Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН стоит на сотом месте в рейтинге 200 крупнейших экспортеров региона по версии журнала «Эксперт-Сибирь» как одно из немногих предприятий в списке, выпускающих наукоемкую продукцию. «Несмотря на то, что Россия в целом не очень хорошо известна в мире как производитель технологического оборудования, ИЯФ СО РАН пользуется высоким международным авторитетом в этой отрасли», - прокомментировал заведующий лабораторией института член-корреспондент РАН Александр Евгеньевич Бондарь.
Супер-коллайдер для прелестных мезонов
Один из крупных проектов ИЯФ СО РАН, ведущихся в последние годы, связан с модернизацией электронно-позитронного коллайдера в Лаборатории физики высоких энергий в городе Цукуба (Япония). Сотрудничество с этой организацией сибирские ученые начали еще в 1992-м году, когда зашла речь о строительстве так называемой b-фабрики - специализированного комплекса, помогающего в изучении прелестных мезонов. «Это направление исследований связано с выяснением причин, по которым в наблюдаемой Вселенной мы видим подавляющее превосходство материи над антиматерией. С конца 60-х годов прошлого века физики поняли: это может зависеть от различия микроскопических свойств частиц и анти-частиц. Соответственно, в начале 90-х стало понятно: в распадах прелестных мезонов, где один из кварков – тяжелый прелестный (beauty) кварк, проявление такой асимметрии будут достаточно яркими и доступными экспериментальной проверке», - пояснил Александр Бондарь.
Для того, чтобы проверить эту гипотезу, в Японии и было принято решение начать строительство b-фабрики (b - от названия кварка «beauty») ИЯФ СО РАН принимал участие в создании собственно ускорителя, а также детекторов (системы экспериментальных устройств, изучающих физические процессы). В 1999-м году установка заработала, и научные эксперименты велись на ней до 2010-го года. После чего она, выполнив свои задачи на первом этапе, была остановлена для усовершенствования.
Для модернизированного варианта b-фабрики ИЯФ СО РАН спроектировал и произвел около 2,5 километров вакуумных камер ускорителя, причем, как отмечает Александр Бондарь, стояла задача сделать это в течение очень короткого времени. «Наш институт выиграл конкурс на поставку этого оборудования, несмотря на жесткую конкуренцию, - подчеркнул ученый. - Конструкция системы разрабатывалась в сотрудничестве с японскими коллегами заранее в течение целого ряда лет. Мы начали с того, что сделали прототипы, которые были испытаны на работавшей установке, показали достаточно высокий уровень необходимых параметров, ну а в прошлом году после принятия решения в нашу пользу стартовало уже массовое производство вакуумной камеры».
По словам Александра Бондаря, работа оказалась сложной, поскольку для этого контракта многие вещи пришлось делать впервые – некоторые особенности оборудования потребовали новых подходов. Сейчас все изделия находятся в Японии, и проводится подготовка к их сборке на экспериментальном коллайдере. «Периодически выявляются какие-то небольшие проблемы, но мы оперативно их устраняем, постоянно находясь в тесном контакте с коллегами. Впрочем, никаких серьезных сложностей не обнаружено, все идет по плану. Установка должна быть завершена к концу 2014-го года, и, начиная с 2015-го, она заработает, после чего начнется новая фаза научной работы. С точки зрения получения новых результатов в ней продолжат участие и наши ученые-физики», - сказал Александр Бондарь.
Задача второго этапа работы ускорителя, который назван Супер-коллайдер или Супер-b-фабрика - повысить интенсивность сталкиваемых пучков, чтобы повторить те эксперименты, которые уже были проведены, с более высокой точностью, или же осуществить новые, невозможные на прошлой версии установки.
«Современный рынок высокотехнологичного и научного оборудования достаточно сложен, так как конкуренция очень высока, - пояснил Александр Бондарь. - Многие известнейшие компании, такие, как «Тошиба», «IHI» (крупнейший производитель атомных реакторов в Японии), участвовали в этом же конкурсе и предлагали свои услуги. Вообще, для большой корпорации за рубежом выполнение заказов для фундаментальной науки – вопрос престижа, это означает, что их технологический уровень самый высокий. Поэтому многие фирмы активно участвуют в такого рода конкурсах. Что касается ИЯФ СО РАН, то для нас это возможность сохранить собственную способность создавать самые передовые установки для научной работы в условиях ограниченного государственного финансирования. Нам очень важно поддерживать наши возможности в этом вопросе на верхней планке. Поэтому мы стараемся участвовать во всех передовых проектах по строительству ускорителей за рубежом. Именно там мы ведем 80% подобных контрактов, в России же, к сожалению, заказчиков не видим».
«Над нашим проектом никогда не заходит солнце»
Еще один крупный международный контракт, который выполняет ИЯФ СО РАН, связан с созданием источника синхротронного излучения в Брукхэйвенской национальной лаборатории – она находится восточнее Нью-Йорка, на острове Лонг-Айленд. «В БНЛ уже есть установка NSLS, она действует довольно давно, 30 лет, и с работами, выполненными на ней, связаны 3 нобелевские премии. Для дальнейшего развития встала потребность построить новый специализированный источник СИ третьего поколения NSLS-2, где яркость излучения будет в 10000 раз больше. Этот американский проект стоит около миллиарда долларов. Периметр основного кольца синхротрона – 792 м. Время, отводимое на создание установки и передачу его пользователям - всего 5 лет», - отметил научный сотрудник ИЯФ СО РАН Сергей Михайлович Гуров.
Целиком оборудование в столь короткие сроки БНЛ самостоятельно произвести не может, так что его изготовление в разной степени детализации распределяется путем тендеров по всему миру. «Сначала были объявлены конкурсы на магниты основного кольца, в них участвовали, главным образом, пять крупных производителей, включая нас, - рассказал Сергей Гуров. – ИЯФ СО РАН выиграл тендер на изготовление 120 квадрупольных магнитов. В августе мы поставили последние, и уже собрана примерно одна пятая часть основного кольца синхротрона. Требования к качеству поля, конечно, высочайшие».
Чуть позже, весной 2010-го, прошел конкурс на полностью собранную (что называется «под ключ») установку – бустерный синхротрон с периметром 158 метров, который готовит пучки электронов для основного кольца, накапливая их и ускоряя до энергии 3 ГэВ (3 миллиарда электрон-вольт). В рамках контракта ИЯФ СО РАН проектирует его, изготавливает, тестирует, поставляет, собирает и помогает запускать, получая требуемые параметры пучка. «В этом же году мы осуществили основное проектирование, а в феврале 2011-го – представили заказчику окончательный дизайн. Однако уже в середине 2010-м для экономии времени началось производство серийных изделий по уже утвержденным ключевым элементам. Конструкторские разработки по штучным изделиям и по интеграции различного оборудования продолжались весь 2011-й год», - сообщил Сергей Гуров. По его словам, сроки были очень сжатые, однако уже в этом августе в США пришел последний контейнер. «Обычно тендеры на установки «под ключ» выигрывала крупная датская компания «Данфизик», - отметил ученый, - но в этот раз победили мы, а они стали одним из наших субподрядчиков. Вообще, работа по созданию синхротрона NSLS-II идет в сотрудничестве со множеством организаций из разных стран, и мы постоянно находимся на связи друг с другом для оперативного решения вопросов. Из-за разницы часовых поясов над нашим проектом никогда не заходит солнце».
Сейчас, бустер по большей части уже собран, и в настоящее время идет его тестирование. «До конца года закончим, - считает Сергей Гуров, - и после того, как пройдут все комиссии по приемке, и будет получено разрешение на работу в радиационном режиме, в марте следующего года мы начнем запуск. То есть, включимся и начнем ускорять пучок. Если говорить обо всем комплексе NSLS-II, то планируется, что в 2014-2015-м году пользователи уже смогут получать синхротронное излучение и работать с ним. По словам ученого, эта передовая установка будет входить в тройку самых ярких рукотворных источников СИ. «На ней будут делаться вещи, достойные новых нобелевских премий, создаваться лекарства и материалы для высокотехнологичных стартапов, а у нас останутся опыт и разработки, которые пригодятся для создания аппаратуры следующего поколения, - отмечает Сергей Гуров. - Например, речь идет об источнике СИ поколения 3+ для Сибирского центра синхротронного и терагерцового излучения. Сейчас в России имеется большая потребность в таком оборудовании рентгеновского диапазона, которую наши ученые вынуждены частично удовлетворять в зарубежных центрах».
Екатерина Пустолякова
Фото: анонс, 1 - А. Бондарь, 2, 4 - А. Иванова, 3 - В.В.Петров (ИЯФ), видео размещено с согласия Брукхэйвенской национальной лаборатории.
