Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) удостоены международной премии «Прорыв» за цикл работ которые проводились в 2015 – 2024 г. на Большом адронном коллайдере в рамках коллабораций ATLAS, CMS, LHCb и ALICE (Европейский центр по ядерным исследованиям, ЦЕРН).
В настоящее время в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разрабатывается проект новой установки со встречными пучками, или коллайдера, который получил название ВЭПП-6. Основным пунктом его физической программы станет изучение физики сильных взаимодействий, а именно – изучение мезонов, барионов и других, более экзотических, адронов. Это будет сравнительно недорогая, однако суперэффективная установка – за счет использования особого метода встречи пучков частиц. Первый этап реализации проекта – экспериментальная проверка этого метода – будет осуществлен в рамках существующего финансирования Института.
Биологи научно-исследовательского института клинической и экспериментальной лимфологии (НИИКЭЛ-филиал Института цитологии и генетики СО РАН, ИЦиГ СО РАН) совместно с коллегами из Новосибирского государственного университета (НГУ), ИЦиГ СО РАН и Института ядерной физики им. Г. И. Будкера (ИЯФ СО РАН) провели ряд экспериментов по исследованию воздействия терагерцевого излучения на клетки меланомы человека. Клетки облучались на Новосибирском лазере на свободных электронах (НЛСЭ) ИЯФ СО РАН с частотой излучения 2.3 ТГц и средней интенсивностью 0.05 Вт/см2 – генерация излучения с такими параметрами возможна только на этой установке. Метаболомный скрининг и биоинформатический анализ показали, что ТГц-излучение влияет на энергетический метаболизм клеток меланомы. Эти работы имеют фундаментальный характер и расширяют представление о биологических эффектах терагерцового излучения, а также клеточных реакций на его воздействие. Результаты опубликованы в журнале «Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids».
Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработали диагностическую систему, которая способна с высокой точностью измерять потери энергии из открытых магнитных систем, использующихся для удержания плазмы в экспериментах по управляемому термоядерному синтезу (УТС). Исследования проводились на установке ГДЛ (Газодинамическая ловушка) и показали, что от 20 до 40% энергии, захваченной в плазму, теряется поперек магнитного поля. Следующая задача физиков состоит в том, чтобы научиться с ними бороться – идеи уже есть. Результаты опубликованы в журнале Journal of Plasma Physics.
Задача ускорительного комплекса (УК) СКИФ – сформировать пучок электронов и, разогнав его до нужной скорости, инжектировать в накопительное кольцо, которое также является частью УК. Циркулируя в накопительном кольце по круговой орбите со скоростью, близкой к скорости света, электронный пучок генерирует синхротронное излучение (СИ) для пользователей ЦКП «СКИФ». УК представляет собой комплекс больших электрофизических установок, включающих множество сложных систем. Одной из них является система питания магнитных элементов, которая обеспечивает движение частиц в ускорителях и каналах транспортировки УК. Всего в составе УК СКИФ насчитывается более 2500 источников питания магнитных элементов. Все они будут находиться под управлением программно-аппаратного комплекса (ПАК), который разработали специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН). ПАК отвечает за функционирование всех частей ускорительного комплекса, поэтому его еще называют мозгом и нервной системой установки. Основной элемент ПАК – это контроллеры, специальные электронные устройства с собственным программным обеспечением, которые и будут задавать и контролировать отработку тока для каждого источника питания по заданному сценарию.
Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) и Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработали технологические приемы сверхскоростного синтеза высокоэнтропийной керамики с применением пучка быстрых электронов. Специалистам удалось получить материал на основе оксидной керамики с уникальными прочностными и теплозащитными свойствами. Области применения такой керамики разнообразны – от электроники и ядерной физики до катализа и биомедицины. Данная работа нацелена на производство термобарьерных покрытий для конструкционных элементов газотурбинных двигателей самолетов. Синтез керамики проводился на УНУ Стенд ЭЛВ-6 – промышленном ускорителе электронов ИЯФ СО РАН, который позволяет изготавливать материал с нужными характеристиками за несколько секунд. Результаты опубликованы в журнале Ceramics International. Работы ведутся при поддержке гранта РНФ.
Линейный ускоритель Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») вышел на свои проектные параметры. Пучок электронов в ускорителе достиг энергии 200 МэВ, проведен через транспортный канал в бустерный синхротрон и успешно зарегистрирован на люминофорном датчике бустера. Таким образом, специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера (ИЯФ СО РАН) готовы перейти к новой фазе работ – началу запуска бустерного синхротрона, который в мае 2025 года завершится ускорением пучка до 3 ГэВ и его выпуском по длинному транспортному каналу к накопительному кольцу.
Специалисты Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработали систему управления плотностью плазмы для российского токамака Глобус-М2 Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН (ФТИ им. А.Ф. Иоффе, г. Санкт-Петербург) и в конце 2024 г. продемонстрировали в эксперименте ее эффективную работу. В течение 150 миллисекунд система контролировала и поддерживала заданное значение электронной плотности ионизированного газа в токамаке. Работа выполнялась при поддержке гранта РНФ.
Задача бустера ускорительного комплекса ЦКП «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») – сформировать пучок электронов и, разогнав его до нужной энергии, инжектировать в накопительное кольцо. Циркулируя в нем по круговой орбите почти со скоростью света, электронный пучок генерирует синхротронное излучение (СИ) для пользователей. Основные составляющие ускорительного комплекса СКИФ – это линейный ускоритель, синхротрон-бустер и накопительное кольцо. Также в него входят каналы перепуска, по которым сгустки электронов «перелетают» из одного ускорителя в другой. Управляют впуском и выпуском электронов импульсные магниты, или «кикеры» – эти специальные устройства «бьют» по пучку очень коротким, но вместе с тем очень мощным импульсом электромагнитного поля, и вместе с другими элементами впускного (выпускного) промежутков выводят частицы на нужную орбиту. Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработали и изготовили все пять импульсных магнитов для бустера-синхротрона СКИФ – частично они уже прошли проверку и сейчас находятся в Корпусе стендов и испытаний (КСИ) ЦКП «СКИФ».
В Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) специалисты из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) провели испытание электромагнитного калориметра детектора MPD (многоцелевой детектор) для строящегося в Дубне коллайдера NICA. NICA — это сверхпроводящий коллайдер протонов и тяжелых ионов, который строится на базе Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ. Испытания калориметра для MPD проводились на тестовом пучке электронов коллайдера ВЭПП-4М. Такой пучок позволяет провести измерения при высоких энергиях, на которых будет работать NICA. Испытания определят важную характеристику калориметра — предел линейности его работы в зависимости от энергии регистрируемых частиц.
C 2021 года специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) работают над созданием ускорительного нейтронного источника для лечения злокачественных опухолей методом бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ) для НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина Минздрава России (г. Москва). Работа профинансирована Правительством РФ в рамках государственной программы «Научно-технологическое развитие Российской Федерации». В конце года физики ИЯФ СО РАН получили протонный пучок с проектными параметрами и подтвердили стабильность работы ускорителя БНЗТ – сейчас установка разбирается и готовится к отправке в Москву. Кроме того, специалисты ИЯФ СО РАН разработали отечественную технологию диагностики пучка заряженных частиц, необходимую для контроля облучения пациента. Ранее оборудование для проведения этой диагностики закупалось во Франции, но благодаря новой разработке физики больше не привязаны к иностранным закупкам.
Последние тридцать лет микроэлектронная промышленность всего мира развивается благодаря имплантерным технологиям – они позволяют внедрять в поверхность кремниевой пластины легирующие добавки различных примесей (бора, фтора, мышьяка), создавая тем самым структуры с заданными характеристиками. Установки для реализации подобной технологии называются «ионные имплантеры», а одним из основных их элементов являются ионные источники, образующие легирующие потоки ионов требуемой энергии. Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) создали прототип каспового, то есть имеющего остроконечную структуру магнитного поля, ионного источника. Первые эксперименты показали, что устройство действительно позволяет работать с ленточными ионными пучками любой ширины, что обеспечивает качественное нанесение примесей, и подходит для создания сильноточных имплантеров необходимых в микроэлектронике.