Неизвестная переменная
- 15.12.2022
ИЯФ – это не только научные статьи, большие установки, расчеты и формулы. Это еще и что-то неуловимое, что летает по территории института – из кабинета в кабинет, из зала в зал, из корпуса в корпус, от человека – к человеку. Что-то, что и создает ту самую творческую среду, в которой пишутся хорошие научные статьи, строятся работающие установки и сходятся все расчеты. Никто еще не нашел эту неизвестную переменную, но воплощена она в некоторых символах института. Один из самых узнаваемых запечатлен на логотипе – это стилизованное изображение энергии (или света, или частиц) на ладони. Но есть и другие.
КРУГЛЫЙ СТОЛ
Знаменитый круглый стол ИЯФ СО РАН – символическое сооружение Института. ИЯФ иногда даже называли «Институтом круглого стола». В этот образ заложена вся суть стиля работы Г.И. Будкера. Основатель и первый директор мечтал и, как почти всегда случалось с его мечтами, реализовал идею демократии и независимых суждений за чашечкой кофе. Формально же Круглый стол – это Ученый совет.
«С 1963 года все мы, ведущие в то время сотрудники института, члены Ученого совета, каждый день в 12 часов собирались за круглым столом и обсуждали все вопросы нашей (и не только нашей) науки, жизни института, Академгородка, Советского Союза, всего мира и Вселенной. Здесь выкристаллизовывались научные и организационные идеи, обсуждались текущие и перспективные вопросы нашей жизни, включая, казалось бы, и совсем мелкие хозяйственные. Именно эта система позволяла (и, надеюсь, позволяет) нам не закоснеть и не обюрократиться».
А. Н. Скринский. Из книги «Академик Г. И. Будкер. Очерки. Воспоминания». Новосибирск, «Наука», 1988 г. Автор фото А.И. Зубцов (1969 г.).
«Своеобразным и очень важным звеном управления Будкер сделал Ученый совет Института, или Круглый стол. С привычным понятием Ученого совета он имел мало общего «…» Круглый стол был для Андрея Михайловича местом и способом обучения и воспитания своих единомышленников. Принять решение было делом вторичным. Главное – создавать общие научные, нравственные, этические позиции, учить взаимопониманию, конструктивному преодолению противоречий, уважению чужого мнения».
С.Т. Беляев. Из книги «Академик Г. И. Будкер. Очерки. Воспоминания». Новосибирск, «Наука», 1988 г. Автор фото А.И. Зубцов (1969 г.).
Первый круглый стол, сконструированный и собранный в 1963 г. сотрудником Института А.В. Макиенко, был намного меньше того, что вы видите сегодня. Со временем диаметр стола расширили, чтобы участие в неформальных беседах могли принимать все больше и больше научных сотрудников Института.
ФАСАД ИНСТИТУТА
Главный корпус Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН является центральным зданием зоны институтов новосибирского Академгородка. Более сложная по силуэту и ритмической напряженности, чем архитектура других институтов, архитектура Института ядерной физики соответствует его градостроительному значению не только в системе застройки зоны научных институтов, но и в планировочной структуре всего Академгородка, что является определенной удачей авторов сооружения — архитекторов Б. Захарова, А. Приваловой, В. Шарова — молодых тогда выпускников Новосибирского инженерно-строительного института.
Одна из интересных деталей главного корпуса – это его фасад, который украшает световая дорожка. Не все гости, да и сами жители Академгородка знают, что за яркая звезда зажигается над ИЯФом в вечернее время. По световой дорожке навстречу друг другу бегут два святящихся пятна, встретившись на середине, они вспыхивают яркой звездой. Это символическое изображение столкновения встречных пучков – первой из невероятных идей, реализованных основателем и директором Института Г.И. Будкером.
Источники: novosibdom.ru и газета "Поиск"
СИБИРСКАЯ ЗМЕЙКА
Сибирская змейка – это спиновый ротатор, то есть специальное устройство, которое используется в коллайдерах для сохранения поляризации пучков при ускорении. Простейшим вариантом сибиркой змейки может быть один сильный соленоид. Идея сибирской змейки была предложена и реализована в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО АН и стала одной из визитных карточек института во всем мире.
Подробнее о том, что такое сибирская змейка, рассказывает Иван Кооп – главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН и один из авторов этого ноу-хау:
– Сибирская змейка – это спиновый ротатор. Идея сибирской змейки была предложена в 1970-е гг. сотрудниками ИЯФ Ярославом Сергеевичем Дербеневым и Анатолием Михайловичем Кондратенко и заключалась в том, чтобы поворачивать спин частицы на 180 градусов вокруг продольной оси. Оказалось, что при таком угле поворота спиновая частота становится равной 0,5, и все резонансы исчезают, а спин напротив змейки в кольце становится продольно ориентированным. Вот такое самосогласованное решение, при котором возникает устойчивая замкнутая спиновая орбита. И к тому же спин оказывается ориентированным вдоль направления движения частицы в точке столкновения встречных пучков, что требуется, например, в экспериментах по изучению эффектов нарушения чётности в слабых взаимодействиях.
В 1990-х гг. мы реализовали эту идею в установке Амстердамского института ядерной физики и физики высоких энергий (Netherlands Institute of Nuclear and High-Energy Physics, NIKHEF, Amsterdam).
У них на тот момент действовал электронный линак на 700 МэВ длиной 200 метров с большим накопительным кольцом, AmPS. Для него мы и сделали сибирскую змейку, состоящую из двух соленоидов и нескольких линз между ними. Это было довольно сложное устройство, тем не менее, два сверхпроводящих соленоида были созданы. Мы установили оборудование на специальной подставке, гирдере, или, как их раньше называли, strong back. В таком виде – прямо на гирдере – мы ее и поставили в Амстердам. У меня даже сохранилась фотография, где мы закатываем змейку в здание. Она успешно проработала несколько лет, и с ее помощью наши коллеги провели ряд экспериментов с продольными поляризованными электронами, и с поляризованной внутренней газовой мишенью. В Амстердам мы в тот раз, кстати, поставили не только змейку, но и источник поляризованных электронов, который сделали совместно со специалистами Института физики полупроводников.
В настоящее время применение сибирских змеек активно обсуждаются, прежде всего, в проекте электрон-позитронного коллайдера Супер С-тау фабрика. Для него необходимо будет сделать три таких устройства – чем больше змеек, тем пропорционально квадрату их числа растет время жизни поляризации. При этом оптическая система Супер С-тау фабрики гибкая, поэтому при необходимости мы сможем включать и выключать змейку. Различные модификации спиновых ротаторов планируется использовать и в других будущих коллайдерах: Super-KEKB (после апгрейда), в проекте 100-киллометрового электрон-позитронного коллайдера СЕРС в Китае, в проекте электрон-ионного коллайдера RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории (США). Так что идея сибирских змеек живёт.
Название придумал кто-то из американских физиков, и оно прижилось. Почему, вообще, змейка? Потому что с помощью ротатора мы создаем замкнутую спиновую орбиту, которая напоминает змею, захватывающую пастью свой хвост – красивое самосогласованное решение. Но есть и другая трактовка. До изобретения спинового ротатора считалось, что спин, если и отклоняется в кольце от вертикали, то несущественно, а оказалось, что он, действительно, движется по зигзагообразной траектории, то есть, извивается, как змейка.
На фото - первая сибирская змейка. Предоставлено И. Коопом.
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ
Стандартная модель (СМ) – теория, описывающая все известные элементарные частицы, по сути описывает наше представление о мире. Эта теоретическая модель постоянно уточняется и расширяется, в том числе благодаря вкладу ИЯФ СО РАН.
На иллюстрациях изображены кварки (очарованный, прелестный и странный) – они являются фундаментальной составляющей СМ. Всего их шесть, но мы решили остановиться на тех, которые обладают загадочными именами.
Электроны и позитроны – наше всё! На коллайдерах ВЭПП-2000 и ВЭПП-4М ИЯФ СО РАН физики изучают процессы аннигиляции этих фундаментальных частиц.
Также здесь есть фотон – именно фотон первым рождается в результате аннигиляции, и именно из него могут «появиться на свет» любые частицы, образующиеся с энергией меньшей или равной сумме энергий электрона и позитрона.
ДЕВУШКА В ОТКРЫТОЙ ЛОВУШКЕ
Одним из возможных решений энергетической проблемы считается управляемый термоядерный синтез – энергия, получаемая при слиянии легких ядер. Наибольшие успехи в этой области достигнуты при помощи нагрева плазмы, удерживаемой в магнитном поле.
Открытые ловушки – разновидность магнитных ловушек для удержания термоядерной плазмы в определённом объёме пространства, ограниченном в направлении вдоль магнитного поля. В отличие от замкнутых ловушек (токамаков, стеллараторов), имеющих форму тороида, для открытых ловушек характерна линейная геометрия, причём силовые линии магнитного поля пересекают торцевые поверхности плазмы. Открытые ловушки имеют ряд потенциальных преимуществ по сравнению с замкнутыми. Они проще в инженерном отношении, в них более эффективно используется энергия удерживающего плазму магнитного поля, легче решается проблема удаления из плазмы тяжёлых примесей и продуктов термоядерной реакции, многие разновидности открытых ловушек могут работать в стационарном режиме. Однако возможность реализации этих преимуществ в термоядерном реакторе на основе открытых ловушек требует экспериментальных доказательств.
По материалам Рютов Д. Д., Открытые ловушки, "УФН" 1988, т. 154, с.565.
Эта иллюстрация хорошо известна сотрудникам института, она символизирует непокорность плазмы и изображает момент ее удержания в открытой ловушке. Ее автор – Ефим Бендер, работавший в институте старшим научным сотрудником. По воспоминаниям коллег, девушка-плазма в открытой ловушке была одной из самых любимых художественных работ автора.
О Ефиме Бендере рассказывает главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН Юрий Бельченко:
- Академгородок 60-тых был островком свободы, куда собрались очень яркие личности из разных мест Союза. ИЯФовская молодежь 60-тых была в авангарде жизни, активно участвовала в жизни академгородского сообщества (клубы поэтов, писателей, художников, Интеграл, фестиваль бардов, подписанты и др).
Ефим Давидович был ярким представителем молодежи ИЯФ и Академгородка. Любящий жизнь во всех ее проявлениях, с юмором и ироническим отношением к происходящему. Интересовался современной литературой, много читал, был душой компании, любил гонять на крутом мотоцикле Ява, был активным членом ИЯФовского «мотоциклетного клуба» (Купчик, Баянов, Ильин и др). Со своим коллегой и поэтом Женей Шунько сочинял и рисовал материалы к стенгазетам и разным событиям, по поводу и без.
По профессии был физиком-экспериментатором и хорошим инженером-конструктором. Вместе с Г.И. Димовым и М.Е. Кишиневским поставил несколько тонких изящных экспериментов по измерению фундаментальных коэффициентов вторичной эмиссии отрицательных ионов и их активации плазмой. Создал ряд стационарных распылительных ионных источников. Вакуумная система ИЯФовских амбиполярных ловушек (Амбал-Ю и Амбал-М) была создана при его определяющем участии. Продуктивно работал над созданием новых методов откачки - его оригинальная разработка дуговых распылителей титана до их пор используется как насос для мощной откачки плазменных установок ИЯФ. Он разработал дуговой источник углеродной плазмы для напыления алмазоподобных пленок. В ИЯФ он пропадал с утра до вечера, постоянно что-то рисовал.
ЛИВЕНЬ ОТ КОСМИЧЕСКОЙ ЧАСТИЦЫ, ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫЙ В КАЛОРИМЕТРЕ ДЕТЕКТОРА СНД ИЯФ СО РАН
Детектор СНД – неотъемлемая часть коллайдера ВЭПП-2000 ИЯФ СО РАН, на котором проводятся экспериментальные измерения всех адронных состояний, рожденных в электрон-позитронных столкновениях в области энергий до 2 ГэВ. Помимо регистрации частиц, рожденных после аннигиляции электронов и позитронов, через детектор проходят и частицы от космического излучения, постоянно попадающего на Землю. Данная картинка – иллюстрация как раз такого космического явления. Однажды калориметр детектора СНД зарегистрировал ливень высокоэнергетичных частиц, а специалисты решили сохранить «фото» данного события. Когда частица проходит через элементы калориметра, выделенная ею энергия отображается световым сигналом на мониторе компьютера. Цвет сигнала зависит от уровня энергии частицы: красный –100 МэВ, розовый – 50 МэВ, зеленый – 20 МэВ, желтый – 10 МэВ, синий – 5 МэВ.
Изображение предоставлено С. Середняковым.
Текст подготовили: Т. Морозова и А. Сковородина.
Иллюстрации: Е. Бендер, Е. Койнова, А. Сковородина.