Institut für Kernphysik der Russischen Akademie der Wissenschaften. Institut für Kernphysik SB RAS (INP) Siberian Hadron Collider (2011). Der Starttermin für den Collider in Nowosibirsk wurde bekannt gegeben

Im Institut Kernphysik ihnen. G.I. Budker SB RAS brachte einen leistungsstarken Injektor eines Wasserstoffatomstrahls mit einer geplanten Teilchenenergie von bis zu einer Million Elektronenvolt auf den Markt.

In diesem Injektor wird durch Neutralisierung der beschleunigten Atome ein Strahl aus Atomen gebildet die benötigte Energie Strahl negative Ionen Wasserstoff. Diese Versuchsanlage wurde im Auftrag des amerikanischen Unternehmens TAE Technologies entwickelt und hergestellt, das einen neutronenfreien thermonuklearen Reaktor baut. Mit der Installation wollen Wissenschaftler die Plasmaheiztechnologie im TAE Technologies-Reaktor testen und die Zuverlässigkeit und Zuverlässigkeit demonstrieren hohe Effizienz Betrieb aller Injektorelemente.

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Wissenschaftler des Instituts für Kernphysik (INP) Sibirischer Zweig RAS modernisierte den von ihnen entwickelten Synchrotronstrahlungsgenerator: Sie waren die ersten weltweit, die die Verdunstung von flüssigem Helium stoppten, das die Anlage kühlte und ein ständiges Nachfüllen erforderte. Der verbesserte Generator wird Anfang 2018 im italienischen Labor ELETTRA seine Arbeit aufnehmen, berichtete der Pressedienst des Instituts für Kernphysik SB RAS am Donnerstag. „Das Institut für Kernphysik SB RAS hat für das ELETTRA-Labor einen supraleitenden Wiggler entwickelt – ein Gerät zur Erzeugung von Synchrotronstrahlung – im Jahr 2003, im Januar 2018 werden die Mitarbeiter des BINP SB RAS erstmals eine radikale Modernisierung dieses Geräts abschließen.“ die Verdampfung von flüssigem Helium in einem kryogenen System kann vermieden werden. Die Modernisierungskosten werden auf mehr als 500.000 US-Dollar geschätzt“, heißt es in der Erklärung. Im Wiggler entsteht ein starkes Magnetfeld und das Gerät muss mit flüssigem Helium gekühlt werden. „Das Helium verdampft und man muss jedes Jahr Zehntausende Dollar für das Auftanken ausgeben. „Wir haben gelernt, Kryostaten auf Basis spezieller Kühlmaschinen herzustellen, die jahrelang zuverlässig funktionieren, ohne flüssiges Helium zu verdampfen, was noch niemand auf der Welt bewiesen hat“, zitiert der Pressedienst den führenden Forscher am Institut für Kernphysik SB RAS.

ELETTRA-Labor in Italien - offene Fläche für Experimente an einem speziellen Elektronenbeschleuniger - einer Quelle für Synchrotronstrahlung. Mit Hilfe dieser Strahlung wird diverse Studien: von der Untersuchung der Struktur von Materialien und neuen Arzneimitteln bis zur Krebszelltherapie.

NOWOSIBIRSK, 25. Dezember. /TASS/. Wissenschaftler des Instituts für Kernphysik (INP) der sibirischen Zweigstelle der Russischen Akademie der Wissenschaften in Nowosibirsk haben eine einzigartige „Smola“-Installation (eine spiralförmige magnetische offene Falle) geschaffen und in Betrieb genommen, die es in Zukunft ermöglichen wird, die Plasmaerwärmung zu erhöhen mehrmals von 10 Millionen Grad, sagte der stellvertretende Direktor des BINP SB RAS am Montag gegenüber Reportern wissenschaftliche Arbeit Alexander Iwanow.

Zukünftig wird die Falle in einem umweltfreundlichen thermonuklearen Reaktor eingesetzt, der ohne superschweren Wasserstoff arbeitet.

„Wir haben eine Gas-Dynamic-Trap-Anlage (GDT), in der wir das Plasma bereits auf 10 Millionen Grad erhitzt haben. Wenn Sie es mit solchen Elementen versorgen (z. B. „Harz“ – TASS-Hinweis), sollte die Temperatur des Plasmas um ein Vielfaches ansteigen. Diese Idee dient der Entwicklung lineare Systeme„Die Plasmabewegung wurde zum ersten Mal auf der Welt vorgeschlagen“, sagte Ivanov.

Das weltweit erste Modell der Entstehung vulkanischer Prozesse wurde mithilfe einer einzigartigen Anlage zum Elektronenstrahlschweißen von Wissenschaftlern des Instituts für Kernphysik (INP) und des Instituts für Geologie und Mineralogie (IGM) der sibirischen Zweigstelle der Russischen Akademie erstellt Wissenschaften. Dies teilte der Chef den Medien mit wissenschaftlicher Mitarbeiter IGM SB RAS Viktor Sharapov.

Ihm zufolge gelang es den Wissenschaftlern, mit ihrer Anlage zu schmelzen Felsen, die vom Vulkan Avachinsky in Kamtschatka aufgenommen wurden. Jetzt können sibirische Wissenschaftler bei der Untersuchung von Erzvorkommen seismische Prozesse simulieren, die in einer Tiefe von 40 bis 70 Kilometern ablaufen.

Im Beschleunigerzentrum KEK (Tsukuba, Japan) wurde die Installation des Belle II-Detektors am Strahltreffpunkt des SuperKEKB-Kolliders abgeschlossen, berichtet der Pressedienst von KEK (der japanischen Organisation für die Erforschung von Hochenergiebeschleunigern). .

Das Gesamtgewicht des Detektors übersteigt 1400 Tonnen. Eines seiner Schlüsselsysteme – ein 40 Tonnen schweres elektromagnetisches Kalorimeter auf Basis von Cäsiumiodidkristallen – wurde unter maßgeblicher Beteiligung des Instituts für Kernphysik geschaffen und entwickelt. G.I. Budker SB RAS (BINP SB RAS) und Nowosibirsk staatliche Universität(NSU). Integration von Detektor und Beschleuniger ist wichtiger Schritt bis zum Beginn der Datenerhebung später in diesem Jahr.

Das Institut für Kernphysik SB RAS hat eine spezielle Anlage entwickelt, die selbst den resistentesten Tumor gezielt bekämpft

Sibirische Wissenschaftler wollen nicht sagen, dass dies ein Durchbruch in der Behandlung von Krebs ist, aber sie schmälern nicht ihre Verdienste bei seiner Entstehung. Das wissenschaftliche Know-how nennt sich „Bor-Neutronen-Einfangtherapie bei Krebs“. Es ist überraschend, aber das Wesentliche der Erfindung kann den Seelen von Zehntausenden Landsleuten Hoffnung einflößen, denen Onkologen noch nicht helfen können ... Das Gerät ist natürlich milde ausgedrückt. Tatsächlich... es befindet sich in einem besonders geschützten Raum mit einer Fläche von 60 Quadratmeter. Der leitende Forscher des Instituts, Sergei Taskaev, sprach über die Funktionsprinzipien der Anlage und erklärte, warum ihre Schöpfer Zweifel hatten.

Institut für Kernphysik benannt nach. G.I. Budker (BINP) von der sibirischen Abteilung der Russischen Akademie der Wissenschaften unterzeichnete einen Vertrag über 20 Millionen Euro mit Europäisches Zentrum für die Forschung von Ionen und Antiprotonen (FAIR, Deutschland), für die einzigartige Ausrüstung für den Beschleuniger hergestellt wird, sagte Reportern wissenschaftlicher Leiter FAIR Akademiker der Russischen Akademie der Wissenschaften Boris Sharkov.

FAIR ist der größte Beschleunigerkomplex zur Erforschung der modernen Kern- und Subnuklearphysik, der in Deutschland unter Beteiligung von 15 Ländern errichtet wurde. Das Projekt ist vom Umfang her mit dem Large Hadron Collider (CERN) vergleichbar, seine Gesamtkosten werden auf etwa eine Milliarde Euro geschätzt. Die Experimente bei FAIR sollen im Jahr 2020 beginnen.

Wissenschaftler des nach ihm benannten Instituts für Kernphysik. G.I. Budker SB RAS und das Institut Allgemeine Physik ihnen. BIN. Prokhorov RAS hat mit Unterstützung eines Zuschusses der Russian Science Foundation eine neue Generation elektronenoptischer Hochgeschwindigkeitsgeräte zur Diagnose von Strahlen in Beschleunigern geladener Teilchen entwickelt – einen Dissektor auf Basis einer Streak-Kamera. Mit diesem Gerät können Sie die Gerinnsellänge in Echtzeit überwachen. Die hergestellten Geräte werden bereits zur Feinabstimmung von Beschleunigerkomplexen sowie zur Untersuchung der Dynamik relativistischer Strahlen eingesetzt. Die Ergebnisse der Arbeit wurden im Journal of Instrumentation veröffentlicht.

NOWOSIBIRSK, 4. Juli. /TASS/. Der Kühlring für den in Deutschland im Bau befindlichen Forschungsbeschleunigerkomplex FAIR, der mit dem Large Hadron Collider (LHC) verglichen wird, wurde von Spezialisten entworfen Nowosibirsker Institut Kernphysik (BINP) SB RAS. Dies teilte der Leiter des Forschungslabors des Instituts, Dmitry Schwartz, TASS mit.

„FAIR stellt die Arbeit mit Ionen und Antiprotonenstrahlen vor viele Herausforderungen. Antiprotonen entstehen, wenn ein Protonenstrahl mit einer Energie von 29 Gigaelektronenvolt (ein Elektronvolt ist eine Maßeinheit für die Energie eines Elementarteilchens – TASS-Anmerkung) auf ein Ziel fällt. Aber diese Antiprotonen müssen in einem Ring eingefangen und gekühlt werden – das ist die Aufgabe unseres Collector-Rings“, sagte Schwartz.

Wissenschaftler des Instituts für Kernphysik der sibirischen Zweigstelle (INP SB) RAS haben eine einzigartige Ausrüstung für einen Prototyp eines umweltfreundlichen thermonuklearen Reaktors entwickelt, der in den USA entwickelt wird.

Die Arbeiten wurden im Rahmen eines Multimillionen-Dollar-Vertrags zwischen dem sibirischen Institut und durchgeführt Amerikanisches Unternehmen Alexey Vasiliev, wissenschaftlicher Sekretär der RAS-Abteilung von Tri Alpha Energy (TAE), sagte gegenüber TASS, weigerte sich, den Namen zu nennen Vollständige Kosten Lieferungen.

Aus vielen Gründen ist es im Allgemeinen schwierig, kurz und bündig über INP zu sprechen. Erstens, weil unser Institut nicht in die üblichen Standards passt. Es ist nicht wirklich akademisches Institut arbeiten für Grundlagenwissenschaft Schließlich verfügt es über eine eigene Produktion, die durchaus mit einer mittelmäßigen Pflanze vergleichbar ist, in der heutigen Zeit jedoch mit einer guten Pflanze. Und in diesem Werk werden keine Nägel aus Dosen hergestellt, sondern es gibt Technologien, die es in Russland einfach nicht gibt. Moderne Technologien im genauesten Sinne des Wortes und nicht im „Modernen für die Sowjetunion der 80er Jahre“. Und dieses Werk ist unser eigenes und nicht eines, in dem die Besitzer „irgendwo da draußen“ sind und wir nur Produkte auf einem Haufen sammeln.
Es handelt sich also keineswegs um ein akademisches Institut.

Aber auch nicht die Produktion. Was ist das für eine Produktion, wenn das Institut immer noch das Hauptprodukt als das grundlegendste Ergebnis ansieht und all diese wunderbare technologische Abfüllung und Produktion nur ein Weg ist, dieses Ergebnis zu erzielen?

Also, schließlich wissenschaftliches Institut Grundprofil?
Aber was ist mit der Tatsache, dass das BINP am meisten produziert? weiter Kreis Experimente im Zusammenhang mit Synchrotronstrahlung (im Folgenden SR) oder Freie-Elektronen-Laser (im Folgenden FEL), und dabei handelt es sich ausschließlich um angewandte Experimente für Dutzende unserer Institute? Übrigens haben sie fast keine andere Möglichkeit, solche Experimente durchzuführen.

Das ist also ein multidisziplinäres Institut?
Ja. Und sehr viel mehr...

Diese Geschichte könnte mit der Geschichte des Instituts beginnen. Oder mit ihm Heute. Aus Beschreibungen von Anlagen oder Personen. Aus einer Geschichte über die Situation Russische Wissenschaft oder Errungenschaften der Physik letzten Tage. Und ich habe sehr lange gezögert, bevor ich mich für eine Richtung entschieden habe, bis ich beschloss, ein wenig über alles zu erzählen, in der aufrichtigen Hoffnung, dass ich eines Tages mehr schreiben und dieses Material irgendwo veröffentlichen werde.

Also, INP SB RAS benannt nach. G.I.Budkera oder einfach das Institut für Kernphysik.
Es wurde 1958 von Gersh Itskovich Budker gegründet, dessen Name am Institut Andrei Mikhailovich war, Gott weiß warum. Nein, natürlich war er Jude, jüdische Namen waren in der UdSSR nicht willkommen – das ist alles klar. Aber ich konnte nicht herausfinden, warum Andrei Michailowitsch und nicht Nikolai Semenowitsch das sagt.
Übrigens, wenn Sie im INP etwas wie „Andrei Michailowitsch sagte …“ hören, bedeutet das, dass Budker gesagt hat.
Er ist der Gründer des Instituts und ohne ihn und ohne Sibirien hätten wir wahrscheinlich nie eine so entwickelte Beschleunigerphysik gehabt. Tatsache ist, dass Budker für Kurchatov arbeitete und Gerüchten zufolge war es dort einfach eng für ihn. Und sie hätten es niemals so „schwingen“ lassen wie in Sibirien, wo gerade neue Institutionen geschaffen und neue Richtungen eröffnet wurden. Und in diesem Alter hätte man ihm in Moskau nicht gleich das Institut gegeben. Zuerst hätten sie ihn als Laborleiter in ein schlechtes Licht gerückt, dann als stellvertretender Direktor, im Allgemeinen hätte er die Beherrschung verloren und wäre gegangen.

Budker ging nach Nowosibirsk und begann von dort aus, verschiedene herausragende und weniger prominente Physiker einzuladen. Herausragende Physiker Sie scheuten sich davor, ins Exil zu gehen, und so wurde auf eine junge Schule gesetzt, die umgehend gegründet wurde. Die Schulen waren NSU und die Physik- und Musikschule dieser NSU. Übrigens geben die Tafeln in der Akademie die Urheberschaft des FMS ausschließlich Lawrentjew zu, aber lebende Zeugen dieser Geschichte, die jetzt in Amerika leben und ihre Memoiren veröffentlichen, behaupten, dass der Autor der Schule Budker war, der „verkaufte“ die Idee an Lawrentjew für eine Art administratives Zugeständnis.
Es ist bekannt, dass zwei große Menschen – Budker und Lawrentjew –, gelinde gesagt, nicht besonders gut miteinander auskamen, und das spiegelt sich immer noch nicht nur in den Beziehungen der Menschen in Akademgorodok wider, sondern auch in der Geschichtsschreibung. Schauen Sie sich eine akademische Ausstellung an, die im House of Scientists (DU) stattfindet, und Sie werden leicht erkennen, dass es beispielsweise fast keine Fotos aus dem riesigen INP-Archiv gibt und im Allgemeinen wenig über das größte Institut unserer Akademie der Wissenschaften gesagt wird ( etwa 3.000 Mitarbeiter) und der dritte Steuerzahler im NSO. Nicht ganz fair, aber so ist es.
Mit einem Wort: Wir verdanken Budker das Institut, seine Leistungen und seine Atmosphäre. Übrigens auch die Produktion. Einst wurde das INP als das kapitalistischste aller Institute des Landes bezeichnet – es konnte seine Produkte produzieren und verkaufen. Jetzt wird es als das sozialistischste bezeichnet – schließlich fließt das gesamte verdiente Geld in einen gemeinsamen Topf und wird daraus für Gehälter, Verträge und vor allem für die Durchführung wissenschaftlicher Experimente verteilt.
Das ist eine sehr teure Angelegenheit. Eine Betriebsänderung (12 Stunden) eines Beschleunigers mit Detektor kann Hunderttausende Rubel kosten, und der größte Teil dieses Geldes (von 92 bis 75 %) wird von BINP-Mitarbeitern verdient. BINP ist das einzige Institut der Welt, das mit Fundamentaldaten Geld verdient physikalische Forschung auf eigene Faust. In anderen Fällen werden solche Institutionen vom Staat finanziert, aber hier – Sie verstehen – wenn Sie auf staatliche Hilfe warten, werden Sie nicht lange sterben.

Wie verdient INP Geld? Verkäufe magnetische Systeme Beschleuniger in andere Länder, die ihre eigenen Beschleuniger bauen möchten. Wir können mit Stolz sagen, dass wir auf jeden Fall unter den ersten zwei oder drei sind die besten Hersteller Beschleunigungsringe der Welt. Wir produzieren sowohl Vakuumsysteme als auch Resonatoren. Wir produzieren industrielle Beschleunigereinheiten, die in Dutzenden von Bereichen außerhalb unserer Wirtschaft eingesetzt werden und dabei helfen, medizinische Geräte, Getreide, Lebensmittel zu desinfizieren, die Luft zu reinigen usw Abwasser Nun ja, im Allgemeinen alles, worauf hier niemand achtet. BINP produziert medizinische Beschleuniger und Röntgengeräte für die Durchleuchtung von Menschen, beispielsweise auf Flughäfen oder in medizinischen Einrichtungen. Wenn Sie sich die Etiketten dieser Scanner genau ansehen, werden Sie feststellen, dass sie sich nicht nur am Flughafen Nowosibirsk Tolmatschowo, sondern auch ganz in der Hauptstadt Domodedowo befinden. BINP führt Dutzende, wenn nicht Hunderte von Kleinaufträgen für die High-Tech-Produktion oder Wissenschaft auf der ganzen Welt durch. Wir produzieren Beschleuniger und ähnliche Geräte für die USA, Japan, Europa, China, Indien ... Wir haben einen Teil des LHC-Rings gebaut und waren sehr erfolgreich. Der Anteil russischer Bestellungen ist traditionell gering, und dagegen kann nichts unternommen werden – die Regierung gibt kein Geld, und örtlichen Behörden oder Unternehmer haben einfach nicht genug davon – meist beläuft sich die Rechnung auf Millionenbeträge. Allerdings müssen wir ehrlich zugeben, dass wir auch normale russische Zuschüsse und Verträge haben und darüber auch froh sind, denn das Institut braucht immer Geld.

3. Ein Fragment des Beschleunigers, das derzeit vom BINP für das Brookhaven Laboratory (USA) hergestellt wird.

Unser Durchschnittslohn ist niedriger als der unserer Nachbarn und seine Verteilung scheint nicht immer gerecht zu sein, aber die Mehrheit der Iafisten akzeptiert dies, weil sie verstehen, woran sie arbeiten und warum sie sich weigern, ihre Gehälter zu erhöhen. Jeder darin angegebene Prozentsatz bedeutet abzüglich der Betriebstage der Anlagen. Es ist einfach.
Ja, manchmal muss man sie ganz stoppen, und solche Fälle gab es auch. Aber glücklicherweise dauerten sie nur sechs Monate.
INP kann es sich leisten, den Bau teurer Luxushäuser zu leiten, solange einige der Wohnungen an Mitarbeiter gehen, diese Mitarbeiter auf lange Geschäftsreisen ins Ausland schicken und eine der besten Skigebiete des Landes unterhalten, wo die „Russische Skipiste“ liegt. findet jährlich statt (der Stützpunkt droht übrigens jetzt wegen eines weiteren lächerlichen Bauprojekts geschlossen zu werden), unterhält sein eigenes Erholungszentrum in Burmistrovo („Razliv“), im Allgemeinen kann er sich viele Dinge leisten. Und obwohl jedes Jahr die Rede davon ist, dass das zu verschwenderisch sei, halten wir immer noch daran fest.

Wie sieht es mit der Wissenschaft am INP aus?
Die Wissenschaft ist schwieriger. Hauptsächlich wissenschaftliche Richtungen BINP vier:
1. Physik Elementarteilchen- FEC (d. h. woraus unsere Welt auf der sehr, sehr kleinen Ebene besteht)
2. Physik von Beschleunigern (d. h. Geräte, mit denen man auf diese Mikroebene gelangen kann (oder sollte man nach moderner Mode besser „Nano“ sagen? :))
3. Plasmaphysik
4. Physik im Zusammenhang mit Synchrotronstrahlung.

Am BINP gibt es mehrere weitere Bereiche, insbesondere solche im Zusammenhang mit der Kern- und Photonuklearphysik. medizinische Anwendungen, Radiophysik und viele andere, kleinere.

4. Dayton VEPP-3-Installation. Wenn Sie den Eindruck haben, dass dies ein völliges Kabelchaos ist, dann ist es im Allgemeinen umsonst. Erstens ist VEPP-3 eine Installation, bei der einfach kein Platz ist, und zweitens erfolgt die Aufnahme von der Seite der Kabeltrasse (sie wird oben verlegt). Drittens schließlich ist Dayton eine dieser Installationen, die manchmal in die Struktur von VEPP-3 eingebaut und dann entfernt werden, d. h. hier machen globale Systeme„Dinge in Ordnung bringen“ macht einfach keinen Sinn.

Wir haben zwei ständig in Betrieb befindliche Beschleuniger: VEPP-2000 (die oft vorkommende Abkürzung VEPP bedeutet „kollidierende Elektron-Positron-Strahlen“), an dem zwei Detektoren arbeiten – KMD und SND (kryogener Magnetdetektor und sphärischer Neutraldetektor) und VEPP -4M mit KEDR-Detektor. Der VEPP-4M-Komplex enthält einen weiteren Beschleuniger – VEPP-3, in dem Experimente im Zusammenhang mit SR durchgeführt werden (VEPP-4 hat auch SR, aber das sind neue Stationen, sie stecken noch in den Kinderschuhen, obwohl sie sich aktiv weiterentwickeln In letzter Zeit und einer der letzten Masterarbeiten SIS-Beamte werden genau in dieser Richtung geschützt).

5.

6. SI-Bunker VEPP-3, Röntgenfluoreszenz-Elementaranalysestation.

Darüber hinaus haben wir einen FEL, der direkt darauf ausgelegt ist, mit Terahertz-Strahlung für jedermann von außen zu arbeiten, da das BINP noch keinen „direkten“ Zweck dafür gefunden hat. Übrigens wurde nach dieser Exkursion bekannt, dass der Leiter der FEL, Nikolai Aleksandrovich Vinokurov, zum korrespondierenden Mitglied der RAS gewählt wurde.

Zur Klärung machen wir hier zunächst einen Halt (basierend auf Tipps von Lesern). Was ist ein FEL oder Freie-Elektronen-Laser? Es ist nicht ganz einfach, das zu erklären, aber wir gehen davon aus, dass Sie wissen, dass Strahlung in einem herkömmlichen Laser so abläuft: Mit einer Methode erhitzen (erregen) wir die Atome eines Stoffes so stark, dass sie zu emittieren beginnen. Und da wir diese Strahlung auf besondere Weise auswählen und in Resonanz mit der Energie (und damit Frequenz) der Strahlung geraten, erhalten wir einen Laser. In einem FEL ist die Strahlungsquelle also kein Atom, sondern der Elektronenstrahl selbst. Es wird gezwungen, am sogenannten Wiggler (Undulator) vorbeizukommen, wo viele Magnete den Strahl dazu zwingen, sinusförmig von einer Seite zur anderen zu „zucken“. Gleichzeitig sendet es die gleiche Synchrotronstrahlung aus, die in Laserstrahlung gesammelt werden kann. Durch Veränderung der Stromstärke in den Wiggler-Magneten oder der Strahlenergie können wir die Laserfrequenz in einem weiten Bereich verändern, der derzeit auf andere Weise nicht erreichbar ist.

In Russland gibt es keine weiteren FEL-Installationen. Aber es gibt sie in den USA, ein solcher Laser wird auch in Deutschland gebaut (ein Gemeinschaftsprojekt von Frankreich, Deutschland und unserem Institut, die Kosten übersteigen 1 Milliarde Euro). Auf Englisch klingt ein solcher Laser wie FEL – Free Electron Laser.

8. Freie-Elektronen-Laser-Elektronenkanone

9. System zur Überwachung des Füllstands von Wasserkühlungsresonatoren auf FEL

10. FEL-Resonatoren

11. Dieses und die nächsten beiden Bilder zeigen den FEL von unten betrachtet (er hängt „von der Decke“).

14. Oleg Aleksandrovich Shevchenko schließt die Tür zur LSE-Halle. Nachdem der Endschalter der getroffenen Radarschutztür (Betonblock rechts) ausgelöst wurde, kann der Laser seinen Betrieb aufnehmen.

15. FEL-Kontrollraum. Auf dem Tisch stehen Gläser zum Schutz Laserstrahlung

16. Eine der Stationen auf dem FEL. Rechts sieht man optische Ständer, auf denen sich Zettel mit verbranntem Papier befinden ( dunkle Flecken im Zentrum). Dies ist eine Spur von FEL-Laserstrahlung

17. Seltener Schuss. Ein altes Strahloszilloskop im FEL-Kontrollraum. Bei BINP gibt es nur noch wenige solcher Oszilloskope, aber wenn Sie suchen, können Sie sie finden. In der Nähe (links) steht ein völlig modernes digitales Tektronix, aber was ist daran interessant?

Wir haben unsere eigene Richtung auf dem Gebiet der Plasmaphysik, die sich auf den Einschluss von Plasma (wo die thermonukleare Reaktion stattfinden soll) in offenen Fallen bezieht. Solche Fallen gibt es nur im BINP, obwohl sie dies nicht zulassen Hauptaufgabe„thermonuklear“ – die Schaffung eines kontrollierten thermonukleare Fusion, aber sie ermöglichen es, auf dem Gebiet der Erforschung der Parameter dieses CTS erhebliche Fortschritte zu erzielen.

18. Die AMBAL-Installation ist eine ambipolare adiabatische Falle, die derzeit nicht funktioniert.

19. AMBAL

Was wird in all diesen Installationen gemacht?

Wenn wir über die FEC sprechen, ist die Situation kompliziert. Alle Erfolge der FEC den letzten Jahren sind mit Beschleuniger-Kollidern vom Typ LHC verbunden (LHC, wie die ganze Welt es nennt, und LHC – Large Hadron Collider, wie nur wir es nennen). Dabei handelt es sich um Beschleuniger mit enormer Energie – etwa 7 TeV (1 Tera- oder 7.000 Gigaelektronenvolt). Im Vergleich dazu ist VEPP-4 mit seinen 4-5 GeV, das seit fast einem halben Jahrhundert in Betrieb ist, ein alter Mann, bei dem die Forschung in einem begrenzten Bereich durchgeführt werden kann. Und noch mehr VEPP-2000 mit einer Energie von nur etwa 1 GeV.

Ich muss hier noch ein wenig verweilen und erklären, was GeV ist und warum es viel ist. Wenn wir zwei Elektroden nehmen und an sie eine Potentialdifferenz von 1 Volt anlegen und dann ein geladenes Teilchen zwischen diesen Elektroden passieren lassen, erhält es eine Energie von 1 Elektronenvolt. Es ist bis zu 19 Größenordnungen vom bekannteren Joule entfernt: 1 eV = 1,6*10 -19 J.
Um eine Energie von 1 GeV zu erhalten, müssen Sie über der Flugbahn des Elektrons eine Beschleunigungsspannung von 1 Gigavolt erzeugen (ein Giga ist eine Milliarde Volt, 10^9 oder 1.000.000.000 Volt). Um die Energie des LHC zu erhalten, muss eine Beschleunigungsspannung von 7 Teravolt erzeugt werden, und in diesem Fall müssen etwa 180 MW elektrische Leistung aufgewendet werden (dies ist der berechnete Verbrauch). Nun, stellen Sie sich weiter vor, was dafür benötigt wird. Es genügt zu sagen, dass der LHC (LHC) von einem der nahegelegenen französischen Kernkraftwerke angetrieben wird.

21. Der VEPP-2000-Beschleuniger ist eine Modernisierung des bisherigen VEPP-2M-Beschleunigers. Der Unterschied zur Vorgängerversion ist mehr Energie(bis zu 1 GeV) und die umgesetzte Idee der sogenannten Rundstrahlen (normalerweise sieht der Strahl eher wie ein Band aus als alles andere). Im vergangenen Jahr nahm der Beschleuniger seine Arbeit auf lange Zeit Wiederaufbau.

23. Kontrollraum VEPP-2000.

24. Kontrollraum VEPP-2000. Über der Tabelle befindet sich ein Diagramm des Beschleunigerkomplexes.

25. Elektronen- und Positronenbooster BEP für VEPP-2000

Wie profitiert das INP von diesem Bereich? Höchste Genauigkeit ihrer Forschung. Tatsache ist, dass das Leben so aufgebaut ist, dass immer leichtere Teilchen zur Entstehung schwererer Teilchen beitragen, und je genauer wir ihre Massenenergie kennen, desto besser kennen wir den Beitrag zur Entstehung sogar des Higgs-Bosons. Das ist es, was das BINP tut: Es liefert hochpräzise Ergebnisse und untersucht verschiedene seltene Prozesse, deren „Fangen“ nicht nur ein Gerät, sondern viel List und Geschicklichkeit der Forscher erfordert. Kurz gesagt, mit Verstand, was sonst? Und in diesem Sinne stechen alle drei BINP-Detektoren gut hervor – KMD, SND und KEDR (es gibt keine Dekodierung des Namens)

26. SND ist ein kugelförmiger Neutraldetektor, mit dem Sie Partikel registrieren können, die keine Ladung haben. Das Bild zeigt ihn kurz vor der Endmontage und dem Beginn der Arbeiten.

Der größte unserer Detektoren ist CEDAR. Kürzlich wurde eine Reihe von Experimenten damit abgeschlossen, die es ermöglichten, die Masse des sogenannten Tau-Leptons zu messen, das in jeder Hinsicht einem Elektron analog ist, nur viel schwerer, und J/Psi – ein Teilchen, das erstes der Teilchen, in denen das viertgrößte Quark „arbeitet“. Und ich werde es noch einmal erklären. Bekanntlich gibt es insgesamt sechs Quarks – sie haben sehr schöne und sogar exotische Namen, mit denen die Teilchen, zu denen sie gehören, genannt werden (z. B. „Charm“- oder „Seltsame“ Teilchen bedeuten, dass sie Charm- bzw. Strange-Quarks enthalten). :

Die Namen von Quarks haben nichts mit den tatsächlichen Eigenschaften verschiedener Dinge zu tun – eine willkürliche Fantasie von Theoretikern. Akzeptiert werden die in Anführungszeichen angegebenen Namen Russische Übersetzungen Bedingungen. Mein Punkt ist, dass ein „schönes“ Quark nicht schön oder schön genannt werden kann – ein terminologischer Fehler. Das sind die sprachlichen Schwierigkeiten, obwohl das T-Quark oft einfach als Top-Quark bezeichnet wird :)

Alle uns bekannten Teilchen der Welt bestehen also aus den beiden leichtesten Quarks; der Beweis für die Existenz der anderen vier ist die Arbeit kollidierender Strahlbeschleuniger und Detektoren. Der Nachweis der Existenz des S-Quarks war nicht einfach, er bedeutete die Richtigkeit mehrerer Hypothesen gleichzeitig, und die Entdeckung von J/psi war eine herausragende Leistung, die sofort zeigte, wie enorm vielversprechend die gesamte Methode zur Untersuchung von Elementarteilchen ist Gleichzeitig eröffnete es uns den Weg, die Prozesse zu studieren, die zu bestimmten Zeiten in der Welt stattfanden Urknall und was jetzt passiert. Die Masse des „Zigeuners“ nach dem KEDR-Experiment wurde mit einer Genauigkeit gemessen, die nur durch die Messung der Massen eines Elektrons und eines Protons mit einem Neutron übertroffen wird, d.h. Grundteilchen der Mikrowelt. Das ist ein fantastisches Ergebnis, auf das sowohl der Detektor als auch der Beschleuniger noch lange stolz sein können.

28. Dies ist der KEDR-Detektor. Wie Sie sehen können, ist es jetzt zerlegt. Dies ist eine seltene Gelegenheit, zu sehen, wie es von innen aussieht. Die Reparatur und Modernisierung von Systemen erfolgt nach einem langen Arbeitszeitraum, der meist als „experimenteller Einstieg“ bezeichnet wird und meist mehrere Jahre dauert.

29. Dies ist der KEDR-Detektor, Draufsicht.

31. Kryosystem des KEDR-Detektors, Tanks mit Flüssigstickstoff, dient zur Kühlung des supraleitenden Magneten des KEDR-Detektors (er wird auf die Temperatur von flüssigem Helium gekühlt, vorgekühlt auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff).

32. Im VEPP-4M-Ring

Im Bereich der Beschleunigerphysik ist die Situation besser. BINP ist einer der Erfinder von Collidern im Allgemeinen, d. h. Wir können uns getrost als eines von zwei Instituten betrachten, in denen diese Methode fast gleichzeitig (mit einem Unterschied von einigen Monaten) geboren wurde. Zum ersten Mal begegneten wir Materie und Antimaterie auf eine Art und Weise, die es ermöglichte, mit ihnen Experimente durchzuführen, anstatt genau diese Antimaterie als etwas Erstaunliches zu betrachten, mit dem man nicht arbeiten kann. Wir schlagen immer noch Beschleunigerideen vor und versuchen diese umzusetzen, die es auf der Welt noch nicht gibt, und unsere Spezialisten bleiben manchmal in ausländischen Zentren, um ihre Umsetzung in Angriff zu nehmen (in unserem Land ist das teuer und zeitaufwändig). Wir schlagen neue Projekte von „Fabriken“ vor – leistungsstarke Beschleuniger, die „Gebären“ können große Menge Ereignisse für jede Umdrehung des Strahls. Mit einem Wort: Hier, auf dem Gebiet der Beschleunigerphysik, kann das BINP getrost behaupten, ein Weltklasse-Institut zu sein, das in all den Jahren nicht an Bedeutung verloren hat.

Wir bauen nur sehr wenige neue Anlagen und die Fertigstellung dauert lange. Beispielsweise dauerte der Bau des VEPP-5-Beschleunigers, der der größte am BINP sein sollte, so lange, dass er moralisch überholt war. Darüber hinaus ist der entwickelte Injektor so gut (und sogar einzigartig), dass es falsch wäre, ihn nicht zu verwenden. Der Teil des Rings, den Sie heute sehen, soll nicht für VEPP-5, sondern für Kanäle zur Übertragung von Partikeln vom VEPP-5-Injektor zum VEPP-2000 und VEPP-4 verwendet werden.

33. Der Tunnel für den VEPP-5-Ring ist vielleicht der größte großes Gebäude dieser Art heute im BINP. Seine Größe ist so groß, dass hier ein Bus fahren könnte. Der Ring wurde aus Geldmangel nie gebaut.

34. Fragment des Forinjector-VEPP-3-Kanals im VEPP-5-Tunnel.

35. Dies sind Ständer für die magnetischen Elemente des Forinjector-Bypass-Kanals – VEPP2000 (die Kanäle befinden sich heute noch im Bau).

36. Raum des LINAC (Linearbeschleuniger) des VEPP-5 Foreinjektors

37. Dieses und das nächste Bild zeigen die magnetischen Elemente des Foreinjektors

39. Linearbeschleuniger des Forinjector VEPP-5.
Der Diensthabende des Komplexes und der Besucherverantwortliche warten auf das Ende der Fotografie

40. Das kühlere Speichergerät des Forinjectors, in das Elektronen und Positronen vom LINAC eintreten, um sie weiter zu beschleunigen und einige Strahlparameter zu ändern.

41. Elemente des Magnetsystems des Speicherkühlers. In diesem Fall eine Quadrupollinse.

42. Viele Gäste unseres Instituts glauben fälschlicherweise, dass das 13. Gebäude, in dem sich die Beschleuniger VEPP 3, 4, 5 befinden, sehr klein ist. Nur zwei Etagen. Und sie liegen falsch. Dies ist der Weg hinunter zu den unterirdischen Stockwerken (auf diese Weise lässt sich der Strahlungsschutz einfacher durchführen).

Heute plant das BINP den Bau einer sogenannten C-Tau (Tse-Tau)-Fabrik, die das größte Projekt in der Welt werden könnte grundlegende Physik Russland für letzten Jahrzehnte(Wenn das Megaprojekt von der russischen Regierung unterstützt wird), werden die erwarteten Ergebnisse zweifellos auf dem Niveau der besten der Welt liegen. Wie immer geht es um Geld, das das Institut aus eigener Kraft wohl kaum verdienen kann. Es ist eine Sache, bestehende Installationen beizubehalten und sehr langsam neue Dinge zu tun, eine andere Sache ist es, mit Forschungslaboren zu konkurrieren, die volle Unterstützung von ihren Ländern oder sogar Verbänden wie der EU erhalten.

Im Bereich der Plasmaphysik ist die Situation etwas schwieriger. Diese Richtung wurde jahrzehntelang nicht gefördert, es gab einen starken Abfluss von Spezialisten ins Ausland, und doch kann die Plasmaphysik in unserem Land auch etwas vorweisen, insbesondere die Turbulenzen (Wirbel) des Plasmas, die sollte seine Stabilität zerstören, manchmal im Gegenteil dazu beitragen, es innerhalb bestimmter Grenzen zu halten.

43. Zwei Hauptinstallationen der Plasmaphysik – GOL-3 (im Bild aus der Höhe des Kranträgers des Gebäudes aufgenommen) und GDL (wird unten angezeigt)

44. Generatoren GOL-3 (gewellte offene Falle)

45. Ein Fragment der GOL-3-Beschleunigerstruktur, die sogenannte Spiegelzelle.

Warum brauchen wir einen Plasmabeschleuniger? Es ist ganz einfach: Bei der Gewinnung thermonuklearer Energie gibt es zwei Hauptprobleme: das Plasma einzuschließen Magnetfelder raffinierte Struktur (Plasma ist eine Wolke geladener Teilchen, die danach streben, sich auseinanderzudrücken und auszubreiten verschiedene Seiten) und seine schnelle Erwärmung auf thermonukleare Temperaturen (stellen Sie sich vor: Sie erhitzen einen Wasserkocher mehrere Minuten lang auf 100 Grad, aber hier dauert es Mikrosekunden, bis er Millionen Grad erreicht). Das BINP versuchte, beide Probleme mithilfe von Beschleunigertechnologien zu lösen. Ergebnis? Bei modernen TOKAMAKs beträgt der aufrechtzuerhaltende Plasmadruck zum Felddruck maximal 10 %, beim BINP in offenen Fallen bis zu 60 %. Was bedeutet das? Dass es in TOKAMAK unmöglich ist, die Deuterium + Deuterium-Synthesereaktion durchzuführen, dort kann nur sehr teures Tritium verwendet werden. In einer Anlage vom Typ GOL könnte man mit Deuterium auskommen.

46. Es muss gesagt werden, dass GOL-3 wie etwas aussieht, das entweder in ferner Zukunft geschaffen wurde oder einfach von Außerirdischen mitgebracht wurde. Normalerweise macht es auf alle Besucher einen völlig futuristischen Eindruck.

48. GOL-3

Kommen wir nun zu einer weiteren Plasmainstallation am BINP – GDT (Gas Dynamic Trap). Diese Plasmafalle war von Anfang an nicht auf die thermonukleare Reaktion ausgerichtet, sondern zur Untersuchung des Verhaltens von Plasma.

50. Die GDL ist eine relativ kleine Einheit und passt daher vollständig in einen Rahmen.

Auch die Plasmaphysik hat ihre eigenen Träume, die sie verwirklichen will neue Installation- GDML (m – Multi-Mirror), seine Entwicklung begann im Jahr 2010, aber niemand weiß, wann sie enden wird. Die Krise trifft uns am stärksten – High-Tech-Industrien sind die ersten, denen Kürzungen drohen, und mit ihnen auch unsere Aufträge. Sofern Fördermittel vorhanden sind, kann die Anlage in 4-6 Jahren erstellt werden.

Im Bereich SI hinken wir (ich spreche von Russland) ehrlich gesagt hinter dem gesamten entwickelten Teil des Planeten zurück. Es gibt eine große Anzahl von SR-Quellen auf der Welt, sie sind besser und leistungsfähiger als unsere. An ihnen werden Tausende, wenn nicht Hunderttausende Arbeiten durchgeführt, die sich auf die Erforschung aller Dinge beziehen – vom Verhalten biologischer Moleküle bis hin zur Forschung in Physik und Chemie solide. Tatsächlich ist es so kraftvolle Quelle Röntgenstrahlen, die auf keine andere Weise erhalten werden kann, daher sind alle Forschungsarbeiten im Zusammenhang mit der Untersuchung der Struktur der Materie SI.

Das Leben ist jedoch so, dass es in Russland nur drei SR-Quellen gibt, von denen zwei hier hergestellt wurden, und wir haben beim Start einer davon geholfen (eine befindet sich in Moskau, eine andere in Selenograd). Und nur einer von ihnen arbeitet ständig im Experimentiermodus – das ist der „gute alte“ VEPP-3, der vor tausend Jahren gebaut wurde. Tatsache ist, dass es nicht ausreicht, einen Beschleuniger für SR zu bauen. Es ist auch wichtig, Ausrüstung für SI-Stationen zu bauen, aber das gibt es nirgendwo anders. Aus diesem Grund schicken viele Forscher in unseren westlichen Regionen lieber einen Vertreter, „der alles vorbereitet“, anstatt riesige Geldbeträge für die Schaffung und Entwicklung von SI-Stationen irgendwo in der Region Moskau auszugeben.

53. Die Injektorhalle für VEPP-3 – POSITRON-Anlage – eine der ältesten Anlagen dieser Art weltweit

54. Injektorhalle für VEPP-3 – POSITRON-Installation, links (blauer Zylinder) – Linearbeschleuniger (LINAC), rechts – B4-Synchrotron

55. Im VEPP-3-Ring

56. Dies ist eine Vogelperspektive des VEPP-4-Komplexes, genauer gesagt der dritten Etage des „Zwischengeschosses“. Direkt darunter befinden sich konkrete Radarschutzblöcke, darunter POSITRON und VEPP-3, dann gibt es einen bläulichen Raum – den Kontrollraum des Komplexes, von dem aus der Komplex und das Experiment gesteuert werden.

57. „Chef“ von VEPP-3, einer der ältesten Beschleunigerphysiker am INP und im Land – Swjatoslaw Igorewitsch Mischnew

Am BINP kommen auf fast 3000 Menschen nur etwas mehr als 400 wissenschaftliche Mitarbeiter, darunter auch Doktoranden. Und Sie alle verstehen, dass an der Maschine kein wissenschaftlicher Mitarbeiter steht und die Zeichnungen für die neuen Beschleunigungsringe auch nicht von Doktoranden oder Studenten angefertigt werden. Am INP große Menge Ingenieure und Techniker, zu denen eine riesige Designabteilung, Technologen, Elektriker, Funkingenieure und ... Dutzende anderer Fachgebiete gehören. Wir haben eine große Anzahl von Arbeitern (ca. 600 Personen), Mechanikern, Laborassistenten, Funklaboranten und Hunderten anderer Fachrichtungen, von denen ich manchmal nicht einmal etwas weiß, weil sich niemand besonders dafür interessiert. Übrigens ist INP eines der seltenen Unternehmen im Land, das jährlich einen Wettbewerb für junge Arbeitskräfte – Dreher und Fräser – veranstaltet.

58.

62. Produktion am Institut für Kernphysik, einer der Werkstätten. Ausrüstung hauptsächlich veraltete, moderne Maschinen stehen in Werkstätten, in denen wir noch nicht waren, in Chemy (einen solchen Ort gibt es in Nowosibirsk, neben dem sogenannten Forschungsinstitut für Systeme). In dieser Werkstatt gibt es auch CNC-Maschinen, sie waren nur nicht im Bild enthalten (dies ist eine Antwort auf einige Kommentare in Blogs).

Wir sind Jaffaiten, das sind wir einzelner Organismus und das ist die Hauptsache an unserem Institut. Obwohl es natürlich sehr wichtig ist, dass sie das Ganze leiten technologischer Prozess Physik. Sie verstehen nicht immer die Details und Feinheiten der Arbeit mit Materialien, aber sie wissen, wie alles enden soll, und bedenken, dass ein kleiner Fehler irgendwo an der Maschine eines Arbeiters zu einer Multimillionen-Dollar-Installation irgendwo in unserem Land oder auf der Welt führen wird. Und deshalb versteht ein grüner Student vielleicht nicht einmal die Erklärungen des Ingenieurs, aber wenn er gefragt wird: „Kann das akzeptiert werden“, wird er verneinend den Kopf schütteln und sich genau daran erinnern, dass er eine Genauigkeit von fünf Mikrometern auf der Basis eines Messgeräts benötigt, andernfalls seine Installation ist verschraubt. Und dann besteht die Aufgabe der Technologen und Ingenieure darin, herauszufinden, wie er, der Bösewicht, seine unvorstellbaren Anforderungen erfüllen kann, die im Widerspruch zu allem stehen, was wir normalerweise tun. Aber sie erfinden und liefern und investieren unglaublich viel Intelligenz und Einfallsreichtum.

63. Der verwirrte Verantwortliche für die elektrische Ausrüstung des VEPP-4M-Komplexes, Alexander Ivanovich Zhmaka.

64. Diese bedrohliche Aufnahme wurde einfach in einem der Gebäude des Instituts gedreht, in demselben Gebäude, in dem sich VEPP-3, VEPP-4 und der VEPP-5-Injektor befinden. Und es bedeutet einfach die Tatsache, dass das Gaspedal funktioniert und eine gewisse Gefahr darstellt.

65. Und das bedeutet, dass der für die Sicherheit unserer Arbeit verantwortliche Dienst nicht schläft. Dabei handelt es sich um einzelne Filmdosimeter unterschiedlicher Bauart.

67. Der weltweit erste Collider, der 1963 gebaut wurde, um die Einsatzmöglichkeiten in Teilchenphysikexperimenten zu untersuchen. VEP-1 ist der einzige Collider in der Geschichte, bei dem Strahlen in einer vertikalen Ebene zirkulierten und kollidierten.

68. Unterirdische Gänge zwischen den Gebäuden des Instituts

Vielen Dank an Elena Elk für die Organisation der Fotografie und ausführliche Geschichtenüber Installationen.

„Das Prinzip des Colliders ist einfach: Um zu verstehen, wie etwas funktioniert, muss man es brechen. Um herauszufinden, wie ein Elektron funktioniert, muss man es auch brechen. Dazu wurden Maschinen entwickelt, in denen sich Elektronen befinden „Sie werden auf kolossale Energien beschleunigt, kollidieren, vernichten sich und verwandeln sich in andere Teilchen. Es ist, als würden zwei Fahrräder kollidieren und Autos aneinander vorbeifahren“, sagt Goldenberg.

Nach zahlreichen Kurven, Durchgängen und Treppen gelangt man zu einer Tafel, auf der die Ringe der Collider VEPP-3 (Baujahr 1967-1971) und VEPP-4M (Baujahr 1979, modernisiert Anfang der 90er Jahre) eingezeichnet sind. Laut Goldenberg beträgt der Umfang von VEPP-3 74 m und der von VEPP-4M 360 m. „Je größer der Speicher, desto mehr Energie kann er einpumpen. Das bedeutet nicht, dass ein Beschleuniger besser und der andere schlechter ist.“ , es ist nur so, dass man sie anschauen kann andere Physik und verschiedene Experimente durchführen“, erklärte der Physiker. Die Arbeit der Beschleuniger wird vom Kontrollraum aus gesteuert, Besucher haben dort keinen Zutritt. Nach Angaben des Personals werden die Parameter der Beschleuniger von etwa 30 Personen kontrolliert.

In einem der unterirdischen Bunker werden Experimente mit Balken durchgeführt. Boris Goldenberg berichtete, dass VEPP-4M derzeit hinter einer Bleiwand arbeitet, in der Partikel Kreise von der Größe eines Stadions beschreiben. Natürlich war es nicht möglich, den Collider mit eigenen Augen zu sehen. „Das Lager enthält tödliche Dosen [von Strahlung], Sie können nicht dort sein, wir sind durch eine meterhohe Mauer und einen Korridor davor geschützt, alle Kanäle [davon] sind entfernt und mit Blei versiegelt, das alles.“ ist geschützt“, versicherte der Physiker.

Die Anlagen, mit denen Wissenschaftler im Bunker arbeiten, werden Stationen genannt – jede enthält Versuchsgeräte. Vom Collider zerstreute physikalische Teilchen können anscheinend überall eingesetzt werden. Eine stabile Strahlungsquelle ermöglicht beispielsweise die Kalibrierung von Detektoren für Weltraumteleskope. Hier kann man dichten Granit „aufklären“, um darin Diamanten zu finden. Röntgentomographie und Röntgenmikroskopie von Proben sind 50-mal klarer als beispielsweise an medizinischen Geräten. Eine der neuesten Entwicklungen von Wissenschaftlern ist eine sanfte Methode zur Krebsbekämpfung. In diesem Experiment werden infizierte Mäuse mit einem „Mesh“-Strahl statt mit einem kontinuierlichen Strahl bestrahlt, damit gesundes Gewebe nicht geschädigt wird.

Am meisten derzeitiges Projekt für heute - Arbeit an einem neuen Teilchenbeschleuniger. Jetzt finanziert das Institut die Arbeiten selbst und hat über einen Zeitraum von 10 Jahren rund 2 Milliarden Rubel in das Projekt investiert. Ein Viertel des Tunnels für den unterirdischen Teil des Beschleunigers, dessen Umfang 800 m betragen wird, wurde auf dem Gelände des Instituts bereits fertiggestellt. Direktor Pavel Logachev schätzte die Gesamtkosten des Projekts auf etwa 34 Milliarden Rubel. Wissenschaftler gehen davon aus, dass dieser Elektron-Positron-Kollider der Welt „neue Physik“ eröffnen kann.

Natalya Gredina

Ich hatte die Gelegenheit, das nach ihm benannte weltberühmte INP zu besuchen. G.I.Budkera SB RAS. Was ich dort gesehen habe, kann ich nur zeigen; eine ausführliche Geschichte über die Installationen und über das Institut selbst wurde von Elena Valerievna Starostina, einer Forscherin am Institut, zusammengestellt.

(Insgesamt 68 Fotos)

Originaltext übernommen von hier .
Aus vielen Gründen ist es im Allgemeinen schwierig, kurz und bündig über INP zu sprechen. Erstens, weil unser Institut nicht in die üblichen Standards passt. Dabei handelt es sich nicht gerade um ein akademisches Institut, das sich mit Grundlagenforschung beschäftigt, denn es verfügt über eine eigene Produktion, die einer mittelmäßigen, in modernen Zeiten aber guten Pflanze ähnelt. Und in diesem Werk werden keine Nägel aus Dosen hergestellt, sondern es gibt Technologien, die es in Russland einfach nicht gibt. Moderne Technologien im wahrsten Sinne des Wortes und nicht im „Modernen für die Sowjetunion der 80er Jahre“. Und dieses Werk ist unser eigenes und nicht eines, in dem die Besitzer „irgendwo da draußen“ sind und wir nur Produkte auf einem Haufen sammeln.
Es handelt sich also keineswegs um ein akademisches Institut.

Aber auch nicht die Produktion. Was ist das für eine Produktion, wenn das Institut das Hauptprodukt als das grundlegendste Ergebnis ansieht und all diese wunderbare technologische Abfüllung und Produktion nur ein Weg ist, dieses Ergebnis zu erzielen?

Es handelt sich also immer noch um ein wissenschaftliches Institut mit grundsätzlichem Profil?
Aber was ist mit der Tatsache, dass das BINP die unterschiedlichsten Experimente im Zusammenhang mit Synchrotronstrahlung (im Folgenden SR) oder Freie-Elektronen-Laser (im Folgenden FEL) durchführt und es sich dabei ausschließlich um angewandte Experimente für Dutzende unserer Institute handelt? Übrigens haben sie fast keine andere Möglichkeit, solche Experimente durchzuführen.

Das ist also ein multidisziplinäres Institut?
Ja. Und sehr viel mehr...

Diese Geschichte könnte mit der Geschichte des Instituts beginnen. Oder von heute. Aus Beschreibungen von Anlagen oder Personen. Aus einer Geschichte über den Stand der russischen Wissenschaft oder die Errungenschaften der Physik in den letzten Tagen. Und ich habe sehr lange gezögert, bevor ich mich für eine Richtung entschieden habe, bis ich beschloss, ein wenig über alles zu erzählen, in der aufrichtigen Hoffnung, dass ich eines Tages mehr schreiben und dieses Material irgendwo veröffentlichen werde.

Also, INP SB RAS benannt nach. G.I.Budkera oder einfach das Institut für Kernphysik.
Es wurde 1958 von Gersh Itskovich Budker gegründet, dessen Name am Institut Andrei Mikhailovich war, Gott weiß warum. Nein, natürlich war er Jude, jüdische Namen waren in der UdSSR nicht willkommen – das ist alles klar. Aber ich konnte nicht herausfinden, warum Andrei Michailowitsch und nicht Nikolai Semenowitsch das sagt.
Übrigens, wenn Sie im INP etwas wie „Andrei Michailowitsch sagte …“ hören, bedeutet das, dass Budker gesagt hat.
Er ist der Gründer des Instituts und ohne ihn und ohne Sibirien hätten wir wahrscheinlich nie eine so entwickelte Beschleunigerphysik gehabt. Tatsache ist, dass Budker für Kurchatov arbeitete und Gerüchten zufolge war es dort einfach eng für ihn. Und sie hätten es nie zugelassen, dass es so „schwang“ wie in Russland, wo gerade neue Institutionen geschaffen und neue Richtungen eröffnet wurden. Und in diesem Alter hätte man ihm in Moskau nicht gleich das Institut gegeben. Zuerst hätten sie ihn als Laborleiter in ein schlechtes Licht gerückt, dann als stellvertretender Direktor, im Allgemeinen hätte er die Beherrschung verloren und wäre gegangen.

Budker ging nach Nowosibirsk und begann von dort aus, verschiedene herausragende und weniger prominente Physiker einzuladen. Herausragende Physiker scheuten sich, ins Exil zu gehen, und so setzte man auf die junge Schule, die umgehend gegründet wurde. Die Schulen waren NSU und die Physik- und Musikschule dieser NSU. Übrigens geben die Tafeln in der Akademie die Urheberschaft des FMS ausschließlich Lawrentjew zu, aber lebende Zeugen dieser Geschichte, die jetzt in Amerika leben und ihre Memoiren veröffentlichen, behaupten, dass der Autor der Schule Budker war, der „verkaufte“ die Idee an Lawrentjew für ein weiteres administratives Zugeständnis.
Es ist bekannt, dass zwei große Menschen – Budker und Lawrentjew –, gelinde gesagt, nicht besonders gut miteinander auskamen, und das spiegelt sich immer noch nicht nur in den Beziehungen der Menschen in Akademgorodok wider, sondern auch in der Geschichtsschreibung. Schauen Sie sich eine akademische Ausstellung an, die im House of Scientists (DU) stattfindet, und Sie werden leicht erkennen, dass es beispielsweise fast keine Fotos aus dem riesigen INP-Archiv gibt und im Allgemeinen wenig über das größte Institut unserer Akademie der Wissenschaften gesagt wird ( etwa 3.000 Mitarbeiter) und der dritte Steuerzahler im NSO. Nicht ganz fair, aber so ist es.
Mit einem Wort: Wir verdanken Budker das Institut, seine Leistungen und seine Atmosphäre. Übrigens auch die Produktion. Einst wurde das INP als das kapitalistischste aller Institute des Landes bezeichnet – es konnte seine Produkte produzieren und verkaufen. Jetzt wird es als das sozialistischste bezeichnet – schließlich fließt das gesamte verdiente Geld in einen gemeinsamen Topf und wird daraus für Gehälter, Verträge und vor allem für die Durchführung wissenschaftlicher Experimente verteilt.
Das ist eine sehr teure Angelegenheit. Eine Betriebsänderung (12 Stunden) eines Beschleunigers mit Detektor kann Hunderttausende Rubel kosten, und der größte Teil dieses Geldes (von 92 bis 75 %) wird von BINP-Mitarbeitern verdient. Das BINP ist das einzige Institut weltweit, das aus eigener Kraft Geld für die physikalische Grundlagenforschung verdient. In anderen Fällen werden solche Institutionen vom Staat finanziert, aber in unserem Land – Sie verstehen – wird man nicht lange sterben, wenn man auf staatliche Hilfe wartet.

Wie verdient INP Geld? Verkauf magnetischer Beschleunigersysteme an andere Länder, die eigene Beschleuniger bauen möchten. Wir können mit Stolz sagen, dass wir mit Sicherheit zu den zwei oder drei besten Beschleunigerringherstellern der Welt gehören. Wir produzieren sowohl Vakuumsysteme als auch Resonatoren. Wir produzieren industrielle Beschleunigereinheiten, die in Dutzenden von Bereichen außerhalb unserer Wirtschaft eingesetzt werden und dabei helfen, medizinische Geräte, Getreide, Lebensmittel zu desinfizieren, Luft und Abwasser zu reinigen, also im Allgemeinen alles, worauf hier niemand achtet. BINP produziert medizinische Beschleuniger und Röntgengeräte für die Durchleuchtung von Menschen, beispielsweise auf Flughäfen oder in medizinischen Einrichtungen. Wenn Sie sich die Etiketten dieser Scanner genau ansehen, werden Sie feststellen, dass sie sich nicht nur am Flughafen Nowosibirsk Tolmatschowo, sondern auch ganz in der Hauptstadt Domodedowo befinden. BINP führt Dutzende, wenn nicht Hunderte von Kleinaufträgen für die High-Tech-Produktion oder Wissenschaft auf der ganzen Welt durch. Wir produzieren Beschleuniger und ähnliche Geräte für die USA, Japan, Europa, China, Indien ... Wir haben einen Teil des LHC-Rings gebaut und waren sehr erfolgreich. Der Anteil russischer Bestellungen ist hier traditionell gering, und wir können nichts dagegen tun – die Regierung gibt kein Geld und die Kommunen oder Unternehmer haben einfach nicht genug davon – meist geht die Rechnung in Millionenhöhe. Allerdings müssen wir ehrlich zugeben, dass wir auch normale russische Zuschüsse und Verträge haben und darüber auch froh sind, denn das Institut braucht immer Geld.

3. Ein Fragment des Beschleunigers, das derzeit vom Nuclear Physics Institute für das Brookhaven Laboratory (USA) hergestellt wird.

Unser Durchschnittslohn ist niedriger als der unserer Nachbarn und seine Verteilung scheint nicht immer gerecht zu sein, aber die Mehrheit der Iafisten akzeptiert dies, weil sie verstehen, woran sie arbeiten und warum sie sich weigern, ihre Gehälter zu erhöhen. Jeder darin angegebene Prozentsatz bedeutet abzüglich der Betriebstage der Anlagen. Es ist einfach.
Ja, manchmal muss man sie ganz stoppen, und solche Fälle gab es auch. Aber glücklicherweise dauerten sie nur sechs Monate.
INP kann es sich leisten, den Bau teurer Luxushäuser zu leiten, solange einige der Wohnungen an Mitarbeiter gehen, diese Mitarbeiter auf lange Geschäftsreisen ins Ausland schicken und eine der besten Skigebiete des Landes unterhalten, wo die „Russische Skipiste“ liegt. findet jährlich statt (der Stützpunkt droht übrigens jetzt wegen eines weiteren lächerlichen Bauprojekts geschlossen zu werden), unterhält sein eigenes Erholungszentrum in Burmistrovo („Razliv“), im Allgemeinen kann er sich viele Dinge leisten. Und obwohl jedes Jahr die Rede davon ist, dass das zu verschwenderisch sei, halten wir immer noch daran fest.

Wie sieht es mit der Wissenschaft am INP aus?
Die Wissenschaft ist schwieriger. Es gibt vier wissenschaftliche Hauptrichtungen des BINP:
1. Physik der Elementarteilchen – FEP (d. h. woraus unsere Welt auf der sehr, sehr kleinen Ebene besteht)
2. Physik von Beschleunigern (d. h. Geräte, mit deren Hilfe man dieses Mikroniveau erreichen kann (oder sollte man nach moderner Mode besser „Nano“ sagen? :))
3. Plasmaphysik
4. Physik im Zusammenhang mit Synchrotronstrahlung.

Am BINP gibt es mehrere weitere Bereiche, insbesondere solche mit Bezug zur Kern- und Photonuklearphysik, medizinischen Anwendungen, Radiophysik und vielen anderen kleineren Bereichen.

4. Installation Dayton VEPP-3. Wenn Sie den Eindruck haben, dass dies ein völliges Kabelchaos ist, dann ist es im Allgemeinen umsonst. Erstens ist VEPP-3 eine Installation, bei der einfach kein Platz ist, und zweitens erfolgt die Aufnahme von der Seite der Kabeltrasse (sie wird oben verlegt). Drittens schließlich ist Dayton eine dieser Installationen, die manchmal in die Struktur von VEPP-3 eingebaut und dann entfernt werden, d. h. Es hat einfach keinen Sinn, hier globale Systeme zur „Wiederherstellung der Ordnung“ zu schaffen.

Wir haben zwei ständig in Betrieb befindliche Beschleuniger: VEPP-2000 (die häufig vorkommende Abkürzung VEPP bedeutet „kollidierende Elektron-Positron-Strahlen“), an dem zwei Detektoren arbeiten – KMD und SND (kryogener Magnetdetektor und sphärischer Neutraldetektor) und VEPP -4M mit KEDR-Detektor. Der VEPP-4M-Komplex enthält einen weiteren Beschleuniger – VEPP-3, an dem Experimente im Zusammenhang mit SR durchgeführt werden (VEPP-4 hat auch SR, aber das sind neue Stationen, sie stecken noch in den Kinderschuhen, obwohl sie sich in letzter Zeit aktiv weiterentwickelt haben und eine der letzten Dissertationen des Kandidaten von SIshniks wurde genau in diese Richtung verteidigt).

5. SI-Bunker VEPP-3, Röntgenfluoreszenz-Elementaranalysestation.

6. SI-Bunker VEPP-3, Röntgenfluoreszenz-Elementaranalysestation.

Darüber hinaus haben wir einen FEL, der direkt darauf ausgelegt ist, mit Terahertz-Strahlung für jedermann von außen zu arbeiten, da das BINP noch keinen „direkten“ Zweck dafür gefunden hat. Übrigens wurde nach dieser Exkursion bekannt, dass der Leiter der FEL, Nikolai Aleksandrovich Vinokurov, zum korrespondierenden Mitglied der RAS gewählt wurde.

Zur Klärung machen wir hier zunächst einen Halt (basierend auf Tipps von Lesern). Was ist ein FEL oder Freie-Elektronen-Laser? Es ist nicht ganz einfach, das zu erklären, aber wir gehen davon aus, dass Sie wissen, dass Strahlung in einem herkömmlichen Laser so abläuft: Mit einer Methode erhitzen (erregen) wir die Atome eines Stoffes so stark, dass sie zu emittieren beginnen. Und da wir diese Strahlung auf besondere Weise auswählen und in Resonanz mit der Energie (und damit Frequenz) der Strahlung geraten, erhalten wir einen Laser. In einem FEL ist die Strahlungsquelle also kein Atom, sondern der Elektronenstrahl selbst. Es wird gezwungen, am sogenannten Wiggler (Undulator) vorbeizukommen, wo viele Magnete den Strahl dazu zwingen, sinusförmig von einer Seite zur anderen zu „zucken“. Gleichzeitig sendet es die gleiche Synchrotronstrahlung aus, die in Laserstrahlung gesammelt werden kann. Durch Veränderung der Stromstärke in den Wiggler-Magneten oder der Strahlenergie können wir die Laserfrequenz in einem weiten Bereich verändern, der derzeit auf andere Weise nicht erreichbar ist.

In Russland gibt es keine weiteren FEL-Installationen. Aber es gibt sie in den USA, ein solcher Laser wird auch in Deutschland gebaut (ein Gemeinschaftsprojekt von Frankreich, Deutschland und unserem Institut, die Kosten übersteigen 1 Milliarde Euro). Auf Englisch klingt ein solcher Laser wie FEL – Free Electron Laser.

8. Freie-Elektronen-Laser-Elektronenkanone

9. System zur Überwachung des Niveaus der Wasserkühlung der Resonatoren am FEL

10. FEL-Resonatoren

11. Dieses und die nächsten beiden Bilder zeigen den FEL von unten betrachtet (er hängt „von der Decke“).

14. Oleg Aleksandrovich Shevchenko schließt die Tür zur LSE-Halle. Nachdem der Endschalter der getroffenen Radarschutztür (Betonblock rechts) ausgelöst wurde, kann der Laser seinen Betrieb aufnehmen.

15. FEL-Kontrollraum. Auf dem Tisch liegen Brillen zum Schutz vor Laserstrahlung.

16. Eine der Stationen auf dem FEL. Rechts sieht man optische Ständer, auf denen sich Zettel mit verbranntem Papier (dunkle Flecken in der Mitte) befinden. Dies ist eine Spur von FEL-Laserstrahlung

17. Seltener Schuss. Ein altes Strahloszilloskop im FEL-Kontrollraum. Bei BINP gibt es nur noch wenige solcher Oszilloskope, aber wenn Sie suchen, können Sie sie finden. In der Nähe (links) steht ein völlig modernes digitales Tektronix, aber was ist daran interessant?

Wir haben unsere eigene Richtung auf dem Gebiet der Plasmaphysik, die sich auf den Einschluss von Plasma (wo die thermonukleare Reaktion stattfinden soll) in offenen Fallen bezieht. Solche Fallen sind nur am BINP verfügbar und ermöglichen zwar nicht die Erreichung der Hauptaufgabe des „Thermonuklearen“ – die Schaffung einer kontrollierten thermonuklearen Fusion –, ermöglichen jedoch erhebliche Fortschritte auf dem Gebiet der Erforschung der Parameter dieses kontrollierten thermonuklearen Kerns Verschmelzung.

18. Die AMBAL-Installation ist eine ambipolare adiabatische Falle, die derzeit nicht funktioniert.

Was wird in all diesen Installationen gemacht?

Wenn wir über die FEC sprechen, ist die Situation kompliziert. Alle Errungenschaften des FCH in den letzten Jahren stehen im Zusammenhang mit Beschleuniger-Kollidern vom Typ LHC (ELH-C, wie die ganze Welt es nennt, und LHC – Large Hadron Collider, wie nur wir es nennen). Dabei handelt es sich um Beschleuniger mit enormer Energie – etwa 200 GeV (Gigaelektronenvolt). Im Vergleich dazu ist VEPP-4 mit seinen 4-5 GeV, das seit fast einem halben Jahrhundert in Betrieb ist, ein alter Mann, bei dem es möglich ist, Forschung in einem begrenzten Bereich durchzuführen. Und noch mehr VEPP-2000 mit einer Energie von nur etwa 1 GeV.

Ich muss hier noch ein wenig verweilen und erklären, was GeV ist und warum es viel ist. Wenn wir zwei Elektroden nehmen und an sie eine Potentialdifferenz von 1 Volt anlegen und dann ein geladenes Teilchen zwischen diesen Elektroden passieren lassen, erhält es eine Energie von 1 Elektronenvolt. Es ist bis zu 19 Größenordnungen vom bekannteren Joule entfernt: 1 eV = 1,6*10 -19 J.
Um eine Energie von 1 GeV zu erhalten, ist es notwendig, über der Flugbahn des Elektrons eine Beschleunigungsspannung von 1 Gigavolt anzulegen. Um die Energie aus dem LHC zu gewinnen, muss man eine Spannung von 200 Gigavolt erzeugen (ein Giga ist eine Milliarde Volt, 10 9 oder 1.000.000.000 Volt). Nun, stellen Sie sich weiter vor, was dafür benötigt wird. Es genügt zu sagen, dass der LHC (LHC) von einem der nahegelegenen französischen Kernkraftwerke angetrieben wird.

21. VEPP-2000-Beschleuniger – Modernisierung des bisherigen VEPP-2M-Beschleunigers. Der Unterschied zur Vorgängerversion besteht in der höheren Energie (bis zu 1 GeV) und der umgesetzten Idee sogenannter Rundstrahlen (normalerweise sieht der Strahl eher wie ein Band als alles andere aus). Im vergangenen Jahr nahm der Beschleuniger nach langer Umbauzeit seinen Betrieb auf.

23. Kontrollraum VEPP-2000.

24. Kontrollraum VEPP-2000. Über der Tabelle befindet sich ein Diagramm des Beschleunigerkomplexes.

25. Booster für Elektronen und Positronen BEP für VEPP-2000

Wie profitiert das INP von diesem Bereich? Höchste Genauigkeit ihrer Forschung. Tatsache ist, dass das Leben so aufgebaut ist, dass immer leichtere Teilchen zur Entstehung schwererer Teilchen beitragen, und je genauer wir ihre Massenenergie kennen, desto besser kennen wir den Beitrag zur Entstehung sogar des Higgs-Bosons. Das ist es, was das BINP tut: Es liefert hochpräzise Ergebnisse und untersucht verschiedene seltene Prozesse, deren „Fangen“ nicht nur ein Gerät, sondern viel List und Geschicklichkeit der Forscher erfordert. Kurz gesagt, mit Verstand, was sonst? Und in diesem Sinne stechen alle drei BINP-Detektoren gut hervor – KMD, SND und KEDR (es gibt keinen Dekodierungsnamen)

26. SND ist ein kugelförmiger Neutraldetektor, mit dem Sie Partikel registrieren können, die keine Ladung haben. Das Bild zeigt ihn kurz vor der Endmontage und dem Beginn der Arbeiten.

Der größte unserer Detektoren ist KEDR. Kürzlich wurde eine Reihe von Experimenten damit abgeschlossen, die es ermöglichten, die Masse des sogenannten Tau-Leptons zu messen, das in jeder Hinsicht einem Elektron ähnelt, nur viel schwerer ist, und des J/Psi-Teilchens, dem ersten der Teilchen, in denen das viertgrößte Quark „arbeitet“. Und ich werde es noch einmal erklären. Bekanntlich gibt es insgesamt sechs Quarks – sie haben sehr schöne und sogar exotische Namen, mit denen die Teilchen, zu denen sie gehören, genannt werden (z. B. „Charm“- oder „Seltsame“ Teilchen bedeuten, dass sie Charm- bzw. Strange-Quarks enthalten). :

Die Namen von Quarks haben nichts mit den tatsächlichen Eigenschaften verschiedener Dinge zu tun – eine willkürliche Fantasie von Theoretikern. Die in Anführungszeichen angegebenen Namen sind akzeptierte russische Übersetzungen der Begriffe. Mein Punkt ist, dass ein „hübsches“ Quark nicht als schön oder schön bezeichnet werden kann – ein terminologischer Fehler. Das sind die sprachlichen Schwierigkeiten, obwohl das T-Quark oft einfach als Top-Quark bezeichnet wird :)

Alle uns bekannten Teilchen der Welt bestehen also aus den beiden leichtesten Quarks; der Beweis für die Existenz der anderen vier ist die Arbeit kollidierender Strahlbeschleuniger und Detektoren. Der Nachweis der Existenz des S-Quarks war nicht einfach, er bedeutete die Richtigkeit mehrerer Hypothesen gleichzeitig, und die Entdeckung von J/psi war eine herausragende Leistung, die sofort zeigte, wie enorm vielversprechend die gesamte Methode zur Untersuchung von Elementarteilchen ist Gleichzeitig eröffnete es uns den Weg, die Prozesse zu untersuchen, die während der Großen Explosion in der Welt stattfanden, und was jetzt passiert. Die Masse des „Zigeuners“ nach dem KEDR-Experiment wurde mit einer Genauigkeit gemessen, die nur durch die Messung der Massen eines Elektrons und eines Protons mit einem Neutron übertroffen wird, d.h. Grundteilchen der Mikrowelt. Das ist ein fantastisches Ergebnis, auf das sowohl der Detektor als auch der Beschleuniger noch lange stolz sein können.

28. Das ist der KEDR-Detektor. Wie Sie sehen können, ist es jetzt zerlegt. Dies ist eine seltene Gelegenheit, zu sehen, wie es von innen aussieht. Die Reparatur und Modernisierung von Systemen erfolgt nach einem langen Arbeitszeitraum, der meist als „experimenteller Einstieg“ bezeichnet wird und meist mehrere Jahre dauert.

29. Dies ist der KEDR-Detektor, Draufsicht.

31. Kryosystem des KEDR-Detektors, Tanks mit flüssigem Stickstoff zur Kühlung des supraleitenden Magneten des KEDR-Detektors (er wird auf die Temperatur von flüssigem Helium gekühlt, vorgekühlt auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff).

32. Im VEPP-4M-Ring

Im Bereich der Beschleunigerphysik ist die Situation besser. BINP ist einer der Erfinder von Collidern im Allgemeinen, d. h. Wir können uns getrost als eines von zwei Instituten betrachten, in denen diese Methode fast gleichzeitig (mit einem Unterschied von einigen Monaten) geboren wurde. Zum ersten Mal begegneten wir Materie und Antimaterie auf eine Art und Weise, die es ermöglichte, mit ihnen Experimente durchzuführen, anstatt genau diese Antimaterie als etwas Erstaunliches zu betrachten, mit dem man nicht arbeiten kann. Wir schlagen immer noch Beschleunigerideen vor und versuchen diese umzusetzen, die es auf der Welt noch nicht gibt, und unsere Spezialisten bleiben manchmal in ausländischen Zentren, um ihre Umsetzung in Angriff zu nehmen (in unserem Land ist das teuer und zeitaufwändig). Wir schlagen neue Entwürfe von „Fabriken“ vor – leistungsstarke Beschleuniger, die bei jeder Umdrehung des Strahls eine große Anzahl von Ereignissen „hervorbringen“ können. Mit einem Wort: Hier, auf dem Gebiet der Beschleunigerphysik, kann das BINP getrost behaupten, ein Weltklasse-Institut zu sein, das in all den Jahren nicht an Bedeutung verloren hat.

Wir bauen nur sehr wenige neue Anlagen und die Fertigstellung dauert lange. Beispielsweise dauerte der Bau des VEPP-5-Beschleunigers, der der größte am BINP sein sollte, so lange, dass er moralisch überholt war. Darüber hinaus ist der entwickelte Injektor so gut (und sogar einzigartig), dass es falsch wäre, ihn nicht zu verwenden. Der Teil des Rings, den Sie heute sehen, soll nicht für VEPP-5, sondern für Kanäle zur Übertragung von Partikeln vom VEPP-5-Injektor zum VEPP-2000 und VEPP-4 verwendet werden.

33. Der Tunnel für den VEPP-5-Ring ist heute vielleicht das größte Bauwerk dieser Art am BINP. Seine Größe ist so groß, dass hier ein Bus fahren könnte. Der Ring wurde aus Geldmangel nie gebaut.

34. Fragment des Forinjector-VEPP-3-Kanals im VEPP-5-Tunnel.

35. Dies sind Ständer für die magnetischen Elemente des Forinjector-Bypass-Kanals – VEPP2000 (die Kanäle sind heute noch im Bau).

36. Raum des LINAC (Linearbeschleuniger) des VEPP-5 Foreinjektors

37. Dieses und das nächste Bild zeigen die magnetischen Elemente des Foreinjektors

39. Linearbeschleuniger des Forinjektors VEPP-5. Der Diensthabende des Komplexes und der Besucherverantwortliche warten auf das Ende der Fotografie

40. Forinjector-Kühlerspeicher, in den Elektronen und Positronen vom LINAC eintreten, um sie weiter zu beschleunigen und einige Strahlparameter zu ändern.

41. Elemente des Magnetsystems des Speicherkühlers. In diesem Fall eine Quadrupollinse.

42. Viele Gäste unseres Instituts glauben fälschlicherweise, dass das 13. Gebäude, in dem sich die Beschleuniger VEPP3, 4, 5 befinden, sehr klein ist. Nur zwei Etagen. Und sie liegen falsch. Dies ist der Weg hinunter zu den unterirdischen Stockwerken (auf diese Weise lässt sich der Strahlungsschutz einfacher durchführen).

Heute plant das INP die Errichtung einer sogenannten C-Tau-Fabrik (Tse-Tau), die erwartungsgemäß das größte Projekt der Grundlagenphysik in Russland in den letzten Jahrzehnten werden könnte (sofern das Megaprojekt von der russischen Regierung unterstützt wird). Die Ergebnisse werden zweifellos auf dem Niveau der besten der Welt liegen. Wie immer geht es um Geld, das das Institut aus eigener Kraft wohl kaum verdienen kann. Es ist eine Sache, bestehende Installationen beizubehalten und sehr langsam neue Dinge zu tun, eine andere Sache ist es, mit Forschungslaboren zu konkurrieren, die volle Unterstützung von ihren Ländern oder sogar von Verbänden wie der EU erhalten.

Im Bereich der Plasmaphysik ist die Situation etwas schwieriger. Diese Richtung wurde jahrzehntelang nicht gefördert, es gab einen starken Abfluss von Spezialisten ins Ausland, und doch kann die Plasmaphysik in unserem Land auch etwas vorweisen, insbesondere die Turbulenzen (Wirbel) des Plasmas, die sollte seine Stabilität zerstören, manchmal im Gegenteil dazu beitragen, es innerhalb bestimmter Grenzen zu halten.

43. Zwei Hauptinstallationen der Plasmaphysik – GOL-3 (im Bild aus der Höhe des Kranträgers des Gebäudes aufgenommen) und GDL (wird unten angezeigt)

44. Generatoren GOL-3 (gewellte offene Falle)

45. Fragment der GOL-3-Beschleunigerstruktur, die sogenannte Spiegelzelle.

Warum brauchen wir einen Plasmabeschleuniger? Es ist ganz einfach: Bei der Gewinnung thermonuklearer Energie gibt es zwei Hauptprobleme: das Einschließen des Plasmas in Magnetfeldern einer kniffligen Struktur (Plasma ist eine Wolke geladener Teilchen, die danach streben, sich auseinanderzudrücken und in verschiedene Richtungen auszubreiten) und seine schnelle Erwärmung zu thermonuklearen Temperaturen (stellen Sie sich vor – Sie sind eine Teekanne, bevor Sie sie mehrere Minuten lang auf 100 Grad erhitzen, aber hier benötigen Sie Mikrosekunden bis Millionen Grad). Das BINP versuchte, beide Probleme mithilfe von Beschleunigertechnologien zu lösen. Ergebnis? Bei modernen TOKAMAKs beträgt der Plasmadruck zum Felddruck, der gehalten werden kann, maximal 10 %, am BINP in offenen Fallen bis zu 60 %. Was bedeutet das? Dass es in TOKAMAK unmöglich ist, die Deuterium + Deuterium-Synthesereaktion durchzuführen, dort kann nur sehr teures Tritium verwendet werden. In einer Anlage vom Typ GOL könnte man mit Deuterium auskommen.

46. ​​​​​​Es muss gesagt werden, dass GOL-3 wie etwas aussieht, das entweder in ferner Zukunft geschaffen wurde oder einfach von Außerirdischen mitgebracht wurde. Normalerweise macht es auf alle Besucher einen völlig futuristischen Eindruck.

Kommen wir nun zu einer weiteren Plasmaanlage am BINP – der GDT (Gas Dynamic Trap). Diese Plasmafalle war von Anfang an nicht auf die thermonukleare Reaktion ausgerichtet, sondern zur Untersuchung des Verhaltens von Plasma.

50. GDL ist eine eher kleine Installation und passt daher vollständig in einen Rahmen.

Auch Plasmaphysiker haben ihre eigenen Träume, sie wollen eine neue Installation schaffen – GDML (m – Multi-Mirror), deren Entwicklung im Jahr 2010 begann, aber niemand weiß, wann sie enden wird. Die Krise trifft uns am stärksten – High-Tech-Industrien sind die ersten, denen Kürzungen drohen, und mit ihnen auch unsere Aufträge. Sofern Fördermittel vorhanden sind, kann die Anlage in 4-6 Jahren erstellt werden.

Im Bereich SI hinken wir (ich spreche von Russland) ehrlich gesagt hinter dem gesamten entwickelten Teil des Planeten zurück. Es gibt eine große Anzahl von SR-Quellen auf der Welt, sie sind besser und leistungsfähiger als unsere. Sie führen Tausende, wenn nicht Hunderttausende Arbeiten im Zusammenhang mit der Erforschung aller Bereiche durch, vom Verhalten biologischer Moleküle bis hin zur Erforschung der Festkörperphysik und -chemie. Tatsächlich handelt es sich hierbei um eine leistungsstarke Röntgenquelle, die auf keine andere Weise gewonnen werden kann. Daher sind alle Forschungsarbeiten im Zusammenhang mit der Untersuchung der Struktur der Materie SI.

Das Leben ist jedoch so, dass es in Russland nur drei SR-Quellen gibt, von denen zwei hier hergestellt wurden, und wir haben beim Start einer davon geholfen (eine befindet sich in Moskau, eine andere in Selenograd). Und nur einer von ihnen arbeitet ständig im Experimentiermodus – das ist der „gute alte“ VEPP-3, der vor tausend Jahren gebaut wurde. Tatsache ist, dass es nicht ausreicht, einen Beschleuniger für SR zu bauen. Es ist auch wichtig, Ausrüstung für SI-Stationen zu bauen, aber das gibt es nirgendwo anders. Aus diesem Grund schicken viele Forscher in unseren westlichen Regionen lieber einen Vertreter, „der alles vorbereitet“, anstatt riesige Geldbeträge für die Schaffung und Entwicklung von SI-Stationen irgendwo in der Region Moskau auszugeben.

55. Im VEPP-3-Ring

56. Dies ist eine Vogelperspektive des VEPP-4-Komplexes, genauer gesagt der dritten Etage des „Zwischengeschosses“. Direkt darunter befinden sich konkrete Radarschutzblöcke, darunter POSITRON und VEPP-3, dann gibt es einen bläulichen Raum – den Kontrollraum des Komplexes, von dem aus der Komplex und das Experiment gesteuert werden.

57. „Chef“ von VEPP-3, einer der ältesten Beschleunigerphysiker am BINP und im Land – Swjatoslaw Igorewitsch Mischnew

Am BINP kommen auf fast 3000 Menschen nur etwas mehr als 400 wissenschaftliche Mitarbeiter, darunter auch Doktoranden. Und Sie alle verstehen, dass an der Maschine kein wissenschaftlicher Mitarbeiter steht und die Zeichnungen für die neuen Beschleunigungsringe auch nicht von Doktoranden oder Studenten angefertigt werden. Das BINP verfügt über eine große Anzahl von Ingenieuren und Technikern, darunter eine riesige Designabteilung, Technologen, Elektriker, Funkingenieure und ... Dutzende anderer Fachrichtungen. Wir haben eine große Anzahl von Arbeitern (ca. 600 Personen), Mechanikern, Laborassistenten, Funklaboranten und Hunderten anderer Fachrichtungen, von denen ich manchmal nicht einmal etwas weiß, weil sich niemand besonders dafür interessiert. Übrigens ist INP eines der seltenen Unternehmen im Land, das jährlich einen Wettbewerb für junge Arbeitskräfte – Dreher und Fräser – veranstaltet.

62. BINP-Produktion, eine der Werkstätten. Die Ausrüstung ist größtenteils veraltet, moderne Maschinen stehen in Werkstätten, in denen wir noch nicht waren, in Chemy (einen solchen Ort gibt es in Nowosibirsk, neben dem sogenannten Forschungsinstitut für Systeme). In dieser Werkstatt gibt es auch CNC-Maschinen, sie waren nur nicht im Bild enthalten (dies ist eine Antwort auf einige Kommentare in Blogs).

Wir sind Iafisten, wir sind ein einziger Organismus, und das ist die Hauptsache an unserem Institut. Dabei ist es natürlich sehr wichtig, dass Physiker den gesamten technologischen Prozess leiten. Sie verstehen nicht immer die Details und Feinheiten der Arbeit mit Materialien, aber sie wissen, wie alles enden soll, und bedenken, dass ein kleiner Fehler irgendwo an der Maschine eines Arbeiters zu einer Multimillionen-Dollar-Installation irgendwo in unserem Land oder auf der Welt führen wird. Und deshalb versteht ein grüner Student vielleicht nicht einmal die Erklärungen des Ingenieurs, aber wenn er gefragt wird: „Kann das akzeptiert werden“, wird er verneinend den Kopf schütteln und sich genau daran erinnern, dass er eine Genauigkeit von fünf Mikrometern auf der Basis eines Messgeräts benötigt, andernfalls seine Installation ist verschraubt. Und dann besteht die Aufgabe der Technologen und Ingenieure darin, herauszufinden, wie er, der Bösewicht, seine unvorstellbaren Anforderungen erfüllen kann, die im Widerspruch zu allem stehen, was wir normalerweise tun. Aber sie erfinden und liefern und investieren unglaublich viel Intelligenz und Einfallsreichtum.

63. Der verwirrte Verantwortliche für die elektrische Ausrüstung des VEPP-4M-Komplexes, Alexander Ivanovich Zhmaka.

64. Diese bedrohliche Aufnahme wurde einfach in einem der Gebäude des Instituts gedreht, in demselben Gebäude, in dem sich VEPP-3, VEPP-4 und der VEPP-5-Injektor befinden. Und es bedeutet einfach die Tatsache, dass das Gaspedal funktioniert und eine gewisse Gefahr darstellt.

67. Der weltweit erste Collider, der 1963 gebaut wurde, um die Möglichkeiten seiner Verwendung in Experimenten in der Teilchenphysik zu untersuchen. VEP-1 ist der einzige Collider in der Geschichte, bei dem Strahlen in einer vertikalen Ebene zirkulierten und kollidierten.

68. Unterirdische Gänge zwischen den Gebäuden des Instituts

Vielen Dank an Elena Elk für die Organisation der Fotografie und die ausführlichen Geschichten zu den Installationen.