Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с TAE Life Sciences (США) создали нейтронный источник для клинических испытаний бор-нейтронозахватной терапии онкологических заболеваний. Ожидается, что клинические испытания на этой установке начнутся в 2021 году в госпитале г. Сямынь (Китай). В настоящий момент осуществляется сборка оборудования в клинике.
Специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) с точностью 0,8% измерили сечение процесса электрон-позитронной аннигиляции в два пи-мезона (пиона) в области энергий до 1 ГэВ на коллайдере ВЭПП-2000. Полученные данные внесут свой вклад в решение одной из фундаментальных задач современной физики – измерения и сравнения с теоретическими расчетами значения аномального магнитного момента мюона. Это сравнение позволит сделать вывод о существовании отклонения от Стандартной модели. Результаты приняты к публикации в Journal of High Energy Physics. Работа поддержана грантами РФФИ 14-02-00129-а и 16-32-00542-мол_а.
В ноябре 2020 года Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН и Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) заключили государственный контракт на изготовление оборудования для Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»). В настоящий момент на экспериментальном производстве (ЭП) ИЯФ СО РАН в работе находятся различные элементы инжекционного комплекса; в распоряжение экспериментального производства уже поступили чертежи основных систем бустера-синхротрона; закончена проверка и отладка критически важного для производства оборудования.
На стенде инжектора нейтралов высокой энергии Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) впервые получен пучок отрицательных ионов с энергией более 240 кэВ. В инжекторе пучок высокоэнергетичных атомов образуется за счет нейтрализации ускоренного пучка отрицательных ионов водорода. В институте построен и исследуется прототип инжектора, с помощью которого отрабатывается технологию получения пучка атомов высокой энергии для нагрева плазмы в установках УТС и подтвердить его высокую надежность и эффективность работы. Результаты проведенных работ по созданию и исследованию прототипа многократно докладывались на международных конференциях по источникам ионов и мощным пучкам и опубликованы в рецензируемых журналах AIP Conference Proceedings и Review of Scientific Instruments.
Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН), Института химии твердого тела и механохимии СО РАН (ИХТТМ СО РАН) и Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН разработали и испытали прототип детектора на основе нанокомпозитного материала. Он создан по уникальной технологии, которая открывает новые возможности в детектировании рентгеновского излучения. По расчетам ученых, детектор, созданный с помощью новой технологии, будет иметь высокое пространственное разрешение (20 микрон или лучше) и высокую чувствительность. Первый прототип продемонстрировал способность детектировать рентгеновское излучение. На следующем этапе планируется разделить чувствительный объём детектора на пикселы, что позволит добиться высоких показателей в пространственном разрешении. Результаты работы представлены на конференции Synchrotron and Free electron laser Radiation: generation and application (SFR-2020).
Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработали прототип необычного сверхпроводящего эллиптического ондулятора – устройства с периодическим магнитным полем, генерирующим ондуляторное излучение (ОИ) с циркулярно-поляризованным излучением. При движении внутри ондулятора электрон попадает в поперечное магнитное поле, изменяющееся по спирали и генерирует циркулярно-поляризованное излучение. Хотя эксперименты со спиральными ондуляторами с вращающимся магнитным полем ведутся с 70-х гг. XX в., схема установки, предложенная в Институте, реализована впервые в мире. Планируется, что данный вид магнитов будет использоваться на экспериментальных станциях Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») и позволит пользователям работать с методом рентгеновского магнитного дихроизма, необходимого для изучения веществ со сложной магнитной структурой, например, редкоземельных элементов или молекулярных магнетиков. Результаты работы были представлены на конференции Synchrotron and Free electron laser Radiation: generation and application (SFR-2020).
В физике элементарных частиц важной задачей при создании детекторов является покрытие различных пластиковых волокон и металлических проволок (диаметрами от нескольких десятков микрон и больше) тонким слоем заданного металла. Наиболее распространенная в мире технология «гальваники» не подходит как для непроводящих волокон, так и для тонких металлических проволок из-за интенсивной эрозии, которая происходит из-за используемых химических реактивов. Технология магнетронного разряда, при которой сквозь область разряда протягивается покрываемое волокно (или проволока), позволяет обойти эти сложности. Поэтому в ИЯФ СО РАН была создана опытная установка магнетронного напыления металлических покрытий на проволоки и волокна. К настоящему моменту произведена металлизация десятков километров оптоволокна.
Чем больше коллайдер, тем выше энергия столкновения частиц, и тем больше открывается новых областей для исследования. Но ставка на сверхвысокие энергии – это дорого и сложно. Поэтому в физике развиваются другие методы, один из них – кильватерное ускорение, при котором пучок частиц ускоряется электрическим полем плазменной волны, возбуждаемой драйвером. В лаборатории SLAC (США) впервые в мире была измерена долговременная динамика плазменной кильватерной волны. Эксперимент помогли интерпретировать теоретики Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН). Они рассчитали динамику волны до 1500 пикосекунд, что в 40 раз превосходит результаты других теоретических групп. Оказалось, что более 80% начальной энергии волны остаётся в плазме и переходит в энергию ее разлёта. Это делает оценки некоторых параметров будущих кильватерных ускорителей менее оптимистичными, чем считалось ранее. Статья об этом опубликована в Nature Communications.
Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с заводами ООО «Призма» (г. Искитим) и АО «Полема» (г. Тула) запускают разработку и производство магниторазрядных насосов и нераспыляемых геттеров (газопоглотителей). Эти устройства позволяют создавать сверхвысокий вакуум в ускорителях. Например, в основном накопительном кольце Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») будет размещено порядка пятисот подобных насосов. На данный момент изготовлен прототип магниторазрядного насоса и проведены предварительные расчеты и измерения, которые показали приемлемую скорость откачки остаточных газов. При успешном запуске производства этого оборудования для ЦКП «СКИФ», удастся сэкономить 10-15% от стоимости его зарубежного аналога. Промежуточные результаты приняты к печати в журнале AIP Conference Proceedings.
Рентгеновские лазеры на свободных электронах (ЛСЭ) открыли новые горизонты для исследователей. Стало возможным изучение химических и физических свойств веществ, например, экзотических кристаллических структур наноматериалов, где важна высокая мощность излучения, а благодаря когерентным свойствам излучения ЛСЭ можно «увидеть» электронные переходы в малоизученных квантовых системах с короткоживущими состояниями, и многое другое. Для одного из самых крупных и мощных в мире рентгеновских ЛСЭ – Европейского XFEL (European X-ray Free Electron Laser) – была смоделирована возможность сверхбыстрого изменения поляризации излучения ЛСЭ. В научную группу, занимающуюся исследованием, вошел магистрант Физического факультета Новосибирского государственного университета (ФФ НГУ), старший лаборант Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН). Результаты теоретической работы опубликованы в журнале Physical Review Accelerators and Beams.