Дубенский коллайдер достраивают.

Uncle Sasha написал(а) к All в Mar 22 14:25:01 по местному времени:

Dear All,

(Чтобы несколько разбавить негатив).

https://www.gazeta.ru/science/2022/03/03/14593825.shtml

"В Дубне появилась задача, на которую возвращаются сотни ученых"

Когда ждать запуска российского коллайдера NICA, отодвинут ли эту дату
пандемия коронавируса и санкции и сколько российских ученых вернулись из-за
рубежа для работы в проекте, "Газете.Ru" рассказал директор Объединенного
института ядерных исследований, академик РАН Григорий Трубников.

- Григорий Владимирович, коллайдер NICA в Дубне - самый известный из
проектов класса "мегасайнс" в России, завершение которого ожидается в этом
году. Расскажите, пожалуйста, как идет строительство и что сделано этой
зимой?

- Известно, что любой большой ускорительный комплекс - это каскад из
нескольких колец. Чтобы столкнуть одну частицу с другой, их надо ускорить.
Ускоряют сначала в линейном ускорителе - это большой прибор метров 20-30
длиной, а потом переводят в кольцо, в кольце ускоряют, затем из первого
кольца переводят во второе, ускоряют до большей энергии, копят
интенсивность. И только после этого уже переводят в кольцо коллайдера. И
это традиционная схема всех современных комплексов.

В декабре 2020 года, когда к нам приезжал премьер Михаил Мишустин, мы
запустили первый каскад, то есть первое кольцо коллайдера NICA - бустер. А
в декабре 2021 года мы соединили бустер со вторым кольцом, которое
называется нуклотрон. Тоже сверхпроводящий синхротрон. Соединили очень
сложным каналом перевода пучка. Это фактически тоже ускоритель длиной около
30 метров, в котором частица по вертикали и по горизонтали сдвигается на
несколько метров и переводится во второе кольцо. Там же стоит мишень,
которая "обдирает" ядра до нужного зарядного состояния. То есть мы включили
линейный ускоритель, первый каскад и второй каскад.

Мы ускоряли тестовый пучок ядер железа, ускорили его до проектной энергии,
накопили нужную интенсивность, и теперь ждем, когда в тоннеле будет собрано
кольцо коллайдера. Пока физики-экспериментаторы работают на пучке,
выведенном из второго каскада на мишень.

Кроме того, в тоннеле самого коллайдера, все помещения которого уже готовы,
мы установили на штатное место первый магнит коллайдера. Рядом уже стоят
порядка 30 магнитов, которые составят первый сектор кольца коллайдера.
Коллайдер - это 500 метров длины, около 300 магнитов. Сектора будут
установлены друг за другом и соединены: в течение года, я думаю, мы замкнем
кольцо коллайдера.

Каждый магнит нужно установить с точностью примерно 50 микрон. Такая
точность позиционирования нужна, чтобы потом пучок двигался четко по
траектории.

- И первые эксперименты на ускорителе уже начались?

- Сейчас там идет эксперимент, работает коллаборация из четырех стран.
Кроме стран-участниц еще в этом эксперименте работают ученые из Израиля,
Германии и США, в том числе из MIT, их самого престижного университета. Это
эксперимент по исследованию короткодействующих корреляций. Когда частицы
пучка, влетающие в мишень, испытывают определенное взаимодействие с ядрами
мишени, нуклоны (протоны и нейтроны) вылетают из ядра по определенной
закономерности - например, связанными парами. Это явление как раз исследует
коллаборация. Новые экспериментальные данные позволят нам лучше понять
внутреннее строение ядра, характер сил, взаимодействующих в ядре. Кроме
того, это может подсказать и новые данные о природе нейтронных звезд

По планам сеанс продлится до середины марта. До конца года мы планируем
завершить все строительные работы и планируем завершить сборку коллайдера.

- Пандемия как-то сдвинула сроки? Ведь планировалось закончить
строительство в мае:

- Мы говорили про май 22 года, но сейчас идет длинный экспериментальный
сеанс, и в декабре-январе у нас из-за пандемии были определенные сложности.
У нас народ болел, и строители болели, и физики не могли приехать. Поэтому
темпы в какой-то части замедлились, конечно. Технологический пуск
коллайдера все равно намечен на 2023 год. Готовность к пуску - конец этого
года. В этом смысле мы пока никаких дат пуска не сдвигаем. А строители,
надеемся, все-таки нагонят сроки, ускорив темпы.

Для института коронавирус прошел довольно безболезненно, потому что у нас
очень быстро был достигнут коллективный иммунитет на уровне 80%. А задержки
в научной программе или сооружении установок возникали не только потому,
что на предприятиях-изготовителях болели люди, но и потому, что, например,
оборудование сделано и привезено в Дубну, но, чтобы гарантия сохранялась,
запускать его может лишь сервисная команда. Вот у нас стоит криогенное
оборудование, а англичане не могут до нас доехать уже 8-9 месяцев, потому
что из-за карантина закрыты границы. Я думаю, что все это мы постепенно
компенсируем. - После пуска коллайдера первые эксперименты начнутся с малых
энергий? Когда ожидать постановку экспериментов того уровня, на который он
был рассчитан?

- Наверное, тут можно провести аналогию с новым самолетом. Я как-то общался
со своими коллегами из Жуковского, из ЦАГИ, спросил у них, сколько
одновременно параметров контролирует система управления самолетом -
скорость, температура, топливо - все, что угодно. Ответ: примерно 4 тыс.
параметров, которые сводятся в общую систему с обратной связью, - так
летчик управляет самолетом.

Так вот, у нас на ускорительном комплексе таких параметров 11 тыс., то есть
у нас датчиков больше, чем у новейшего истребителя пятого поколения.

Поэтому, конечно, запуск такой машины, как коллайдер, абсолютно аналогичен
тому, как запускается самолет - сначала выкатка, различные форсированные
режимы двигателя, потом самолет взлетает и садится, потом он летает на
высоте 600 м, полет восемь минут, потом тридцатиминутный. И так далее.
Надежность - прежде всего!

Бюджет этой установки - это миллиарды рублей, степень ответственности
огромная, столько труда и столько интеллекта вложено, гигантская сложность
технологических систем. В наших планах в конце этого года собрать кольцо
коллайдера и инжектировать в него пучок. Первое время мы будем настраивать
циркуляцию пучка в коллайдере. Сколько это займет? С бустером это заняло
всего месяц, но после четырех лет сборки и года подготовительных работ.
Сколько с коллайдером займет? Наверняка дольше, коллайдер по масштабу раз в
10 больше всех систем. Поначалу это будут ядра не золота, а углерода или
железа. С ними легче добиться высокой интенсивности и долгого времени жизни
пучка.

Потом физики начнут включать все детекторные системы. Чтобы не перегрузить
детектор и системы сбора данных, их тоже будут выводить постепенно одну за
другой. Я думаю, что настройка детектора и всех его технологических систем
займет от полугода до года. Конечно, параллельно мы будем пробовать
сталкивать пучки в точке встречи и очень надеемся к концу 2023 года
получить первые сигналы от встречных пучков, пусть с малой интенсивностью,
с малыми токами, но и там уже можно будет ожидать первой любопытной физики.

Самый волнительный и самый интересный момент - это запуск. В Большом
адронном коллайдере с выходом на проектные параметры он занял около трех
лет. Интересный - потому что впервые под твоими руками оживает огромный
сложнейший организм, становится на ноги, учится дышать и говорить. Ну а
дальше - уже крейсерская работа и набор данных, все должно работать от
кнопки. - Сейчас идет этап создания коллайдера. Он представляет интерес
только для строителей и инженеров, или же ученые, аспиранты, студенты тоже
находят себе работу?

- Конечно. Для инженеров сейчас самый захватывающий этап, он никогда не
повторится: ты это все собираешь руками, видишь каждый элемент и системы,
понимаешь, как он работает по отдельности и в большой системе, испытываешь
его в лаборатории, отрабатываешь все реакции, а потом ставишь и уже знаешь
как свои пять пальцев. Ведь коллайдер - это что такое для внешнего
наблюдателя? Это такая 500-метровая труба, закольцованная, закрытая со всех
сторон, никаких окошек - только фланцы и соединения. Но внутри нее
сложнейшее оборудование, которое должно работать самым надежным образом
автономно или при дистанционном управлении. Отрабатывать все алгоритмы. И
управлять этим гораздо эффективнее и более квалифицированно будет тот, кто
не просто по документам знает, как оно внутри устроено, но кто это
оборудование своими руками собирал, испытывал и оживлял.

- Какие технологии и решения, применяемые при создании NICA, уходят в
другие области?

- Приведу два примера. Первый - это сверхпроводящий кабель для магнитов. Мы
из него делаем обмотки магнитов коллайдера и колец NICA. Это мельхиоровая
трубка, обмотанная проводником из сплава ниобия и титана, внутри течет
жидкий гелий при температуре -269 градусов по Цельсию - практически
абсолютный ноль. Этот кабель обладает совершенно замечательными свойствами.
Из него можно создавать любую сложную геометрию изделий, и в этом кабеле
могут течь очень большие килоамперные токи. Мы предложили помимо магнитов
из этого кабеля сделать фактически батарейку на несколько мегаватт. То есть
это накопитель энергии, в который вы можете завести ток, накопить несколько
мегаватт, и потом от нее запитать потребителя - например, огромный
ускоритель.

- И раз кабель сверхпроводящий, ток в нем может сохраняться почти без
потерь?

- Да, никаких джоулевых потерь. Но его нужно поместить в криостат,
правильно охладить и заэкранировать, надо уметь завести в кабель эту
энергию, чтобы он надежно работал. И мы сейчас делаем такой накопитель
энергии на 5 МДж. Он будет размером чуть меньше автомобиля.

Второй спин-офф родился в детекторах, которые мы используем в NICA для
реконструкции событий. Когда два пучка сталкиваются, оттуда летит несколько
тысяч ядерных осколков и частиц - участников этой реакции. И вам нужно
очень быстро, за наносекунды, восстановить трек пролетающей частицы. Вот
эти технологии распознавания и реконструкции траекторий заряженных частиц
сейчас востребованы для систем безопасности, которые занимаются
распознаванием образов - системы быстрого распознавания лиц на транспорте,
идентификация для банков и так далее.

- В создании NICA принимает участие множество российских производителей.
Коснулись ли их международные санкции?

- Мы международная организация, поэтому санкции не так сильно на нас
влияют. Большая часть оборудования - это, конечно, не то, что можно купить
в магазине, а то, что сначала надо спроектировать, разработать, сложная
электроника, суперпрогрессивная. Тем не менее мы пока не ощущаем каких-то
сложностей. Здесь больше сложности, связанные с ковидом. У нас есть
поставщики из США, есть из Израиля, из Европы, из Японии, из Китая. Очень
нам помогает ЦЕРН, потому что и они международные, и мы международные.

Поскольку у РФ, как у страны местопребывания ОИЯИ, особый статус и более
масштабные обязательства, то и промышленный возврат высокотехнологичными
заказами по той же NICA - более 70%. Но порой поставщики из Франции, из
Германии, из Чехии, из Польши, когда мы их приглашаем на конкурс по
разработке того или иного изделия, говорят: "Мы не умеем этого делать, у
нас такого нет, cлишком амбициозные характеристики. Поэтому мы хотели бы
этой разработкой заняться".

Это ведь поднимает технологический уровень компании, она дальше может рынки
конкурентные занимать. Довольно часто за разработку и производство берутся
целые технологические консорциумы сразу из нескольких стран. И не ради
прибыли, а движимые целью сделать что-то самыми первыми в мире, освоить
технологии. Для той же NICA некоторые системы и узлы просто впервые в мире
делаются. У нас для бустера, а потом и для коллайдера используются дико
сложные вакуумные камеры: тонкостенные (чтобы не грелись), с криволинейной
геометрией и микронной точностью, а также с фантастическими требованиями к
внутренней вакуумной поверхности. Несколько производителей за нее брались.
Один взялся - не получилось. Из Польши. Второй, из Германии, взялся - не
получилось. Потом французы, потом китайцы.

В конечном итоге они вчетвером между собой договорились и в кооперации
четырех стран сделали эти камеры. И сделали действительно на супермировом
уровне. И сейчас они лидеры в этой технологии, доказали всему миру, что
история реалистична, заказчики из криогенного сектора, синхротроны,
выстраиваются в очередь за подобными изделиями.

- Год назад мы говорили с вами о тренде на возвращение наших граждан из-за
рубежа в науку. Можно ли подсчитать, сколько вернулось к вам наших уехавших
соотечественников для работы на NICA?

- Сейчас многие ученые в 40-55-летнем возрасте, а это на самом деле самый
продуктивный возраст, возвращаются или приезжают в Дубну. На примере нашего
института это сотни людей. Это ученые и инженеры, которые, например, на
протяжении 15-20 лет работали на экспериментах в ЦЕРН или в Брукхейвенской
лаборатории в США. Они при этом оставались сотрудниками наших институтов,
но фактически работали все время там. И это нормальная общемировая практика
- профессионалом и опытным специалистом становится тот, кто работает на
переднем крае своей профессии. Для ученых это уникальная экспериментальная
установка.

А сейчас здесь в Дубне появилась задача, на которую они возвращаются, и
новые приезжают. То есть в этом смысле можно говорить, что сотни людей - и
в разных странах, и в российских институтах, и в ОИЯИ переориентировались
на проект NICA, а значит они ориентируются на то, чтобы делать науку в
Дубне. Ученому в первую очередь нужная амбициозная задача и условия для
проведения эксперимента - установка. Ну, и, конечно, коллектив - от этого
много зависит.

- Какие разработки ОИЯИ помогают в борьбе с пандемией?

- Первая тематика - это средства защиты от вирусов на основе использования
ядерных трековых мембран, которые мы делаем. Несколько недель назад к нам
приезжали наши коллеги из ФМБА, из Армении и из нескольких университетов
России, мы договорились о довольно интересной совместной разработке:
трековые мембраны, поры которых обрабатывать специальным раствором,
увеличивающим эффективность этих фильтров. Потенциал применения - маски,
это защитные костюмы, различные мембраны в фильтрах для помещений и так
далее.

Вторая тема - это исследование свойств клеток на резистентность к
коронавирусу и к лекарствам от коронавируса. На нейтронном пучке мы
облучаем биологические образцы и изучаем, как реагируют стенки тех или иных
клеток: сопротивляются либо создают мембранную проводимость как для
вирусных агентов, так и для лекарственных субстанций либо вакцин.

- Каких успехов ждать от "Фабрики сверхтяжелых элементов", где недавно
введен в строй второй сепаратор?

- "Фабрику" ввели в строй в 2019 году. Через полтора года она вышла на
проектные параметры и уже в 2021 году отработала почти восемь месяцев.
Самое главное - она показала, что опережает по своей мощности, по
эффективности синтеза сверхтяжелых элементов любую аналогичную установку в
мире - японскую, немецкую, американскую - в 50-70 раз.

Основная научная задача, конечно, это синтез 119-го, 120-го элементов.
Сейчас это самая горячая наука в ядерной физике: какими будут элементы
нового периода, какие у них химические свойства, выполняется ли
Периодический закон для фактически релятивистских ядер? Надеюсь, что мы в
этом году мы подготовим все технологии и оборудование и к концу года выйдем
на старт по экспериментальному исследованию этих уникальных ядерных
реакций.

- В декабре Байкальский нейтринный телескоп зарегистрировал космическое
нейтрино высокой энергии. Сейчас идет установка новых датчиков телескопа,
как эта установка сможет пополнить наши знания о вселенной?

- Действительно, сначала этот сигнал от такого экзотического нейтрино
увидел телескоп IceCube в Антарктиде, потом через 3-4 часа мы зафиксировали
сигнал от еще одного нейтрино сверхвысокой энергии (тысячи миллиардов
электрон-вольт), но из того же сектора неба. И через несколько дней
международная астрономическая коллаборация, в которой лидеры - российские
ученые, увидели в рентгеновском диапазоне высокоэнергетические частицы из
того же сектора неба. Получается, что сразу три прибора указали на один и
тот же источник - один из самых ярких на небе радиоблазаров - PKS 0735+17.

Событие выделяется из ряда многих других: этот радиоблазар испытывает самую
мощную вспышку в гамма-диапазоне и видимом излучении за всю историю
наблюдений за ним.

Сейчас телескоп состоит из 2300 оптических модулей, а в 2022 году будет уже
2800. Надеюсь, что мы в середине марта закончим эти работы и телескоп
станет больше, а значит большую статистику будет собирать.

- Какие преимущества он будет иметь в плане детектирования частиц по
сравнению с аналогами?

- Главное преимущество этого телескопа - это среда, в которой он
располагается. Прозрачность воды на Байкале и температурная стабильность
воды позволяют нам повысить угловое разрешение. Это точность, с которой
измеряется сигнал от черенковского света, заряженного мюона, который как
раз рождается от взаимодействия высокоэнергетичного нейтрино с молекулами
байкальской воды. Мы можем благодаря байкальской воде и конфигурации
телескопа измерять с точностью 0,3-0,5 градуса угол этого светового конуса.

А на IceCube - c точностью 1 градус. Второй момент: поскольку мюон рождает
ливень частиц, то образуется фактически ливень таких световых потоков. И мы
можем гораздо точнее, примерно в пять раз точнее, чем во льду, мерить угол
расхождения этого ливня. А ось этого ливня указывает на точку в небе,
откуда прилетело нейтрино. Разница у нас в разрешении с IceCube примерно в
семь раз. То есть мы в семь раз точнее можем сказать астрономам, из какой
точки неба прилетела эта высокоэнергетическая частица.



Sincerely yours,

Alex Tihonov



... Бессодержательную речь Всегда легко в слова облечь. (Мефистофель)
--- FoxPro 2.60