Instituto física nuclear lleva el nombre de G.I. Budker SB RAS es el instituto académico más grande de Rusia, uno de los centros líderes del mundo en el campo de la física de altas energías, física y tecnología de aceleradores, fuentes de radiación sincrotrón y láseres de electrones libres, física del plasma y térmica controlada. fusión nuclear. En muchas de sus áreas, el BINP SB RAS es el único centro en Rusia.
El Instituto fue creado en 1958 en Novosibirsk Academgorodok sobre la base del Laboratorio de Nuevos Métodos de Aceleración del Instituto de Energía Atómica, dirigido por G. Budker, encabezado por I. Kurchatov. El académico G. Budker fue el fundador y primer director del instituto. Su director, Alexander Skrinsky, contó a la agencia Interfax-Siberia los problemas en los que trabaja hoy el Instituto.
- Alexander Nikolaevich, ¿cómo ve las perspectivas del instituto en el contexto de los cambios que se están produciendo actualmente en la ciencia académica?
- Hasta ahora podemos decir que nuestra financiación es el próximo año no cambiará y se mantendrá en el nivel de este año. Históricamente, nuestro instituto ha tenido un componente más bien extrapresupuestario a través de contratos, participación en colaboraciones, etc. Por ejemplo, de los 2.000 millones de rublos del presupuesto total del Instituto para 2013, la financiación presupuestaria directa ascendió a unos 800 millones de rublos. El resto nos llega porque hacemos lo que necesitan otros centros de investigación, principalmente extranjeros, aunque también hay encargos rusos. Y hacemos cosas aplicadas, como dicen, para la economía nacional: medicina, seguridad (sistemas de control en los aeropuertos), diversas industrias, tanto para Rusia como para los consumidores extranjeros. Por supuesto, intentamos que nuestros desarrollos aplicados no sean una especie de actividad separada, sino que se deriven naturalmente de lo que hacemos en el campo de la ciencia fundamental, porque para nosotros la línea central es la física. partículas elementales y cuestiones relacionadas.
La física fundamental se desarrolla sólo cuando caminas por un país desconocido, en una dirección que nadie ha recorrido, y aprendes algo que otros aún no saben en ese momento. Está claro que casi siempre, mientras alguien trabaja para resolver los mismos problemas, uno puede quedarse atrás, pero ésta es la segunda pregunta.
Idealmente, nos vemos obligados a inventar y dominar nuevas tecnologías para abordar fenómenos completamente nuevos que de ninguna manera son aplicaciones prácticas no se utilizaron antes por la sencilla razón de que estos fenómenos no fueron descubiertos.
Por ejemplo, la radiación sincrotrón, cuyas primeras fuentes artificiales aparecieron a mediados del siglo pasado. Desde entonces, la capacidad de generar radiación sincrotrón ha seguido mejorando, aumentando su calidad, brillo, intensidad, acortando la longitud de onda o, más precisamente, su regulación. Esperamos que en los próximos años podamos construir una nueva fuente de radiación sincrotrón de la generación, como dicen ahora, “3+”. Asimismo, un láser utiliza rayos de electrones de alta energía. Produce una radiación coherente cuya frecuencia se puede variar y hemos demostrado que esto es posible. La primera etapa del láser se lanzó en 2003, la segunda en 2009 y esperamos que la tercera etapa se lance pronto. Hoy en día, nuestro láser de electrones libres supera significativamente a todas las demás fuentes de radiación coherente del mundo en potencia de radiación promedio en el rango de longitudes de onda de 40 a 80 y 110 a 240 micrones. Al principio, muchos decían que estábamos haciendo tonterías; sin embargo, esto casi siempre sucede. Ahora el láser ya se utiliza, aunque no en tecnología, sino en otras áreas de la ciencia: biología, geología, química. Por ejemplo, se puede utilizar para separar isótopos ligeros, trabajar con metamateriales, etc.
- ¿A qué tareas se enfrenta el BINP en ciencia fundamental?
Queremos dar un gran paso para aumentar la luminosidad (rendimiento) de nuestro próximo colisionador electrón-positrón a una energía relativamente baja: hasta 5 GeV. La potencia de este colisionador debería ser unas mil veces mayor que la alcanzada hasta ahora, incluso mayor que la del Gran Colisionador de Hadrones. Aunque la energía del colisionador será relativamente baja, se espera que proporcione respuestas a preguntas importantes que enfrentan no sólo la física de partículas, sino también la cosmología. Estas ciencias, aunque muy diferentes en sus herramientas, son necesarias unas para otras cuando se trata de comprender la estructura de la materia. Existe la esperanza de que el gobierno ruso, que una vez más incluyó nuestro colisionador entre los megaproyectos científicos que serán apoyados por el Estado, como anunció recientemente el Ministro de Educación y Ciencia, Dmitry Livanov, sea coherente en la implementación de esta decisión. El hecho es que el coste total de la instalación es de unos 16 mil millones de rublos. Según los estándares mundiales, esto no es tanto, de lo cual pudimos invertir alrededor del 15% a través de trabajos por contrato realizados para otros centros, industrias en Rusia y otros países, pero, por supuesto, es imposible implementar completamente el proyecto únicamente. por nuestra cuenta.
- ¿Sobrevivirá el modelo estándar?
Hablando del modelo estándar ( teoría moderna estructura e interacciones de partículas elementales - IF), conviene distinguir dos puntos: su fiabilidad e integridad. Primero, sobre la confiabilidad.
El modelo estándar tiene un poder predictivo excepcionalmente poderoso. Hasta ahora, a pesar de muchos experimentos diferentes destinados a encontrar indicaciones directas o indirectas de la existencia de desviaciones del Modelo Estándar, no ha sido posible detectar estas desviaciones con ningún nivel significativo de confiabilidad. En este sentido, los experimentos de Novosibirsk, en primer lugar nuestro nuevo colisionador VEPP-2000, son una especie de puesto de avanzada para probar el modelo estándar, una de las mayores teorías de las ciencias naturales del siglo XX.
Sin embargo, lo que se puede decir con seguridad es que en su forma actual, el Modelo Estándar, como modelo que describe todas las interacciones fundamentales, está incompleto. Hay fenómenos en la naturaleza, por ejemplo, la materia oscura y la energía oscura, que no están descritos en el Modelo Estándar, y para explicar esto es necesario ampliarlo (el Modelo Estándar). Hay un gran volumen por delante trabajo experimental, principalmente en el campo de la cosmología, la astronomía y, por supuesto, la física de altas energías.
- ¿Cómo avanza el trabajo del BINP en la dirección termonuclear?
Las inversiones en el desarrollo de reactores basados en sistemas de confinamiento de plasma de circuito abierto, en los que participa nuestro instituto, en comparación con las inversiones en tokamaks (en los que se confina el plasma) campo eléctrico en una cámara toroidal - IF) en el mundo es mucho más pequeño, por lo que en general ha avanzado más modestamente, tanto en términos de parámetros del plasma, su proximidad a los parámetros termonucleares como en términos de ingeniería y desarrollo tecnológico de este enfoque. En principio, por supuesto, una reacción termonuclear se puede obtener de una forma u otra, pero la principal y más tarea difícil– hacer que el proceso de obtención de esta energía sea comercialmente atractivo, además de tecnológica y ambientalmente aceptable.
Desde este punto de vista, un tokamak comercial es una tecnología muy compleja, difícil de implementar en la práctica, y si asumimos que se puede implementar un reactor comercial sobre la base de sistemas abiertos de confinamiento de plasma, entonces esto puede ser notablemente más fácil, más barato y Más seguro que un tokamak.
Es importante señalar que no somos los únicos que trabajamos en este tema; por ejemplo, la empresa estadounidense Three Alpha Energy está avanzando en la misma dirección, para la cual estamos fabricando un lote de potentes inyectores de calefacción atómica en el rango de los megavatios.
¿En qué medida, en su opinión, el resultado obtenido recientemente en el BINP acerca del calentamiento y confinamiento del plasma en una trampa dinámica de gas (GDT) acerca la perspectiva de un reactor termonuclear basado, como dicen, en un “espejo”? celúla"?
De hecho, recientemente, en noviembre de este año, se logró una temperatura electrónica récord de 400 electronvoltios (4,5 millones de grados) en la instalación GDL con calentamiento adicional por microondas (microondas) del plasma subtermonuclear.
Este avance en temperatura (el récord anterior era de unos 250 electronvoltios) fue posible gracias a la cooperación con la Universidad Estatal de Novosibirsk y el Instituto de Física Aplicada de la Academia de Ciencias de Rusia (Nizhny Novgorod) como parte de un megaproyecto liderado por el destacado alemán científico profesor Manfred Thumm (Karlsruhe). Actualmente solo se ha utilizado una de las fuentes de radiación de microondas que desarrollaron; con la conexión de la segunda, esperamos mayores avances en los parámetros del plasma (es decir, un aumento en su temperatura y el tiempo de retención del plasma en la trampa - IF ).
El resultado obtenido es un paso importante en el camino hacia la energía termonuclear: confirma la posibilidad de crear generadores de neutrones y reactores de fusión nuclear basados en trampas abiertas, los más simples desde el punto de vista de la ingeniería.
- ¿Cree usted que es posible un proyecto termonuclear puramente ruso?
Escala y, en consecuencia, intensidad de recursos. proyecto similar Es tal que ni siquiera Estados Unidos se compromete a resolver este problema, apoyándose únicamente en sus capacidades internas. Ni tokamaks ni sistemas de circuito abierto. Ambas direcciones se están desarrollando como internacionales.
ITER (Reactor Experimental Termonuclear Internacional) en construcción en Francia (El Reactor Experimental Termonuclear Internacional es el proyecto internacional más grande para crear un reactor termonuclear experimental en Caradas (Francia) - IF), por ejemplo, ya es un proyecto verdaderamente global, en el que casi todos Participan los países más desarrollados científica y tecnológicamente, incluidos Rusia, Estados Unidos, Japón y países europeos. Pero el desarrollo de sistemas abiertos de confinamiento de plasma también se lleva a cabo en el marco de proyectos internacionales, cooperativos y no nacionales. Y la cuestión ni siquiera es que, por ejemplo, Estados Unidos no tenga suficiente dinero para ganar dinero. reactor de fusión. Probablemente simplemente no quieran correr el riesgo de ir “solos” durante todo el camino, sin estar seguros del resultado final.
Además, los desarrollos que, por ejemplo, tenemos en nuestro instituto, Estados Unidos no los tiene. Por eso, realizamos trabajos por contrato para ellos, ellos utilizan nuestro potencial científico y técnico para avanzar y obtener resultados lo más rápido posible. Aunque tenemos algunas reservas para el futuro, no hay ninguna inversión gubernamental en sistemas de circuito abierto y aceptamos pedidos extranjeros para poder mejorar las tecnologías y encontrar nuevas soluciones.
- ¿En qué otros proyectos internacionales participa el instituto?
Continúa la participación en el proyecto CERN-LHC, es decir, el Gran Colisionador de Hadrones. Varias decenas de nuestros investigadores participan en experimentos con los detectores ATLAS y LHCb. Participamos de manera bastante importante en la modernización del complejo de aceleradores.
Participamos en la creación de una fábrica B de alta luminosidad, un colisionador de electrones y positrones con un nivel de energía de 10 a 11 GeV en Japón.
En Alemania participamos en dos grandes proyectos: un láser de pulso corto que utiliza rayos de electrones de muy alta energía, decenas de GeV, que se está construyendo cerca de Hamburgo. Se espera que sea el láser de rayos X más potente del mundo.
Otro proyecto importante en Alemania es el proyecto FAIR, Instalación para la investigación de iones y antiprotones, implementado por el Centro Helmholtz para la investigación de iones pesados en Wickhausen, cerca de Darmstadt. Se trata de un colisionador de iones pesados; hemos estado involucrados en su desarrollo durante unos 15 años.
En ambos proyectos en Alemania se ha invertido mucho dinero ruso, mucho más de lo que el BINP recibe directamente de nuestro Estado. Este dinero se utiliza para encargar equipos tanto para el láser como para el FAIR para nosotros y para un pequeño número de institutos rusos.
Por qué se hace esto de esta manera y no directamente: el Estado invierte en nosotros para que nosotros, por ejemplo, hagamos algo para estos proyectos, es una pregunta poco clara.
El ITER no está estructurado exactamente así: la parte rusa suministra equipos al ITER, invirtiendo dinero en nuestros institutos, en Kurchatovsky, en el nuestro y en algunos otros.
Por cierto, sobre el Centro Científico Kurchatov. ¿Se ha eliminado finalmente del orden del día el tema de una posible fusión del INP con él?
Las conversaciones sobre unificación surgieron en el verano, cuando se discutía activamente la reforma de la Academia de Ciencias de Rusia. Luego, la RAS, con nuestra participación, propuso no cambiar la afiliación departamental de los institutos y fusionar diferentes organizaciones en el sentido legal, sino volver a la implementación. programa estatal sobre la creación de instalaciones Mega Science.
En un momento, se seleccionaron seis de ellos, incluido nuestro colisionador electrón-positrón con alta luminosidad y energía relativamente baja.
Nos gusta mucho más la versión del programa estatal, principalmente porque no sólo estamos trabajando en este proyecto, sino que también estamos trabajando en otros trabajos. Incluso sobre temas especiales. Y tomar todo esto y fusionarlo en una sola cosa es extremadamente irracional; la unificación administrativa de todos con todos está mal. Veo consecuencias perjudiciales en el hecho de que no exista un liderazgo científico que lo sepa todo y lo entienda todo en todos los ámbitos. Las organizaciones que tienen algún tipo de entendimiento mutuo pueden desarrollar un área determinada de manera conjunta. En esta área pueden interactuar con algunas organizaciones (aplicadas, industriales y en otras áreas) con otras completamente diferentes.
- ¿Surgió alguna idea durante alguna de las reformas, por ejemplo, la de dividir el INP en producción y ciencia misma?
- Por supuesto, hubo muchas ideas de este tipo y aparecieron en muchas etapas. Pero en nuestra producción, más precisamente, en el complejo de diseño y producción, fabricamos todos nuestros equipos nuevos que no se pueden comprar en ningún lado y que necesitamos para nuestra investigación fundamental y para aplicaciones en otros campos de la ciencia, así como para uso industrial, médico, etc. carácter adicional.
Mire, nuestra ciencia industrial murió o casi murió. Digamos que podemos desconectar nuestra parte de diseño y producción. ¿Y cómo vivirá mejor que los institutos industriales y las oficinas de diseño industrial con una producción a una escala mucho mayor que la nuestra?
Sospechamos, y la experiencia demuestra, que hemos sobrevivido y seguimos siendo interesantes tanto en el exterior como en el interior, y desde un punto de vista aplicado porque tenemos toda la cadena: investigación básica, investigación y desarrollo aplicados, capacidades de diseño y fabricación de alta tecnología.
- ¿Por qué los desarrollos aplicados del instituto tienen más demanda en el extranjero que en Rusia?
Hasta 1990, entre el 85% y el 90% de nuestros productos, concretamente aceleradores industriales, se destinaban a Unión Soviética. Sobre esta base se construyó toda una industria de cables, donde se necesitaba un aislamiento resistente al calor. En los años siguientes, las fábricas perdieron la oportunidad de comprar cualquier cosa nueva. Ahora algunas empresas que sobrevivieron este tiempo comenzaron a desarrollarse y comenzaron a comprar nuevamente nuestros equipos. Cada año producimos de 10 a 15 aceleradores (una máquina de este tipo cuesta entre 500.000 y 2 millones de dólares). Ahora el 20% de nuestros consumidores son rusos. En Kazajstán hay pocos consumidores. Por supuesto, estamos dispuestos a hacer no sólo lo que hicimos hace 30 años, sino que estamos dispuestos a hacer cosas nuevas. Pero para ello es necesario realizar pedidos, como hubo, por ejemplo, un pedido de la industria eléctrica para la producción de cables resistentes al calor. Inmediatamente nos encargaron 15 aceleradores, esto fue alrededor de 1970. Y sobre esto, de hecho, nuestra producción creció, en ese momento no teníamos un acelerador que pudiéramos suministrar, había muestras, desarrollos individuales... Pero un acelerador que operaba con parámetros altos, con una energía suficientemente alta, con una potencia de decenas y centenares de kilovatios; no existía tal cosa. Y además, era necesario que no funcionara para nosotros, sino en la fábrica, para personas que, tal vez, no entiendan nada de física, para que no funcionara durante un día o un mes.
Muchos de nuestros aceleradores funcionaron durante 20 años, a veces nos encargaban repuestos, pero en su mayoría las fábricas los operaban ellas mismas. Luego se fue al extranjero, principalmente a China. Ahora hay un problema con China. Lo primero que hacen cuando reciben nuestros nuevos dispositivos, nuestros nuevos coches, y no sólo los nuestros, es probablemente copiarlos lo más estrictamente posible. Les llevó unos 15 años dominar los aceleradores del tipo ELV, el más extendido. Ahora hay más aceleradores trabajando en China que nunca en la URSS y Rusia: alrededor de 50. Hasta ahora están comprando aceleradores tanto de sus propios fabricantes como de nosotros, aproximadamente uno a uno. Después de un tiempo nos suplantarán, por supuesto, con viejos aceleradores de China. Pero están intentando entrar en el mercado indio. Les resulta más difícil entrar en Corea porque producimos aceleradores junto con Samsung. Se utilizan tanto en la propia Corea como en China. En términos generales, China es grande y quienes están acostumbrados a nuestros automóviles parecen quedarse con nosotros. Pero esto no puede durar para siempre, necesitamos desarrollarnos y avanzar. Necesitamos, por supuesto, una revolución tecnológica, parte de ella está prevista, pero hasta ahora casi no hay consumidores rusos. No es necesario contar con consumidores extranjeros para financiar el desarrollo; sólo pueden comprar equipos ya preparados.
Digamos que los líderes rusos realmente se preocupan por el desarrollo de la ciencia, la tecnología basada en la ciencia, etc. Supongamos que esto es cierto. Hoy en día suelen argumentar así: nosotros (el país) estamos rezagados en tal o cual área de la tecnología, por diversas razones. Invirtamos dinero allí. Por regla general, esto es un asunto vacío, es decir, resulta un barril sin fondo, porque si no se cuenta con un equipo calificado, acostumbrado a trabajar y obtener resultados, no habrá resultados. U otro razonamiento: compremos todo, toda la tecnología, tráigala aquí y produzca todo lo que sea necesario. Además prácticamente no funciona, porque obtienes tecnología avanzada casi imposible. Todas estas son tecnologías de hace 15 o 20 años. Por supuesto, a nosotros no nos permitirán ver en qué están trabajando en primera línea en el extranjero. Por lo tanto, es correcto apoyar en su país a aquellos grupos y organizaciones que ya están produciendo resultados que son interesantes para la comunidad mundial, que tienen una historia positiva y un estado positivo detrás de ellos, es decir, que están avanzados a escala global. Y es necesario invertir dinero en dichas organizaciones; el retorno será inmediato y garantizado.
Mientras tanto, las tecnologías innovadoras, por ejemplo en nuestro instituto el mismo láser sobre rayos de electrones, se crean con el dinero que ganamos, y no porque el Estado ordenó y financió nuestro desarrollo, ni nos ordenó hacerlo, ni apoyó nuestro empeño. Nosotros, al darnos cuenta de que algún día esto tendría demanda en Rusia, lo construimos nosotros mismos. El colisionador electrón-positrón VEPP-2000 se construyó de manera similar: no recibimos nada del estado para ciencia fundamental a este respecto. Hoy en día, los fondos asignados por el Estado para la ciencia no cubren salarios, servicios públicos, etc. en nuestro Instituto. Es difícil decir cómo evolucionará la situación.
interfax-rusia.ru
Tuve la oportunidad de visitar el mundialmente famoso INP que lleva su nombre. G.I.Budkera SB RAS. Lo que vi allí sólo puedo mostrarlo: Elena Valerievna Starostina, investigadora del instituto, compiló una historia detallada sobre las instalaciones y sobre el propio instituto.
(68 fotos en total)
Texto original tomado de aquí .
Generalmente es difícil hablar del INP en pocas palabras por muchas razones. En primer lugar, porque nuestro Instituto no se ajusta a los estándares habituales. Este no es exactamente un instituto académico que trabaja en ciencia fundamental, porque tiene su propia producción, que es bastante similar a una planta mediocre, pero en los tiempos modernos es una buena planta. Y en esta planta no fabrican clavos con latas, pero tienen tecnologías que simplemente no existen en ningún lugar de Rusia. Tecnologías modernas en el sentido más preciso de la palabra, y no en el sentido "moderno para la Unión Soviética de los años 80". Y esta planta es nuestra, y no una donde los propietarios están "en algún lugar" y simplemente estamos recolectando productos en una pila.
Así que esto no es en modo alguno un instituto académico.
Pero tampoco la producción. ¿Qué tipo de producción es ésta, si el Instituto considera que el producto principal es el resultado más fundamental, y todo este maravilloso llenado y producción tecnológico es solo una forma de obtener este resultado?
Entonces, ¿sigue siendo un instituto científico con un perfil fundamental?
Pero ¿qué pasa con el hecho de que el BINP lleva a cabo una amplia variedad de experimentos relacionados con la radiación sincrotrón (en adelante SR) o el láser de electrones libres (en adelante FEL), y estos son experimentos aplicados exclusivamente para decenas de nuestros institutos? Y, dicho sea de paso, casi no tienen otra oportunidad de realizar tales experimentos.
¿Entonces este es un instituto multidisciplinario?
Sí. Y mucho, mucho más...
Esta historia podría comenzar con la historia del instituto. O a partir de hoy. A partir de descripciones de instalaciones o personas. De una historia sobre el estado de la ciencia rusa o los logros de la física. últimos días. Y dudé mucho antes de elegir una dirección, hasta que decidí contar un poco sobre todo, esperando sinceramente que algún día escriba más y publique este material en alguna parte.
Entonces, INP SB RAS lleva el nombre. G.I.Budkera o simplemente el Instituto de Física Nuclear.
Fue fundado en 1958 por Gersh Itskovich Budker, cuyo nombre en el Instituto era Andrei Mikhailovich, Dios sabe por qué. No, por supuesto, era judío, los nombres judíos no eran bienvenidos en la URSS, todo esto está claro. Pero no pude descubrir por qué, digamos, Andrei Mikhailovich y no Nikolai Semenovich.
Por cierto, si escuchas algo como "Andréi Mijáilovich dijo..." en el INP, significa que Budker dijo.
Es el fundador del Instituto y probablemente, si no fuera por él y si no fuera por Siberia, nunca hubiéramos tenido una física de aceleradores tan desarrollada. El hecho es que Budker trabajaba para Kurchatov y, según los rumores, allí simplemente le resultaba estrecho. Y nunca le habrían permitido "oscilar" como lo hizo en Rusia, donde recién se estaban creando nuevas instituciones y se estaban abriendo nuevas direcciones. Y a esa edad no le habrían dado el Instituto en Moscú. Primero lo habrían hecho quedar mal en el puesto de jefe del laboratorio, luego el subdirector, en general, ya ve, habría perdido los estribos y se habría ido.
Budker fue a Novosibirsk y desde allí comenzó a invitar a varios físicos destacados y no tan destacados. Los físicos destacados se mostraron reacios a exiliarse, por lo que se apostó por la joven escuela, que se fundó inmediatamente. Las escuelas eran NSU y la Escuela de Física y Música de esta NSU. Por cierto, en la Academia las tablillas atribuyen la autoría de la FMS exclusivamente a Lavrentyev, pero los testigos vivos de esa historia, que ahora viven en Estados Unidos y publican sus memorias, afirman que el autor de la escuela fue Budker, quien "vendió" la idea a Lavrentyev de algún tipo de concesión administrativa más.
Se sabe que dos grandes personas, Budker y Lavrentyev, no se llevaban muy bien entre sí, por decir lo mínimo, y esto todavía se refleja no sólo en las relaciones entre la gente de Akademgorodok, sino también en la escritura de su historia. Mire cualquier exposición académica que tenga lugar en la Casa de los Científicos (DU) y verá fácilmente que casi no hay, digamos, fotografías del enorme archivo del INP y, en general, se habla poco sobre el instituto más grande de nuestra Academia de Ciencias ( alrededor de 3 mil empleados), y el tercer contribuyente en la ONE. No es muy justo, pero así es.
En una palabra, le debemos a Budker el Instituto, sus logros y su atmósfera. Por cierto, y la producción también. Érase una vez, el INP era considerado el más capitalista de todos los institutos del país: podía producir sus productos y venderlos. Ahora se le llama el más socialista; después de todo, todo el dinero ganado va a un fondo común y de allí se distribuye para salarios, contratos y, lo más importante, para realizar experimentos científicos.
Éste es un asunto muy costoso. Un cambio (12 horas) de funcionamiento de un acelerador con detector puede costar cientos de miles de rublos, y la mayor parte de este dinero (del 92 al 75%) lo ganan los empleados del BINP. El BINP es el único instituto del mundo que gana dinero por sí solo para la investigación física fundamental. En otros casos, estas instituciones son financiadas por el Estado, pero en nuestro país, como comprenderá, si espera la ayuda del Estado, no morirá por mucho tiempo.
¿Cómo gana dinero el INP? Venta de sistemas de aceleradores magnéticos a otros países que deseen construir sus propios aceleradores. Podemos decir con orgullo que somos sin duda uno de los dos o tres mejores fabricantes de anillos de acelerador del mundo. Producimos tanto sistemas de vacío como resonadores. Producimos unidades de aceleración industrial que operan en decenas de áreas fuera de nuestra economía, ayudando a desinfectar Equipo medico, cereales, productos, purificar el aire y aguas residuales, bueno, en general, todo lo que aquí nadie le presta atención. BINP produce aceleradores médicos e instalaciones de rayos X para personas que toman rayos X, por ejemplo, en aeropuertos o instituciones médicas. Si observa detenidamente las etiquetas de estos escáneres, descubrirá que no solo se encuentran en el aeropuerto de Novosibirsk Tolmachevo, sino también en la capital, Domodedovo. BINP realiza docenas, si no cientos, de pequeños pedidos para producción de alta tecnología o ciencia en todo el mundo. Producimos aceleradores y equipos similares para EE.UU., Japón, Europa, China, India... Construimos parte del anillo del LHC y tuvimos mucho éxito. La proporción de pedidos rusos aquí es tradicionalmente baja y no podemos hacer nada al respecto: el gobierno no da dinero, y las autoridades locales o los propietarios de negocios simplemente no tienen suficiente dinero; normalmente la factura asciende a millones de dólares. Sin embargo, debemos admitir sinceramente que también tenemos subvenciones y contratos ordinarios rusos, y también estamos contentos con ellos, porque el Instituto siempre necesita dinero.
3. Un fragmento del acelerador, que actualmente está siendo producido por el Instituto de Física Nuclear para el Laboratorio Brookhaven (EE.UU.)
Nuestro salario medio es inferior al de nuestros vecinos y su distribución no siempre parece justa, pero la mayoría de los iafistas lo aceptan porque entienden en qué están trabajando y por qué se niegan a aumentar sus salarios. Cada porcentaje colocado en él significa menos los días de funcionamiento de las instalaciones. Es sencillo.
Sí, a veces hay que detenerlos por completo, y también se han dado casos así. Pero, afortunadamente, sólo duraron seis meses.
El INP puede permitirse el lujo de construir costosas casas de lujo, siempre que algunos de los apartamentos sean para empleados, enviar a estos empleados a largos viajes de negocios al extranjero y mantener una de las mejores bases de esquí del país, donde se encuentra la “Pista de esquí rusa”. se lleva a cabo anualmente (por cierto, la base ahora está bajo amenaza de cierre debido a otro ridículo proyecto de construcción), mantiene su propio centro de recreación en Burmistrovo (“Razliv”), en general, puede permitirse muchas cosas. Y aunque cada año se habla de que esto es un desperdicio, todavía seguimos aguantando.
¿Qué pasa con la ciencia en el INP?
La ciencia es más difícil. Hay cuatro direcciones científicas principales del BINP:
1. física de partículas elementales - FEP (es decir, en qué consiste nuestro mundo en un nivel muy, muy micro)
2. física de los aceleradores (es decir, dispositivos con cuya ayuda se puede alcanzar este micronivel (¿o es mejor decir “nano”, siguiendo la moda moderna? :))
3. física del plasma
4. Física relacionada con la radiación sincrotrón.
Hay varias otras áreas en el BINP, en particular aquellas relacionadas con la física nuclear y fotonuclear, aplicaciones médicas, radiofísica y muchas otras más pequeñas.
4. Instalación Dayton VEPP-3. Si le parece que se trata de un completo caos de cables, entonces, en general, es en vano. En primer lugar, VEPP-3 es una instalación donde simplemente no hay espacio y, en segundo lugar, el rodaje se realiza desde el lateral de la ruta del cable (se coloca encima). Finalmente, en tercer lugar, Dayton es una de esas instalaciones que a veces se integran en la estructura del VEPP-3 y luego se retiran, es decir, Simplemente no tiene sentido crear aquí sistemas globales para “restaurar el orden”.
Tenemos dos aceleradores en constante funcionamiento: VEPP-2000 (la abreviatura VEPP, que se encontrará a menudo, significa "haces de electrones y positrones en colisión"), en los que operan dos detectores: KMD y SND (detector magnético criogénico y detector neutro esférico) y VEPP -4M con detector KEDR. El complejo VEPP-4M contiene otro acelerador: VEPP-3, donde se llevan a cabo experimentos relacionados con SR (VEPP-4 también tiene SR, pero estas son estaciones nuevas, todavía están en su infancia, aunque se han estado desarrollando activamente recientemente y una de las disertaciones del último candidato de SIshniks fue defendida precisamente en esta dirección).
5. SI bunker VEPP-3, estación de análisis elemental de fluorescencia de rayos X.
6. SI bunker VEPP-3, estación de análisis elemental de fluorescencia de rayos X.
Además, tenemos un FEL, que está diseñado directamente para funcionar con radiación de terahercios para cualquier persona del exterior, ya que el BINP aún no ha encontrado un propósito "directo" para ello. Por cierto, después de esta excursión se supo que el jefe de la FEL, Nikolai Aleksandrovich Vinokurov, fue elegido miembro correspondiente de la RAS.
Hacemos nuestra primera parada aquí para aclarar (basándonos en los consejos de los lectores). ¿Qué es un FEL o láser de electrones libres? No es muy fácil de explicar, pero asumiremos que sabes que en un láser convencional la radiación se produce así: mediante algún método calentamos (excitamos) los átomos de una sustancia hasta tal punto que comienzan a emitir. Y como seleccionamos esta radiación de una manera especial, entrando en resonancia con la energía (y por lo tanto con la frecuencia) de la radiación, obtenemos un láser. Entonces, en un FEL, la fuente de radiación no es un átomo, sino el propio haz de electrones. Se ve obligado a pasar por el llamado ondulador, donde una gran cantidad de imanes obligan al haz a "movimientos" de lado a lado en una sinusoide. Al mismo tiempo, emite la misma radiación sincrotrón, que puede recogerse en radiación láser. Al cambiar la intensidad de la corriente en los imanes móviles o la energía del rayo, podemos cambiar la frecuencia del láser en un amplio rango, lo que actualmente es inalcanzable de otra manera.
No hay otras instalaciones FEL en Rusia. Pero existen en los EE. UU., un láser de este tipo también se está construyendo en Alemania (un proyecto conjunto de Francia, Alemania y nuestro instituto, el costo supera los mil millones de euros). En inglés, un láser de este tipo suena como FEL: láser de electrones libres.
8. Pistola de electrones láser de electrones libres
9. Sistema para monitorear el nivel de agua que enfría los resonadores en FEL
10. resonadores FEL
11. Este y los dos cuadros siguientes muestran el FEL, visto desde abajo (está suspendido “del techo”).
14. Oleg Aleksandrovich Shevchenko cierra la puerta de la sala de la LSE. Una vez que se activa el interruptor de límite de la puerta de protección del radar impactada (bloque de hormigón a la derecha), el láser puede comenzar a funcionar.
15. Sala de control FEL. Sobre la mesa hay gafas de protección contra la radiación láser.
16. Una de las estaciones de la FEL. A la derecha se pueden ver soportes ópticos, en los que hay trozos de papel quemado (puntos oscuros en el centro). Este es un rastro de radiación láser FEL.
17. Tiro raro. Un antiguo osciloscopio de haz en la sala de control de FEL. Quedan pocos osciloscopios de este tipo en BINP, pero si buscas, puedes encontrarlos. Cerca (a la izquierda) hay un Tektronix digital completamente moderno, pero ¿qué tiene de interesante?
Tenemos nuestra propia dirección en el campo de la física del plasma, relacionada con el confinamiento del plasma (donde debería tener lugar la reacción termonuclear) en trampas abiertas. Estas trampas sólo están disponibles en el BINP y, aunque no permitirán lograr la tarea principal del "termonuclear": la creación de una fusión termonuclear controlada, permiten avances significativos en el campo de la investigación de los parámetros de este termonuclear controlado. fusión.
18. La instalación de AMBAL es una trampa adiabática ambipolar, actualmente fuera de funcionamiento.
¿Qué se está haciendo en todas estas instalaciones?
Si hablamos de la FEC, entonces la situación es complicada. Todos los logros de la FEC años recientes están asociados con aceleradores-colisionadores del tipo LHC (LHC, como lo llama todo el mundo, y LHC - Gran Colisionador de Hadrones, como solo lo llamamos nosotros). Se trata de aceleradores con una energía enorme: unos 200 GeV (gigaelectronvoltios). En comparación con ellos, el VEPP-4 con sus 4-5 GeV, que ha estado en funcionamiento durante casi medio siglo, es un viejo donde es posible realizar investigaciones en un rango limitado. Y más aún VEPP-2000 con una energía de sólo 1 GeV.
Tendré que detenerme un poco aquí y explicar qué es GeV y por qué es tanto. Si tomamos dos electrodos y aplicamos una diferencia de potencial de 1 voltio entre ellos, y luego pasamos una partícula cargada entre estos electrodos, adquirirá una energía de 1 electrón voltio. Está separado del julio más familiar por hasta 19 órdenes de magnitud: 1 eV = 1,6*10 -19 J.
Para obtener una energía de 1 GeV, es necesario crear un voltaje de aceleración de 1 gigavoltio sobre la trayectoria de vuelo del electrón. Para obtener la energía del LHC, hay que crear un voltaje de 200 gigavoltios (un giga son mil millones de voltios, 10 9 o 1.000.000.000 de voltios). Bueno, imagina más lo que se necesita para esto. Baste decir que el LHC (LHC) funciona con una de las centrales nucleares francesas situadas cerca.
21. Acelerador VEPP-2000: modernización del anterior acelerador VEPP-2M. La diferencia con la versión anterior es la mayor energía (hasta 1 GeV) y la idea implementada de los llamados haces redondos (normalmente el haz se parece más a una cinta que a cualquier otra cosa). El año pasado, el acelerador entró en funcionamiento tras un largo período de reconstrucción.
23. Sala de control VEPP-2000.
24. Sala de control VEPP-2000. Encima de la tabla hay un diagrama del complejo acelerador.
25. Impulsor de electrones y positrones BEP para VEPP-2000
¿Cómo se beneficia el INP en esta área? La mayor precisión de su investigación. El hecho es que la vida está estructurada de tal manera que partículas cada vez más ligeras contribuyen al nacimiento de otras más pesadas, y cuanto más exactamente conocemos su masa-energía, mejor conocemos su contribución al nacimiento incluso del bosón de Higgs. Esto es lo que hace el BINP: obtiene resultados súper precisos y estudia varios procesos raros, cuya "captura" requiere no solo un dispositivo, sino mucha astucia y destreza por parte de los investigadores. En definitiva, con cerebro, ¿qué más? Y en este sentido, los tres detectores BINP se destacan bien: KMD, SND y KEDR (no tiene decodificación del nombre)
26. SND es un detector neutro esférico que permite registrar partículas que no tienen carga. La imagen lo muestra cerca del montaje final y comenzando a trabajar.
El mayor de nuestros detectores es KEDR. Recientemente se han llevado a cabo una serie de experimentos que permitieron medir la masa del llamado leptón tau, que es en todos los aspectos análogo al electrón, sólo que mucho más pesado, y la partícula J/Psi, la primera de las partículas donde “trabaja” el cuarto quark más grande. Y te lo explicaré de nuevo. Como se sabe, hay seis quarks en total: tienen nombres muy hermosos e incluso exóticos con los que se denominan las partículas a las que pertenecen (por ejemplo, partículas "encantadoras" o "extrañas" significan que contienen quarks encantadores y extraños, respectivamente) :
Los nombres de los quarks no tienen nada que ver con las propiedades reales de diferentes cosas: una fantasía arbitraria de los teóricos. Los nombres entre comillas son traducciones rusas aceptadas de los términos. Lo que quiero decir es que un quark "bonito" no puede llamarse hermoso o hermoso: un error terminológico. Éstas son las dificultades lingüísticas, aunque al quark t a menudo se le llama simplemente quark top :)
Entonces, todas las partículas del mundo que conocemos están formadas por los dos quarks más ligeros; la prueba de la existencia de los otros cuatro es el trabajo de los detectores y aceleradores de rayos en colisión. Demostrar la existencia del quark s no fue fácil, significó la exactitud de varias hipótesis a la vez, y el descubrimiento de J/psi fue un logro sobresaliente, que inmediatamente mostró la enorme promesa de todo el método de estudio de partículas elementales, y al mismo tiempo nos abrió el camino para estudiar los procesos que tuvieron lugar en el mundo durante las épocas. Big Bang y lo que está pasando ahora. La masa del "gitano" después del experimento KEDR se midió con una precisión que sólo es superada por la medición de las masas de un electrón y un protón con un neutrón, es decir, partículas básicas del micromundo. Se trata de un resultado fantástico del que tanto el detector como el acelerador pueden estar orgullosos durante mucho tiempo.
28. Este es el detector KEDR. Como puede ver, ahora está desmontado; esta es una rara oportunidad de ver cómo se ve desde el interior. Los sistemas se reparan y modernizan después de un largo período de trabajo, lo que se suele denominar “entrada experimental” y suele durar varios años.
29. Este es el detector KEDR, vista superior.
31. Sistema criogénico del detector KEDR, tanques con nitrógeno líquido utilizados para enfriar el imán superconductor del detector KEDR (se enfría a la temperatura del helio líquido, se enfría previamente a la temperatura del nitrógeno líquido).
32. En el anillo VEPP-4M
En el campo de la física de aceleradores la situación es mejor. BINP es uno de los creadores de colisionadores en general, es decir. Podemos considerarnos con confianza uno de los dos institutos donde nació este método casi simultáneamente (con una diferencia de algunos meses). Por primera vez encontramos materia y antimateria de tal manera que fue posible realizar experimentos con ellas, en lugar de observar esta antimateria como algo sorprendente con lo que no se puede trabajar. Seguimos proponiendo e intentando implementar ideas aceleradoras que aún no existen en el mundo, y nuestros especialistas a veces permanecen en centros extranjeros listos para implementarlas (en nuestro país esto es costoso y requiere mucho tiempo). Proponemos nuevos diseños de "fábricas": potentes aceleradores que pueden "dar origen" a una gran cantidad de eventos por cada revolución del rayo. En una palabra, aquí, en el campo de la física de aceleradores, el BINP puede afirmar con seguridad que es un instituto de clase mundial que no ha perdido su importancia en todos estos años.
Estamos construyendo muy pocas instalaciones nuevas y tardan mucho en completarse. Por ejemplo, el acelerador VEPP-5, que iba a ser el más grande del BINP, tardó tanto en construirse que quedó moralmente obsoleto. Además, el inyector creado es tan bueno (e incluso único) que sería un error no utilizarlo. La parte del anillo que ve hoy está prevista para usarse no para VEPP-5, sino para canales para transferir partículas del VEPP-5 parainyector a VEPP-2000 y VEPP-4.
33. El túnel del anillo VEPP-5 es quizás la estructura más grande de este tipo en el BINP en la actualidad. Su tamaño es tal que hasta aquí podría viajar un autobús. El anillo nunca se construyó por falta de fondos.
34. Fragmento del Forinjector - Canal VEPP-3 en el túnel VEPP-5.
35. Estos son soportes para los elementos magnéticos del canal de derivación del Forinjector - VEPP2000 (los canales todavía están en construcción).
36. Sala del LINAC (acelerador lineal) del Foreinyector VEPP-5
37. Este y el siguiente cuadro muestran los elementos magnéticos del Foreinjector.
39. Acelerador lineal de Forinjector VEPP-5. La persona de guardia en el complejo y el responsable de visitas esperan el final de la fotografía.
40. Para almacenamiento en el refrigerador del inyector, donde los electrones y positrones de LINAC ingresan para una mayor aceleración y cambiar algunos parámetros del haz.
41. Elementos del sistema magnético del acumulador. Lente cuadrupolo en este caso.
42. Muchos invitados de nuestro Instituto creen erróneamente que el edificio 13, donde se encuentran los aceleradores VEPP3, 4, 5, es muy pequeño. Sólo dos pisos. Y están equivocados. Este es el camino que lleva a los pisos ubicados bajo tierra (es más fácil protegerse contra la radiación de esta manera)
Hoy, el INP planea crear la llamada fábrica c-tau (tse-tau), que podría convertirse en el mayor proyecto de física fundamental en Rusia en las últimas décadas (si el megaproyecto cuenta con el apoyo del Gobierno ruso), el esperado Los resultados sin duda estarán al nivel de los mejores del mundo. La pregunta, como siempre, es sobre el dinero, que es poco probable que el Instituto pueda ganar por sí solo. Una cosa es mantener las instalaciones actuales y hacer cosas nuevas muy lentamente, y otra cosa es competir con laboratorios de investigación que reciben pleno apoyo de sus países o incluso de asociaciones como la UE.
En el campo de la física del plasma la situación es algo más complicada. Esta dirección no ha sido financiada durante décadas, ha habido una gran salida de especialistas al extranjero y, sin embargo, la física del plasma en nuestro país también puede encontrar algo de qué presumir: en particular, resultó que las turbulencias (vórtices) del plasma, que debería destruir su estabilidad, a veces por el contrario, ayudar a mantenerla dentro de límites específicos.
43. Dos instalaciones principales de física del plasma: GOL-3 (en la imagen tomada desde el nivel de la viga de la grúa del edificio) y GDL (estará a continuación)
44. Generadores GOL-3 (trampa abierta corrugada)
45. Fragmento de la estructura del acelerador GOL-3, la llamada celda espejo.
¿Por qué necesitamos un acelerador de plasma? Es simple: en la tarea de obtener energía termonuclear surgen dos problemas principales: confinar el plasma en campos magnéticos de estructura complicada (el plasma es una nube de partículas cargadas que tienden a separarse y extenderse en diferentes direcciones) y su rápido calentamiento. a temperaturas termonucleares (imagínense: antes son una tetera, calientan a 100 grados durante varios minutos, pero aquí se necesitan microsegundos a millones de grados). El BINP intentó resolver ambos problemas utilizando tecnologías de aceleradores. ¿Resultado? En los TOKAMAK modernos, la presión del plasma respecto a la presión de campo que se puede mantener es como máximo del 10%, en BINP en trampas abiertas, hasta el 60%. ¿Qué quiere decir esto? Que en TOKAMAK es imposible realizar la reacción de síntesis deuterio + deuterio, allí sólo se puede utilizar tritio, que es muy caro. En una instalación del tipo GOL sería posible arreglárselas con deuterio.
46. Hay que decir que GOL-3 parece algo creado en un futuro lejano o simplemente traído por extraterrestres. Por lo general, causa a todos los visitantes una impresión completamente futurista.
Pasemos ahora a otra instalación de plasma en el BINP: la GDT (trampa dinámica de gas). Desde el principio, esta trampa de plasma no estaba enfocada a la reacción termonuclear, sino que fue construida para estudiar el comportamiento del plasma.
50. GDL es una instalación bastante pequeña, por lo que cabe completamente en un marco.
La física del plasma también tiene sus propios sueños, quieren crear nueva instalación- GDML (m - multiespejo), su desarrollo comenzó en 2010, pero nadie sabe cuándo finalizará. La crisis nos afecta de manera más significativa: las industrias de alta tecnología son las primeras en sufrir recortes y, con ellas, nuestros pedidos. Si hay financiación disponible, la instalación se puede crear en 4 a 6 años.
En el campo de la IS, para ser honesto, nosotros (me refiero a Rusia) estamos a la zaga de toda la parte desarrollada del planeta. Hay una gran cantidad de fuentes SR en el mundo, son mejores y más poderosas que las nuestras. En ellos se llevan a cabo miles, si no cientos de miles de trabajos relacionados con el estudio de todo, desde el comportamiento de las moléculas biológicas hasta la investigación en física y química. sólido. De hecho, se trata de una poderosa fuente de rayos X, que no se puede obtener de otra forma, por lo que toda investigación relacionada con el estudio de la estructura de la materia es SI.
Sin embargo, la vida es tal que en Rusia sólo hay tres fuentes SR, dos de las cuales se fabricaron aquí y ayudamos a lanzar una (una está ubicada en Moscú y la otra en Zelenograd). Y solo uno de ellos funciona constantemente en modo experimental: este es el "buen viejo" VEPP-3, que se construyó hace mil años. El hecho es que no basta con construir un acelerador para la RS. También es importante construir equipos para estaciones SI, pero esto es algo que no está disponible en ningún otro lugar. Como resultado, muchos investigadores en nuestras regiones occidentales prefieren enviar un representante "para que haga todo listo" en lugar de gastar enormes cantidades de dinero en la creación y desarrollo de estaciones SI en algún lugar de la región de Moscú.
55. En el anillo VEPP-3
56. Esta es una vista aérea del complejo VEPP-4 o más precisamente el tercero pisos entrepisos. Justo debajo bloques de concreto rad.protection, debajo de ellos - POSITRON y VEPP-3, luego - una sala azulada - la sala de control del complejo, desde donde se controlan el complejo y el experimento.
57. “Jefe” de VEPP-3, uno de los físicos de aceleradores más antiguos del BINP y del país – Svyatoslav Igorevich Mishnev
En el INP, para casi 3.000 personas, hay sólo un poco más de 400 trabajadores científicos, incluidos estudiantes de posgrado. Y todos comprenden que no es un asistente de investigación el que está frente a la máquina, y que los dibujos de los nuevos anillos aceleradores tampoco los hacen estudiantes de posgrado ni estudiantes. El BINP cuenta con una gran cantidad de trabajadores técnicos y de ingeniería, que incluye un enorme departamento de diseño, tecnólogos, electricistas, ingenieros de radio y... docenas de otras especialidades. Contamos con un gran número de trabajadores (unas 600 personas), mecánicos, auxiliares de laboratorio, auxiliares de laboratorio de radio y cientos de otras especialidades, que a veces ni siquiera conozco, porque a nadie le interesa especialmente. Por cierto, el INP es una de esas pocas empresas del país que anualmente organiza un concurso para trabajadores jóvenes: torneros y fresadores.
62. Producción BINP, uno de los talleres. El equipo está en su mayor parte obsoleto, las máquinas modernas están ubicadas en talleres en los que no hemos estado, ubicados en Chemy (existe un lugar así en Novosibirsk, al lado del llamado Instituto de Investigación de Sistemas). Este taller también tiene máquinas CNC, solo que no fueron incluidas en la toma (esto es una respuesta a algunos comentarios en blogs).
Somos iafís, somos un solo organismo, y esto es lo principal en nuestro Instituto. Aunque es muy importante, por supuesto, que los físicos lideren todo el proceso tecnológico. No siempre comprenden los detalles y las complejidades del trabajo con materiales, pero saben cómo debe terminar todo y recuerdan que una pequeña falla en algún lugar de la máquina de un trabajador conducirá a una instalación multimillonaria en algún lugar de nuestro país o del mundo. Y por lo tanto, es posible que algún estudiante novato ni siquiera entienda las explicaciones del ingeniero, pero cuando se le pregunta "¿se puede aceptar esto?", sacudirá la cabeza negativamente, recordando exactamente que necesita una precisión de cinco micrones por metro, de lo contrario su La instalación está atornillada. Y luego la tarea de los tecnólogos e ingenieros es descubrir cómo él, el villano, puede satisfacer sus demandas impensables, que van en contra de todo lo que hacemos habitualmente. Pero inventan, aportan e invierten una increíble cantidad de inteligencia e ingenio.
63. El desconcertado responsable del equipamiento eléctrico del complejo VEPP-4M, Alexander Ivanovich Zhmaka.
64. Este siniestro plano fue filmado simplemente en uno de los edificios del Instituto, en el mismo donde se encuentran VEPP-3, VEPP-4 y VEPP-5 parainyector. Y simplemente significa que el acelerador está funcionando y representa algún peligro.
67. El primer colisionador del mundo, construido en 1963 para estudiar las posibilidades de utilizarlos en experimentos de física de partículas. VEP-1 es el único colisionador de la historia en el que los haces circularon y chocaron en un plano vertical.
68. Pasajes subterráneos entre los edificios del instituto.
Gracias a Elena Elk por organizar la fotografía y las historias detalladas sobre las instalaciones.
6 de junio de 2016
60 tiros | 12.02.2016
En febrero, como parte de las jornadas científicas en Novosibirsk Akademgorodok, hice una excursión al Instituto de Física Nuclear. Kilómetros de pasajes subterráneos, aceleradores de partículas, láseres, generadores de plasma y otras maravillas de la ciencia en este informe.
Instituto de Física Nuclear que lleva el nombre. SOLDADO AMERICANO. Budkera (BINP SB RAS) es el instituto académico más grande del país, uno de los centros líderes del mundo en el campo de la física de alta energía y aceleradores, la física del plasma y la fusión termonuclear controlada. El instituto realiza experimentos a gran escala en física de partículas, desarrolla aceleradores modernos, fuentes intensas de radiación sincrotrón y láseres de electrones libres. En la mayoría de sus áreas, el Instituto es el único en Rusia.
Los primeros dispositivos que encuentra un visitante en el pasillo del instituto son un resonador y un imán curvador con VEPP-2M. Hoy son exhibiciones de museo.
Así es como se ve el resonador. Básicamente es un acelerador de partículas.
La instalación VEPP-2M con haces de electrones y positrones en colisión comenzó a funcionar en 1974. Hasta 1990, fue modernizado varias veces, se mejoró la parte de inyección y se instalaron nuevos detectores para realizar experimentos de física de alta energía.
Un imán giratorio que desvía un haz de partículas elementales para pasar a lo largo de un anillo.
VEPP-2M es uno de los primeros colisionadores del mundo. El autor de la idea innovadora de hacer colisionar haces de partículas elementales en colisión fue el primer director del Instituto de Física Nuclear de la SB RAS, G. I. Budker. Esta idea supuso una revolución en la física de altas energías y permitió que los experimentos alcanzaran un nivel fundamentalmente nuevo. Ahora este principio se utiliza en todo el mundo, incluido el Gran Colisionador de Hadrones.
La siguiente instalación es el complejo acelerador VEPP-2000.
Colisionador VEPP-2000 - instalación moderna con haces de electrones y positrones en colisión, construido en el BINP SB RAS a principios de la década de 2000 en lugar del anillo VEPP-2M, que completó con éxito el programa físico. El nuevo anillo de almacenamiento tiene un rango de energía más amplio de 160 a 1000 MeV en el haz y un orden de magnitud mayor de luminosidad, es decir, el número de eventos interesantes por unidad de tiempo.
Se logra una alta luminosidad utilizando el concepto original de haces redondos en colisión, propuesto por primera vez en el BINP SB RAS y aplicado en VEPP-2000. Los detectores KMD-3 y SND están ubicados en los puntos de encuentro de los haces. Registran diversos procesos que ocurren durante la aniquilación de un electrón con su antipartícula, el positrón, como el nacimiento de mesones ligeros o pares nucleón-antinucleón.
La creación del VEPP-2000 utilizando una serie de soluciones avanzadas en el sistema magnético y el sistema de diagnóstico por haz en 2012 recibió el prestigioso premio en el campo de la física de aceleradores. Wexler.
Sala de control VEPP-2000. Desde aquí se controla la instalación.
Además de los equipos informáticos, estos armarios de instrumentos también se utilizan para supervisar y controlar la instalación.
Aquí todo es claramente visible, con bombillas.
Después de caminar al menos un kilómetro por los pasillos del instituto, llegamos a la estación de radiación sincrotrón.
La radiación sincrotrón (SR) se produce cuando los electrones de alta energía se mueven en un campo magnético en los aceleradores.
La radiación tiene un número. propiedades únicas y puede utilizarse con fines tecnológicos y de investigación de sustancias.
Las propiedades de SR se manifiestan más claramente en el rango de rayos X del espectro; los aceleradores-fuentes de SR son las fuentes más brillantes de radiación de rayos X.
Excepto puramente investigación científica El SI también se utiliza para problemas aplicados. Por ejemplo, el desarrollo de nuevos materiales para electrodos. baterías de iones de litio para vehículos eléctricos o nuevos explosivos.
En Rusia hay dos centros para el uso de SR: la Fuente SR Kurchatov (KISS) y el Centro Siberiano de Radiación Sincrotrón y Terahercios (SCST) del Instituto de Física Nuclear SB RAS. El Centro Siberiano utiliza haces SR del anillo de almacenamiento VEPP-3 y del colisionador electrón-positrón VEPP-4.
Esta cámara amarilla es la estación "Explosión". Estudia la detonación de explosivos.
El centro cuenta con una base de instrumentación desarrollada para la preparación de muestras e investigaciones relacionadas.En el centro trabajan unos 50 grupos científicos de institutos del Centro Científico de Siberia y de universidades de Siberia.
La instalación está repleta de experimentos. El trabajo no se detiene aquí ni siquiera de noche.
Nos trasladamos a otro edificio. Cuarto con puerta de Hierro y la inscripción "No entre en radiación": estamos aquí.
A continuación se muestra un prototipo de una fuente aceleradora de neutrones epitermales adecuada para la introducción generalizada de la terapia de captura de neutrones de boro (BNCT) en la práctica clínica. En pocas palabras, este dispositivo sirve para combatir el cáncer.
Se inyecta una solución que contiene boro en la sangre humana y el boro se acumula en las células cancerosas. Luego, el tumor se irradia con una corriente de neutrones epitermales, los núcleos de boro absorben los neutrones y se producen reacciones nucleares con una alta liberación de energía, como resultado de lo cual las células enfermas mueren.
La técnica BNCT se ha probado en reactores nucleares que se han utilizado como fuente de neutrones, pero en ellos la introducción de la BNCT en la práctica clínica resulta difícil. Los aceleradores de partículas cargadas son más adecuados para estos fines porque son compactos, seguros y proporcionan una mejor calidad del haz de neutrones.
A continuación se muestran algunas fotografías más de este laboratorio.
Da la impresión completa de que ha entrado en el taller de una gran fábrica como .
Aquí se desarrollan y fabrican equipos científicos complejos y únicos.
Por otra parte, cabe destacar los pasajes subterráneos del instituto. No sé exactamente cuál es su longitud total, pero creo que aquí podrían caber fácilmente un par de estaciones de metro. Es muy fácil para una persona ignorante perderse en ellos, pero los empleados pueden llegar desde ellos a casi cualquier lugar de una gran institución.
Bueno, terminamos en la instalación “Trampa de Corrugado” (GOL-3). Pertenece a la clase de trampas abiertas para confinar plasma subtermonuclear en un campo magnético externo.El calentamiento del plasma en la instalación se realiza mediante inyección de haces de electrones relativistas en un plasma de deuterio previamente creado.
La instalación GOL-3 consta de tres partes: el acelerador U-2, el solenoide principal y la unidad de salida. U-2 extrae electrones del cátodo de emisión explosiva y los acelera en un diodo de tira hasta una energía del orden de 1 MeV. El potente haz relativista creado se comprime y se inyecta en el solenoide principal, donde surge un alto nivel de microturbulencia en el plasma de deuterio y el haz pierde hasta el 40% de su energía, transfiriéndola a los electrones del plasma.
En la parte inferior de la unidad se encuentra el conjunto de salida y solenoide principal.
Y en la parte superior está el generador de haz de electrones U-2.
En el objeto se realizan experimentos sobre la física del confinamiento del plasma en sistemas magnéticos abiertos, la física de la interacción colectiva de haces de electrones con el plasma, la interacción de potentes flujos de plasma con materiales, así como el desarrollo de tecnologías de plasma para la investigación científica.
La idea del confinamiento por plasma con múltiples espejos fue propuesta en 1971 por G. I. Budker, V. V. Mirnov y D. D. Ryutov. Una trampa de espejos múltiples es un conjunto de celdas de espejos conectadas que forman un campo magnético corrugado.
En tal sistema, las partículas cargadas se dividen en dos grupos: las capturadas en celdas de espejo único y las que están en tránsito, atrapadas en el cono de pérdida de una celda de espejo único.
La instalación es grande y, por supuesto, sólo los científicos que trabajan aquí conocen todos sus componentes y piezas.
Instalación láser GOS-1001.
El espejo incluido en la instalación tiene un coeficiente de reflexión cercano al 100%. De lo contrario se calentará y explotará.
El último de la excursión, pero quizás el más impresionante, fue la Trampa Dinámica de Gas (GDT). A mí, una persona alejada de la ciencia, me recordó a algunos astronave en el taller de montaje.
La instalación GDL, creada en el Instituto de Física Nuclear de Novosibirsk en 1986, pertenece a la clase de trampas abiertas y sirve para contener plasma en un campo magnético. Aquí se llevan a cabo experimentos sobre el tema de la fusión termonuclear controlada (CTF).
Un problema importante de los CTS basados en trampas abiertas es el aislamiento térmico del plasma de la pared del fondo. El hecho es que en las trampas abiertas, a diferencia de los sistemas cerrados como un tokamak o un estelarador, el plasma sale de la trampa y ingresa a los receptores de plasma. En este caso, los electrones fríos emitidos bajo la acción del flujo de plasma desde la superficie del receptor de plasma pueden volver a penetrar en la trampa y enfriar mucho el plasma.
En experimentos para estudiar el confinamiento longitudinal del plasma en la instalación GDT, se demostró experimentalmente que el campo magnético en expansión detrás del enchufe frente al colector de plasma en los tanques expansores finales evita la penetración de electrones fríos en la trampa y aísla térmicamente de manera efectiva. el plasma de la pared del fondo.
Como parte del programa experimental GDL, Trabajo de tiempo completo aumentar la estabilidad del plasma, reducir y suprimir las pérdidas longitudinales de plasma y energía de la trampa, estudiar el comportamiento del plasma en diversas condiciones operativas de la instalación, aumentar la temperatura del plasma objetivo y la densidad de las partículas rápidas. La instalación GDL está equipada con los más medios modernos diagnóstico de plasma. La mayoría de ellos fueron desarrollados en el BINP e incluso se suministran bajo contrato a otros laboratorios de plasma, incluidos los extranjeros.
En el Instituto de Física Nuclear y aquí también hay láseres por todas partes.
Así fue la excursión.
Me gustaría expresar mi agradecimiento al Consejo de Jóvenes Científicos de BINP SB RAS por organizar la excursión y a todos los empleados de BINP que nos mostraron y nos contaron qué y cómo está funcionando actualmente el instituto. Me gustaría expresar un agradecimiento especial a Alla Skovorodina, especialista en relaciones públicas del Instituto de Física Nuclear SB RAS, quien participó directamente en el trabajo sobre el texto de este informe. También gracias a mi amigo Iván.
"El principio del colisionador es simple: para entender cómo funciona una cosa, es necesario romperla. Para saber cómo funciona un electrón, también es necesario romperlo. Para ello, se les ocurrieron máquinas en las que los electrones están aceleran a energías colosales, chocan, se aniquilan y se convierten en otras partículas. Es como dos bicicletas que chocan y coches que se cruzan", dice Goldenberg.
Después de numerosas curvas, pasillos y escaleras, se llega a un panel en el que están dibujados los anillos de los colisionadores VEPP-3 (construido en 1967-1971) y VEPP-4M (construido en 1979, modernizado a principios de los años 90). Según Goldenberg, el perímetro del VEPP-3 es de 74 m y del VEPP-4M de 360 m: "Cuanto más grande sea el acumulador, más energía podrá bombear. Esto no significa que un acelerador sea mejor y el otro peor". , lo que pasa es que puedes observar diferentes físicas y realizar diferentes experimentos”, explicó el físico. El funcionamiento de los colisionadores se controla desde la sala de control; allí no se permiten visitas. Según estimaciones del personal, los parámetros de los aceleradores los controlan unas 30 personas.
En uno de los búnkeres subterráneos se realizan experimentos con vigas. Boris Goldenberg informó que actualmente VEPP-4M está trabajando detrás de una pared de plomo, en la que las partículas describen círculos del tamaño de un estadio. Por supuesto, no fue posible ver el colisionador con mis propios ojos. "El almacén contiene dosis letales [de radiación], no se puede estar allí. Estamos protegidos por un muro de un metro de altura y un pasillo, todos los canales [de él] están retirados y sellados con plomo, todo esto está protegido”, aseguró el físico.
Las instalaciones con las que trabajan los científicos en el búnker se llaman estaciones y cada una contiene equipo experimental. Las partículas físicas dispersadas por el colisionador se pueden utilizar, al parecer, en cualquier lugar. Por ejemplo, una fuente de radiación estable permite calibrar detectores de telescopios espaciales. Aquí puede "iluminar" granito denso para encontrar diamantes en él. La tomografía de rayos X y la microscopía de rayos X de las muestras son 50 veces más claras que, por ejemplo, los dispositivos médicos. Uno de los últimos avances de los científicos es una forma suave de combatir el cáncer. En este experimento, se irradia a ratones infectados con un haz de “malla”, en lugar de uno continuo, para no dañar el tejido sano.
El proyecto más urgente hoy es trabajar en un nuevo acelerador de partículas. Ahora el instituto financia las obras él mismo y ha invertido en el proyecto alrededor de 2 mil millones de rublos durante 10 años. En el territorio del instituto ya se ha terminado una cuarta parte del túnel para la parte subterránea del acelerador, cuya circunferencia será de 800 m. El director Pavel Logachev estimó el coste total del proyecto en unos 34 mil millones de rublos. Los científicos sugieren que este colisionador de electrones y positrones podrá abrir una “nueva física” al mundo.
Natalya Gredina
Se ha anunciado la fecha de lanzamiento del colisionador en Novosibirsk
Director del Instituto de Física Nuclear que lleva su nombre. SOLDADO AMERICANO. Budker SB RAS (INP SB RAS) Pavel Logachev anunció cuándo podría comenzar la construcción de un nuevo colisionador en Novosibirsk. Los científicos sugieren que este colisionador electrón-positrón, el proyecto de la fábrica Super Charm-Tau, podrá abrir "nueva física" a el mundo.
El Instituto de Física Nuclear SB RAS celebra su 60 aniversario
Un día como hoy hace 60 años, el Consejo de Ministros de la URSS emitió un decreto sobre la creación del Instituto de Física Nuclear en Novosibirsk. Hasta el día de hoy, esta división de la Academia de Ciencias es una de las más grandes y exitosas.
Alemania destinará 30 millones de euros a los científicos nucleares de Novosibirsk para desarrollos científicos conjuntos
Un ejemplo de cooperación es el proyecto de láser de rayos X que se desarrolla con éxito en Hamburgo. Este aparato, que permite estudiar la estructura de cualquier sustancia con un solo haz de luz, fue fabricado en la capital de Siberia.
Material de Wikipedia: la enciclopedia libre
| Estado federal institución presupuestaria de la ciencia "Instituto de Física Nuclear lleva el nombre de GI Budker Rama Siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia" (INP SB RAS) |
|
| El edificio del Instituto de Física Nuclear que lleva el nombre de G.I. Budker SB RAS en Novosibirsk Akademgorodok (1 de marzo de 2002). |
|
| Nombre internacional |
Instituto Budker de Física Nuclear |
|---|---|
| Basado | |
| Director | |
| Director científico | |
| Empleados |
2.900 personas |
| Estudios de posgrado |
más de 60 personas |
| Ubicación |
URSS URSS → Rusia, Rusia |
| Dirección Legal | |
| Sitio web |
El fundador y primer director del instituto fue el académico de la Academia de Ciencias de la URSS G. I. Budker. Desde el día de su muerte, desde 1977, el director del instituto es el académico A. N. Skrinsky. El 29 de abril de 2015, el miembro correspondiente de la RAS P. V. Logachev fue elegido director del instituto. UN. Skrinsky ocupa el cargo de director científico del instituto. EstructuraCientífico y actividades de producción Instituto se realiza a través del denominado “ Mesa redonda"- Consejo Académico del Instituto. ActividadesLas principales actividades del instituto en el campo de la investigación fundamental:
Instalaciones en funcionamiento en el instituto.PlanificadoAfiliación departamental del instituto.Escriba una reseña del artículo "Instituto de Física Nuclear SB RAS"NotasEnlaces
Un extracto que caracteriza al Instituto de Física Nuclear SB RAS- ¡Camilla! – gritó alguien desde atrás.Rostov no pensó en lo que significaba la exigencia de una camilla: corrió, intentando sólo adelantarse a todos; pero en el mismo puente, sin mirarse los pies, cayó en un barro viscoso y pisoteado y, tropezando, cayó de bruces. Otros corrieron a su alrededor. “En ambos lados, capitán”, escuchó la voz del comandante del regimiento, quien, cabalgando hacia adelante, estaba a caballo no lejos del puente con rostro triunfante y alegre. Rostov, secándose las manos sucias en las calzas, miró a su enemigo y quiso correr más, creyendo que cuanto más avanzara, mejor sería. Pero Bogdanich, aunque no miró ni reconoció a Rostov, le gritó: - ¿Quién corre por el medio del puente? ¡En el lado derecho! ¡Juncker, regresa! - gritó enojado y se volvió hacia Denisov, quien, haciendo alarde de su coraje, montó a caballo sobre las tablas del puente. - ¡Por qué correr riesgos, capitán! “Deberías bajar”, dijo el coronel. - ¡Eh! Él encontrará al culpable”, respondió Vaska Denisov, girándose en la silla. Mientras tanto, Nesvitsky, Zherkov y el oficial de séquito estaban juntos fuera del lugar de los disparos y miraban a este pequeño grupo de personas con shakos amarillos, chaquetas verde oscuro bordadas con cordones y calzas azules, que pululaban cerca del puente, luego al otro lado, a los capuchones azules y grupos que se acercaban a lo lejos con caballos, que fácilmente podían reconocerse como herramientas. Perseguido por cien mil ejercito francés Bajo el mando de Bonaparte, enfrentado a habitantes hostiles, que ya no confiaban en sus aliados, carecían de alimentos y se vieron obligados a actuar fuera de todas las condiciones de guerra previsibles, el ejército ruso de treinta y cinco mil hombres, bajo el mando de Kutuzov, se retiró apresuradamente. por el Danubio, deteniéndose donde era alcanzado por el enemigo, y contraatacando con acciones de retaguardia, sólo lo necesario para retirarse sin perder peso. Hubo casos en Lambach, Amsteten y Melk; pero, a pesar del coraje y la fortaleza, reconocidos por el propio enemigo, con quien lucharon los rusos, la consecuencia de estos asuntos fue sólo una retirada aún más rápida. Las tropas austríacas, habiendo escapado de la captura en Ulm y se unieron a Kutuzov en Braunau, ahora se separaron del ejército ruso, y Kutuzov quedó solo con sus fuerzas débiles y exhaustas. Ya era imposible siquiera pensar en defender Viena. En lugar de una ofensiva, profundamente pensada, de acuerdo con las leyes de la nueva ciencia: estrategia, guerra, cuyo plan fue transferido a Kutuzov cuando estaba en Viena por el Gofkriegsrat austríaco, el único objetivo, casi inalcanzable, que ahora parecía Para Kutuzov era, sin destruir el ejército como Mack bajo Ulm, unirse con las tropas provenientes de Rusia. |
