Такое есть только у нас и в США. В России достроили центр «СКИФ»: что внутри «пончика» за 47 миллиардов и как он работает

Под Новосибирском закончили строительство Центра коллективного пользования «СКИФ». На «огромный пончик» ушло больше 47 миллиардов рублей и четыре года работы, в которой участвовали больше 1200 ученых. Сейчас «СКИФ» готовится к запуску, а специалисты обсуждают его будущее. Корреспонденты NGS.RU побывали внутри ускорителя, который скоро закроют из-за радиации, посмотрели на новые устройства и узнали, кто и как будет пользоваться центром. Показываем, что там происходит.

«СКИФ» — это универсальный инструмент для исследования любых объектов. В последние годы большинство Нобелевских премий получено именно с использованием синхронного излучения, подчеркнул Виталий Шкаруба. Он нужен и для фармакологии, и чтобы просвечивать археологические артефакты, и для многих других исследований.

Но главное можно свести к формулировке исполняющего обязанности директора Института ядерной физики Павла Логачева: «СКИФ» сможет в 10–50 раз сократить время на разработку и создание новых материалов в промышленности, технике, медицине, биологии и многих других сферах.

«Без него невозможно. Вы должны в десятки раз сократить время на создание новых веществ, новых субстанций. Для этого вы должны видеть свои молекулы, видеть, какие элементы химические где находятся, и каждый атом видеть. То есть фактически мы этим прибором ускорим развитие», — отметил ученый.

Сейчас уже можно говорить, что строительство «СКИФа» закончено. В документах, которые отправили в Ростехнадзор, указана дата завершения работ — 20 июня. До конца месяца должны будут пройти проверки, и эксперты смогут принять объект.

«В чистом поле мы создали вот это всё. И не только здания и сооружения, но и сложнейшее и лучшее в мире оборудование. Причем все ключевые элементы, самые высокотехнологичные, мы сделали сами», — не без гордости отметил и. о. директора ИЯФ.

Журналистов в «СКИФ» не приглашали больше года. Тогда гости смогли увидеть запуск первого луча в одном из помещений. В этот раз ученые с гордостью провели их по всем помещениям, в том числе в самое сердце «СКИФа» — ускоритель.

Сейчас вокруг всё еще идут активные монтажные работы и разворачивается оборудование. На большинстве устройств есть надпись: «Институт ядерной физики СО РАН. Сделано в России, Новосибирск». Одно из них ждет установки в отдельной комнате: его собрали и недавно испытали, теперь сверхпроводящий вигглер нужно установить на накопительном кольце. Вигглер — это такие мощные магниты, которые заставляют пучок электронов, ради которого и строился центр, двигаться по нужной траектории.

Заведующий лабораторией ИЯФ Виталий Шкаруба объяснил, что магниты — это основной элемент любого ускорителя заряженных частиц. Пучок пролетает через магнитный зазор и при поворотах теряет часть энергии — так получается синхротронное излучение.

«Пучок на самом деле — это набор сгустков размером примерно с иголку. Представьте, что это несколько сотен иголочек летят друг за другом со скоростью света. И каждая, пролетая сквозь такой магнит, делает импульс фактически рентгеновского света. Используя эти вспышки рентгеновского излучения, можно снимать быстро протекающие процессы. Например, ударную волну», — описал процесс Виталий Шкаруба.

Сверхпроводящий вигглер, который показывали журналистам, — первый из пяти, которые будут установлены в центре. Его поставят на одну из семи станций первой очереди. Максимальная емкость «СКИФа» — 30 станций.

Шесть первых станций будут работать с помощью вигглеров и ондуляторов (многополюсных магнитов) и использовать синхротронное излучение. Седьмая же будет работать на поворотном магните.

Цель строительства «СКИФа», по словам директора института катализа СО РАН Валерия Бухтиярова, — создание научной инфраструктуры, доступной в первую очередь отечественным ученым. Центр закрывает большой пласт научных экспериментов. Работать он будет круглосуточно, семь дней в неделю, пучок без перерыва будет двигаться по ускорителю. «СКИФ» сегодня — самый передовой источник в мире, у него улучшенные возможности с точки зрения пространственного разрешения.

Сам Валерий Бухтияров вспоминает, как ездил на ускорители в другие страны: Америку, Южную Корею и Германию. Новосибирские ученые отправлялись проводить эксперименты по четыре человека: два работали в день, два — в ночь, исследования занимали около двух дней. Валерий Бухтияров предпочитал ночные смены, так как людей все-таки было поменьше.

Российские ученые раньше без проблем получали разрешения для проведения экспериментов, и везде ускорители дают возможность проводить эксперименты бесплатно. Так будет и на новосибирском «СКИФе». Исключения составляют лишь те ученые, которые не планируют публиковать результаты исследований — такое, например, случается, когда эксперимент проводят для фарминдустрии.

«Аббревиатура ЦКП в самом начале — это Центр коллективного пользования. И так работают вообще все источники в мире. Коллеги приезжают через конкурс: они пишут заявки, есть экспертные советы, которые проводят отбор, и потом тем, кто получил хорошие рейтинговые оценки, предоставляется время на эксперименты», — рассказал Валерий Бухтияров.

Сейчас заявок на исследования в четыре раза больше, чем есть доступного времени. По ним будут проводить конкурс и отбирать проекты, наиболее важные с практической точки зрения.

Среди заявок есть и от крупных федеральных компаний: например, от фармацевтической компании «Биокад», сотрудники которой до весны 2022 года работали на европейских источниках, а потом летали из Москвы в Бразилию на два дня.

Пучок создается не в самом ускорителе, а в инжекторе. Теперь его надо запустить в основное кольцо. Как объяснил директор ИЯФ, это стараются сделать в максимально короткие сроки. Планируется, что накопить пучок электронов получится уже в июле–августе. Это позволит провести первый эксперимент: станция 1–7, которая работает на поворотном магните, включится сразу, как только пучок пойдет.

Сейчас станции собирают — это небольшие комнаты с подведенными к ним трубами, по которым будет двигаться излучение. Все они настроены для разных задач. Запуск станций запланирован после того, как сотрудники ИЯФ получат пучок в самом ускорительном кольце.

После станции 1–7 планируют начать работу на станции 1–3. Там будут изучать быстропротекающие процессы, в том числе взрывные: на станции находится самая большая взрывная камера, которая существует на синхроне. Таких в мире всего две — первая оборудована в США.

«Два килограмма в тротиловом эквиваленте можно взрыв делать. И смотреть, как это влияет на материалы, как распространяется волна», — пояснил Валерий Бухтияров.

Одна из задач, которую планируют решить с помощью станции 1–3, касается обороноспособности страны — ее детали ученые не раскрывают.

Директор «СКИФ» Евгений Левичев отметил, что нужно продолжать привлекать компании к исследованиям в центре. Сегодня этим на разных площадках занимаются новосибирские ученые.

«„СКИФ“, на самом деле, — это и микроскоп. Он может снимать очень быстрые фильмы в рентгеновском диапазоне каких-то очень быстрых процессов. Например, как химические вещества образуются, как они взаимодействуют, как распространяется фронт детонационной волны. Всё там можно будет видеть», — рассказал Евгений Левичев.

Уже сейчас ученые, которые работали на строительстве центра, обладают уникальными знаниями, к которым будут обращаться другие страны. Кроме того, в «СКИФе» работают преимущественно молодые специалисты, у которых есть мотивация.

Один из главных вопросов сейчас — это инфраструктура вокруг центра. Много было разговоров о строительстве конгресс-центра для проведения конференций — первая запланирована уже на октябрь, в ней примут участие 500 человек, в том числе несколько десятков иностранцев. Чтобы принять такое количество участников, нужны большие залы, но пока их нет. Также нужна хорошая гостиница недалеко от «СКИФа». Но пока эти проекты упираются в финансирование.