Физики подтвердили возможность использования композитных графеновых пленок для создания терагерцевых плазмонных интегральных схем

04.09.2025

Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с коллегами из Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН (ИФП СО РАН) исследовали оптические свойства композитных пленок из графеновых наночастиц при помощи терагерцевого (ТГц) излучения Новосибирского лазера на свободных электронах (НЛСЭ). Впервые они продемонстрировали, что слои данного материала можно использовать для генерации и распространения поверхностных плазмон-поляритонов (ППП) – разновидности не излучаемой в пространство электромагнитной волны, способной распространяться по поверхности материала.  При помощи таких волн можно изучать оптические свойства приповерхностного слоя проводника, от которых зависит энергоэффективность интегральных схем.  Возможность генерации ППП на графеновых пленках позволит в будущем использовать такие композитные материалы, толщиной в сотни нанометров для создания плазмонных компонент систем связи терагерцевого диапазона частот, то есть поколения 6G. Результаты опубликованы в журнале IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology.

Изготовлены 800 насосов для создания вакуума в СКИФ

21.08.2025

Во всех ускорителях заряженные частицы должны двигаться в глубоком вакууме (примерно, как тот, который есть на полпути от Земли к Луне). Если вакуумные условия будут хуже, то электроны, сталкиваясь на огромных скоростях с атомами остаточного газа, будут рассеиваться и гибнуть на стенках вакуумной камеры: уменьшится время жизни пучка и увеличится радиационный фон вокруг ускорителя. Чтобы обеспечить проектные параметры установки в вакуумной камере ускорителя уровень разряжения должен быть на 12 порядков ниже, чем в обычной комнате. Для этого в накопительном кольце синхротрона будут установлены 800 геттерных (газопоглощающих) насосов. Они были разработаны и произведены специалистами Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с ООО «Оптикон» (г. Новосибирск) и заводом порошковой металлургии АО «Полема» (г. Тула). Создание геттерных насосов – еще одна технология, которую освоили российские специалисты благодаря проекту ЦКП «СКИФ» и заместили тем самым зарубежное оборудование. Технология может быть также полезна и для развития других научных проектов. Так, в настоящий момент физики ИЯФ СО РАН исследуют возможности вакуумных насосов в плазменных установках. Работы носят поисковый характер, но предварительные испытания прототипов геттерных насосов продемонстрировали скорость откачки водорода 1300 л/с, а дейтерия – 700 л/с.

Усовершенствован метод компьютерного подсчета ультрарассеянных элементов в горных породах на примере платиновых металлов

14.08.2025

Специалисты Института экспериментальной минералогии РАН им. Д.С. Коржинского (ИЭМ РАН) совместно с коллегами из Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН), Центра глубоководных исследований Института океанологии Китайской академии наук (Center of Deep Sea Research, Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences), Университета Квебека (Sciences de la Terre, Université du Québec à Chicoutimi, Québec), Африканского исследовательского центра по изучению рудных систем Университета Витватерсранда (African Research Centre for Ore System Science (CORES), South Africa), Китайского университета геонаук (China University of Geosciences, Wuhan) и др. создали и впервые применили математическую модель, которая позволяет  оценивать вклад прямой кристаллизации элементов платиновой группы из силикатного расплава с помощью подсчета наноразмерных частиц платинометальных сплавов, образующих включения в хромите. Работа носит фундаментальный характер, но теоретический опыт исследователей может ускорить создание систем подсчета содержания ультрарассеянных металлов (главным образом, золота и платиноидов) в горных породах и месторождениях. Результаты опубликованы в Scientific Reports.  

ИЯФ СО РАН получил патент на уникальную конструкцию соленоида системы охлаждения коллайдера NICA

31.07.2025

Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработали уникальный соленоид для системы электронного охлаждения (СЭО) коллайдера NICA, который создается с целью изучения свойств плотной барионной материи. В этой установке будут сталкиваться друг с другом пучки ионов. Чем более сфокусированный и плотный пучок, тем эффективнее будут столкновения. Сжать пучок позволяет система электронного охлаждения. Холодные электроны инжектируются к ионам, забирают у них часть тепловой энергии, в результате чего пучок сжимается. Соленоид – это центральная и, можно сказать, главная часть магнитной системы СЭО, на него и был получен патент. Это первое в мире устройство, которое позволит непрерывно охлаждать два ионных пучка независимо и одновременно, что значительно ускорит проведение экспериментов. Сложная конструкция, состоящая из более чем 40 000 деталей, позволит получить необходимые параметры пучков для проведения экспериментов.

Длину пучка электронов в синхротроне СКИФ будут измерять при помощи отечественного оборудования

17.07.2025

Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с коллегами из Института общей физики им. А. М. Прохорова (ИОФ) и «Всероссийского научно-исследовательского института автоматики им. Н. Л. Духова» (ФГУП «ВНИИА») разработали два вида устройств для измерения длины пучка электронов в ускорительном комплексе (УК) Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») – диссекторы и стрик-камеры. Эти бесконтактные оптические датчики способны измерять продольный размер пучка с высоким временным разрешением (от 1 до 10 пикосекунд, пс). Они станут частью диагностического комплекса УК СКИФ, который будет обеспечивать своевременное выявление отклонений пучка от проектных параметров для увеличения эффективности эксплуатации синхротрона и надежности проводимых исследований. 

Студент НГУ разработал программное обеспечение для настройки ускорителя СКИФ

10.07.2025

Программное обеспечение, написанное студентом Новосибирского государственного университета Владиславом Родякиным, стало важной частью системы управления одного из самых масштабных научных проектов России — Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ). Сегодня этот софт уже используется в работе уникального ускорительного комплекса, строящегося в наукограде Кольцово.

Физики ИЯФ СО РАН получили российскую премию за цикл работ, посвященных освоению терагерцевого диапазона

09.07.2025

Специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) стали лауреатами премии имени Ю.И. Островского – ежегодного конкурса за лучшие научные работы в области оптической голографии и интерферометрии. Научная группа, в которую входят физики ИЯФ СО РАН, Самарского национального исследовательского университета имени академика С. П. Королёва (Самарский университет), Научного центра лазерных материалов и технологий Института общей физики имени А.М. Прохорова РАН (ИОФ РАН), была награждена за цикл работ, посвященных исследованию вихревых бесселевых пучков терагерцевого излучения для развития телекоммуникационных технологий. Бесселевы пучки – это оптические вихри, в которые можно «запаковывать» терагерцевое излучение и использовать его для высокоскоростной передачи данных в многоканальных системах связи шестого поколения (6G). Для тщательного исследования свойств бесселевых пучков они должны обладать высокой мощностью – пока что создавать такие можно только на Новосибирском лазере на свободных электронах (НЛСЭ) – уникальном источнике терагерцевого излучения, не имеющем аналогов в мире.

Создана геодезическая сеть накопительного кольца синхротрона СКИФ, она позволит установить магнитные элементы в проектное положение с высокой точностью

03.07.2025

Накопительное кольцо синхротрона Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») – ключевая часть всего ускорительного комплекса. Здесь пучки электронов движутся по круговой орбите, которая формируется поворотными магнитами, и генерируют синхротронное излучение (СИ). СИ выводится на пользовательские станции, где ученые проводят различные эксперименты, например, по изучению структуры белков или быстропротекающих процессов. С точки зрения позиционирования магнитных элементов всей ускорительной системы, синхротрон очень жесткая машина. Требования к точности монтажа оборудования в некоторых местах доходят до 30 микрометров (мкм) – проще говоря, оси двух стоящих рядом магнитов могут быть развернуты на величину три раза меньше толщины человеческого волоса. Такие требования связаны с рекордными параметрами физической установки – эмиттанс пучка синхротрона СКИФ будет беспрецедентно мал, всего 75 пм·рад, и сделает его самым ярким источником СИ в мире. Чтобы выставить все элементы накопительного кольца с высокой точностью специалисты заранее создают геодезическую опорную сеть – основу, относительно которой производится монтаж оборудования. На данный момент на стенах накопительного кольца уже закреплены все геодезические знаки, позволяющие организовать пространственную связь всех частей комплекса. Следующий этап – нанесение остальных координатных точек, по которым будут устанавливаться плиты под несущие конструкции (гирдеры), водяные стойки, прокладываться силовые линии и многое другое. Геодезисты ИЯФ СО РАН относят эти высокоточные работы к одним из самых сложных в своей области.

Ученые НГУ выяснили, что археологический памятник в Красноярске на 10 тысяч лет древнее, чем ранее предполагалось

25.06.2025

Возраст археологического памятника «Стоянка Солнечный» (Красноярск) определили ученые ЦКП «Ускорительная масс-спектрометрия Новосибирского государственного университета и Новосибирского научного центра». Радиоуглеродному анализу были подвергнуты костные остатки травоядных животных, которые были обнаружены во время масштабных охранно-спасательных раскопок, проводимых научными сотрудниками ООО «Красноярская Геоархеология» и АНО «Археологические исследования Сибири». Основываясь на стратиграфической позиции находок в отложениях, видах и технологиях изготовления каменных орудий, они определили, что стоянка древних охотников относится к раннему голоцену, а именно — эпохе мезолита, общая хронология которой определяется в пределах 8–12 тысяч лет назад. Результаты, полученные новосибирскими учеными методом ускорительной масс-спектрометрии, стали для них неожиданностью — оказалось, что памятник на 10 тысяч лет древнее и является не продолжением традиций палеолита в последующую геологическую эпоху, как считалось ранее, а отражением наиболее ранних этапов формирования афонтовской культуры. Результаты исследования опубликованы в Международном рецензируемом научном журнале «Stratum plus. Археология и культурная антропология», который издается университетом «Высшая антропологическая школа».

Физики создали плотную и горячую плазму для получения экстремального ультрафиолетового излучения для передовых полупроводниковых устройств

19.06.2025

Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с коллегами из Федерального исследовательского центра Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН (ИПФ РАН) разрабатывают концепцию создания яркого стабильного источника экстремального вакуумного ультрафиолетового излучения (ВУФ излучения). Такой источник необходим в современных отечественных литографах для создания микросхем нового поколения. В отличие от используемой сейчас технологии, когда для создания ВУФ излучения используется лазерная импульсная плазма из капель олова, российские специалисты работают с лазерной плазмой из газа атмосферного давления – ксенона. Эксперименты ведутся на Новосибирском лазере на свободных электронах (НЛСЭ) – уникальной исследовательской установке ИЯФ СО РАН, единственной в мире, на которой можно создавать стабильный и непрерывный терагерцевый лазерный разряд. На данный момент физики получили квазистационарную сферическую плазму диаметром 1 мм, температурой 5 эВ и плотностью 3,5 × 10¹⁷ см^-3, что отвечает начальным требованиям. Запланированы работы по увеличению температуры плазмы. Если концепция будет успешно продемонстрирована с помощью НЛСЭ, то отработанную технологию можно будет реализовать в более компактных установках, на основе разрабатываемых сейчас терагерцевых гиротронов ИПФ РАН. Результаты опубликованы в журнале Plasma Sources Science and Technology. 

Фермилаб уверенно завершил эксперимент по проверке Стандартной модели, точку в котором все же поставят исследования в Новосибирске

03.06.2025

3 июня 2025 года коллаборация Muon g-2 обнародовала итоговые результаты эксперимента по измерению аномального магнитного момента мюона, который уточнит понимание структуры микромира.

Современная теория микромира, или Стандартная модель (СМ), объединяет все наши знания о том, как устроена природа на самом фундаментальном уровне.  Она успешно объясняет многие явления и подтверждена экспериментально, но все же не является последней физической теорией человечества. Существует множество астрофизических наблюдений, которые указывают на то, что СМ справляется не всегда. Например, ученые точно знают, что Вселенная на четверть состоит из темной материи, но в СМ для нее места нет. Поэтому важная задача современной физики – это определение области применимости СМ и поиск явлений за ее рамками. Провести всеобъемлющую проверку СМ можно, зная лишь значение одной величины – аномального магнитного момента мюона (АМММ). Идея состоит в том, чтобы измерить величину АМММ с максимально возможной точностью и сравнить ее с предсказанием теории (СМ). Если эти числа согласуются, это означает, что на достигнутом уровне точности теория верна, а если нет – значит мы наблюдаем явления за ее рамками, то есть проявления Новой физики. При таком сравнении точность и измерения, и расчета играют ключевую роль – именно она определяет, как глубоко мы «заглянули» внутрь микромира.

3 июня 2025 года международная коллаборация Muon g-2 сообщила итоговую величину АМММ, измеренную в эксперименте, который в течение последнего десятилетия проводился в Фермилаб (США). Была достигнута рекордная в мире точность 127 миллиардных долей, или около 0.000013%. Неделю назад, 27 мая 2025 года, коллаборация  Muon g-2 Theory Initiative опубликовала актуальный расчет величины АМММ, предсказанной СМ. Точность теоретического расчета пока что уступает эксперименту. Результаты измерения и расчета прекрасно согласуются между собой, что означает, что СМ прошла проверку на новом уровне точности. Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) входит в обе коллаборации. В значительной степени именно прецизионные результаты, получаемые на коллайдере ВЭПП-2000, определяют точность теоретического предсказания АМММ. В ближайшие несколько лет новосибирские физики планируют масштабную модернизацию коллайдера ВЭПП-2000, которая позволит повысить точность предсказания АМММ в несколько раз и сделает ее сопоставимой с точностью нового измерения Фермилаб.

Результаты зарубежных и российских физиков совпали: Стандартная модель в очередной раз прошла проверку

28.05.2025

Существующая теория микромира Стандартная модель (СМ) удивительно хорошо описывает фундаментальные взаимодействия элементарных частиц, но некоторые астрофизические наблюдения указывают на то, что она не полностью объясняет физическую картину мира. Поэтому физики проверяют и уточняют СМ. Международные коллаборации Muon g-2 и Muon g-2 Theory Initiative, в которые входит Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН), проверяют СМ уникальным способом – при помощи сравнения всего лишь одной измеренной в эксперименте величины с ее значением, рассчитанным в теории. Эта величина – аномальный магнитный момент мюона (АМММ). Магнитный момент отражает силу взаимодействия частицы, в данном случае мюона, с магнитным полем. Аномальный магнитный момент возникает в результате взаимодействия частицы с короткоживущими ненаблюдаемыми, или виртуальными, частицами, которыми заполнен вакуум. Задача физиков-экспериментаторов очень точно измерить АМММ, а теоретиков – рассчитать, что предсказывает СМ. Дальше все просто: измеренное и теоретическое значения нужно сравнить, если они согласуются, значит СМ верна, если между ними большая разница, значит существуют неизвестные силы и частицы, которые не описаны в СМ. До недавнего времени между актуальным экспериментальным значением АМММ, измеренным в 2023 г. коллаборацией Muon g-2, и теоретическим – рассчитанным в 2020 г. Muon g-2 Theory Initiative, было целых пять стандартных отклонений, то есть существовал серьезный намек на явления за рамками СМ.

27 мая 2025 г. Theory Initiative опубликовали обновленный расчет АМММ, который сильно приблизился к измеренному в эксперименте, и теперь разница между значениями составляет меньше одного стандартного отклонения, что говорит о том, что СМ пока выдержала эту проверку. Аналогичный результат был получен еще в 2023 г. физиками ИЯФ СО РАН на коллайдере ВЭПП-2000 в эксперименте КМД-3 (Криогенный магнитный детектор). Таким образом, новый расчет АМММ подтвердил полученные российскими физиками данные.