Почему мегапроекты в ядерных исследованиях невозможны без России?
1042
Глава
НИЦ "Курчатовский институт" Михаил Ковальчук, директор ИФВЭ НИЦ КИ
Сергей Иванов и научный руководитель этого Института Николай Тюрин
побеседовали об элементарных частицах, международной коллаборации ученых
и возрождении отечественной меганауки.
Михаил Ковальчук:
Меганаука - это знание о природе, которое мы получаем с помощью больших,
сложных установок стоимостью сотни миллионов, а порой и миллиарды
долларов. Раньше такие комплексы требовались сравнительно небольшому
количеству ученых. До 80% выделяемых на исследования денег уходили на
создание сложной и дорогой инфраструктуры, которая обслуживала лишь
около 15% научных сотрудников, в основном ведущих исследования в области
физики атомного ядра и элементарных частиц.
Но сегодня ситуация
радикально изменилась: эти большие мегаустановки стали необходимы
практически всему научному сообществу. Наряду с физиками, в них теперь
нуждаются биологи, химики, геологи, материаловеды. Даже исследования
предметов культурного наследия сейчас часто выполняют с помощью таких
комплексов. Именно с их помощью получаются уникальные результаты,
которые невозможно получить с помощью обычных установок. Само по себе
создание подобных систем - - уже прорыв, в них концентрируются
технологические достижения сегодняшнего, и даже завтрашнего, дня. Россия
- одна из тех немногих стран, где такие сложные установки умели
создавать еще во времена Курчатова. И до сегодняшнего дня у нас
сохранилась одна из лучших в мире школ ускорительной техники.
Как
раз об этом говорил президент Путин на встрече с научным сообществом в
Новосибирске, где скоро начнет строиться синхротронный центр. Другой
суперсовременный синхротрон четвертого поколения, которого до сих пор
нет нигде в мире, будет создан на базе нашего института в подмосковном
городе Протвино.
Николай
Тюрин: Наша отечественная мегаустановка - протонный синхротрон У-70 -
позволяет ускорять частицы до энергии 70 ГэВ (Гигаэлектронвольт). Это
был крупнейший научный проект СССР, если не считать космического. По
техническим характеристикам У-70 являлся самым мощным в мире. В его
создании участвовали огромное число советских предприятий и организаций.
В итоге по своим параметрам и возможностям решения исследовательских
задач У-70 оказался самым передовым и мощным научным комплексом того
времени. Это немедленно было понято и оценено на Западе. Тут же пошли
запросы и предложения от зарубежных научных организаций по участию
западных ученых в экспериментах на этом синхротроне. Ведь в Европейской
организации ядерных исследований и в США в то время самая мощная
установка была на энергию 29 ГэВ, а наш ускоритель - 70 ГэВ!
Объединенный
институт ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне сыграл важную роль в
становлении нашего института. В начале пути он поделился с нами своими
кадрами, а затем создал ряд экспериментальных установок для проведения
исследований на выведенных пучках высоких энергий.
Ускорительный
комплекс У-70 создавался с огромным энтузиазмом и был запущен в 1967
году, как раз к 50-летию советской власти. Тогда было принято отмечать
знаменательные даты яркими событиями и достижениями.
Сергей
Иванов: Мы в то время подчинялись Министерству среднего машиностроения -
более чем серьезному ведомству, которое не прощало любой ошибки
нижестоящим организациям. Оно непрерывно следило за ходом работ и
контролировало самые мельчайшие детали. После запуска У-70 в первых же
экспериментах на этой установке немедленно было сделано более десятка
крупных научных открытий. Во всем мире такой машины не существовало еще
пять лет.
Только в 1972 году ускоритель на 200 ГэВ построили в
США, а в 1976 году машину на 400 ГэВ запустил ЦЕРН (Европейская
организация по ядерным исследованиям. - "Известия"). Он продолжает ее
интенсивно эксплуатировать по сей день, хотя и построил Большой адронный
коллайдер десять лет назад.
М. К.: А почему у ученых, работающих
на У-70, возникла мысль о создании УНК (ускорительно-накопительного
комплекса) - "советского коллайдера"? Когда она родилась и как?
С.
И.: Нормальный путь развития любого ускорительного центра -
эволюционный. Строится первое кольцо, нарабатывается опыт, потом
наращивается следующее, еще одно... Именно так, постепенно, ЦЕРН пришла к
Большому адронному коллайдеру. И мы тоже долгое время шли аналогичным
путем. В 1983 году началось строительство кольца длиной 21 км -
протон-протонного коллайдера на сверхпроводящих магнитах. Он должен был
разгонять частицы до близких к возможностям Большого адронного
коллайдера 3000 ГэВ, используя У-70 в качестве инжектора, то есть для
предварительного разгона пучков частиц.
И вот к 1990-м годам УНК был уже практически готов. Но время было такое, что стройку пришлось заморозить.
М. К.: Сейчас идея коллайдера на базе УНК уже похоронена?
Н.
Т.: Время этого проекта ушло. Длина тоннеля в ЦЕРН - 27 км, а у нас -
21. Даже если мы удержимся на самом передовом уровне по параметрам
магнитов, то все равно не вырвемся вперед. С проектом, который был
задуман изначально, мы не станем первыми. Уже двадцать лет как проект
заморожен, и если думать о возрождении, то надо кардинально
пересматривать его суть.
С. И.: Крупная научная установка -
такая, как большой ускоритель элементарных частиц, - это индикатор
состояния здоровья экономики, технологии и политической воли. Все
страны, к которым сегодня применяют клише "вышли на путь устойчивого
технологического развития", - Юго-Восточная Азия, например, - непрерывно
строят у себя ускорители всех классов один за другим.
М. К.: Могут ли российские ученые в ЦЕРН выполнять все те исследования, которые сейчас идут в Протвино?
Н.
Т.: Нет. Мы ведем фундаментальные эксперименты по направлениям, где
энергии и другие параметры нашего научного комплекса позволяют получать
результаты мирового уровня. В частности, это изучение редких процессов и
новых состояний материи. На У-70 также выполняются и актуальные
прикладные материаловедческие эксперименты.
С. И.: Есть задачи в
диапазоне сравнительно небольших энергий, для которых невыгодно и
бессмысленно использовать очень мощные ускорители.
М. К.: Если бы
СССР не распался, мы были буквально на шаг от того, чтобы запустить у
себя большой коллайдер первыми в мире. Но последний шаг к рекорду, увы,
сделать не успели. Пальму первенства мы тогда отдали ЦЕРН...
Зато
сегодня руководство нашей страны уделяет особое внимание научным
мегапроектам. Это локомотивы науки и технологий, они "тянут" за собой
огромное количество направлений высокотехнологичной индустрии, создают
научные школы и выращивают кадры для них. Например, на базе установок,
применяемых в физике элементарных частиц, сейчас активно развивается
ядерная медицина, создаются новые методы диагностики и терапии.
С.
И.: Причем хорошие идеи попадают на развитую структуру с минимальными
инвестиционными затратами. Например, мы у себя на ускорителе реализовали
идею так называемой протонографии: пучок протонов позволяет
просвечивать очень плотные объекты и изучать их внутреннюю структуру.
Оказалось, что пучок с энергией 50 ГэВ на нашем ускорителе идеально
подходит для реализации этого метода. За три года мы построили
полномасштабную установку для таких исследований на имеющейся базе.
М.
К.: Есть еще протонная терапия, когда частицами-протонами можно
ликвидировать ненужные образования в человеческом организме. Этим много
занимались на нашей площадке в Гатчине, в Петербургском институте ядерной физики.
Были достигнуты большие успехи в адронной терапии вместе с Научным
центром радиологии и хирургических технологий имени Гранова в Северной
столице.
Н. Т.: В нашем институте также развивается проект в
области лучевой терапии с использованием пучка ионов углерода.
Ускоритель создавался для всей страны и до сих пор остается "научной
меккой". К нам едут зарубежные физики работать на 70 ГэВ ускорителе, где
активно ведутся методические и научные исследования. На ускорителе
работают ученые из многих институтов - из ОИЯИ, МГУ, ИЯИ РАН и других.
С.
И.: Когда люди работают на домашней экспериментальной базе, они совсем
по-другому воспринимаются и в составе международных коллабораций. Их
возможности на родине позволяют и на Западе чувствовать себя на равных. В
той же ЦЕРН, например, нас всегда приглашают участвовать во всех важных
экспериментах.
С. И.: Уверенное вхождение нашей страны в ЦЕРН в
основном обусловлено теми связями, которые сложились в ходе совместной
работы на У-70. Крупнейшие физики мира вместе росли в Протвино.
М.
К.: Да, у нас сохраняются давние и глубокие традиции в физике высоких
энергий, элементарных частиц и атомного ядра. Передовые исследования в
этих областях когда-то были развернуты для развития атомного проекта. И
этими уникальными возможностями мы располагаем до сих пор. Существенная
их доля сосредоточена сегодня под крышей Курчатовского института, другая
немалая часть - в научных учреждениях Академии наук под эгидой ФАНО.
Институт физики высоких энергий, Институт ядерной физики
Сибирского отделения РАН, Институт ядерных исследований в Троицке... У
нас сохраняется всемирно известная школа. Она дала толчок развитию
мегапроектов и в Европе, когда наши ученые вышли на мировой научный
рынок. Именно с их помощью получаются результаты, так сказать, на острие
ножа, уникальные, которые невозможно получить с помощью стандартных
приборов. Создание этих мегаустановок само по себе уже прорыв, они -
концентрация всех самых мощных технологических достижений и
сегодняшнего, и даже завтрашнего, дня. Сегодня мы стали неотъемлемой
частью мирового научного ландшафта., крупнейших мегапроектов: ЦЕРН,
ИТЭРа, Европейского центра синхротронного излучения в Гренобле, Лазера
на свободных электронах в Гамбурге. Во всех этих проектах мы равноправно
участвуем интеллектуально, технологически, финансово.
Но сегодня
мы снова развиваем мегаустановки на своей территории. Для приоритетного
развития отобраны несколько проектов, которые идут полным ходом:
нейтронный реактор ПИК в Гатчине, тяжелоионный ускоритель NICA в Дубне,
токамак с сильным полем "Игнитор" на площадке "Росатома" в Троицком
институте инновационных и термоядерных исследований... Наконец,
синхротрон четвертого поколения - сложнейшая комплексная установка,
которую мы планируем создать в Протвино. Думаю, мы сейчас располагаем
всем необходимым для того, чтобы эти проекты на территории нашей страны
смогли быстро воплотиться в жизнь и привлечь множество ученых - как
российских, так и со всего мира.
Источники
"Крупнейшие физики мира вместе росли в Протвино"
"Крупнейшие физики мира вместе росли в Протвино"
"Крупнейшие физики мира вместе росли в Протвино"
Похожие новости
РНФ отбирает для поддержки социально значимые работы мирового уровня
482
Нейтринные очки для космоса
546
Как работают пресс-секретари российских научных организаций
2358
Дмитрий Маркович: будущее Института теплофизики СО РАН вижу весьма востребованным
3667
ИФП СО РАН - в числе лучших научных организаций России
2966
Оперативно формировать ответы на новые вызовы: интервью с Сергеем Псахье
1857
Сергей Турицин: нам вполне по силам быть среди мировых лидеров
2919
Академик Михаил Грачев: если Байкалу не возвращать долги, долго ли еще он протянет
2223
Если в регионе нет науки, то эта территория превращается в колонию
484
Академик Борис Патон: Эверест в науке. Часть 2
824