Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН) и Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) подписали государственный контракт на изготовление технологически сложного оборудования для Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»). Продемонстрировать первый пучок заряженных частиц с проектными параметрами планируется в конце следующего года.
Академик РАН Павел Логачев утвержден на должность директора Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН с 20 октября 2020 года на срок 5 лет.
Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработали прототип необычного сверхпроводящего эллиптического ондулятора – устройства с периодическим магнитным полем, генерирующим ондуляторное излучение (ОИ) с циркулярно-поляризованным излучением. При движении внутри ондулятора электрон попадает в поперечное магнитное поле, изменяющееся по спирали и генерирует циркулярно-поляризованное излучение. Хотя эксперименты со спиральными ондуляторами с вращающимся магнитным полем ведутся с 70-х гг. XX в., схема установки, предложенная в Институте, реализована впервые в мире. Планируется, что данный вид магнитов будет использоваться на экспериментальных станциях Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») и позволит пользователям работать с методом рентгеновского магнитного дихроизма, необходимого для изучения веществ со сложной магнитной структурой, например, редкоземельных элементов или молекулярных магнетиков. Результаты работы были представлены на конференции Synchrotron and Free electron laser Radiation: generation and application (SFR-2020).
В физике элементарных частиц важной задачей при создании детекторов является покрытие различных пластиковых волокон и металлических проволок (диаметрами от нескольких десятков микрон и больше) тонким слоем заданного металла. Наиболее распространенная в мире технология «гальваники» не подходит как для непроводящих волокон, так и для тонких металлических проволок из-за интенсивной эрозии, которая происходит из-за используемых химических реактивов. Технология магнетронного разряда, при которой сквозь область разряда протягивается покрываемое волокно (или проволока), позволяет обойти эти сложности. Поэтому в ИЯФ СО РАН была создана опытная установка магнетронного напыления металлических покрытий на проволоки и волокна. К настоящему моменту произведена металлизация десятков километров оптоволокна.
Чем больше коллайдер, тем выше энергия столкновения частиц, и тем больше открывается новых областей для исследования. Но ставка на сверхвысокие энергии – это дорого и сложно. Поэтому в физике развиваются другие методы, один из них – кильватерное ускорение, при котором пучок частиц ускоряется электрическим полем плазменной волны, возбуждаемой драйвером. В лаборатории SLAC (США) впервые в мире была измерена долговременная динамика плазменной кильватерной волны. Эксперимент помогли интерпретировать теоретики Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН). Они рассчитали динамику волны до 1500 пикосекунд, что в 40 раз превосходит результаты других теоретических групп. Оказалось, что более 80% начальной энергии волны остаётся в плазме и переходит в энергию ее разлёта. Это делает оценки некоторых параметров будущих кильватерных ускорителей менее оптимистичными, чем считалось ранее. Статья об этом опубликована в Nature Communications.
Установку класса мегасайенс Центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») – источник синхротронного излучения (СИ) поколения «4+» с энергией 3 ГэВ – планируется использовать для исследований в области структурной вирусологии, кристаллографии белков, материаловедении и многих других. Благодаря беспрецедентно малому эмиттансу – параметру, определяющему уровень яркости СИ, на установке будет возможна генерация и использование когерентных рентгеновских лучей. С помощью когерентного излучения исследователи из различных областей науки смогут воссоздать трехмерную структуру объектов с нанометровым разрешением. В Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработана магнитная структура особой конструкции, которая позволит достичь таких параметров. Результаты были представлены на конференции Synchrotron and Free electron laser Radiation: generation and application (SFR-2020), прошедшей в июле 2020 г. в ИЯФ СО РАН.
Международный эксперимент Belle II, задача которого состоит в прецизионной проверке современной теории элементарных частиц – Стандартной модели, а также в поиске явлений за ее пределами, реализуется на электрон-позитронном коллайдере SuperKEKB в Лаборатории физики высоких энергий (KEK) в Цукубе (Япония). Активное участие в подготовке и проведении эксперимента принимают специалисты из Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирского государственного университета (НГУ). Например, ИЯФ СО РАН полностью отвечает за корректную работу и поддержку калориметра – одной из систем детектора Belle II, регистрирующей и измеряющей энергию гамма-квантов, электронов и позитронов. В июле 2020 г. работы по созданию системы сбора данных для калориметра эксперимента Belle II были отмечены именной стипендией Правительства РФ. Ее получил аспирант ИЯФ СО РАН Михаил Ремнев.
Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с заводами ООО «Призма» (г. Искитим) и АО «Полема» (г. Тула) запускают разработку и производство магниторазрядных насосов и нераспыляемых геттеров (газопоглотителей). Эти устройства позволяют создавать сверхвысокий вакуум в ускорителях. Например, в основном накопительном кольце Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») будет размещено порядка пятисот подобных насосов. На данный момент изготовлен прототип магниторазрядного насоса и проведены предварительные расчеты и измерения, которые показали приемлемую скорость откачки остаточных газов. При успешном запуске производства этого оборудования для ЦКП «СКИФ», удастся сэкономить 10-15% от стоимости его зарубежного аналога. Промежуточные результаты приняты к печати в журнале AIP Conference Proceedings.
Проблема разрушения материалов первой стенки вакуумной камеры – одна из ключевых для термоядерных реакторов, основанных на магнитном удержании плазмы. Предполагается, что наиболее походящим материалом для создания такой стенки является вольфрам. Однако для того, чтобы использовать его в экспериментальном термоядерном реакторе ИТЭР, необходимо понимать, какие процессы происходят с этим материалом при экстремальных нагрузках. Ученые Института ядерной физики им. Г И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) нашли новый способ определения опасных внутренних механических напряжений, возникающих вследствие пластических деформаций поверхности металла от тепловых нагрузок. Уникальность метода в том, что он позволяет в реальном времени наблюдать за деформацией металла. Работа поддержана грантом РНФ 19-19-00272 и награждена диплом 3-ей степени на Конкурсе молодых ученых (КМУ) ИЯФ СО РАН.
Правительство РФ внесло изменения в график финансирования Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» — первый транш в размере 774,1 млн рублей на создание технологически сложного оборудования ускорительного комплекса должен поступить в 2020 году.