Яркие события в жизни сибирских ядерщиков

Процесс тестирования дипольного дефокусирующего магнита. На фото инженер-исследователь ИЯФ СО РАН Иван Ульев. Фото Т. Морозовой.

Для коллектива Института ядерной физики СО РАН прошедший год был результативным. Предлагаем подборку самых интересных проектов, с которыми поделилась пресс-служба научного учреждения.

Физика элементарных частиц: Российские физики первыми измерили структуру нейтрона и антинейтрона на самом пороге их рождения.

Эксперименты проводились на коллайдере ВЭПП-2000 и двух его детекторах СНД и КМД-3, которые создавались в Институте ядерной физики ми. Г.И. Будкера СО РАН для измерения всех адронных состояний, рождённых в электрон-позитронных столкновениях в области энергий до 2 ГэВ.

Одно из таких состояний – рождение пары нейтрон-антинейтрон. Специалисты ИЯФ СО РАН первыми в мире измерили структуру данной пары на пороге реакции. До новосибирского эксперимента информации о структуре нейтрона и антинейтрона на пороге процесса не было.

«Антинейтрон, как и нейтрон, состоит из кварков и глюонов, – рассказал главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН доктор физико-математических наук Сергей Середняков. – Нейтрон можно представить, как кастрюлю с кипящим компотом, где ягоды – это кварки, а жидкость – глюоны. Изучение структуры нейтрона – это изучение взаимодействия кварков с кварками, кварков с глюонами и глюонов с глюонами. Очень важно то, что на пороге реакции, когда относительная скорость родившихся частиц маленькая, структуру нейтронов и антинейтронов никто не изучал. Более того, у нас не было чёткого теоретического указания, что мы увидим в эксперименте».

Ускорительная физика: Создана «батарейка» для научных установок, которая за микросекунду выдает ¼ мощности новосибирской ГЭС

Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) создали и сдали в эксплуатацию твердотельный модулятор индукционного типа микросекундного диапазона мощностью более 100 МВт. Это источник питания для клистрона – устройства, которое производит сверхвысокочастотную энергию для некоторых научных установок. Созданный модулятор способен в импульсном режиме – вплоть до нескольких микросекунд – выдавать более 100 МВт, что составляет примерно ¼ мощности новосибирской ГЭС. При столь колоссальной мощности модулятор компактен – его размер сопоставим с платяным шкафом. При этом устройство настолько безопасно, что допустима работа в непосредственной близости от него. Созданный модулятор будет питать линейный ускоритель синхротрона СКИФ (ЦКП «СКИФ»), а его следующие версии планируется использовать в питании собственных установок института. Ученый совет ИЯФ СО РАН признал эту разработку лучшей в 2022 году.

В настоящий момент основным «заказчиком» модулятора в ИЯФ СО РАН является команда института, которая работает над созданием линейного ускорителя для ЦКП «СКИФ».

«Попытки изготовления подобных модуляторов были в научных центрах Японии и США, но при создании этих образцов не удалось добиться надёжной работы твердотельных ключей, — пояснил заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН Петр Бак. — Добиться надёжной работы нашего модулятора нам помогло использование формирующих линий в качестве накопителей энергии и реализованное нами простое схемотехническое решение балансировки токов, протекающих через каждый силовой ключ. Кстати, и в процессе отладки оборудования, и в аварийных ситуациях, и при первых включениях модулятора мы не повредили ни одного силового ключа».

Источники синхротронного и терагерцового излучения:

Начато производство магнитов для накопительного кольца ЦКП «СКИФ»

Одна из основных характеристик Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»), которая и относит данный источник синхротронного излучения (СИ) к установкам класса «мегайсайенс» и поколению «4+» – его беспрецедентно малый эмиттанс (около 76 пм·рад). Этот параметр определяет уровень яркости СИ, а значит и исследовательских возможностей ЦКП «СКИФ». Значение эмиттанса формируется благодаря магнитной структуре основного кольца ускорительного комплекса, которая разрабатывается и производится в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН). Первый серийный магнит для накопительного кольца уже изготовлен на экспериментальном производстве Института и теперь проходит этап измерительных процедур.

«Основная функция магнита, как следует из названия, поворачивать траекторию заряженных частиц, в данном случае электронов, – рассказал старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат технических наук Сергей Синяткин. – Ещё одна задача магнита – фокусировка пучка. Чтобы получить маленький размер пучка, тот самый эмиттанс, за который мы боремся, нужна очень сильная фокусировка. Источник синхротронного излучения ЦКП «СКИФ» относится к поколению «4+» именно из-за очень малого эмиттанса, который будет равен76 пм·рад (76 пикометров точка радиан)».

Физика плазмы: Физики рассчитали, как стабилизировать один из самых опасных видов неустойчивостей плазмы.

Одна из задач управляемого термоядерного синтеза (УТС) – достижение в различных видах магнитных ловушек, которые удерживают плазму параметра β (бета), равного единице. Параметр бета определяет отношение давления плазмы к давлению магнитного поля. Его увеличение до единицы позволит многократно повысить выход термоядерной реакции, что приблизит человечество к мечте о термоядерной энергетике. Мешает этому различные неустойчивости, которые развиваются в плазме даже при параметре бета, равном нулю. За время работы в области УТС учёные научились подавлять некоторые из этих неустойчивостей и стабилизировать ионизированное вещество. В Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) специалисты провели расчёты, которые позволят стабилизировать один из самых опасных видов неустойчивостей – баллонную.

«Нам хочется получить параметр бета как можно ближе к единице. В этом случае мы сможем увеличивать плотность и температуру плазмы, а значит повышать выход термоядерной реакции, – рассказал главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН доктор физико-математических наук Игорь Котельников. – Есть много причин, почему бета меньше единицы – всё это разного рода неустойчивости, колебания. Сейчас мы занимаемся баллонной неустойчивостью – это один из видов магнитогидродинамических (МГД) неустойчивостей, которые на данный момент являются самыми опасными, так как быстро развиваются и имеют грубые последствия».

Добавьте нас в источники на Яндекс.Новостях

Поделиться:
Если вы хотите, чтобы ЧС-ИНФО написал о вашей проблеме, сообщайте нам на SLOVO@SIBSLOVO.RU или через мессенджеры +7 913 464 7039 (Вотсапп и Телеграмм) и социальные сети: Вконтакте и Одноклассники

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *