Institutt for kjernefysikk, Institutt for kjernefysikk, RAS. Hva så jeg

Ved Institutt for kjernefysikk. G.I. Budker SB RAS lanserte en kraftig injektor av en stråle av hydrogenatomer med en designpartikkelenergi på opptil én million elektronvolt.

I denne injektoren dannes en stråle av atomer ved å nøytralisere en stråle av negative hydrogenioner akselerert til den nødvendige energien. Denne eksperimentelle installasjonen ble utviklet og produsert etter ordre fra det amerikanske selskapet TAE Technologies, som lager en nøytronfri termonukleær reaktor. Ved å bruke installasjonen planlegger forskerne å teste plasmavarmeteknologien i TAE Technologies-reaktoren og demonstrere påliteligheten og den høye effektiviteten til alle injektorelementer.

Video fra youtube.com/ https://www.youtube.com/embed/8C5XF2_NvgU

im8.kommersant.ru

Forskere ved Institutt for kjernefysikk (INP) av den sibirske grenen til det russiske vitenskapsakademiet moderniserte synkrotronstrålingsgeneratoren de opprettet: de var de første i verden som stoppet fordampningen av flytende helium, som avkjølte installasjonen og krevde konstant tanking. Den forbedrede generatoren vil begynne å jobbe i det italienske laboratoriet ELETTRA i begynnelsen av 2018, rapporterte pressetjenesten til Institute of Nuclear Physics SB RAS torsdag. "Instituttet for kjernefysikk SB RAS opprettet en superledende wiggler for ELETTRA-laboratoriet - en enhet for å generere synkrotronstråling - i 2003, i januar 2018, vil BINP SB RAS-ansatte fullføre en radikal modernisering av denne enheten, der for første gang det vil være mulig å unngå fordampning av flytende helium i et kryogent system. Kostnaden for modernisering er estimert til mer enn 500 tusen dollar, heter det i uttalelsen. Det skapes et sterkt magnetfelt i wiggleren, og enheten må avkjøles med flytende helium. «Heliumet fordamper, og du må bruke titusenvis av dollar i året på å fylle drivstoff. Vi har lært å lage kryostater basert på spesielle kjølemaskiner som kan fungere pålitelig i årevis uten å fordampe flytende helium, noe ingen i verden ennå har demonstrert», siterer pressetjenesten den ledende forskeren ved Institute of Nuclear Physics SB RAS.

ELETTRA-laboratoriet i Italia er en åpen plattform for eksperimenter med en spesialisert elektronakselerator - en kilde til synkrotronstråling. Ved hjelp av denne strålingen utføres ulike studier: fra å studere strukturen til materialer og nye legemidler til kreftcelleterapi.

tass.ru

NOVOSIBIRSK, 25. desember. /TASS/. Forskere ved Institutt for kjernefysikk (INP) av den sibirske grenen av det russiske vitenskapsakademiet i Novosibirsk har opprettet og lansert en unik "Smola" -installasjon (en spiral magnetisk åpen felle), som i fremtiden vil tillate å øke plasmaoppvarmingen fra 10 millioner grader flere ganger, fortalte visedirektøren for BINP SB RAS til journalister mandag for vitenskapelig arbeid Alexander Ivanov.

I fremtiden skal fellen brukes i en miljøvennlig termonukleær reaktor som opererer uten supertungt hydrogen.

«Vi har en gass dynamisk felle (GDT) installasjon, der vi allerede har varmet opp plasmaet til 10 millioner grader. Hvis du forsyner den med slike elementer (som "Harpiks" - TASS-notat), bør plasmatemperaturen øke flere ganger. Denne ideen for utvikling av lineære plasmabevegelsessystemer ble fremmet for første gang i verden, sa Ivanov.

Verdens første modell for dannelsen av vulkanske prosesser ble opprettet ved hjelp av en unik installasjon for elektronstrålesveising av forskere fra Institute of Nuclear Physics (INP) og Institute of Geology and Mineralogy (IGM) i Siberian Branch of the Russian Academy of Vitenskaper. Sjefforskeren ved Institutt for geologi og mineralogi ved SB RAS, Viktor Sharapov, fortalte media om dette.

Ifølge ham klarte forskere ved å bruke installasjonen deres å smelte bergarter som ble hentet fra Avachinsky-vulkanen i Kamchatka. Nå vil sibirske forskere kunne simulere seismiske prosesser som skjer på 40-70 kilometers dyp mens de studerer malmforekomster.

Ved KEK-akseleratorsenteret (Tsukuba, Japan) er installasjonen av Belle II-detektoren ved strålemøtepunktet til SuperKEKB-kollideren fullført, melder pressetjenesten til KEK (den japanske organisasjonen for studier av høyenergiakseleratorer) .

Totalvekten på detektoren overstiger 1400 tonn. Et av nøkkelsystemene - et 40-tonns elektromagnetisk kalorimeter basert på cesiumjodidkrystaller - ble opprettet og utviklet med avgjørende deltakelse fra Institute of Nuclear Physics. G.I. Budker SB RAS (BINP SB RAS) og Novosibirsk State University (NSU). Integreringen av detektoren og akseleratoren er et viktig skritt mot å starte datainnsamling senere i år.

Institutt for kjernefysikk SB RAS har utviklet en spesiell installasjon som har en målrettet effekt på selv den mest resistente svulsten

Sibirske forskere ønsker ikke å si at dette er et gjennombrudd i behandlingen av kreft, men de reduserer ikke deres fordeler i opprettelsen. Den vitenskapelige kunnskapen kalles "bor-nøytronfangstterapi for kreft." Det er overraskende, men essensen av oppfinnelsen kan innpode håp i sjelene til titusenvis av landsmenn, som onkologer ikke kan hjelpe med noe ennå... Enheten er selvfølgelig mildt sagt. Faktisk ... det okkuperer et spesielt beskyttet rom med et areal på 60 kvadratmeter. Den ledende forskeren ved instituttet, Sergei Taskaev, snakket om driftsprinsippene til installasjonen og forklarte hvorfor skaperne var i tvil.

Institutt for kjernefysikk oppkalt etter. G.I. Budker (INP) fra den sibirske grenen til det russiske vitenskapsakademiet signerte en kontrakt på 20 millioner euro med European Centre for Research of Ions and Antiprotons (FAIR, Tyskland), ifølge hvilken de vil produsere unikt utstyr for akseleratoren, vitenskapelig direktør for FAIR, akademiker ved det russiske vitenskapsakademiet Boris Sharkov, fortalte journalister.

FAIR er det største akseleratorkomplekset for studiet av moderne kjernefysikk og subnukleær fysikk, opprettet i Tyskland med deltakelse av 15 land. Prosjektet er sammenlignbart i skala med Large Hadron Collider (CERN), den totale kostnaden er estimert til rundt en milliard euro. Eksperimenter på FAIR er planlagt å starte i 2020.

Forskere fra Institute of Nuclear Physics oppkalt etter. G.I. Budker SB RAS og Institutt for generell fysikk oppkalt etter. ER. Prokhorov RAS, med støtte fra et stipend fra Russian Science Foundation, har utviklet en ny generasjon høyhastighets elektron-optiske enheter for diagnostisering av stråler i ladede partikkelakseleratorer - en dissektor basert på et streak-kamera. Denne enheten lar deg overvåke koagellengden i sanntid. De produserte enhetene brukes allerede til å finjustere akseleratorkomplekser, samt for å studere dynamikken til relativistiske stråler. Resultatene av arbeidet ble publisert i Journal of Instrumentation.

NOVOSIBIRSK, 4. juli. /TASS/. Kjøleringen til FAIR-forskningsakseleratorkomplekset under bygging i Tyskland, som sammenlignes med Large Hadron Collider (LHC), ble designet av spesialister fra Novosibirsk Institute of Nuclear Physics (INP) SB RAS. Dette ble rapportert til TASS av lederen for instituttets forskningslaboratorium, Dmitry Schwartz.

«FAIR har mange utfordringer for å jobbe med ioner og antiprotonstråler. Antiprotoner produseres når en protonstråle med en energi på 29 gigaelektronvolt (en elektronvolt er en måleenhet for energien til en elementær partikkel - TASS-anm.) slippes ned på et mål. Men disse antiprotonene må fanges i en ring og avkjøles - dette er oppgaven til vår Collector-ring, sa Schwartz.

Forskere fra Institute of Nuclear Physics of the Siberian Branch (INP SB) RAS har utviklet unikt utstyr for en prototype av en miljøvennlig termonukleær reaktor som blir designet i USA.

Arbeidet ble utført innenfor rammen av en multimillion-dollarkontrakt mellom det sibirske instituttet og det amerikanske selskapet Tri Alpha Energy (TAE), sa vitenskapelig sekretær for RAS-avdelingen Alexey Vasiliev til TASS, og nektet å gi navn til hele kostnaden for leveransen.

Det er generelt vanskelig å snakke om INP i et nøtteskall av mange grunner. Først av alt fordi instituttet vårt ikke passer inn i de vanlige standardene. Dette er ikke akkurat et akademisk institutt som jobber med grunnleggende vitenskap, fordi det har sin egen produksjon, som er ganske lik en middelmådig plante, men i moderne tid - en god plante. Og på dette anlegget lager de ikke spiker med bokser, men de har teknologier som rett og slett ikke eksisterer noe sted i Russland. Moderne teknologier i ordets mest presise betydning, og ikke i "moderne for Sovjetunionen på 80-tallet." Og denne planten er vår egen, og ikke en der eierne er "der ute et sted" og vi bare samler produkter i en haug.
Så dette er på ingen måte et akademisk institutt.

Men heller ikke produksjon. Hva slags produksjon er dette hvis instituttet fortsatt anser hovedproduktet som det mest grunnleggende resultatet, og all denne fantastiske teknologiske fyllingen og produksjonen bare er en måte å få dette resultatet på?

Så det er fortsatt et vitenskapelig institutt med en grunnleggende profil?
Men hva med det faktum at BINP utfører det bredeste spekteret av eksperimenter relatert til Synchrotron Radiation (heretter SR) eller fri elektronlaser (heretter FEL), og disse er utelukkende anvendte eksperimenter for dusinvis av våre institutter? Og forresten har de nesten ingen annen mulighet til å gjennomføre slike eksperimenter.

Så dette er et tverrfaglig institutt?
Ja. Og mye, mye mer...

Denne historien kan begynne med instituttets historie. Eller fra i dag. Fra beskrivelser av installasjoner eller personer. Fra en historie om tilstanden til russisk vitenskap eller fysikkens prestasjoner de siste dagene. Og jeg nølte veldig lenge før jeg valgte en retning, helt til jeg bestemte meg for å fortelle om alt litt, og håper inderlig at jeg en dag vil skrive mer og legge ut dette materialet et sted.

Så, INP SB RAS oppkalt etter. G.I.Budkera eller rett og slett Institute of Nuclear Physics.
Det ble grunnlagt i 1958 av Gersh Itskovich Budker, hvis navn ved instituttet var Andrei Mikhailovich, Gud vet hvorfor. Nei, selvfølgelig, han var jøde, jødiske navn ble ikke ønsket velkommen i USSR - alt er klart. Men jeg var ikke i stand til å finne ut hvorfor Andrei Mikhailovich, og ikke Nikolai Semenovich, sier.
Forresten, hvis du hører noe som "Andrei Mikhailovich sa ..." på INP, betyr det at Budker sa.
Han er grunnleggeren av instituttet og sannsynligvis, hvis ikke for ham, og hvis ikke for Sibir, ville vi aldri hatt en slik utviklet akseleratorfysikk. Faktum er at Budker jobbet for Kurchatov, og ifølge ryktene var det rett og slett trangt for ham der. Og de ville aldri ha latt det "svinge" slik det skjedde i Sibir, hvor nye institusjoner bare ble opprettet og nye retninger åpnet seg. Og de ville ikke ha gitt ham instituttet med en gang i Moskva i den alderen. Først ville de fått ham til å se dårlig ut på stillingen som leder av laboratoriet, så ville underdirektøren generelt sett ha mistet besinnelsen og gått.

Budker dro til Novosibirsk og begynte derfra å invitere forskjellige fremragende og ikke så fremtredende fysikere. Fremragende fysikere var motvillige til å gå i eksil, så satsingen ble plassert på den unge skolen, som ble grunnlagt umiddelbart. Skolene var NSU og Fysikk- og musikkskolen ved denne NSU. Forresten, i akademiet gir nettbrettene forfatterskapet til FMS utelukkende til Lavrentyev, men levende vitner om den historien, som nå bor i Amerika og publiserer memoarene sine, hevder at forfatteren av skolen var Budker, som "solgte" ideen til Lavrentjev for en slags administrativ konsesjon.
Det er kjent at to flotte mennesker - Budker og Lavrentyev ikke kom veldig godt overens med hverandre, for å si det mildt, og dette gjenspeiles fortsatt ikke bare i forholdet til mennesker i Akademgorodok, men også i skrivingen av historien. Se på en hvilken som helst akademisk utstilling som finner sted i House of Scientists (DU), og du vil lett se at det er nesten ingen, for eksempel, fotografier fra det enorme INP-arkivet, og generelt sies det lite om det største instituttet i vårt Vitenskapsakademi ( ca. 3 tusen ansatte), og den tredje skattyteren i NSO. Ikke veldig rettferdig, men sånn er det.
Kort sagt, vi skylder instituttet, dets prestasjoner og atmosfære til Budker. Forresten, og produksjonen også. En gang i tiden ble INP kalt den mest kapitalistiske av alle instituttene i landet – den kunne produsere produktene sine og selge dem. Nå kalles det den mest sosialistiske - tross alt går alle pengene som er tjent inn i en felles pott og fordeles fra den til lønn, kontrakter og, viktigst av alt, gjennomføring av vitenskapelige eksperimenter.
Dette er en veldig kostbar sak. En endring (12 timer) av driften av en akselerator med en detektor kan koste hundretusenvis av rubler, og mesteparten av disse pengene (fra 92 til 75%) tjener BINP-ansatte. BINP er det eneste instituttet i verden som tjener penger til grunnleggende fysisk forskning på egen hånd. I andre tilfeller er slike institusjoner finansiert av staten, men her - du forstår - hvis du venter på hjelp fra staten, vil du ikke dø lenge.

Hvordan tjener INP penger? Salg av magnetiske akseleratorsystemer til andre land som ønsker å bygge sine egne akseleratorer. Vi kan stolt si at vi absolutt er en av de to eller tre beste produsentene av akseleratorringer i verden. Vi produserer både vakuumsystemer og resonatorer. Vi produserer industrielle akseleratorenheter som opererer i dusinvis av områder utenfor vår økonomi, og hjelper til med å desinfisere medisinsk utstyr, korn, mat, rense luft og avløpsvann, vel, generelt, alt som ingen legger merke til her. BINP produserer medisinske akseleratorer og røntgenenheter for røntgenfotografering, for eksempel på flyplasser eller medisinske institusjoner. Hvis du ser nøye på etikettene på disse skannerne, vil du finne at de ikke bare er plassert på Novosibirsk Tolmachevo flyplass, men også veldig mye i hovedstaden Domodedovo. BINP lager dusinvis, om ikke hundrevis av små bestillinger for høyteknologisk produksjon eller vitenskap over hele verden. Vi produserer akseleratorer og lignende utstyr for USA, Japan, Europa, Kina, India... Vi bygde en del av LHC-ringen og hadde stor suksess. Andelen russiske bestillinger hos oss er tradisjonelt lav, og det er ingenting vi kan gjøre med det - regjeringen gir ikke penger, og lokale myndigheter eller bedriftseiere har rett og slett ikke nok av det - vanligvis går regningen på millioner av dollar . Men vi må ærlig innrømme at vi også har ordinære russestipend og kontrakter, og det er vi også glade for, for Instituttet trenger alltid penger.

3. Et fragment av akseleratoren, som for tiden produseres av BINP for Brookhaven Laboratory (USA)

Gjennomsnittslønnen vår er mindre enn naboenes, og fordelingen av den virker ikke alltid rettferdig, men flertallet av iafistene godtar dette, fordi de forstår hva de jobber med og hvorfor de nekter å øke lønningene. Hver prosentandel som er plassert i den betyr minus driftsdagene for installasjonene. Det er enkelt.
Ja, noen ganger må man stoppe dem helt, og det har vært slike tilfeller også. Men heldigvis varte de bare seks måneder.
INP har råd til å lede byggingen av dyre luksushus, så lenge noen av leilighetene går til ansatte, sender disse ansatte på lange forretningsreiser i utlandet, opprettholder en av de beste skibasene i landet, hvor "Russian Ski Track" holdes årlig (forresten, basen er nå truet av nedleggelse på grunn av et annet latterlig byggeprosjekt), opprettholde sitt eget rekreasjonssenter i Burmistrovo ("Razliv"), generelt har han råd til mange ting. Og selv om det hvert år snakkes om at dette er for sløsing, holder vi fortsatt på.

Hva med vitenskap ved INP?
Vitenskap er vanskeligere. Det er fire hovedvitenskapelige retninger for BINP:
1. fysikk av elementære partikler - FEC (dvs. hva vår verden består av på det veldig, veldig mikronivå)
2. akseleratorers fysikk (dvs. enheter som du kan komme til dette mikronivået med (eller er det bedre å si "nano", etter moderne mote? :))
3. plasmafysikk
4. fysikk relatert til synkrotronstråling.

Det er flere andre områder ved BINP, spesielt de som er relatert til kjernefysikk og fotonukleær fysikk, medisinske applikasjoner, radiofysikk og mange andre mindre.

4. Dayton VEPP-3 installasjon. Hvis det ser ut til at dette er et komplett kaos av ledninger, er det generelt forgjeves. For det første er VEPP-3 en installasjon hvor det rett og slett ikke er plass, og for det andre skjer skytingen fra siden av kabeltraseen (den legges på toppen). Til slutt, for det tredje, er Dayton en av de installasjonene som noen ganger bygges inn i strukturen til VEPP-3 og deretter fjernes, dvs. Det er rett og slett ingen vits i å lage globale systemer for å "gjenopprette orden" her.

Vi har to konstant opererende akseleratorer: VEPP-2000 (forkortelsen VEPP, som ofte vises, betyr "kolliderende elektron-positronstråler"), som to detektorer opererer på - KMD og SND (kryogen magnetisk detektor og sfærisk nøytral detektor) og VEPP -4M med KEDR-detektor. VEPP-4M-komplekset inneholder en annen akselerator - VEPP-3, hvor eksperimenter relatert til SR utføres (VEPP-4 har også SR, men dette er nye stasjoner, de er fortsatt i sin spede begynnelse, selv om de har vært aktivt i utvikling nylig og en av den siste kandidatens avhandlinger fra SIshniks ble forsvart nettopp i denne retningen).

6. SI-bunker VEPP-3, røntgenfluorescens-elementanalysestasjon.

I tillegg har vi en FEL, som er direkte designet for å fungere med terahertz-stråling for alle fra utsiden, siden BINP ennå ikke har kommet opp med et "direkte" formål for det. Forresten, etter denne ekskursjonen ble det kjent at lederen av FEL, Nikolai Aleksandrovich Vinokurov, ble valgt til tilsvarende medlem av RAS.

Vi gjør vårt første stopp her for avklaring (basert på tips fra lesere). Hva er en FEL eller fri elektronlaser? Det er ikke veldig lett å forklare dette, men vi vil anta at du vet at i en konvensjonell laser oppstår stråling slik: ved hjelp av en eller annen metode varmer vi opp (eksiterer) atomene til et stoff i en slik grad at de begynner å sende ut. Og siden vi velger denne strålingen på en spesiell måte, og faller i resonans med energien (og derfor frekvensen) til strålingen, får vi en laser. Så i en FEL er strålingskilden ikke et atom, men selve elektronstrålen. Den blir tvunget til å passere den såkalte wiggleren (undulatoren), der mange magneter tvinger strålen til å "rykke" fra side til side i en sinusformet. Samtidig sender den ut den samme synkrotronstrålingen, som kan samles til laserstråling. Ved å endre strømstyrken i wiggler-magnetene eller stråleenergien kan vi endre laserfrekvensen over et bredt område, som foreløpig er uoppnåelig på noen annen måte.

Det er ingen andre FEL-installasjoner i Russland. Men de finnes i USA, en slik laser bygges også i Tyskland (et felles prosjekt av Frankrike, Tyskland og vårt institutt, kostnaden overstiger 1 milliard euro.) På engelsk høres en slik laser ut som FEL - free elektron laser.

8. Gratis elektronlaserelektronpistol

9. System for overvåking av nivået på vannkjøleresonatorer på FEL

10. FEL resonatorer

11. Denne og de to neste rammene viser FEL, sett nedenfra (den er hengt opp "fra taket").

14. Oleg Aleksandrovich Shevchenko lukker døren til LSE-hallen. Etter at grensebryteren fra den rammede radarbeskyttelsesdøren (betongblokk til høyre) er utløst, kan laseren begynne å fungere.

15. FEL kontrollrom. På bordet står briller for beskyttelse mot laserstråling.

16. En av stasjonene på FEL. Til høyre kan du se optiske stativer, hvor det er papirbiter med brent papir (mørke flekker i midten). Dette er et spor av FEL-laserstråling

17. Sjeldent skudd. Et gammelt stråleoscilloskop i FEL-kontrollrommet. Det er få slike oscilloskop igjen hos BINP, men hvis du leter kan du finne dem. I nærheten (til venstre) ligger en helt moderne digital Tektronix, men hva er interessant med den?

Vi har vår egen retning innen plasmafysikk, knyttet til inneslutning av plasma (hvor den termonukleære reaksjonen skal finne sted) i åpne feller. Slike feller er bare tilgjengelige på BINP, og selv om de ikke vil tillate at hovedoppgaven til "termonukleæren" kan oppnås - opprettelsen av kontrollert termonukleær fusjon, tillater de betydelig fremgang innen forskning på parametrene til denne kontrollerte termonukleæren. fusjon.

18. AMBAL-installasjonen er en ambipolar adiabatisk felle som for øyeblikket ikke fungerer.

19. AMBAL

Hva gjøres i alle disse installasjonene?

Hvis vi snakker om FEC, så er situasjonen komplisert. Alle prestasjonene til FCH de siste årene er assosiert med akselerator-kollidere av LHC-typen (ELH-C, som hele verden kaller det, og LHC - Large Hadron Collider, som bare vi kaller det). Dette er akseleratorer med enorm energi - omtrent 7 TeV (1 tera- eller 7 tusen gigaelektronvolt). Sammenlignet med dem er VEPP-4 på 4-5 GeV, som har vært i drift i nesten et halvt århundre, en gammel mann, hvor forskning kan utføres i et begrenset område. Og enda mer VEPP-2000 med en energi på bare rundt 1 GeV.

Jeg må dvele litt her og forklare hva GeV er og hvorfor det er mye. Hvis vi tar to elektroder og legger en potensialforskjell på 1 volt over dem, og deretter sender en ladet partikkel mellom disse elektrodene, vil den få en energi på 1 elektronvolt. Den er atskilt fra den mer kjente joulen med så mange som 19 størrelsesordener: 1 eV = 1,6*10 -19 J.
For å oppnå en energi på 1 GeV, må du lage en akselererende spenning på 1 gigavolt over elektronets flybane (en giga er en milliard volt, 10^9 eller 1.000.000.000 volt). For å oppnå energien til LHC, er det nødvendig å lage en akselererende spenning på 7 teravolt, og i dette tilfellet er det nødvendig å bruke omtrent 180 MW elektrisk kraft (dette er det beregnede forbruket). Vel, tenk videre hva som trengs for dette. Det er nok å si at LHC (LHC) drives av et av de franske atomkraftverkene som ligger i nærheten.

21. VEPP-2000-akseleratoren er en modernisering av den forrige VEPP-2M-akseleratoren. Forskjellen fra forrige versjon er den høyere energien (opptil 1 GeV) og den implementerte ideen om såkalte runde bjelker (vanligvis ser strålen mer ut som et bånd enn noe annet). I fjor startet akseleratoren i drift etter en lang periode med ombygging.

23. Kontrollrom VEPP-2000.

24. Kontrollrom VEPP-2000. Over tabellen er et diagram av akseleratorkomplekset.

25. Elektron- og positronforsterker BEP for VEPP-2000

Hvordan drar INP nytte av dette området? Den høyeste nøyaktigheten av deres forskning. Faktum er at livet er strukturert på en slik måte at stadig lettere partikler bidrar til fødselen av tyngre, og jo mer nøyaktig vi kjenner masseenergien deres, desto bedre kjenner vi bidraget til fødselen til selv Higgs-bosonet. Dette er hva BINP gjør - den får supernøyaktige resultater og studerer forskjellige sjeldne prosesser, hvis "fangst" krever ikke bare en enhet, men mye slu og fingerferdighet fra forskere. Kort sagt, med hjerner, hva annet? Og i denne forstand skiller alle tre BINP-detektorene seg godt ut - KMD, SND og KEDR (den har ingen dekoding av navnet)

26. SND er en sfærisk nøytral detektor som lar deg registrere partikler som ikke har en ladning. Bildet viser ham nær sluttmontering og oppstart av arbeidet.

Den største av våre detektorer er CEDAR. Nylig ble det fullført en serie eksperimenter på den, som gjorde det mulig å måle massen til det såkalte tau leptonet, som på alle måter er analogt med et elektron, bare mye tyngre, og J/Psi - en partikkel, første av partiklene der den fjerde største kvarken "virker". Og jeg skal forklare igjen. Som kjent er det seks kvarker totalt - de har veldig vakre og til og med eksotiske navn som partiklene de tilhører kalles (si, "sjarm" eller "rare" partikler betyr at de inneholder henholdsvis sjarm og merkelige kvarker) :

Navnene på kvarker har ingenting å gjøre med de virkelige egenskapene til forskjellige ting - en vilkårlig fantasi fra teoretikere. Navnene gitt i anførselstegn er aksepterte russiske oversettelser av vilkårene. Poenget mitt er at en "nydelig" kvark ikke kan kalles vakker eller fantastisk - en terminologisk feil. Slik er de språklige vanskelighetene, selv om t-kvarken ofte bare kalles toppkvarken :)

Så alle partikler i verden som er kjent for oss består av de to letteste kvarkene som bevis på eksistensen av de andre fire er arbeidet med å kollidere stråleakseleratorer og detektorer. Å bevise eksistensen av s-kvarken var ikke lett, det betydde riktigheten av flere hypoteser på en gang, og oppdagelsen av J/psi var en enestående prestasjon, som umiddelbart viste det enorme løftet til hele metoden for å studere elementærpartikler, og samtidig åpnet for at vi kunne studere prosessene som fant sted i verden under den store store eksplosjonen og hva som skjer nå. Massen til "sigøyneren" etter KEDR-eksperimentet ble målt med en nøyaktighet som bare overskrides ved måling av massene til et elektron og et proton med et nøytron, dvs. grunnleggende partikler i mikroverdenen. Dette er et fantastisk resultat som både detektoren og akseleratoren kan være stolte av i lang tid fremover.

28. Dette er KEDR-detektoren. Som du ser er den nå demontert, dette er en sjelden mulighet til å se hvordan den ser ut fra innsiden. Systemene blir reparert og modernisert etter lang tids arbeid, som vanligvis kalles «eksperimentell inngang» og som vanligvis varer i flere år.

29. Dette er KEDR-detektoren, sett ovenfra.

31. Kryogent system til KEDR-detektoren, tanker med flytende nitrogen som brukes til å avkjøle den superledende magneten til KEDR-detektoren (den avkjøles til temperaturen til flytende helium, forhåndskjølt til temperaturen til flytende nitrogen.)

32. I VEPP-4M-ringen

Innen akseleratorfysikk er situasjonen bedre. BINP er en av skaperne av kollidere generelt, dvs. Vi kan trygt betrakte oss selv som et av to institutter der denne metoden ble født nesten samtidig (med en forskjell på noen måneder). For første gang møtte vi materie og antimaterie på en slik måte at det var mulig å utføre eksperimenter med dem, i stedet for å observere akkurat denne antimaterie som noe fantastisk som ikke kan jobbes med. Vi foreslår og prøver fortsatt å implementere akseleratorideer som ennå ikke eksisterer i verden, og spesialistene våre oppholder seg noen ganger i utenlandske sentre klare til å gjennomføre implementeringen (i vårt land er dette dyrt og tidkrevende). Vi foreslår nye design av "fabrikker" - kraftige akseleratorer som kan "føde" et stort antall hendelser for hver omdreining av strålen. Kort sagt, her, innen akseleratorfysikk, kan BINP trygt hevde å være et institutt i verdensklasse som ikke har mistet sin betydning i alle disse årene.

Vi bygger svært få nye installasjoner og de tar lang tid å fullføre. For eksempel tok VEPP-5-akseleratoren, som var planlagt å være den største ved BINP, så lang tid å bygge at den ble moralsk foreldet. Dessuten er den opprettede injektoren så god (og til og med unik) at det ville være feil å ikke bruke den. Den delen av ringen du ser i dag er planlagt brukt ikke til VEPP-5, men for kanaler for overføring av partikler fra VEPP-5-injektoren til VEPP-2000 og VEPP-4.

33. Tunnelen for VEPP-5-ringen er kanskje den største strukturen av denne typen ved BINP i dag. Størrelsen er slik at en buss kan reise hit. Ringen ble aldri bygget på grunn av mangel på midler.

34. Fragment av forinjektoren - VEPP-3-kanalen i VEPP-5-tunnelen.

35. Dette er stativer for de magnetiske elementene til Forinjector bypass-kanalen - VEPP2000 (kanalene er fortsatt under konstruksjon i dag.)

36. Rommet til LINAC (lineær akselerator) til VEPP-5 Forinjector

37. Denne og neste ramme viser de magnetiske elementene til Foreinjector

39. Lineær akselerator til Forinjector VEPP-5.
Vakthavende ved komplekset og besøksansvarlig venter på at fotograferingen er ferdig

40. Forinjektorens kjølere lagringsenhet, hvor elektroner og positroner fra LINAC kommer inn for ytterligere akselerasjon og endringer i enkelte stråleparametere.

41. Elementer i det magnetiske systemet til lagringskjøleren. Quadrupol linse i dette tilfellet.

42. Mange gjester ved instituttet vårt tror feilaktig at den 13. bygningen, der VEPP 3, 4, 5-akseleratorene er plassert, er veldig liten. Kun to etasjer. Og de tar feil. Dette er veien ned til etasjene som ligger under jorden (det er lettere å utføre radbeskyttelse på denne måten)

I dag planlegger INP å opprette en såkalt c-tau (tse-tau) fabrikk, som kan bli det største prosjektet innen grunnleggende fysikk i Russland de siste tiårene (hvis megaprosjektet støttes av den russiske regjeringen), den forventede resultatene vil utvilsomt være på nivå med de beste i verden. Spørsmålet handler som alltid om penger, som instituttet neppe vil kunne tjene på egen hånd. En ting er å opprettholde dagens installasjoner og veldig sakte gjøre nye ting, en annen ting er å konkurrere med forskningslaboratorier som får full støtte fra sine land eller til og med foreninger som EU.

Innen plasmafysikk er situasjonen noe vanskeligere. Denne retningen har ikke vært finansiert på flere tiår, det har vært en sterk utstrømning av spesialister i utlandet, og likevel kan plasmafysikk i vårt land også finne noe å skryte av. Spesielt viste det seg at turbulens (virvler) av plasma, som bør ødelegge stabiliteten, noen ganger tvert imot, bidra til å holde den innenfor spesifiserte grenser.

43. To hovedinstallasjoner av plasmafysikk - GOL-3 (på bildet tatt fra nivået til bygningens kranbjelke) og GDL (vil være nedenfor)

44. Generatorer GOL-3 (korrugert åpen felle)

45. Et fragment av GOL-3-akseleratorstrukturen, den såkalte speilcellen.

Hvorfor trenger vi en akselerator på plasma? Det er enkelt - i oppgaven med å skaffe termonukleær energi er det to hovedproblemer: å begrense plasmaet i magnetiske felt med en vanskelig struktur (plasma er en sky av ladede partikler som prøver å skyve fra hverandre og spre seg ut i forskjellige retninger) og dets raske oppvarming til termonukleære temperaturer (tenk deg - du er en tekanne før Du varmer 100 grader i flere minutter, men her trenger du mikrosekunder til millioner av grader). BINP prøvde å løse begge problemene ved å bruke akseleratorteknologier. Resultat? På moderne TOKAMAK-er er plasmatrykket til felttrykket som kan beholdes maksimalt 10 %, ved BINP i åpne feller – opptil 60 %. Hva betyr dette? At det i TOKAMAK er umulig å utføre deuterium + deuterium syntese-reaksjonen kan kun brukes der. I en GOL-type installasjon vil det være mulig å nøye seg med deuterium.

46. Det må sies at GOL-3 ser ut som noe skapt enten i en fjern fremtid, eller rett og slett brakt av romvesener. Vanligvis gjør det et fullstendig futuristisk inntrykk på alle besøkende.

48. GOL-3

La oss nå gå videre til en annen plasmainstallasjon ved BINP - GDT (gass dynamisk felle). Helt fra begynnelsen var ikke denne plasmafellen fokusert på den termonukleære reaksjonen, den ble bygget for å studere oppførselen til plasma.

50. GDL er en ganske liten enhet, så den passer helt inn i en ramme.

Plasmafysikere har også sine egne drømmer, de ønsker å lage en ny installasjon - GDML (m - multi-mirror), utviklingen begynte i 2010, vel, ingen vet når den vil ende. Krisen påvirker oss på den mest betydningsfulle måten - høyteknologiske industrier er de første som kuttes, og med dem våre bestillinger. Hvis finansiering er tilgjengelig, kan installasjonen opprettes om 4-6 år.

Innenfor SI ligger vi (jeg snakker om Russland) bak hele den utviklede delen av planeten, for å være ærlig. Det er et stort antall SR-kilder i verden, de er bedre og kraftigere enn vår. De utfører tusenvis, om ikke hundretusener, av arbeid knyttet til studiet av alt fra biologiske molekylers oppførsel til forskning på faststofffysikk og kjemi. Faktisk er dette en kraftig kilde til røntgenstråler, som ikke kan oppnås på noen annen måte, så all forskning relatert til studiet av materiens struktur er SI.

Imidlertid er livet slik at i Russland er det bare tre SR-kilder, hvorav to ble laget her, og vi hjalp til med å lansere en (en ligger i Moskva, en annen i Zelenograd). Og bare en av dem fungerer konstant i eksperimentell modus - dette er den "gode gamle" VEPP-3, som ble bygget for tusen år siden. Faktum er at det ikke er nok å bygge en akselerator for SR. Det er også viktig å bygge utstyr til SI-stasjoner, men dette er noe som ikke finnes andre steder. Som et resultat foretrekker mange forskere i våre vestlige regioner å sende en representant "for å gjøre alt klart" i stedet for å bruke enorme mengder penger på opprettelse og utvikling av SI-stasjoner et sted i Moskva-regionen.

53. Injektorhallen for VEPP-3 - POSITRON installasjon - en av de eldste installasjonene av denne typen i verden

54. Injektorhall for VEPP-3 - POSITRON installasjon, til venstre (blå sylinder) - lineær akselerator (LINAC), til høyre - B4 synkrotron

55. I VEPP-3-ringen

56. Dette er et fugleperspektiv av VEPP-4-komplekset, eller mer presist tredje etasje i "mesaninen". Rett under er betongblokker med radarbeskyttelse, under dem er POSITRON og VEPP-3, så er det et blåaktig rom - kontrollrommet til komplekset, hvorfra komplekset og eksperimentet kontrolleres.

57. "Chief" for VEPP-3, en av de eldste akseleratorfysikerne ved INP og landet - Svyatoslav Igorevich Mishnev

Ved BINP, for nesten 3000 mennesker, er det bare litt mer enn 400 vitenskapelige arbeidere, inkludert doktorgradsstudenter. Og dere forstår alle at det ikke er en forskningsassistent som står ved maskinen, og tegningene til de nye akselerasjonsringene er heller ikke laget av avgangselever eller studenter. BINP har et stort antall ingeniører og tekniske arbeidere, som inkluderer en enorm designavdeling, teknologer, elektrikere, radioingeniører og ... dusinvis av andre spesialiteter. Vi har et stort antall arbeidere (omtrent 600 personer), mekanikere, laboratorieassistenter, radiolaboratorieassistenter og hundrevis av andre spesialiteter, som noen ganger jeg ikke engang vet om, fordi ingen er spesielt interessert i dette. Forresten, INP er en av de sjeldne bedriftene i landet som årlig holder en konkurranse for unge arbeidere - dreiere og freseoperatører.

58.

62. Produksjon ved Institutt for kjernefysikk, en av verkstedene. Utstyret er stort sett utdatert, moderne maskiner er plassert i verksteder som vi ikke har vært på, som ligger i Chemy (det er et slikt sted i Novosibirsk, ved siden av det såkalte Research Institute of Systems). Dette verkstedet har også CNC-maskiner, de var bare ikke inkludert i bildet (dette er et svar på noen kommentarer på blogger.)

Vi er iafister, vi er en enkelt organisme, og dette er hovedsaken ved instituttet vårt. Selv om det selvfølgelig er veldig viktig at fysikere leder hele den teknologiske prosessen. De forstår ikke alltid detaljene og forviklingene ved å jobbe med materialer, men de vet hvordan alt skal ende og husk at en liten feil et sted på en arbeiders maskin vil føre til en installasjon på flere millioner dollar et sted i vårt land, eller i verden. Og derfor kan en grønn student kanskje ikke engang forstå ingeniørens forklaringer, men når han blir spurt "kan dette aksepteres", vil han riste negativt på hodet og huske nøyaktig at han trenger en nøyaktighet på fem mikron på grunnlag av en meter, ellers installasjonen er skrudd. Og så er oppgaven til teknologer og ingeniører å finne ut hvordan han, skurken, kan møte sine utenkelige krav, som strider mot alt vi vanligvis gjør. Men de finner opp og gir, og investerer utrolig mye intelligens og oppfinnsomhet.

63. Den forvirrede personen som er ansvarlig for det elektriske utstyret til VEPP-4M-komplekset, Alexander Ivanovich Zhmaka.

64. Dette illevarslende bildet ble filmet ganske enkelt i en av bygningene til instituttet, i den samme hvor VEPP-3, VEPP-4 og VEPP-5 forinjektoren er plassert. Og det betyr ganske enkelt det faktum at gasspedalen fungerer og utgjør en viss fare.

65. Og denne betyr at tjenesten som er ansvarlig for sikkerheten i arbeidet vårt ikke sover. Dette er individuelle filmdosimetre av ulike typer.

67. Verdens første kolliderer, bygget i 1963 for å studere mulighetene for å bruke dem i partikkelfysikkeksperimenter. VEP-1 er den eneste kollideren i historien der stråler sirkulerte og kolliderte i et vertikalt plan.

68. Underjordiske passasjer mellom bygningene til instituttet

Takk til Elena Elk for organiseringen av fotograferingen og detaljerte historier om installasjonene.

Jeg hadde muligheten til å besøke den verdensberømte INP oppkalt etter. G.I.Budkera SB RAS. Det jeg så der, kan jeg bare vise en detaljert historie om installasjonene og selve instituttet ble satt sammen av Elena Valerievna Starostina, en forsker ved instituttet.

(Totalt 68 bilder)

Originaltekst tatt herfra .
Det er generelt vanskelig å snakke om INP i et nøtteskall av mange grunner. Først av alt fordi instituttet vårt ikke passer inn i de vanlige standardene. Dette er ikke akkurat et akademisk institutt som jobber med grunnleggende vitenskap, fordi det har sin egen produksjon, som er ganske lik en middelmådig plante, men i moderne tid en god plante. Og på dette anlegget lager de ikke spiker med bokser, men de har teknologier som rett og slett ikke eksisterer noe sted i Russland. Moderne teknologier i ordets mest presise betydning, og ikke i "moderne for Sovjetunionen på 80-tallet." Og denne planten er vår egen, og ikke en der eierne er "der ute et sted" og vi bare samler produkter i en haug.
Så dette er på ingen måte et akademisk institutt.

Men heller ikke produksjon. Hva slags produksjon er dette hvis instituttet anser hovedproduktet som det mest grunnleggende resultatet, og all denne fantastiske teknologiske fyllingen og produksjonen bare er en måte å få dette resultatet på?

Så dette er et tverrfaglig institutt?
Ja. Og mye, mye mer...

Så, INP SB RAS oppkalt etter. G.I.Budkera eller rett og slett Institute of Nuclear Physics.
Det ble grunnlagt i 1958 av Gersh Itskovich Budker, hvis navn ved instituttet var Andrei Mikhailovich, Gud vet hvorfor. Nei, selvfølgelig, han var jøde, jødiske navn ble ikke ønsket velkommen i USSR - alt er klart. Men jeg var ikke i stand til å finne ut hvorfor Andrei Mikhailovich, og ikke Nikolai Semenovich, sier.
Forresten, hvis du hører noe som "Andrei Mikhailovich sa ..." på INP, betyr det at Budker sa.
Han er grunnleggeren av instituttet og sannsynligvis, hvis ikke for ham, og hvis ikke for Sibir, ville vi aldri hatt en slik utviklet akseleratorfysikk. Faktum er at Budker jobbet for Kurchatov, og ifølge ryktene var det rett og slett trangt for ham der. Og de ville aldri ha latt det "svinge" slik det gjorde i Russland, hvor nye institusjoner bare ble opprettet og nye retninger åpnet seg. Og de ville ikke ha gitt ham instituttet med en gang i Moskva i den alderen. Først ville de fått ham til å se dårlig ut på stillingen som leder av laboratoriet, så ville underdirektøren generelt sett ha mistet besinnelsen og gått.

Budker dro til Novosibirsk og begynte derfra å invitere forskjellige fremragende og ikke så fremtredende fysikere. Fremragende fysikere var motvillige til å gå i eksil, så satsingen ble plassert på den unge skolen, som ble grunnlagt umiddelbart. Skolene var NSU og Fysikk- og musikkskolen ved denne NSU. Forresten, i akademiet gir nettbrettene forfatterskapet til FMS utelukkende til Lavrentyev, men levende vitner om den historien, som nå bor i Amerika og publiserer memoarene sine, hevder at forfatteren av skolen var Budker, som "solgte" ideen til Lavrentjev for en slags enda en administrativ konsesjon.
Det er kjent at to flotte mennesker - Budker og Lavrentyev ikke kom veldig godt overens med hverandre, for å si det mildt, og dette gjenspeiles fortsatt ikke bare i forholdet til mennesker i Akademgorodok, men også i skrivingen av historien. Se på en hvilken som helst akademisk utstilling som finner sted i House of Scientists (DU), og du vil lett se at det er nesten ingen, for eksempel, fotografier fra det enorme INP-arkivet, og generelt sies det lite om det største instituttet i vårt Vitenskapsakademi ( ca. 3 tusen ansatte), og den tredje skattyteren i NSO. Ikke veldig rettferdig, men sånn er det.
Kort sagt, vi skylder instituttet, dets prestasjoner og atmosfære til Budker. Forresten, og produksjonen også. En gang i tiden ble INP kalt den mest kapitalistiske av alle instituttene i landet – den kunne produsere produktene sine og selge dem. Nå kalles det den mest sosialistiske - tross alt går alle pengene som er tjent inn i en felles pott og fordeles fra den til lønn, kontrakter og, viktigst av alt, gjennomføring av vitenskapelige eksperimenter.
Dette er en veldig kostbar sak. En endring (12 timer) av driften av en akselerator med en detektor kan koste hundretusenvis av rubler, og mesteparten av disse pengene (fra 92 til 75%) tjener BINP-ansatte. BINP er det eneste instituttet i verden som tjener penger til grunnleggende fysisk forskning på egen hånd. I andre tilfeller er slike institusjoner finansiert av staten, men i vårt land - du forstår - hvis du venter på hjelp fra staten, vil du ikke dø lenge.

Hvordan tjener INP penger? Salg av magnetiske akseleratorsystemer til andre land som ønsker å bygge sine egne akseleratorer. Vi kan stolt si at vi absolutt er en av de to eller tre beste produsentene av akseleratorringer i verden. Vi produserer både vakuumsystemer og resonatorer. Vi produserer industrielle akseleratorenheter som opererer i dusinvis av områder utenfor vår økonomi, og hjelper til med å desinfisere medisinsk utstyr, korn, mat, rense luft og avløpsvann, vel, generelt, alt som ingen legger merke til her. BINP produserer medisinske akseleratorer og røntgenenheter for røntgenfotografering, for eksempel på flyplasser eller medisinske institusjoner. Hvis du ser nøye på etikettene på disse skannerne, vil du finne at de ikke bare er plassert på Novosibirsk Tolmachevo flyplass, men også veldig mye i hovedstaden Domodedovo. BINP lager dusinvis, om ikke hundrevis av små bestillinger for høyteknologisk produksjon eller vitenskap over hele verden. Vi produserer akseleratorer og lignende utstyr for USA, Japan, Europa, Kina, India... Vi bygde en del av LHC-ringen og hadde stor suksess. Andelen russiske bestillinger her er tradisjonelt lav, og det er ingenting vi kan gjøre med det – myndighetene gir ikke penger, og lokale myndigheter eller bedriftseiere har rett og slett ikke nok av det – vanligvis går regningen på millioner av dollar. Men vi må ærlig innrømme at vi også har ordinære russestipend og kontrakter, og det er vi også glade for, for Instituttet trenger alltid penger.

3. Et fragment av akseleratoren, som for tiden produseres av Nuclear Physics Institute for Brookhaven Laboratory (USA)

Hva med vitenskap ved INP?
Vitenskap er vanskeligere. Det er fire hovedvitenskapelige retninger for BINP:
1. fysikk av elementærpartikler - FEP (dvs. hva vår verden består av på veldig, veldig mikronivå)
2. akseleratorers fysikk (dvs. enheter ved hjelp av hvilke man kan nå dette mikronivået (eller er det bedre å si "nano", etter moderne mote? :))
3. plasmafysikk
4. fysikk relatert til synkrotronstråling.

Det er flere andre områder ved BINP, spesielt de som er relatert til kjernefysikk og fotonukleær fysikk, medisinske applikasjoner, radiofysikk og mange andre mindre.

4. Installasjon Dayton VEPP-3. Hvis det ser ut til at dette er et komplett kaos av ledninger, er det generelt forgjeves. For det første er VEPP-3 en installasjon hvor det rett og slett ikke er plass, og for det andre skjer skytingen fra siden av kabeltraseen (den legges på toppen). Til slutt, for det tredje, er Dayton en av de installasjonene som noen ganger bygges inn i strukturen til VEPP-3 og deretter fjernes, dvs. Det er rett og slett ingen vits i å lage globale systemer for å "gjenopprette orden" her.

Vi har to konstant opererende akseleratorer: VEPP-2000 (forkortelsen VEPP, som ofte vil bli påtruffet, betyr "kolliderende elektron-positronstråler"), som to detektorer opererer på - KMD og SND (kryogen magnetisk detektor og sfærisk nøytral detektor) og VEPP -4M med KEDR-detektor. VEPP-4M-komplekset inneholder en annen akselerator - VEPP-3, hvor eksperimenter relatert til SR utføres (VEPP-4 har også SR, men dette er nye stasjoner, de er fortsatt i sin spede begynnelse, selv om de har vært aktivt i utvikling nylig og en av den siste kandidatens avhandlinger fra SIshniks ble forsvart nettopp i denne retningen).

5. SI-bunker VEPP-3, røntgenfluorescens-elementanalysestasjon.

6. SI-bunker VEPP-3, røntgenfluorescens-elementanalysestasjon.

8. Gratis elektronlaserelektronkanon

9. System for overvåking av nivået på vannkjøling av resonatorene på FEL

10. FEL-resonatorer

11. Denne og de to neste rammene viser FEL, sett nedenfra (den er opphengt "fra taket").

14. Oleg Aleksandrovich Shevchenko lukker døren til LSE-hallen. Etter at grensebryteren fra den rammede radarbeskyttelsesdøren (betongblokk til høyre) er utløst, kan laseren begynne å fungere.

15. FEL kontrollrom. På bordet står briller for beskyttelse mot laserstråling.

16. En av stasjonene på FEL. Til høyre kan du se optiske stativer, hvor det er papirbiter med brent papir (mørke flekker i midten). Dette er et spor av FEL-laserstråling

17. Sjeldent skudd. Et gammelt stråleoscilloskop i FEL-kontrollrommet. Det er få slike oscilloskop igjen hos BINP, men hvis du leter kan du finne dem. I nærheten (til venstre) ligger en helt moderne digital Tektronix, men hva er interessant med den?

18. AMBAL-installasjonen er en ambipolar adiabatisk felle som for øyeblikket ikke fungerer.

Hva gjøres i alle disse installasjonene?

Hvis vi snakker om FEC, så er situasjonen komplisert. Alle prestasjonene til FCH de siste årene er assosiert med akselerator-kollidere av LHC-typen (ELH-C, som hele verden kaller det, og LHC - Large Hadron Collider, som bare vi kaller det). Dette er akseleratorer med enorm energi – omtrent 200 GeV (gigaelektronvolt). Sammenlignet med dem er VEPP-4 på 4-5 GeV, som har vært i drift i nesten et halvt århundre, en gammel mann, hvor det er mulig å forske i et begrenset område. Og enda mer VEPP-2000 med en energi på bare rundt 1 GeV.

Jeg må dvele litt her og forklare hva GeV er og hvorfor det er mye. Hvis vi tar to elektroder og legger en potensialforskjell på 1 volt over dem, og deretter sender en ladet partikkel mellom disse elektrodene, vil den få en energi på 1 elektronvolt. Den er atskilt fra den mer kjente joulen med så mange som 19 størrelsesordener: 1 eV = 1,6*10 -19 J.
For å oppnå en energi på 1 GeV, er det nødvendig å skape en akselererende spenning på 1 gigavolt over elektronets flyvei. For å få energien fra LHC må du lage en spenning på 200 gigavolt (en giga er en milliard volt, 10 9 eller 1 000 000 000 volt). Vel, tenk videre hva som trengs for dette. Det er nok å si at LHC (LHC) drives av et av de franske atomkraftverkene som ligger i nærheten.

21. VEPP-2000-akselerator – modernisering av den forrige VEPP-2M-akseleratoren. Forskjellen fra forrige versjon er den høyere energien (opptil 1 GeV) og den implementerte ideen om såkalte runde bjelker (vanligvis ser strålen mer ut som et bånd enn noe annet). I fjor startet akseleratoren i drift etter en lang periode med ombygging.

23. Kontrollrom VEPP-2000.

24. Kontrollrom VEPP-2000. Over tabellen er et diagram av akseleratorkomplekset.

25. Booster av elektroner og positroner BEP for VEPP-2000

26. SND er en sfærisk nøytral detektor som lar deg registrere partikler som ikke har en ladning. Bildet viser ham nær sluttmontering og oppstart av arbeidet.

Den største av våre detektorer er KEDR. Nylig ble det fullført en rekke eksperimenter på den, som gjorde det mulig å måle massen til det såkalte tau-leptonet, som på alle måter er analogt med et elektron, bare mye tyngre, og J/Psi-partikkelen, den første av partiklene der den fjerde største kvarken «virker». Og jeg skal forklare igjen. Som kjent er det seks kvarker totalt - de har veldig vakre og til og med eksotiske navn som partiklene de tilhører kalles (si, "sjarm" eller "rare" partikler betyr at de inneholder henholdsvis sjarm og merkelige kvarker) :

Navnene på kvarker har ingenting å gjøre med de virkelige egenskapene til forskjellige ting - en vilkårlig fantasi fra teoretikere. Navnene gitt i anførselstegn er aksepterte russiske oversettelser av vilkårene. Poenget mitt er at en "pen" kvark ikke kan kalles vakker eller vakker - en terminologisk feil. Slik er de språklige vanskelighetene, selv om t-kvarken ofte bare kalles toppkvarken :)

28. Dette er KEDR-detektoren. Som du ser er den nå demontert, dette er en sjelden mulighet til å se hvordan den ser ut fra innsiden. Systemene blir reparert og modernisert etter lang tids arbeid, som vanligvis kalles «eksperimentell inngang» og som vanligvis varer i flere år.

29. Dette er KEDR-detektoren, sett ovenfra.

31. Kryogent system til KEDR-detektoren, tanker med flytende nitrogen som brukes til å avkjøle den superledende magneten til KEDR-detektoren (den avkjøles til temperaturen til flytende helium, forhåndskjølt til temperaturen til flytende nitrogen.)

32. I VEPP-4M-ringen

33. Tunnelen for VEPP-5-ringen er kanskje den største strukturen av denne typen ved BINP i dag. Størrelsen er slik at en buss kan reise hit. Ringen ble aldri bygget på grunn av mangel på midler.

34. Fragment av Forinjector - VEPP-3-kanalen i VEPP-5-tunnelen.

35. Dette er stativer for de magnetiske elementene til Forinjector bypass-kanalen - VEPP2000 (kanalene er fortsatt under konstruksjon i dag.)

36. Rom for LINAC (lineær akselerator) til VEPP-5 forinjektor

37. Denne og neste ramme viser de magnetiske elementene til Forinjector

39. Lineær akselerator til Forinjector VEPP-5. Vakthavende ved komplekset og besøksansvarlig venter på at fotograferingen er ferdig

40. Forinjektorkjølerlagring, hvor elektroner og positroner fra LINAC kommer inn for ytterligere akselerasjon og endring av noen stråleparametere.

41. Elementer i det magnetiske systemet til lagringskjøleren. Quadrupol linse i dette tilfellet.

42. Mange gjester ved instituttet vårt tror feilaktig at den 13. bygningen, der VEPP3, 4, 5-akseleratorene er plassert, er veldig liten. Kun to etasjer. Og de tar feil. Dette er veien ned til etasjene som ligger under jorden (det er lettere å utføre radbeskyttelse på denne måten)

43. To hovedinstallasjoner av plasmafysikk - GOL-3 (på bildet tatt fra nivået til bygningens kranbjelke) og GDL (vil være nedenfor)

44. Generatorer GOL-3 (korrugert åpen felle)

45. Fragment av GOL-3-akseleratorstrukturen, den såkalte speilcellen.

46. Det må sies at GOL-3 ser ut som noe skapt enten i en fjern fremtid, eller ganske enkelt brakt av romvesener. Vanligvis gjør det et fullstendig futuristisk inntrykk på alle besøkende.

50. GDL er en ganske liten installasjon, så den passer helt inn i én ramme.

Plasmafysikere har også sine egne drømmer, de ønsker å lage en ny installasjon - GDML (m - multi-mirror), utviklingen begynte i 2010, men ingen vet når den vil ende. Krisen påvirker oss på den mest betydningsfulle måten - høyteknologiske industrier er de første som kuttes, og med dem våre bestillinger. Hvis finansiering er tilgjengelig, kan installasjonen opprettes om 4-6 år.

55. I VEPP-3-ringen

56. Dette er et fugleperspektiv av VEPP-4-komplekset, eller mer presist tredje etasje i "mezzaninen". Rett under er betongblokker med radarbeskyttelse, under dem er POSITRON og VEPP-3, så er det et blåaktig rom - kontrollrommet til komplekset, hvorfra komplekset og eksperimentet kontrolleres.

57. "Chief" for VEPP-3, en av de eldste akseleratorfysikerne ved BINP og landet - Svyatoslav Igorevich Mishnev

62. BINP-produksjon, et av verkstedene. Utstyret er stort sett utdatert, moderne maskiner er plassert i verksteder som vi ikke har vært på, som ligger i Chemy (det er et slikt sted i Novosibirsk, ved siden av det såkalte Research Institute of Systems). Dette verkstedet har også CNC-maskiner, de var bare ikke inkludert i bildet (dette er et svar på noen kommentarer på blogger.)

63. Den forvirrede personen som er ansvarlig for det elektriske utstyret til VEPP-4M-komplekset, Alexander Ivanovich Zhmaka.

64. Dette illevarslende skuddet ble filmet ganske enkelt i en av bygningene til instituttet, i den samme hvor VEPP-3, VEPP-4 og VEPP-5-injektoren er plassert. Og det betyr ganske enkelt det faktum at gasspedalen fungerer og utgjør en viss fare.

67. Verdens første kolliderer, bygget i 1963 for å studere mulighetene for å bruke dem i eksperimenter innen partikkelfysikk. VEP-1 er den eneste kollideren i historien der stråler sirkulerte og kolliderte i et vertikalt plan.

68. Underjordiske passasjer mellom instituttets bygninger

Takk til Elena Elk for organiseringen av fotograferingen og detaljerte historier om installasjonene.

6. juni 2016

60 skudd | 12.02.2016

I februar, som en del av vitenskapens dager i Novosibirsk Akademgorodok, dro jeg på en ekskursjon til Institutt for kjernefysikk. Kilometer med underjordiske passasjer, partikkelakseleratorer, lasere, plasmageneratorer og andre vitenskapelige underverker i denne rapporten.

Institutt for kjernefysikk oppkalt etter. G.I. Budkera (BINP SB RAS) er det største akademiske instituttet i landet, et av verdens ledende sentre innen høyenergi- og akseleratorfysikk, plasmafysikk og kontrollert termonukleær fusjon. Instituttet gjennomfører store eksperimenter innen partikkelfysikk, utvikler moderne akseleratorer, intense kilder til synkrotronstråling og frie elektronlasere. På de fleste av sine områder er instituttet det eneste i Russland.

De første enhetene som en besøkende møter rett i instituttets korridor er en resonator og en bøyemagnet med VEPP-2M. I dag er de museumsutstillinger.
Slik ser resonatoren ut. I hovedsak er det en partikkelakselerator.

Installasjonen med kolliderende elektron-positronstråler VEPP-2M begynte å operere i 1974. Fram til 1990 ble den modernisert flere ganger, injeksjonsdelen ble forbedret og nye detektorer ble installert for å utføre høyenergifysikkeksperimenter.

En roterende magnet som avleder en stråle av elementære partikler for å passere langs en ring.

VEPP-2M er en av de første kolliderene i verden. Forfatteren av den innovative ideen om å kollidere kolliderende stråler av elementærpartikler var den første direktøren for Institute of Nuclear Physics ved SB RAS - G. I. Budker. Denne ideen ble en revolusjon innen høyenergifysikk og tillot eksperimenter å nå et fundamentalt nytt nivå. Nå brukes dette prinsippet over hele verden, inkludert ved Large Hadron Collider.

Den neste installasjonen er VEPP-2000 akseleratorkomplekset.

VEPP-2000 kollideren er en moderne installasjon med kolliderende elektron-positronstråler, bygget ved BINP SB RAS på begynnelsen av 2000-tallet i stedet for VEPP-2M-ringen, som vellykket fullførte sitt fysiske program. Den nye lagringsringen har et bredere energiområde fra 160 til 1000 MeV i strålen, og en størrelsesorden høyere lysstyrke, det vil si antall interessante hendelser per tidsenhet.

Høy lysstyrke oppnås ved å bruke det originale konseptet med runde kolliderende stråler, først foreslått ved BINP SB RAS og brukt på VEPP-2000. KMD-3- og SND-detektorer er plassert ved møtepunktene til strålene. De registrerer forskjellige prosesser som skjer under utslettelse av et elektron med antipartikkelen - et positron, for eksempel fødselen av lette mesoner eller nukleon-antinukleon-par.

Opprettelsen av VEPP-2000 ved bruk av en rekke avanserte løsninger innen magnetsystemet og strålediagnosesystemet i 2012 ble tildelt den prestisjetunge prisen innen akseleratorfysikk. Wexler.

Kontrollrom VEPP-2000. Installasjonen styres herfra.

I tillegg til datautstyr brukes slike instrumentskap også for å overvåke og kontrollere installasjonen.

Alt er godt synlig her, med lyspærer.

Etter å ha gått minst en kilometer gjennom instituttets korridorer, ankom vi synkrotronstrålingsstasjonen.

Synkrotronstråling (SR) oppstår når høyenergielektroner beveger seg i et magnetfelt i akseleratorer.

Stråling har en rekke unike egenskaper og kan brukes til forskning på materie og til teknologiske formål.

Egenskapene til SR er tydeligst manifestert i røntgenspekteret - kilder til SR er de lyseste kildene til røntgenstråling.

I tillegg til ren vitenskapelig forskning, brukes SI også til anvendte problemstillinger. For eksempel utvikling av nye elektrodematerialer for litium-ion-batterier for elektriske kjøretøy eller nye eksplosiver.

I Russland er det to sentre for bruk av SR - Kurchatov SR Source (KISS) og Siberian Center for Synchrotron and Terahertz Radiation (SCST) ved Institute of Nuclear Physics SB RAS. Siberian Center bruker SR-stråler fra VEPP-3-lagringsringen og fra VEPP-4 elektron-positronkollideren.

Dette gule kammeret er "Eksplosjon"-stasjonen. Den studerer detonering av eksplosiver.

Senteret har en utviklet instrumenteringsbase for prøvepreparering og relatert forskning.Senteret sysselsetter rundt 50 vitenskapelige grupper fra institutter ved Siberian Scientific Center og fra sibirske universiteter.

Installasjonen er svært tett lastet med eksperimenter. Arbeidet stopper ikke her selv om natten.

Vi flytter til en annen bygning. Et rom med en jerndør og skiltet "Ikke gå inn i stråling" - dette er stedet vårt.

Her er en prototype av en akseleratorkilde for epitermiske nøytroner egnet for den utbredte introduksjonen av bornøytronfangstterapi (BNCT) i klinisk praksis. Enkelt sagt er denne enheten for å bekjempe kreft.

En borholdig løsning injiseres i menneskeblodet, og bor hoper seg opp i kreftceller. Deretter blir svulsten bestrålt med en strøm av epitermiske nøytroner, borkjerner absorberer nøytronene, og det oppstår kjernereaksjoner med høy energifrigjøring, som et resultat av at de syke cellene dør.

BNCT-teknikken har blitt testet i atomreaktorer som har blitt brukt som kilde til nøytroner, men introduksjonen av BNCT i klinisk praksis i dem er vanskelig. Ladede partikkelakseleratorer er mer egnet for disse formålene fordi de er kompakte, sikre og gir bedre kvalitet på nøytronstrålen.

Nedenfor er noen flere bilder fra dette laboratoriet.

Man får fullstendig inntrykk av at han har kommet inn i verkstedet til en stor fabrikk som .

Her utvikles og produseres komplekst og unikt vitenskapelig utstyr.

Separat bør det bemerkes de underjordiske passasjene til instituttet. Jeg vet ikke nøyaktig hvor lang den totale lengden er, men jeg tror et par t-banestasjoner lett kan passe her. Det er veldig lett for en uvitende person å gå seg vill i dem, men ansatte kan komme seg fra dem til nesten hvor som helst i en enorm institusjon.

Vel, vi endte opp på installasjonen "Corrugated Trap" (GOL-3). Det tilhører klassen av åpne feller for å begrense subtermonukleært plasma i et eksternt magnetfelt.Plasmaoppvarming ved installasjonen utføres ved injeksjon av relativistiske elektronstråler i et tidligere skapt deuteriumplasma.

GOL-3-installasjonen består av tre deler: U-2-akseleratoren, hovedsolenoiden og utgangsenheten. U-2 trekker elektroner fra den eksplosive emisjonskatoden og akselererer dem i en stripediode til en energi i størrelsesorden 1 MeV. Den skapte kraftige relativistiske strålen komprimeres og injiseres inn i hovedsolenoiden, hvor det oppstår et høyt nivå av mikroturbulens i deuteriumplasmaet og strålen mister opptil 40 % av energien og overfører den til plasmaelektroner.

På bunnen av enheten er hovedsolenoiden og utgangsenheten.

Og på toppen er U-2 elektronstrålegeneratoren.

Anlegget utfører eksperimenter på fysikk av plasma inneslutning i åpne magnetiske systemer, fysikk av kollektiv interaksjon av elektronstråler med plasma, interaksjon av kraftige plasmastrømmer med materialer, samt utvikling av plasmateknologier for vitenskapelig forskning.

Ideen om plasmainneslutning med flere speil ble foreslått i 1971 av G. I. Budker, V. V. Mirnov og D. D. Ryutov. En flerspeilfelle er et sett med tilkoblede speilceller som danner et korrugert magnetfelt.

I et slikt system er ladede partikler delt inn i to grupper: de som fanges opp i enkeltspeilceller og de som er i transitt, fanget i tapskjeglen til en enkelt speilcelle.

Installasjonen er stor, og selvfølgelig er det bare forskerne som jobber her som vet om alle dens komponenter og deler.

Laserinstallasjon GOS-1001.

Speilet som inngår i installasjonen har en refleksjonskoeffisient nær 100 %. Ellers vil den varmes opp og sprekke.

Den siste på ekskursjonen, men kanskje den mest imponerende, var Gas Dynamic Trap (GDT). For meg, en person langt fra vitenskap, minnet det meg om et slags romskip i en monteringsbutikk.

GDL-installasjonen, opprettet ved Novosibirsk Institute of Nuclear Physics i 1986, tilhører klassen av åpne feller og tjener til å inneholde plasma i et magnetfelt. Eksperimenter på temaet kontrollert termonukleær fusjon (CTF) utføres her.

Et viktig problem med CTS basert på åpne feller er termisk isolasjon av plasma fra endeveggen. Faktum er at i åpne feller, i motsetning til lukkede systemer som en tokamak eller stellarator, strømmer plasma ut av fellen og kommer inn i plasmamottakerne. I dette tilfellet kan kalde elektroner som sendes ut under påvirkning av en plasmastrøm fra overflaten av plasmamottakeren trenge tilbake inn i fellen og avkjøle plasmaet kraftig.

I eksperimenter for å studere den langsgående inneslutningen av plasma ved GDT-installasjonen, ble det eksperimentelt vist at det ekspanderende magnetfeltet bak pluggen foran plasmasamleren i endeekspansjonstankene hindrer penetrasjon av kalde elektroner inn i fellen og effektivt termisk isolerer plasmaet fra endeveggen.

Som en del av GDT-eksperimentprogrammet utføres det konstant arbeid for å øke plasmastabiliteten, redusere og undertrykke longitudinelle tap av plasma og energi fra fellen, studere plasmaets oppførsel under ulike driftsforhold i anlegget og øke temperaturen på målplasmaet og tettheten til raske partikler. GDL-installasjonen er utstyrt med de mest moderne plasmadiagnoseverktøyene. De fleste av dem ble utviklet ved BINP og leveres til og med under kontrakter til andre plasmalaboratorier, inkludert utenlandske.

Lasere er overalt på Nuclear Physics Institute og her også.

Slik var ekskursjonen.

Jeg vil gjerne uttrykke min takknemlighet til Council of Young Scientists i BINP SB RAS for organisering av ekskursjonen og til alle BINP-ansatte som viste og fortalte oss hva og hvordan instituttet gjør for tiden. Jeg vil gjerne uttrykke spesiell takk til Alla Skovorodina, PR-spesialist ved Institutt for kjernefysikk SB RAS, som deltok direkte i arbeidet med teksten til denne rapporten. Også takk til min venn Ivan

Forskere fra Institute of Nuclear Physics oppkalt etter. G.I. Budker SB RAS jobber sammen med deres russiske og utenlandske kolleger med å skape verdens første termonukleære reaktor ITER, som vil være et stort skritt mot fremtidens termonukleære energi. Hovedelementet i ITER er en tokamak, en lukket magnetisk installasjon for å begrense plasma. I dag utvikler BINP et nytt format for en alternativ versjon av magnetiske feller - installasjoner av åpen type. Den nye RESIN skrufellen bør teoretisk sett være på nivå med tokamaks i toppen når det gjelder plasmaretensjon. Eksperimenter som skal bekrefte forskernes beregninger vil begynne i slutten av 2017.

Forskere begynte å tenke seriøst på kontrollert termonukleær fusjon etter å ha testet den første hydrogenbomben, og den første oppgaven var å "temme" høytemperaturplasma. Med andre ord, for å oppnå visse parametere for temperatur, tetthet og retensjonstid.

Hvis på solen plasma holdes av et gravitasjonsfelt, bestemte de seg på jorden for å jobbe med et magnetfelt: sovjetiske fysikere A.D. Sakharov og I.E. Tamm i 1950 fremmet ideen om å lage en termonukleær reaktor basert på prinsippet om magnetisk innesperring og foreslo konseptet med en lukket magnetisk felle. Slik så det ut tokamak– et toroidformet kammer med magnetiske spoler, eller rett og slett en "smørring" med strøm. Arbeidet med opprettelsen av tokamaks ble ledet av L.A. Artsimovich, leder av det sovjetiske programmet for kontrollert termonukleær fusjon siden 1951.

Flere konfigurasjoner av "lukkede" feller ble utviklet, men det var på T-3 tokamak ved Moskva Kurchatov Institute at de første resultatene, forbløffende for den tiden, ble oppnådd - plasma med en temperatur på over 10 millioner grader Celsius. Disse resultatene ble rapportert i Novosibirsk på den internasjonale konferansen om kontrollert termonukleær fusjon i 1968, og tokamaks har siden blitt grunnlaget for verdens termonukleære program.

Det er imidlertid umulig å si at det var tokamakene som "vant" så lenge det ikke er industrielle termonukleære stasjoner. I dag forsker og lanserer de aktivt stellatorer, foreslått tilbake i 1951 av amerikaneren L. Spitzer, som også tilhører lukkede magnetfeller, samt åpne feller.

Åpne magnetiske plasmafeller er en alternativ løsning. I disse enhetene, enkle i geometri, holdes plasmaet i et visst "langsgående" volum, og forskjellige metoder brukes for å forhindre lekkasje langs magnetfeltlinjene, for eksempel magnetiske "plugger" og spesielle ekspandere. Konseptet med en åpen magnetisk felle ble foreslått i 1953 uavhengig av to forskere - G. I. Budker (USSR) og R. Post (USA). Seks år senere ble gyldigheten av denne ideen bekreftet i eksperimentet til S. N. Rodionov, en ansatt ved Institute of Nuclear Physics of the Siberian Branch of the USSR Academy of Sciences, som nettopp ble opprettet i Novosibirsk Academic Town. Siden den gang har BINP vært ledende innen design, konstruksjon og eksperimenter med åpne feller.

Selvfølgelig er de moderne installasjonene til Novosibirsk-forskere eksperimentelle, dvs. liten, pulserende. Men teoretisk sett er denne typen åpne feller lovende for bruk i en industriell termonukleær reaktor, siden de har en rekke potensielle fordeler sammenlignet med lukkede: En enklere ingeniørløsning, større effektivitet ved bruk av magnetfeltenergi, d.v.s. høyere effektivitet, og mange av disse enhetene kan fungere i stasjonær modus.

I dag jobber en gruppe fysikere fra BINP plasmalaboratorier med en fersk idé: å bruke et magnetfelt med spiralformet symmetri for å undertrykke langsgående plasmatap fra en åpen felle, noe som gjør det mulig å kontrollere rotasjonen av plasmaet. For å teste dette konseptet, et eksperimentelt oppsett kalt RESIN ( Spiral magnetisk åpen felle).

En forsker ved BINP SB RAS, Ph.D., snakket om hva en åpen skruefelle er, hvordan den skiller seg fra dens "forfedre", og hvilke resultater forskere forventer fra fremtidige eksperimenter. Anton Sudnikov.

"Den globale ideen er å ta neste skritt i å studere plasma inneslutning og forbedre konfigurasjonen av åpne feller. Dette kan virke som et skritt til side – fordi hele verden i dag jobber med lukkede konfigurasjonsfeller. Men dette er fortsatt samme retning - plasmafysikk, og vi ønsker å eksperimentelt bevise fordelene med åpne former.

I åpne feller lukkes ikke magnetfeltlinjene, og plasmaet holdes i midten. Og i endene av installasjonene, langs kraftledningene, kan plasma strømme ut – vår oppgave er å redusere denne strømmen.

For å redusere tap installeres det magnetiske plugger, d.v.s. øke styrken til magnetfeltet dramatisk i endene av enheten. I en gassdynamisk GDL-felle er det på denne måten mulig å begrense "halsen" på flasken som plasmaet strømmer fra, men tap kan ikke unngås helt.

I GOL-bølgefellen er det ikke en magnetisk plugg på hver side, som i GDL, men flere, avhengig av konfigurasjonen (for eksempel i den allerede demonterte GOL-3 var det omtrent 50 plugger, og i GOL- NB under konstruksjon var det 14 i hver ende), på grunn av hvilket plasma ikke bare strømmer gjennom et glatt rør, men som det var gnider mot korrugeringen av magnetfeltet. På grunn av friksjonskraften er strømningshastigheten lavere enn supersonisk, noe som betyr at det blir færre tap. Siden avstanden mellom pluggene er stivt spesifisert, kan de ikke gjøres uendelig tett, men lengden på disse multi-speilseksjonene kan økes, noe som forbedrer plasmabegrensningsparametrene.

For å redusere plasmautstrømning bør slike multispeilseksjoner bokstavelig talt flyttes mot midten. I dette tilfellet vil selve plasmaet "stå", og magnetiske plugger vil "fly" langs det, skape en friksjonskraft og dra saken med seg. Ideen om å flytte plugger oppsto samtidig med ideen om en multikorkfelle i seg selv. Men på den tiden ble oppgaven ansett som umulig og ulønnsom, fordi for å lage et slikt løpende felt, var det nødvendig med utrolig kraft.

Ideen om å lure materie, å lage en slik konfigurasjon av et stasjonært magnetfelt slik at plasmaet "ser ut" som om det beveger seg mot sentrum, oppsto i slutten av 2012. Som kjent roterer plasma i en åpen felle alltid, og det er problemer når det må roteres målrettet. Spørsmålet er bare om denne rotasjonen kan brukes til noe annet.

Tanken var å lage et magnetfelt i form av en skrue. Se for deg en kjøttkvernskrue som roterer det hakkede kjøttet i ønsket retning. I vårt tilfelle, på lignende måte, opprettes en skrugjenge av feltet på begge sider av det sentrale rommet med plasma, men samtidig er det annerledes - med en høyre og venstre skrue. På den ene siden drar magnetfeltet plasmaet til venstre, på den andre - til høyre. Så begge disse endeseksjonene pumper plasmaet tilbake. Selvfølgelig er det umulig å fullstendig kvitte seg med tap i dette tilfellet - når plasmastrømmen svekkes, kolliderer partiklene ikke engang med hverandre. Men hvis vi klarte å gjøre flyten så sjelden, betyr det at vi har vunnet med en størrelsesorden, eller til og med to, når det gjelder retensjonsparametere.

Dette konseptet gjør det mulig å lage et anlegg hvis egenskaper kan sammenlignes med dagens topp-end tokamaks. Den eneste vanskeligheten er at denne ideen fortsatt er teoretisk. Men allerede høsten 2017 er vi ferdig med å montere RESIN-installasjonen og en ny etappe starter - eksperimentell.

For vårt unike eksperiment er det ikke mye som trengs: én magnetisk skrueplugg, en node der plasmaet lages, og mottakeren, samt en ekspander som trekker stoffet inn i magnetfeltet. Vi jobber for tiden med å lage en plasmakilde med strengt definerte egenskaper slik at våre teoretiske beregninger kan bekreftes ved eksperiment.

Hvis det kan bevises at skrueformen til en åpen magnetfelle, til tross for de tekniske vanskelighetene, gir en betydelig gevinst, vil skruseksjonene våre bygges inn i neste generasjons enheter, som er på BINP. Vi kan allerede se veien vi ønsker å gå, veikartet for arbeidet vårt, så vel som de praktiske anvendelsene av teknologien vår.

Skruefeller kan brukes som nøytronkilder for å studere oppførselen til materialer i kontakt med plasma, for å lage subkritiske (ikke i stand til uavhengig å opprettholde en kjernefysisk reaksjon) reaktorer, men først og fremst for bygging av "konvensjonelle" kjernekraftverk. Noen konfigurasjoner av spiralfeller øker plasmastrømningshastigheter opp til 100 km/sek, som er en nødvendig betingelse for romfartøysmotorer som transporterer satellitter fra geosynkron bane til for eksempel månens bane.

Etter en eller to generasjoner med åpne feller, vil det være mulig å snakke om opprettelsen av fullverdige reaktorer, dessuten som opererer på tritiumfritt drivstoff, for eksempel ved å bruke deuterium-deuterium-fusjonsreaksjonen. Tokamaks jobber med deuterium-tritium-reaksjonen, som skaper et alvorlig problem med radioaktiv nøytronfluks. Det er derfor så mye oppmerksomhet i ITER-prosjektet vies til å lage ultrasterke materialer og kraftig biobeskyttelse. Fusjonsreaksjonen av to deuteriumatomer produserer færre nøytroner, med hvilke energi går tapt, og er ledsaget av mindre radioaktivitet.

Fordelen med den termonukleære deuterium-tritium-fusjonsreaksjonen er at menneskeheten allerede produserer plasma med dens hjelp. For å gjøre en annen, mer energisk gunstig reaksjon mulig, kreves det mye høyere temperaturer, tettheter og plasmainneslutningstider, men slike teknologier er ennå ikke skapt.

Det er imidlertid heller ikke verdt å snakke om nøytronfrie reaktorer som en fjern fremtid. I en åpen felle med forbedret plasmainneslutning er det teoretisk mulig å oppnå de parametrene som er nødvendige for deuterium-deuterium-reaksjonen, mens det er eksperimentelt bevist at det er alvorlige begrensninger for dette hos tokamaks.

Naturligvis må modellen vår fortsatt testes, optimaliseres, og det kreves mye utviklingsarbeid. Men det er allerede klart at dette er begynnelsen på en interessant vitenskapelig historie, på slutten som vi forventer resultater som kan vise seg å være svært viktige for fremtidens termonukleære energi.»

Utarbeidet av Tatyana Morozova, redaktør L. Ovchinnikova

Arbeidet ble støttet av Russian Science Foundation-stipend 14-50-00080 "Utvikling av forsknings- og teknologipotensialet til Institute of Nuclear Physics SB RAS innen akseleratorfysikk, elementær partikkelfysikk og kontrollert termonukleær fusjon for vitenskap og samfunn"