Компьютерра - Компьютерра PDA N63 (16.10.2010-22.10.2010)

– Сложно удержать плазму.

- А почему ее сложно удержать? Строят же установки, чтобы удержать плазму и нагреть ее до нужной температуры и плотности. Казалось бы, заливай эту плазму как можно больше, вот тебе и термояд. К сожалению, плазма так же, как и электронный или протонный пучок, очень своеобразная материя, обладающая особыми свойствами. В частности, она не хочет удерживаться, она обладает таким количеством степеней свободы, что не хочет пребывать в состоянии управляемости, в ней все время норовят развиться различного типа неустойчивости. Это приводит к тому, что плазма попадает на стенку и теряется. Похожим образом ведет себя и пучок в ускорителе. Для того чтобы удержать сгусток внутри накопителя или коллайдера, требуются специальные меры. И чем больше интенсивность пучка, тем труднее его удержать в такой установке. Более того, в момент столкновения сгустков частиц, электромагнитное поле одного пучка действует на другой пучок, и возбуждает колебания. Развивается неустойчивость, пучок попадает на стенку и теряется. Это довольно сложный процесс, поэтому физика коллайдеров высокой интенсивности – это самостоятельная отрасль науки. У нас есть даже отдельная специализация – физика ускорителей. Для того чтобы создать новую установку, надо сначала понять, а будет ли пучок в ней жить, то есть предсказать «на бумаге», что она будет работать.

Зачем нужен круглый пучок? Обычно электронный пучок в накопителе плоский. Это происходит потому, что вертикальные колебания в пучке гораздо слабее, чем горизонтальные. Частицы, двигаясь по окружности, излучают фотоны. В момент излучения равновесные энергия и радиус орбиты частицы меняются скачком. Поэтому в горизонтальном направлении (в плоскости кольца ускорителя) размер пучка в разы больше, чем в вертикальном. При проектировании установки ВЭПП-2000 была предложена необычная схема, когда колебания частиц в накопителе в вертикальной и горизонтальной плоскостях принудительно делаются симметричными. Оказывается, что при определенных условиях, круглые пучки позволяют получить большую светимость. В настоящий момент установка начала работать. И действительно, первые результаты показали, что для условий нашего эксперимента при низких энергиях такие пучки дают преимущество по сравнению со стандартным подходом.

– Каких Вы ждете результатов от ВЭПП-2000?

- Установка начала свою работу на эксперимент в прошлом году. Во-первых, было продемонстрировано, что круглые пучки позволяют получить большую светимость. Второе, что теперь нужно сделать, это испытать новые модернизированные детекторы, показать, что они тоже работают. Так что пока главный результат – это то, что установка работает. Мы уверены, что в последующем будет получена новая научная информация. Будут измерены с лучшей точностью те физические процессы, которые уже ранее изучались. Например, аннигиляция электрон-позитронной пары в адроны. То есть на этой установке могут рождаться разные типы частиц, и мы хотим более точно измерить вероятность этих процессов. Кроме того, поскольку энергия пучков сейчас стала несколько больше, на этой установке появляется возможность рождать протон-антипротон и нейтрон-антинейтрон пары вблизи порога рождения этих частиц. До сих пор детально изучать такое явление было невозможно. Это будет новая информация, которая недоступна другим установкам с гораздо большей энергией и светимостью.

– Расскажите, пожалуйста, про использование выведенных пучков синхротронного излучения, которое осуществляется на ВЭПП-3 и ВЭПП-4.

- Как я уже говорил, при движении частицы в накопителе излучают свет. Этот свет называется синхротронным излучением. Оказывается, свойства этого синхротронного излучения уникальны. Дело в том, что излучение имеет очень высокую яркость. Рентгеновские аппараты не позволяли достичь такой яркости. Таким образом, накопители электронов являются уникальными источниками рентгеновского излучения для многих экспериментов по физике твердого тела, структурному анализу и других, где нужны очень качественные источники излучения. Поэтому, естественно, физики решили использовать накопители электронов не только для экспериментов по физике высоких энергий, но и в качестве источников света с уникальными возможностями для исследований в других областях науки. И, действительно, это очень плодотворное направление. Получается, что решая задачи в одной области науки, мы создали установки, позволяющие исследовать широкий класс явлений в других науках. Это биология, медицина, геология, то есть целая новая отрасль.

– А как отводится синхротронное излучение?

- Создаются специальные каналы, через которые рентгеновское излучение транспортируется к экспериментальной установке. В результате, пучок света становится тем инструментом, с помощью которого вы что-то исследуете, например, материал, либо новые явления. Сейчас стало ясно, что использование коллайдеров в качестве источника синхротронного излучения не всегда оказывается оптимальным. Гораздо выгоднее построить специализированную установку, основной задачей которой будет являться не исследование взаимодействия частиц, а именно проведение большого количества экспериментов с использованием синхротронного излучения.

– К вам приходят другие ученые?

- Да, у нас в институте на комплексе ВЭПП-3/ВЭПП-4 созданы условия для исследований с использованием синхротронного излучения. Многие научные сотрудники из соседних институтов используют эти возможности. Но нужно сказать, что сейчас мировая наука в этой области ушла гораздо дальше. Специализированные источники синхротронного излучения строятся по всему миру, а у нас в Академгородке, к сожалению, их нет. Это очень странная ситуация, потому что как раз сильной стороной Сибирского отделения всегда были междисциплинарные исследования. Мне кажется, что специализированный источник синхротронного излучения в Академгородке был бы очень полезен, в том числе и для развития новых технологий.

– А можно ли сообща всеми институтами профинансировать этот проект?

- Стоимость такой установки недоступна для того, чтобы ее построить в складчину. Должно быть целенаправленное государственное финансирование. Мы видим, что она необходима, например, по опыту других стран, где такие специализированные синхротронные установки уже используются в промышленности для производства уникального коммерческого продукта. Если мы хотим развивать у себя высокие технологии, почему мы не строим такие установки? По-видимому, разговоры и дело в данном случае между собой слабо связаны.