C 10 по 13 марта в Новосибирске на площадке Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) прошла конференция «Физика фундаментальных взаимодействий». Мероприятие организовано Секцией ядерной физики Отделения физических наук Российской академии наук и ИЯФ СО РАН. В его работе принимают участие около 300 специалистов из разных городов России, а также из Китая.
Микроэлектроника стремится к увеличению частоты передачи данных, чтобы мобильные телефоны, компьютеры и даже томографические аппараты работали эффективнее. Потенциально передавать объем данных порядка Тбит/с, а это в разы больше, чем способны широко используемые сейчас сверхвысокие частоты (СВЧ), можно при помощи терагерцевых (ТГц) частот. Для того, чтобы работать на ТГц частотах, можно использовать фотонные методы, где носителями информации будут не привычные объемные электромагнитные волны, а поверхностные, одной из разновидностей которых являются поверхностные плазмон-поляритоны. Специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) работают на уникальном источнике терагерцевого излучения – Новосибирском лазере на свободных электронах (НЛСЭ). С помощью данного излучения они научились генерировать плазмон-поляритоны и изучать, как они взаимодействуют с различными материалами – кандидатами для создания плазмонных интегральных схем, а также оценивать и управлять их возможными размерами. Для этого физики создали новое оптическое устройство и отработали на нем методику, позволяющую продвигаться в решении задач по исследованию оптических свойств материалов и миниатюризации интегральных схем. Результаты экспериментов с золотом, покрытым слоем сульфида цинка, подтверждают эффективность работы устройства и метода. Они опубликованы в журнале Plasmonics (Springer Nature).
В настоящее время в мировом авиастроении широко применяются алюминий-литиевые сплавы – они повышают механические характеристики деталей самолетов. Более того, такие сплавы в будущем позволят совершить переход от традиционной сшивки частей фюзеляжа и крыльев самолета – технологии клепки металла – к сварным соединениям. В настоящий момент одной из основных проблем является низкий уровень прочности сварного шва по сравнению с основным материалом. Специалисты Института теоретической и прикладной механики имени С. А. Христиановича СО РАН (ИТПМ СО РАН) совместно с коллегами из Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) провели ряд экспериментов с алюминий-литиевым сплавом системы Al-Cu-Li. Образцы сварного шва, полученного путем лазерной сварки, помещались в печь, где нагревались, и параллельно просвечивались синхротронным излучением (СИ). Метод рентгеновской дифракции в ЦКП «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения» (ЦКП «СЦСТИ») позволил in situ проследить все стадии нагрева сварного шва и зафиксировать тот момент, когда образуются фазовые переходы. В дальнейшем такие исследования позволят управлять механическими свойствами сварного шва и сплава с помощью изменения температуры. Результаты опубликованы в журнале Materials Characterization.
На сегодняшний день в мире реализуются или находятся на стадии проектирования несколько экспериментальных термоядерных реакторов. Среди них самым масштабным является Международный экспериментальный термоядерный реактор ИТЭР (International Thermonuclear Experimental Reactor), но есть и локальные проекты, которые развиваются силами отдельных стран, например, EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak, Китай), KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research, Корея), ТРТ (Токамак с Реакторными Технологиями, Россия). Независимо от масштабов и конфигураций установок у них есть общая проблема – выбор материала первой стенки, то есть поверхности, которая должна выдержать экстремальный нагрев в результате соприкосновения с плазмой. Специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с коллегами из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН (ИХТТМ СО РАН) проводят цикл экспериментов, направленных на изучение поведения различных керамических соединений в условиях термоядерных температур. Испытания проводятся на установке ВЕТА в ИЯФ СО РАН, где на материал воздействуют лазерными и электронными пучками, имитируя тепловую нагрузку от плазмы. В последних испытаниях на устойчивость к термоядерным нагрузкам был проверен диборид титана, изготовленный в ИХТТМ СО РАН. Образцы продемонстрировали хорошую теплопроводность и отсутствие эрозии.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации при участии Финансового университета при Правительстве Российской Федерации провело III Всероссийский форум руководителей финансово-экономических служб образовательных организаций высшего образования и научных организаций.
В корпусе поточных аудиторий НГУ, который относится к объектам второй очереди нового кампуса, возводимого в рамках национального проекта «Молодежь и дети», открылась аудитория имени выдающегося российского физика-теоретика Владимира Евгеньевича Захарова. В торжественной церемонии приняли участие ректор НГУ академик РАН Михаил Федорук, декан Физического факультета доктор физико-математических наук Владимир Блинов, декан Механико-математического факультета доктор физико-математических наук Игорь Марчук и ученики Владимира Захарова. Некоторые из них присоединились к мероприятию в режиме онлайн.
В результате совместных усилий специалистов Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ, г. Дубна) и Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН, Новосибирск) были накоплены тяжелые ионы в продольном фазовом пространстве коллайдера NICA. Эта грандиозная установка создается для изучения свойств плотной барионной материи. В ней будут сталкиваться друг с другом пучки ионов. Чем более сфокусированный и плотный пучок, тем эффективнее будут столкновения. Сжать пучок позволяет система электронного охлаждения, созданная специалистами ИЯФ СО РАН. Холодные электроны инжектируются к ионам, забирают у них часть тепловой энергии, в результате чего пучок сжимается. В 2025 г. физики ОИЯИ и ИЯФ СО РАН продемонстрировали многократную инжекцию в продольном фазовом пространстве с использованием электронного охлаждения. В результате интенсивность пучка была увеличена до 6 раз.
Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разрабатывает атомарные инжекторы – устройства, необходимые для диагностики и нагрева плазмы до термоядерных температур в установках с магнитным удержанием (токамаках, открытых ловушках) для проведения экспериментов в области управляемого термоядерного синтеза (УТС). В настоящее время ИЯФ СО РАН в рамках федерального проекта «Технологии термоядерной энергетики» национального проекта технологического лидерства «Новые атомные и энергетические технологии» участвует в разработке нового российского токамака с реакторными технологиями (ТРТ). В ИЯФ СО РАН создан прототип инжектора высокоэнергетических частиц, использующего пучок отрицательных ионов водорода с энергией 400 кэВ и током более 1 А. Для конверсии отрицательных ионов в быстрые атомы разрабатывается плазменный нейтрализатор, который должен обеспечить высокую эффективность - 85%. Полученные на прототипе параметры подтверждают эффективность разработанных специалистами ИЯФ СО РАН технологий. Примененные и испытанные решения в будущем предполагается использовать в конструкции инжекторов для создаваемого российского токамака.
Физика элементарных частиц – наука экспериментальная. На ускорителях измеряются параметры частиц и изучаются их взаимодействия. Теория опирается на данные, полученные в таких экспериментах. Однако и эксперимент не может обойтись без теории. Поиск и изучение новых явлений невозможны без точных теоретических расчетов свойств известных процессов. Повышение точности теоретических предсказаний – очень сложная задача, которая, как правило, формулируется в рамках теории возмущений. В этом подходе различные вклады в наблюдаемые величины изображаются диаграммами Фейнмана. Причем, чем выше точность вычисления, тем более сложные диаграммы (с бОльшим числом вершин и петель) нужно учитывать. До недавнего времени достаточно было учитывать только диаграммы без петель (так называемое древесное приближение) и с одной петлей. Следующее поколение коллайдерных экспериментов уже будет иметь точность, для которой такие вычисления недостаточны. Теоретики ИЯФ СО РАН разработали новый метод и алгоритм для расчета многопетлевых поправок, который позволит получать высокоточные теоретические предсказания, необходимые не только для собственных экспериментов на коллайдере ВЭПП-2000, но и на BEPC-II (Китай), SuperKEKB (Япония) и проектируемом FCC-ee (ЦЕРН).
Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) вместе со своими российскими и зарубежными коллегами работают над созданием экспериментального термоядерного реактора ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor). ИТЭР представляет собой токамак (тороидальную камеру с магнитными катушками), задача которого состоит в демонстрации принципиальной возможности использования термоядерной энергии. ИЯФ СО РАН в рамках проекта ИТЭР разрабатывает и производит диагностические защитные модули (ДЗМ), а также часть диагностик систем измерения термоядерной мощности в реакторе. Основным материалом для изготовления всех этих элементов является сталь, разработанная специально для атомной энергетики. Еще одна конструкционная особенность деталей заключается в наличии сложной и разветвленной системы каналов водяного охлаждения, которая необходима для снятия тепла с поверхности материала. Чтобы система работала эффективно, все каналы, длина которых может достигать двух метров, должны быть суперпрямолинейными. Для проверки геометрических параметров каналов специалисты ИЯФ СО РАН разработали собственную уникальную методику, которая была запатентована. Правообладателем патента является Госкорпорация «Росатом», специалисты ИЯФ СО РАН могут использовать ее в рамках работы в институте.
Новосибирский проект «Наука в гости» стал победителем конкурса «Практики личной филантропии и альтруизма» Благотворительного Фонда В. Потанина в 2025 г. Из 259 заявок, пришедших на конкурс из 29 регионов, отбор прошли всего 56. Из Новосибирской области грант в размере 500 000 рублей получила студентка магистратуры физического факультета Новосибирского государственного университета (ФФ НГУ) старший лаборант Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) Анна Шуклина. Также одним из организаторов проекта «Наука в гости» является научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат технических наук Светлана Иваненко. В течение пяти месяцев ученые-волонтеры из команды проекта будут проводить регулярные занятия по физике для детей, находящихся на длительном лечении в отделениях Новосибирской областной клинической больницы и НМИЦ им. ак. Е.Н. Мешалкина. Проект стартует в январе 2026 г., а сейчас организаторы набирают волонтеров. 1 декабря 2025 г. в НГУ прошла встреча со студнетами различных факультетов НГУ - на нее пришли более 20 человек.
Научные сотрудники Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) в тесной коллаборации с коллегами из Института прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН (ИПФ РАН) осуществили цикл исследований, направленных на разработку методов генерации мощных (мультимегаватных) потоков терагерцевого (ТГц) излучения для интервала частот 0.15 – 1.5 ТГц (длина волны 2 – 0.2 мм). Эти исследования базируются на использовании получаемых на ускорителях ИЯФ СО РАН пучков релятивистских электронов с током от единиц до десятков килоампер с уникально малым разбросом скоростей, что открывает возможность генерации субгигаватной импульсной мощности в потоке излучения для указанного интервала частот. Разрабатываемый принципиально новый метод генерации излучения, который базируется на коллективном торможении электронов пучка на волнах в плазме, уже обеспечил достижение уровня мощности выше 10 МВт в окрестности 0.2 ТГц, что является рекордом для настоящего времени. Проведенные фундаментальные исследования заложили основу для создания мощных генераторов, которые необходимы для новых методов трансформации структуры и свойств материалов, а также для высокоразрешающей локации объектов. Результаты, достигнутые совместной работой научных групп из двух институтов РАН, опубликованы в высокорейтинговых научных журналах IEEE Transactions on Plasma Science, «Физика плазмы», «Письма в журнал технической физики», а также отмечены премией РАН для коллектива молодых ученых.
