Горизонты научного поиска

Семинар продолжается. Память живет.

23-24 сентября в ЛФЧ проходил традиционный, уже пятый по счету семинар памяти В.П. Саранцева. Семинар собрал около 80 участников из 8 научных центров Белоруссии, Украины, России и ОИЯИ. Приветствовал участников семинара председатель оргкомитета вице-директор ОИЯИ профессор А.Н. Сисакян. В первую очередь он вспомнил о Владиславе Павловиче как о "человеке, который действительно много сделал для ОИЯИ и для ускорительной науки в целом. Традицию семинаров, зародившихся по инициативе Владислава Павловича, последние годы поддерживал его ученик и коллега Игорь Николаевич Иванов, также, к сожалению, безвременно ушедший из жизни". Участники семинара почтили минутой молчания светлую память о И.Н. Иванове и В.П. Саранцеве.

Два дня вместили обширную научную программу семинара: лазеры на свободных электронах; динамика пучков и коллективные явления в ускорителях; проекты новых ускорителей и модернизация действующих ускорительных установок; прикладные применения ускорителей; системы ускорителей, диагностика, технология. Во время семинара состоялось заседание Научного совета РАН по проблеме ускорителей заряженных частиц.

О существенном вкладе, который внес В.П. Саранцев в развитие ускорительной техники и в становление ускорительной культуры в ОИЯИ, сделал доклад кандидат физико-математических наук А.Б. Кузнецов.

Владислав Павлович Саранцев и современные работы ускорительного отделения ЛФЧ ОИЯИ

Под руководством В.П. Саранцева в коллективе разрабатывались и создавались: сильноточные линейные индукционные ускорители электронов ЛИУ-3000 (второй в мире) и два СИЛУНДа наносекундного диапазона; несколько моделей адиабатических генераторов электронных колец (адгезаторов); системы формирования электрон-ионных колец с повышенной зарядностью ионной компоненты и их транспортировки и ускорения; системы ввода электронного пучка в адгезатор и перевода электрон-ионных колец из адгезатора в транспортировочно-ускоряющую систему.

Все эти работы были новыми в ускорительной технике и требовали тщательных теоретических проработок и неординарных инженерных решений, а также разработки современной диагностической и управляющей техники. В этих условиях формировался коллектив Отдела новых методов ускорения и росла его квалификация.

В то же время В.П. Саранцев был всегда в курсе новых ускорительных идей и задач, возникающих перед ускорительной техникой, и стремился использовать накопленный в коллективе опыт для решения актуальных задач, связанных с повышением темпа ускорения и совершенствованием использования ускорителей.

Когда в Протвино начали разрабатывать проект УНК, Владислав Павлович поддержал участие сотрудников ОНМУ в работах, связанных с созданием этого проекта. Коллектив, руководимый Николаем Борисовичем Рубиным, участвовал в разработке двух элементов проекта УНК: в начальной стадии разработки криогенной части проекта (в дальнейшем эту работу возглавил А.А. Агеев, перешедший из ОНМУ в ИФВЭ); в разработке и создании станции перегруппировки протонного пучка в У-70, предназначенной для перевода сгруппированного пучка из У-70 в УНК. Работа этой станции была успешно проверена в 1989 году.

Коллектив под руководством Игоря Николаевича Иванова участвовал в разработке и создании системы инжекции сгруппированного протонного пучка из У-70 в УНК. Эти разработки легли в основу создания для LHC (ЦЕРН) системы коррекции ошибок инжекции пучка и подавления его когерентных поперечных колебаний, вызываемых различными неустойчивостями.

В 1983 году В.П. Саранцев инициировал программу исследований по лазерам на свободных электронах (ЛСЭ) на базе ЛИУ-3000, поручив возглавить эту работу Алиму Константиновичу Каминскому. Первые результаты по созданию ЛСЭ-усилителя мегаваттного уровня были получены в 1987 году. Неоценимую помощь в освоении новой тематики и в осмыслении получаемых результатов дало сотрудничество с Сергеем Борисовичем Рубиным. В процессе получения этих результатов у Владислава Павловича появилось твердое намерение привязать дальнейшее развитие работ по ЛСЭ к работам по созданию ускорителей с высоким темпом набора энергии. Было установлено сотрудничество с группой, проектирующей коллайдер CLIC.

Будучи знаком с работами Е.Л. Салдина, Е.А. Шнейдмиллера и М.В. Юркова по ЛСЭ, В.П. Саранцев в 1988 году пригласил их с докладом на семинар ускорительного отделения ЛСВЭ ОИЯИ, и с тех пор всячески поддерживал их работы и в то же время направлял на решение проблем фотонных коллайдеров и рентгеновских лазеров. После предложения в 1992 году В.П. Саранцевым, Е.Л. Салдиным, Е.А. Шнейдмиллером и М.В. Юрковым использовать ЛСЭ-усилитель как источник первичных фотонов для фотонного коллайдера, появился заметный интерес к таким ускорителям, и весной 1994 года в Беркли (США) состоялось первое специализированное совещание по этому направлению. На нем В.П. Саранцев познакомил своих соратников с коллегами из разных стран, а на состоявшемся вскоре в Лондоне Европейском совещании по ускорителям установил контакт с коллегами из DESY, где в то время только зарождался проект уникального устройства - рентгеновского лазера на свободных электронах. Это позволило установить сотрудничество ускорительного отделения ЛСВЭ с DESY.

Можно считать, что предложение В.П. Саранцева с соавторами реально открыло принципиально новое направление в ускорительной физике - рентгеновские лазеры на свободных электронах и фотонные коллайдеры.

В 1991 году В.П. Саранцев поддержал предложение В.Е. Балакина о создании для линейного коллайдера ВЛЭПП (Протвино) широкоапертурного клистрона на частоте 14 МГц, мощностью 100 МВт, с коэффициентом усиления 80 дБ, с целью повышения его мощности и поручил Геннадию Варламовичу Долбилову возглавить участие в этой разработке.

Основная сложность этой работы заключалась в том, что увеличенная апертура дрейфовых трубок была не запредельной для паразитной моды ТЕ11, и это вело к развитию неустойчивости. В ускорительном отделении ЛСВЭ было найдено решение, устраняющее распространение паразитной моды путем превращения трубок дрейфа в СВЧ-адсорберы. В результате на модели широкоапертурного клистрона на базе ЛИУ-3000 была получена мощность 100 МВт, но, к сожалению, дальнейшее финансирование этих работ было остановлено из-за прекращения работ по ВЛЭПП.

При обсуждении этих работ с Владиславом Павловичем их продолжением явилось исследование двухпучкового ускорителя, основанного на принципе клистрона, отличавшегося от обычной схемы такого ускорителя. Напряженность поля в резонаторах клистрона приближается к 70 МВ/м. При определенных условиях существует возможность автофазировки в возбужденных полях, как первичного электронного пучка, так и вторичных частиц. Доускорение первичного пучка индукционным методом дает возможность существенно повысить КПД ускорителя. Было предложено несколько вариантов такого двухпучкового ускорителя, в которых при передаче энергии отсутствуют вакуумные окна и передающие фидеры, что позволяет устранить перенапряжения и увеличить темп ускорения вторичного пучка или его мощность. Такой метод ускорения может применяться в линейных коллайдерах, ускорителях протонов для подкритических реакторов и в компактных ускорителях низкой энергии для промышленности.

В 1993 году В.П. Саранцев поддержал инициативу директора ОИЯИ В.Г. Кадышевского о разработке ускорителей для промышленности и поручил эту работу Г.В. Долбилову. По поставке одного варианта такого ускорителя заключен второй контракт с японской фирмой.

В 1994 году В.П. Саранцев, будучи главным инженером Института, активно поддержал предложение дирекции ЛНФ о создании импульсного источника резонансных нейтронов на основе традиционной для ОИЯИ схемы, основанной на использовании в качестве драйвера линейного ускорителя электронов ЛУЭ-200 (проект ИРЕН).

После безвременной кончины Владислава Павловича Саранцева организованное им сотрудничество ускорительного отделения ЛСВЭ с ведущими ускорительными центрами успешно продолжал Игорь Николаевич Иванов, к сожалению, также безвременно ушедший от нас в этом году.

Этот краткий обзор деятельности Владислава Павловича показывает, какой существенный вклад он внес в развитие ускорительной техники и в установление ускорительной культуры в ОИЯИ.

Впереди - задачи фундаментальной физики

В семинаре участвовали и три физика из Германии - Й. Штайн, Ю. Дитрих (Исследовательский центр, Юлих), Т. Вайс (Университет Дортмунда). Впечатлениями от семинара и увиденного в лабораториях Института они поделились с нашим корреспондентом.

Й. Штайн: Я не впервые в Дубне и ОИЯИ. Семинар памяти В. П. Саранцева оказался очень привлекательным для меня - было интересно узнать и о работах Владислава Саранцева по коллективному методу ускорения, и о руководителе проекта создания синхрофазотрона В.И. Векслере. Это было особенно интересно для меня лично потому, что тридцать лет назад я работал с ионными пучками. Сейчас я занимаюсь проблемами электронного охлаждения и сотрудничаю с группой И.Н. Мешкова.

Т. Вайс: В России я впервые, но Дубна очень известное место. Здесь был создан самый большой для своего времени ускоритель - синхрофазотрон, он производит очень большое впечатление. Также удивляет, что сегодня все-таки создаются новые установки. Среди них и установка ЛЕПТА - очень маленькая по размерам, но своеобразная и интересная по своему устройству, и физика на ней предполагается исследоваться тоже далеко нетривиальная. Я думаю, этот проект будет привлекателен для нашего университета.

Вообще, такая организация Института, когда вместе собрано много разнообразных установок, ускорителей, когда мозги у людей "открыты" для различной физики - это здорово!

Ю. Дитрих: Я в ОИЯИ был неоднократно, работал в ЛЯР четыре года с 1979 по 1983, у меня здесь много друзей. Я отлично помню те годы - для науки это было очень хорошее время, но, я подчеркиваю, только для науки. Я всегда старался сохранить связь с ОИЯИ и мне хочется показать своим коллегам ОИЯИ и Дубну. Русское гостеприимство, которое мне всегда нравилось, осталось таким же, как и двадцать лет назад.

Некоторые лаборатории Института, на мой взгляд, выглядят "живыми", некоторые кажутся пустыми. Конечно, понятно, что сегодня в России существуют проблемы с финансированием исследований. У нас имеются такие же проблемы. И в нашем обществе также не очень популярны естественные науки, на первом месте стоит бизнес. И проблемы с воспитанием детей - не хотят в школе заниматься физикой и математикой. Кстати, в группе И.Н. Мешкова очень много молодых людей. У нас в Юлихе сотрудники, в основном, среднего возраста. Современная молодежь не очень-то идет в физику, а в ядерную физику и вовсе не идет.

Проект ЛЕПТА - очень интересен и по предполагаемым физическим исследованиям на нем, и по динамике пучка, по его диагностике. Может быть, мы сумеем помочь проекту измерительными приборами.

Сотрудничество с Игорем Мешковым для нас очень полезно - он хороший человек, с ним не нужно решать разные административные вопросы, а можно говорить только о науке. У науки есть еще один аспект - это личные контакты между людьми, взаимодействие и взаимопомощь.

Й. Штайн: Действительно, любопытная физика будет изучаться на установке ЛЕПТА: создается очень маленькая машина для изучения фундаментальной физики, для решения глобальных задач. Но даже для такой маленькой установки денег не хватает, как, впрочем, и у нас.

Т. Вайс: Одна из задач, которая ставится для решения на этой установке - прямое измерение зарядов электрона и позитрона - очень важна. И ускорительная физика, которая будет исследоваться на этой установке, будет очень интересной.

Й. Штайн: Планируется еще одна глобальная задача - получение и изучение ортопозитрония в остронаправленном потоке. Это позволит значительно повысить точность измерений параметров позитрония, что принципиально важно. Ортопозитроний - очень интересный объект, своеобразная связь частиц мира и антимира. Еще одна задача, решить которую возможно на этой установке - охлаждение позитронов электронами. Раньше электронное охлаждение использовалось только для тяжелых частиц - ядер, антипротонов. Поэтому такая задача уже сама по себе интересна.

Т. Вайс: В нашем университете есть источник синхротронного излучения (СИ) и теперь возможно сотрудничество и по проекту ДЭЛСИ. ДЭЛСИ откроет новую область физики и прикладных исследований в ОИЯИ, где сегодня, в основном, изучаются ядерная физика и физика частиц. Новый источник СИ будет полезен для ОИЯИ и привлекателен для научного сообщества Европы.

Ольга Тарантина,
фото Юрия Туманова