высоких энергий  и 20 лет ее основному инструменту — нуклотрону.

Небольшой подмосковный городок Дубна с его Объединенным институтом ядерных исследований известен всей стране как столица физики высоких энергий. Ее знаменитый ускоритель – синхрофазотрон – вошел буквально в народный фольклор. Синхрофазотрон - это не только историческое прошлое.  Ярмо его магнита  еще послужит научному процессу: его планируется  использовать для бустерного кольца нового проектируемого коллайдера тяжелых ионов NIKA - мегаустановке для меганауки.

В эти дни в ОИЯИ празднуют сразу 2 юбилея: 60 лет Лаборатории физики высоких энергий им. В.И. Векслера и А.М. Болдина и 20 лет ее основному инструменту — нуклотрону.  Директор лаборатории доктор физико-математических наук, профессор Владимир Дмитриевич Кекелидзе рассказывает, что Лаборатория была создана как филиал Академии наук в 1953 г. Называлась она Электрофизическая лаборатория Академии наук СССР (ЭФЛАН). Спустя 3 года в Дубне был создан Объединенный институт ядерных исследований – после объединения ЭФЛАН с работавшим в Дубне сверхсекретным Институтом ядерных проблем АН СССР, который до 1953 г. был настолько засекречен, что носил имя «Гидротехническая лаборатория». Там по требованию Игоря Курчатова, которому для работ по созданию атомного оружия требовался большой ускоритель элементарных частиц, еще в конце 1940-х гг. был построен крупнейший в мире синхроциклотрон — протонный ускоритель на 500 МэВ.

В 1957 г. здесь был запущен самый «энергичный» в мире ускоритель – знаменитый синхрофазотрон, который разгонял протоны до энергии 10 ГэВ. Здесь была колыбель физики высоких энергий, так как впервые энергия ускоренных протонов в десять раз превысила их массу, а это значит, что их скорость вплотную подошла к скорости света. Именно на этом рубеже и начинается релятивизм. Это была на то время самая большая научная мегаустановка, по своему значению она даже превосходила сегодняшний Большой адронный коллайдер (БАК). Дубненским синхрофазотроном восхищался весь мир, он несколько десятилетий оставался символом высокой науки.

Нуклотрон дал свой первый пучок в 1993 г. Это был первый в нашей стране ускоритель на основе сверхпроводящих технологий и первый в мире ускоритель, который разгонял тяжелые ионы. Сами технологии тоже были разработаны в Дубне. Был произведен мирового масштаба мозговой штурм теоретиков. Построили нуклотрон в том же здании, где находился синхрофазотрон, прямо под ним. Важнейшим экспериментом, в котором планируется задействовать нуклотрон, станет проект ускорительного комплекса «NICA». В 2009 г. был утвержден проект создания коллайдера тяжелых ионов и связанного с ним ускорительного экспериментального комплекса. Красивое имя NICA означает Nuclotron-based Ion Collider fility, т.е. ионный коллайдер на базе нуклотрона. Реализация проекта запланирована на 2017 год.
5 июля 2011 г. в Дубне Владимир Путин на заседании правительственной комиссии по высоким технологиям и инновациям утвердил список из шести мегапроектов — уникальных исследовательских комплексов мирового уровня, обеспечивающих достижение принципиально новых рубежей в фундаментальной науке и дающих толчок развитию новых технологий. Одним из первых стала Дубненская NICA.

Ускорительная часть проекта предполагает создание на базе модернизированного ускорителя Нуклотрона-М, уникального комплекса по изучению встречных высокоинтенсивных пучков ионов до энергий  в 11 ГэВ на нуклон. Ярмо магнита (диаметр около 60 м, вес 36000 т, и общая мощность — 140 МВт), сохранившееся еще со времен синхрофазотрона, планируется оставить и использовать для бустерного кольца проектируемого коллайдера. Ученые планируют также исследовать взаимодействия встречных пучков протонов и дейтронов, а на выведенных пучках взаимодействие тяжелых ионов и поляризованных частиц.

Любой ускоритель сегодня востребован не только фундаментальной наукой и создает широчайшие возможности для прикладных исследований. В рамках проекта в Дубне определяют три главных направления. Первое – использование технологий, связанных со сверхпроводящими магнитами, в медицинских отраслях, связанных с лучевой терапией. На базе существующего нуклотрона исследования в этой области ведутся уже давно. Созданные с их помощью медицинские системы будут более компактны, более экономичны и мобильны, чем сегодняшние громоздкие приборы. Второе применение – космические технологии: проблема электроники в космосе и проблема живых, биологических организмов в космосе. И те и другие испытывают на разных этапах космического полета поражающее воздействие высокоэнергетического космического излучения, состоящего из тяжелых ионов, в основном ионов железа. Сейчас считается, что причиной провала миссии «Фобос-Грунт» стало то, что жесткое излучение «пробило» защиту и вывело из строя систему управления комплексом. Если бы наша электроника, которую устанавливают на космических аппаратах, прежде проходила бы проверку на нуклотроне, «Фобос-Грунт» не остался бы на околоземной орбите, а давно долетел бы до спутника Марса, взял образец почвы и вернул его на Землю. И третье направление, которое мы тоже считаем очень важным, - это энергетика и трансмутация: обезвреживание и утилизация опасных  отходов ядерной энергетики – облучение разными частицами или ядрами, при разных энергиях, в результате которого ОЯТ «трансмутирует» - переходит из активно излучающего вещества в пассивно излучающее или вообще не излучающее (в изотопы с малым «временем жизни»).
Все эти работы активно ведутся с привлечением большого числа партнеров. Но для масштабного продолжения необходимо развитие основной базы, каковым и станет проект NICA. Он будет достойным продолжением цепочки синхрофазотрон — нуклотрон — NICA, начало которой было положено советскими учеными еще 60 лет назад.

 Подготовлено по материалам интервью В.Д.Кекелидзе  журналу «В мире науки».

 

коллайдер тяжелых ионов нуклотрон объединенный институт ядерных исследований проект nika синхрофазотрон

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий