Программное обеспечение, написанное студентом Новосибирского государственного университета Владиславом Родякиным, стало важной частью системы управления одного из самых масштабных научных проектов России — Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ). Сегодня этот софт уже используется в работе уникального ускорительного комплекса, строящегося в наукограде Кольцово.
Специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) стали лауреатами премии имени Ю.И. Островского – ежегодного конкурса за лучшие научные работы в области оптической голографии и интерферометрии. Научная группа, в которую входят физики ИЯФ СО РАН, Самарского национального исследовательского университета имени академика С. П. Королёва (Самарский университет), Научного центра лазерных материалов и технологий Института общей физики имени А.М. Прохорова РАН (ИОФ РАН), была награждена за цикл работ, посвященных исследованию вихревых бесселевых пучков терагерцевого излучения для развития телекоммуникационных технологий. Бесселевы пучки – это оптические вихри, в которые можно «запаковывать» терагерцевое излучение и использовать его для высокоскоростной передачи данных в многоканальных системах связи шестого поколения (6G). Для тщательного исследования свойств бесселевых пучков они должны обладать высокой мощностью – пока что создавать такие можно только на Новосибирском лазере на свободных электронах (НЛСЭ) – уникальном источнике терагерцевого излучения, не имеющем аналогов в мире.
Накопительное кольцо синхротрона Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») – ключевая часть всего ускорительного комплекса. Здесь пучки электронов движутся по круговой орбите, которая формируется поворотными магнитами, и генерируют синхротронное излучение (СИ). СИ выводится на пользовательские станции, где ученые проводят различные эксперименты, например, по изучению структуры белков или быстропротекающих процессов. С точки зрения позиционирования магнитных элементов всей ускорительной системы, синхротрон очень жесткая машина. Требования к точности монтажа оборудования в некоторых местах доходят до 30 микрометров (мкм) – проще говоря, оси двух стоящих рядом магнитов могут быть развернуты на величину три раза меньше толщины человеческого волоса. Такие требования связаны с рекордными параметрами физической установки – эмиттанс пучка синхротрона СКИФ будет беспрецедентно мал, всего 75 пм·рад, и сделает его самым ярким источником СИ в мире. Чтобы выставить все элементы накопительного кольца с высокой точностью специалисты заранее создают геодезическую опорную сеть – основу, относительно которой производится монтаж оборудования. На данный момент на стенах накопительного кольца уже закреплены все геодезические знаки, позволяющие организовать пространственную связь всех частей комплекса. Следующий этап – нанесение остальных координатных точек, по которым будут устанавливаться плиты под несущие конструкции (гирдеры), водяные стойки, прокладываться силовые линии и многое другое. Геодезисты ИЯФ СО РАН относят эти высокоточные работы к одним из самых сложных в своей области.
Возраст археологического памятника «Стоянка Солнечный» (Красноярск) определили ученые ЦКП «Ускорительная масс-спектрометрия Новосибирского государственного университета и Новосибирского научного центра». Радиоуглеродному анализу были подвергнуты костные остатки травоядных животных, которые были обнаружены во время масштабных охранно-спасательных раскопок, проводимых научными сотрудниками ООО «Красноярская Геоархеология» и АНО «Археологические исследования Сибири». Основываясь на стратиграфической позиции находок в отложениях, видах и технологиях изготовления каменных орудий, они определили, что стоянка древних охотников относится к раннему голоцену, а именно — эпохе мезолита, общая хронология которой определяется в пределах 8–12 тысяч лет назад. Результаты, полученные новосибирскими учеными методом ускорительной масс-спектрометрии, стали для них неожиданностью — оказалось, что памятник на 10 тысяч лет древнее и является не продолжением традиций палеолита в последующую геологическую эпоху, как считалось ранее, а отражением наиболее ранних этапов формирования афонтовской культуры. Результаты исследования опубликованы в Международном рецензируемом научном журнале «Stratum plus. Археология и культурная антропология», который издается университетом «Высшая антропологическая школа».
Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с коллегами из Федерального исследовательского центра Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН (ИПФ РАН) разрабатывают концепцию создания яркого стабильного источника экстремального вакуумного ультрафиолетового излучения (ВУФ излучения). Такой источник необходим в современных отечественных литографах для создания микросхем нового поколения. В отличие от используемой сейчас технологии, когда для создания ВУФ излучения используется лазерная импульсная плазма из капель олова, российские специалисты работают с лазерной плазмой из газа атмосферного давления – ксенона. Эксперименты ведутся на Новосибирском лазере на свободных электронах (НЛСЭ) – уникальной исследовательской установке ИЯФ СО РАН, единственной в мире, на которой можно создавать стабильный и непрерывный терагерцевый лазерный разряд. На данный момент физики получили квазистационарную сферическую плазму диаметром 1 мм, температурой 5 эВ и плотностью 3,5 × 1017 см-3, что отвечает начальным требованиям. Запланированы работы по увеличению температуры плазмы. Если концепция будет успешно продемонстрирована с помощью НЛСЭ, то отработанную технологию можно будет реализовать в более компактных установках, на основе разрабатываемых сейчас терагерцевых гиротронов ИПФ РАН. Результаты опубликованы в журнале Plasma Sources Science and Technology.
3 июня 2025 года коллаборация Muon g-2 обнародовала итоговые результаты эксперимента по измерению аномального магнитного момента мюона, который уточнит понимание структуры микромира.
Современная теория микромира, или Стандартная модель (СМ), объединяет все наши знания о том, как устроена природа на самом фундаментальном уровне. Она успешно объясняет многие явления и подтверждена экспериментально, но все же не является последней физической теорией человечества. Существует множество астрофизических наблюдений, которые указывают на то, что СМ справляется не всегда. Например, ученые точно знают, что Вселенная на четверть состоит из темной материи, но в СМ для нее места нет. Поэтому важная задача современной физики – это определение области применимости СМ и поиск явлений за ее рамками. Провести всеобъемлющую проверку СМ можно, зная лишь значение одной величины – аномального магнитного момента мюона (АМММ). Идея состоит в том, чтобы измерить величину АМММ с максимально возможной точностью и сравнить ее с предсказанием теории (СМ). Если эти числа согласуются, это означает, что на достигнутом уровне точности теория верна, а если нет – значит мы наблюдаем явления за ее рамками, то есть проявления Новой физики. При таком сравнении точность и измерения, и расчета играют ключевую роль – именно она определяет, как глубоко мы «заглянули» внутрь микромира.
3 июня 2025 года международная коллаборация Muon g-2 сообщила итоговую величину АМММ, измеренную в эксперименте, который в течение последнего десятилетия проводился в Фермилаб (США). Была достигнута рекордная в мире точность 127 миллиардных долей, или около 0.000013%. Неделю назад, 27 мая 2025 года, коллаборация Muon g-2 Theory Initiative опубликовала актуальный расчет величины АМММ, предсказанной СМ. Точность теоретического расчета пока что уступает эксперименту. Результаты измерения и расчета прекрасно согласуются между собой, что означает, что СМ прошла проверку на новом уровне точности. Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) входит в обе коллаборации. В значительной степени именно прецизионные результаты, получаемые на коллайдере ВЭПП-2000, определяют точность теоретического предсказания АМММ. В ближайшие несколько лет новосибирские физики планируют масштабную модернизацию коллайдера ВЭПП-2000, которая позволит повысить точность предсказания АМММ в несколько раз и сделает ее сопоставимой с точностью нового измерения Фермилаб.
Существующая теория микромира Стандартная модель (СМ) удивительно хорошо описывает фундаментальные взаимодействия элементарных частиц, но некоторые астрофизические наблюдения указывают на то, что она не полностью объясняет физическую картину мира. Поэтому физики проверяют и уточняют СМ. Международные коллаборации Muon g-2 и Muon g-2 Theory Initiative, в которые входит Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН), проверяют СМ уникальным способом – при помощи сравнения всего лишь одной измеренной в эксперименте величины с ее значением, рассчитанным в теории. Эта величина – аномальный магнитный момент мюона (АМММ). Магнитный момент отражает силу взаимодействия частицы, в данном случае мюона, с магнитным полем. Аномальный магнитный момент возникает в результате взаимодействия частицы с короткоживущими ненаблюдаемыми, или виртуальными, частицами, которыми заполнен вакуум. Задача физиков-экспериментаторов очень точно измерить АМММ, а теоретиков – рассчитать, что предсказывает СМ. Дальше все просто: измеренное и теоретическое значения нужно сравнить, если они согласуются, значит СМ верна, если между ними большая разница, значит существуют неизвестные силы и частицы, которые не описаны в СМ. До недавнего времени между актуальным экспериментальным значением АМММ, измеренным в 2023 г. коллаборацией Muon g-2, и теоретическим – рассчитанным в 2020 г. Muon g-2 Theory Initiative, было целых пять стандартных отклонений, то есть существовал серьезный намек на явления за рамками СМ.
27 мая 2025 г. Theory Initiative опубликовали обновленный расчет АМММ, который сильно приблизился к измеренному в эксперименте, и теперь разница между значениями составляет меньше одного стандартного отклонения, что говорит о том, что СМ пока выдержала эту проверку. Аналогичный результат был получен еще в 2023 г. физиками ИЯФ СО РАН на коллайдере ВЭПП-2000 в эксперименте КМД-3 (Криогенный магнитный детектор). Таким образом, новый расчет АМММ подтвердил полученные российскими физиками данные.
Учёные радиофизического факультета Томского государственного университета в рамках госзадания Минобрнауки РФ разрабатывают ключевые элементы цифровых детекторов для решения широкого круга материаловедческих задач. В первую очередь, это исследование новых материалов с использованием источников синхротронного излучения. Исследования будут проводиться на базе ИЯФ СО РАН и ЦКП СКИФ. Научный партнёр проекта – ИФПМ СО РАН, индустриальным партнёром выступает ООО «Финпроматом».
Сегодня активно развиваются технологии, использующие терагерцевое излучение (ТГцИ), например, для создания высокоскоростных систем передачи данных, разработки методов диагностики офтальмологических и онкологических заболеваний. В связи с этим становится все более важным исследовать влияние воздействия ТГц-излучения на живые организмы и устанавливать стандарты безопасности работы с ним. Специалисты из Научно-исследовательского института клинической и экспериментальной лимфологии (НИИКЭЛ-филиал ИЦиГ СО РАН) совместно с коллегами из Новосибирского филиала ФГАУ «НМИЦ «МНТК «Микрохирургия глаза» имени академика С.Н. Федорова» Минздрава России, Новосибирского государственного университета (НГУ), ИЦиГ СО РАН, Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН (НИОХ СО РАН), Института ядерной физики им. Г. И. Будкера (ИЯФ СО РАН) провели ряд экспериментов по изучению влияния различных протоколов облучения терагерцевым излучением глаз кроликов. Исследования проводились на пользовательской станции Новосибирского лазера на свободных электронах (НЛСЭ) ИЯФ СО РАН с частотой 2.3 ТГц и интенсивностью 0.012–0.024 мВт/см2. Генерация излучения с такими параметрами возможна только на этой установке. Все наблюдаемые изменения в роговице глаз лабораторных животных были субклиническими, то есть бессимптомными, и не привели к ее значимым патологическим изменениям. Эти научные изыскания направлены на разработку будущих инструкций и рекомендаций по работе с ТГц-излучением и прошли согласование в комитете по этике. Результаты опубликованы в журнале Biomedical Optics Express.
Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) удостоены международной премии «Прорыв» за цикл работ которые проводились в 2015 – 2024 г. на Большом адронном коллайдере в рамках коллабораций ATLAS, CMS, LHCb и ALICE (Европейский центр по ядерным исследованиям, ЦЕРН).
В настоящее время в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разрабатывается проект новой установки со встречными пучками, или коллайдера, который получил название ВЭПП-6. Основным пунктом его физической программы станет изучение физики сильных взаимодействий, а именно – изучение мезонов, барионов и других, более экзотических, адронов. Это будет сравнительно недорогая, однако суперэффективная установка – за счет использования особого метода встречи пучков частиц. Первый этап реализации проекта – экспериментальная проверка этого метода – будет осуществлен в рамках существующего финансирования Института.
Биологи научно-исследовательского института клинической и экспериментальной лимфологии (НИИКЭЛ-филиал Института цитологии и генетики СО РАН, ИЦиГ СО РАН) совместно с коллегами из Новосибирского государственного университета (НГУ), ИЦиГ СО РАН и Института ядерной физики им. Г. И. Будкера (ИЯФ СО РАН) провели ряд экспериментов по исследованию воздействия терагерцевого излучения на клетки меланомы человека. Клетки облучались на Новосибирском лазере на свободных электронах (НЛСЭ) ИЯФ СО РАН с частотой излучения 2.3 ТГц и средней интенсивностью 0.05 Вт/см2 – генерация излучения с такими параметрами возможна только на этой установке. Метаболомный скрининг и биоинформатический анализ показали, что ТГц-излучение влияет на энергетический метаболизм клеток меланомы. Эти работы имеют фундаментальный характер и расширяют представление о биологических эффектах терагерцового излучения, а также клеточных реакций на его воздействие. Результаты опубликованы в журнале «Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids».