Физики создали плотную и горячую плазму для получения экстремального ультрафиолетового излучения для передовых полупроводниковых устройств

19.06.2025

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. 

Фермилаб уверенно завершил эксперимент по проверке Стандартной модели, точку в котором все же поставят исследования в Новосибирске

03.06.2025

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.

Результаты зарубежных и российских физиков совпали: Стандартная модель в очередной раз прошла проверку

28.05.2025

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. 

Детекторные технологии ученых РФФ помогут развитию материаловедения в России

16.05.2025

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».

Ученые оценили влияние терагерцевого излучения на роговицу глаз кроликов

15.05.2025

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. 

Российские физики стали лауреатами международной премии «Прорыв»

29.04.2025

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).

Определен первый этап реализации проекта коллайдера ВЭПП-6

17.04.2025

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.

Терагерцевое излучение повлияло на метаболизм клеток меланомы

03.04.2025

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». 

Физики измерили поперечные потери в магнитной ловушке открытого типа при помощи новой диагностической системы

20.03.2025

Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработали диагностическую систему, которая способна с высокой точностью измерять потери энергии из открытых магнитных систем, использующихся для удержания плазмы в экспериментах по управляемому термоядерному синтезу (УТС). Исследования проводились на установке ГДЛ (Газодинамическая ловушка) и показали, что от 20 до 40% энергии, захваченной в плазму, теряется поперек магнитного поля. Следующая задача физиков состоит в том, чтобы научиться с ними бороться – идеи уже есть. Результаты опубликованы в журнале Journal of Plasma Physics.

Разработан программно-аппаратный комплекс управления устройствами питания систем ЦКП «СКИФ», который можно сравнить с нервной системой человека

06.03.2025

Задача ускорительного комплекса (УК) СКИФ – сформировать пучок электронов и, разогнав его до нужной скорости, инжектировать в накопительное кольцо, которое также является частью УК. Циркулируя в накопительном кольце по круговой орбите со скоростью, близкой к скорости света, электронный пучок генерирует синхротронное излучение (СИ) для пользователей ЦКП «СКИФ». УК представляет собой комплекс больших электрофизических установок, включающих множество сложных систем. Одной из них является система питания магнитных элементов, которая обеспечивает движение частиц в ускорителях и каналах транспортировки УК. Всего в составе УК СКИФ насчитывается более 2500 источников питания магнитных элементов. Все они будут находиться под управлением программно-аппаратного комплекса (ПАК), который разработали специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН). ПАК отвечает за функционирование всех частей ускорительного комплекса, поэтому его еще называют мозгом и нервной системой установки. Основной элемент ПАК – это контроллеры, специальные электронные устройства с собственным программным обеспечением, которые и будут задавать и контролировать отработку тока для каждого источника питания по заданному сценарию.

Физики синтезируют за секунды керамику для нанесения термобарьерных покрытий на лопатки газотурбинных двигателей

20.02.2025

Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) и Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработали технологические приемы сверхскоростного синтеза высокоэнтропийной керамики с применением пучка быстрых электронов. Специалистам удалось получить материал на основе оксидной керамики с уникальными прочностными и теплозащитными свойствами. Области применения такой керамики разнообразны –  от электроники и ядерной физики до катализа и биомедицины. Данная работа нацелена на производство термобарьерных покрытий для конструкционных элементов газотурбинных двигателей самолетов. Синтез керамики проводился на УНУ Стенд ЭЛВ-6 – промышленном ускорителе электронов ИЯФ СО РАН, который позволяет изготавливать материал с нужными характеристиками за несколько секунд. Результаты опубликованы в журнале Ceramics International. Работы ведутся при поддержке гранта РНФ.

Выполнен очередной этап запуска инжекционного комплекса СКИФ

08.02.2025

Линейный ускоритель Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») вышел на свои проектные параметры. Пучок электронов в ускорителе достиг энергии 200 МэВ, проведен через транспортный канал в бустерный синхротрон и успешно зарегистрирован на люминофорном датчике бустера. Таким образом, специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера (ИЯФ СО РАН) готовы перейти к новой фазе работ – началу запуска бустерного синхротрона, который в мае 2025 года завершится ускорением пучка до 3 ГэВ и его выпуском по длинному транспортному каналу к накопительному кольцу.