И.А.Савин, почетный директор лаборатории:
Тогда мы были первыми…Считаю, что цели, поставленные перед новой лабораторией, когда меня выбирали на пост директора, выполнены полностью. Также реализованы и идеи по новой организации работ по международным проектам внутри нашего института. Именно в рамках ЛСВЭ апробирована методика подготовки экспериментов по правилам, существующим в научных центрах мира. Тогда мы были первыми - сегодня это уже принятая везде процедура.
С самого начала в лаборатории был избран очень сильный состав научно-технического совета, председатель которого (не директор лаборатории) избирается на общем собрании. За все время не было случая, чтобы я не согласился с очень квалифицированными рекомендациями НТС в адрес дирекции.
Не буду говорить здесь о финансовых и материальных
ресурсах. Когда создавалась лаборатория, они были совсем другими. Но и
тогда казались - и были! - недостаточными, и это создавало существенные
трудности на пути реализации наших программ. Что же говорить о сегодняшнем
дне? Вспомним, что одним из стимулов организации новой лаборатории была
подготовка к экспериментам на УНК и в ЦЕРН... Сегодня у нас в Серпухове
осталось лишь два действующих эксперимента - "Экс-чарм" и комплекс "Меченые
нейтрино", а в ЦЕРН – четыре, в том числе два крупнейших ATLAS и CMS. Лаборатория
стала также лидером в сотрудничестве с DESY в Гамбурге, которое начиналось
тоже со времен ее основания. Сейчас у нас четыре совместных проекта. Нам
удалось наладить и сотрудничество по подготовке проекта STAR с Национальной
лабораторией США в Брукхейвене, где в этом году будет запущен первый в
мире коллайдер релятивистских ионов и поляризованных протонов. Наши эксперименты
в США по изучению спиновой структуры протона логично продолжают серию работ,
начатых на установке NA-4 и CMS в ЦЕРН и удачно, на мой взгляд, дополняют
физику, которая изучается в ИФВЭ и в DESY.
В. Д. Кекелидзе, директор лаборатории:
На переднем фронте физики частицДесятилетие самой молодой в Институте лаборатории - это повод остановиться, оглянуться, подвести итоги. Завершен эксперимент SMC, плод многолетних усилий коллектива, которым руководили И. А. Савин и Г. И. Смирнов. В его ходе получены уникальные результаты по спиновым зависимостям и структурным функциям нуклонов, тем самым расширены наши представления о природе спина. На установке "Экс-чарм" в Протвино получены интересные результаты, связанные с одним из самых точных измерений поляризации лямбда-гиперонов и выстроенности спинов странных векторных мезонов.
Если говорить о сегодняшнем дне, есть направление, которое особенно привлекает внимание физиков. Это проверка СР- нарушений в эксперименте. 18 июня на семинаре в ЦЕРН будут доложены первые результаты по точному измерению явления прямого СР- нарушения, и это обещает стать событием в мировом научном сообществе. Вклад наших физиков на всех этапах исследований достаточно велик - после семинара они в числе других "гонцов" будут представлять эти результаты на крупнейших конференциях, совещаниях, семинарах по физике частиц.
В эксперименте NA-48 в ЦЕРН занята большая коллаборация из 15 институтов, физический анализ ведут четыре независимые группы, одна из которых - целиком дубненская. Исследования проходят очень динамично, результаты постоянно оттачиваются, шлифуются на совещаниях, которые проводятся несколько раз в неделю, ежемесячно сверяются. В коллаборации чрезвычайно высоко ценятся результаты, получаемые дубненской группой. Работы продолжаются, есть идеи начать на этом детекторе поиск новых проявлений СР-нарушений в распадах заряженного каона на три пиона.
Получены первые результаты в совместном проекте HERMES в ДЭЗИ по спин-зависящим структурным функциям нуклона - участникам этих работ удалось разделить роль различных типов кварков. И здесь вклад дубненской группы, которой руководят И. А. Савин и В. Г. Кривохижин, чрезвычайно велик. Наши сотрудники начинают играть важную роль в другом проекте DESY, который носит название Н-1. Это модернизация и развитие детектора, моделирование экспериментов и обработка результатов, связанных с рассеянием электронов на протонах.
Один из важнейших будущих проектов – CMS, в котором только через Дубну участвуют сотрудники 22 институтов из 8 стран-участниц, а всего в этом проекте занято около 300 физиков.
Очень интересные планы связаны с еще одним проектом в DESY, который ведут Ю. А. Кирюшин и А. А. Бельков, - HERA-B, ориентированном на поиск СР-нарушений в распадах В-мезонов.
Важный задел в подготовке экспериментов по проекту STAR в США на брукхейвенском ускорителе создан группой сотрудников под руководством профессора И. А. Савина. Также внесен большой вклад в реализацию проекта ATLAS, в котором заняты специалисты из ряда лабораторий Института. Большое значение имеет участие наших физиков под руководством профессора О. А. Займидороги в интересном проекте БОРЕКСИНО по поиску осцилляций солнечных нейтрино. И это далеко не все направления нашей работы сегодня на крупнейших ускорителях мира.
Сотрудники ускорительного отделения лаборатории выполняют немало важных обязательств в создании крупнейших машин ХХI века - LHC и TESLA. Исследования, которые планируются на этих мощных ускорителях, всецело определят завтрашний день физики частиц.
Чтобы поддерживать и развивать участие наших сотрудников во всех этих работах, необходимо строго придерживаться выработанных за годы существования ЛСВЭ-ЛФЧ организационных принципов:
...Возможно, в ХХI веке физика частиц будет делаться
в основном на одном крупнейшем ускорителе высоких энергий, но для нас важно
поддерживать статус не "лаборатории выездных экспериментов", а лаборатории
- равноправного партнера, участвующего в исследованиях на переднем фронте
физики частиц.
И.М. Граменицкий:
Компактный мюооный соленоид CMSНаучная программа исследований на вновь создаваемом в ЦЕРН крупнейшем в мире ускорительном комплексе LHC будет выполняться большими международными коллаборациями, в состав которых входят ведущие научные центра из многих стран мира. Мы планируем принять участие в разработке, создании детектора и реализации исследовательской программы компактного мюонного соленоида CMS. Программа ориентирована на решение фундаментальных проблем физики частиц высоких энергий, таких как выяснение механизма спонтанного нарушения симметрии, проверка моделей Великого Объединения, поиск суперсимметрии (SUSY), новых калибровочных бозонов.
Существенным элементом детектора CMS является передняя часть установки (end cap), ответственность за создание которой несет ОИЯИ в рамках RDMS-коллаборации России и множества институтов стран-участниц ОИЯИ. Обязательства ОИЯИ – это торцевой адронный калориметр, передняя мюонная станция, предлиневый детектор, моделирование и разработка программного обеспечения экспериментального комплекса CMS, разработка физической программы исследований.
В настоящее время завершен важный этап исследования характеристик детекторов и выбора их конструкции. Теперь предстоит огромная работа по массовому их изготовлению и монтажу на установке CMS.
Полновесное участие сотрудников ОИЯИ в анализе экспериментальных
данных и получения физических результатов “на дому” зависит от наличия
высокоскоростных линий связи и аппаратных средств приема и передачи информации.
Работы в этом направлении ведутся в ОИЯИ, и только их успешное завершение
позволит осуществить выполнение намеченной научной программы. В этом нуждается
не только CMS, но и все крупные проекты ОИЯИ.
В. В. Кухтин:
К 2005 году ATLAS должен быть на пучке…В сентябре исполнится восемь лет с тех пор, как я начал участвовать в работах, связанных с созданием LHC. Как известно, ОИЯИ задействован сразу в трех больших проектах, ориентированных на этот коллайдер, и, судя по развитию событий, ноша эта для Института тяжеловата. Однако, положение обязывает... Тем более что история развития Института в лучшие для него времена оставила нам сегодня в наследство коллектив высококвалифицированных специалистов, хорошо оснащенную методическую базу и традиции, которые высоко ценятся во всем научном мире.
Наше участие в сооружении установки ATLAS заключается в сооружении жидкоаргонного калориметра. Под руководством А. П. Чеплакова совместно со специалистами ЛНФ из сектора В. И. Лущикова создана установка для исследования радиационной стойкости электроники и материалов. Дело в том, что детектор будет работать в криостате с жидким аргоном в условиях чрезвычайно высоких радиационных нагрузок, что называется, “в запаянном состоянии” десять лет. К усилительной электронике, которая будет помещена в криостат, предъявляются чрезвычайно жесткие требования. Сейчас завершаем исследование третьего варианта и видим, что он "проживет" в таких условиях значительно больше намеченного срока. И здесь огромную роль сыграла межлабораторная коллаборация - активное участие в испытаниях принимали В. И. Лущиков и В. В. Голиков из ЛНФ, группа Л. Б. Голованова из ЛВЭ.
По нашим международным обязательствам, мы должны выполнить три задачи в сооружении детектора. Первая - сборка модуля адронного калориметра. Определяющий вклад на этом этапе работ внесли М. Ю. Казаринов, С. И. Какурин и А. Б. Лазарев. Начиналось, как обычно, с прототипа, потом - "нулевой" модуль, сейчас переходим к серийной сборке. Работа идет в сотрудничестве со специалистами ФРГ. После испытаний у нас и в ЦЕРН, которые прошли весьма успешно, запускаем образец в серию в ОИЯИ. Вторая задача по масштабам поменьше. Это электроника адронного калориметра. Мы должны были выполнить формирующую сигнал часть, которую разработал Е. А. Ладыгин из СНЭО. Изготовление взял на себя Институт точной механики и вычислительной техники РАН, Активное участие в осуществлении этих работ совместно со специалистами ЦЕРН принимали специалисты ЛЯП Ю. А. Усов, А. Б. Неганов, В. Г. Калинников и ЛВЭ – В. И. Дацков.
И, наконец, не менее важная задача - подготовка физической
программы. К 2005 году установка должна быть на пучке. В этой части серьезный
вклад в подготовку исследований вносят Александр Чеплаков, Рашид Мехтиев,
Заза Метревели и Денис Салихагич, которые занимаются физическим моделированием
установки и исследованием возможности регистрации различных физических
процессов, в том числе образования одиночного топ-кварка. Их деятельность
нашла широкое отображение в издании последних работ по ATLAS в физической
части.
В. Д. Пешехонов:
Особый дар чувствовать новоеФизика частиц от момента своего возникновения и на протяжении всего становления всегда была источников новых идей и технологий. Индустриальные масштабы производства детекторов и ювелирная точность требуют от разработчиков и изготовителей особого дара чувствовать новое. Сейчас в лаборатории создается совершенно новое производство, что связано с известностью и популярностью нашей продукции в мире физики частиц.
В группе на первое место поставлена методика физического эксперимента. В этой области ведутся работы по исследованию и развитию катодного считывания информации, а также нового и перспективного направления, связанного с GEM-технологиями. Экспериментально показана возможность прецизионного катодного считывания информации с координатных детекторов, выполненных из строу-трубок. При этом достигнуто высокое пространственное разрешение 70-80 микрон по всей рабочей длине детектора. На основе этих результатов создается дифрактометр – прибор для рентгено-структурных исследований.
В группе также создается планарный (плоский) координатный
детектор с катодным считыванием информации - к концу года рассчитываем
изготовить как минимум прототип. Ведутся работы по созданию детекторов
по крупнейшим проектам в области физики частиц - ATLAS и СOMPASS - их испытания
в ЦЕРН показали хорошие результаты. К примеру, в COMPASS для строу-камеры
площадью 140 х 240 кв.см на тестовом пучке достигнуто пространственное
разрешение 150 микрон практически во всей рабочей области. Но, пожалуй,
главное - это то, что в нашей группе работает в основном молодежь. И на
своих коллег во всем могу положиться.
А. А. Бельков:
“HERA B” активно привлекает молодежьЭксперимент HERA-В в DESY посвящен поиску СР-нарушений в распадах В-мезонов, которые рождаются при взаимодействии пучка протонов накопителя HERA с внутренней проволочной мишенью. Одна из наиболее важных частей установки - внешний трекер - включает в себя дрейфовую камеру сотового типа. В производстве таких камер участвует большая коллаборация, в которую входят Германия, Россия и Китай. Значительная часть модулей производится в Дубне. Уникальность этих камер - в их большой площади - 3 х 4 квадратных метра. А высочайшие требования к точности регистрации заряженных частиц в условиях экстремальных радиационных нагрузок предъявляют особый счет к изготовителям и разработчикам. Сегодня в Дубне организована линия массового производства дрейфовых модулей. Отработана и налажена система их проверки на стенде с радиоактивным источником. Модули испытаны в космических лучах. Все материалы и комплектующие поставляет и оплачивает Германия, и это хороший пример привлечения в Институт немалого внебюджетного финансирования.
Сейчас в Гамбурге работает большая группа сотрудников
ОИЯИ, которая под руководством Дитриха Позе участвует в монтаже и наладке
внешнего трекера. И мне представляется очень важным, что к этим работам,
а также к исследованию характеристик детектора и анализу данных активно
привлекаются молодые сотрудники - Андрей Мошкин, Александр Ланев, Сергей
Солунин, Дмитрий Вишневский. За короткий срок они не просто вписались в
коллектив, но и успели показать свою высокую квалификацию на ответственных
участках работы.
В. А. Мельников:
Предложен ряд оригинальных идейДля современных циклических ускорителей на высокие энергии, особенно для коллайдеров, стало традиционным использование в составе ускорителя систем подавления поперечных когерентных колебаний. Основная задача подобных устройств состоит в обеспечении стабильности пучков заряженных частиц и, в конечном счете, повышении так называемой светимости – одного из основных параметров ускорителя. Вместе с тем, именно для коллайдеров существенно возрастают требования на амплитуду и широкополосность сигнала в исполнительном устройстве. Создание системы с необходимыми параметрами классическим путем связано с колоссальными техническими проблемами. Естественно, что появление столь сложной в инженерном плане задачи заставило критически оценить накопленный опыт и заняться поисками более эффективных решений.
В 1987 году группа ученых и инженеров Ускорительного
Отделения ЛФЧ под руководством И.Н.Иванова одной из первых в мире столкнулась
с указанными проблемами при проектировании системы обратной связи для УНК
(ИФВЭ). Именно тогда впервые была показана невозможность технического решения
этой задачиизвестными способами и был предложен ряд оригинальных идей.
В качестве примера можно назвать особое преобразование “амплитуда-время-амплитуда”,
которое обеспечило высокую надежность и стабильность работы импульсных
генераторов. Кроме того, использование этого решения позволило предложить
и апробировать так называемый принцип управления по математической модели,
который серьезно расширяет возможности создания мощной электрофизической
аппаратуры. Итогом многолетней работы стала созданная в коллаборации с
ИФВЭ и МРТИ система, структура и режим работы которой получил в мировой
литературе название “УНК-технология”.
Приобретенный опыт позволил принять участие в разработке аналогичной системы для Большого Адронного Коллайдера (LHC) в ЦЕРНе. Анализ возможных вариантов показал, что классическое решение и в этом случае является труднореализуемым и не имеет “запаса прочности”. В этом случае выход был найден на основе развития нелинейных способов коррекции движения пучка.
Впервые нелинейное подавление было экспериментально обнаружено исследователями ЦЕРН в 1978 году на SPS. В 1994 году был проведен совместный ОИЯИ-ЦЕРН эксперимент на пучке SPS с использованием аппаратуры, разработанной и созданной специалистами ЛФЧ. В результате было продемонстрировано существенное увеличение эффективности работы системы. Кроме того, был экспериментально подтвержден принципиально новый “логический” режим подавления. Этот режим не только обладает еще более высокой эффективностью, но и позволяет избежать целого ряда чисто технических проблем. Результаты этого исследования неоднократно обсуждались на различных конференциях и в настоящее время используются в ряде проектируемых установок.
На рабочем совещании 1996 года в Монтре нами была предложена идея создания мощного широкополосного устройства с плавно изменяемой рабочей характеристикой - от классической линейной до ступенчатой, соответствующей “логическому” режиму. Такое устройство позволило бы обеспечить надежный проверенный режим и вместе с тем иметь широкие возможности развития.
В течение года в ЛФЧ был разработан усилитель-формирователь, выполняющий поставленную задачу. Основой разработки стала специально созданная методика компьютерного моделирования, которая позволила существенно развить схемотехнику каскодных усилителей и решить основные технические проблемы. проверялись на реальных устройствах при мощностях до 2 кВт. Стендовые исследования подтвердили результаты расчетов.
Плодотворное сотрудничество в течение ряда лет привело к тому, что руководство ЦЕРН остановило свой выбор именно на ОИЯИ как разработчике и изготовителе систем поперечной обратной связи БАК. Аддендум, закрепляющий взаимные обязательства двух научных центров и России, был подписан летом 1997 года в Женеве (проект “LHC Damper”). В настоящее время в рамках этого договора в ЛФЧ ведутся работы по созданию прототипа электростатического дефлектора и широкополосного усилителя мощности. Постоянные рабочие контакты со специалистами ЦЕРН, совместные исследования как в Дубне, так и в Женеве являются прекрасным примером коллаборации в области ускорительной физики и техники.
А.Ю.Молодоженцев:
Протонный медицинский синхротронС 1997 года по инициативе специалистов из Чехии в ЛФЧ ОИЯИ ведется концептуальная проработка специализированного ускорительного комплекса для онкологического центра. Для изучения проблемы был создан Фонд “Онкология 2000” (Прага, исполнительный директор К. Прокеш), который объединяет медиков, физиков и инженеров. В настоящее время для проведения работ в рамках темы “Протонный медицинский синхротрон” создана коллаборация, в которой с чешской стороны участвуют шесть научных и производственных центров.
Коллаборация расширяется: на этапе подписания договора о сотрудничестве с американцами, обсуждается возможность сотрудничества с французами. Главная цель коллаборации – подготовка предложения по созданию специализированного онкологического центра под Прагой, которое должно быть представлено правительству и парламенту Чехии.
В настоящее время Фонд ведет активную подготовительную
работу: предложение должно быть подготовлено до конца 1999 года. работы
коллаборации ведутся в тесном рабочем контакте с группой специалистов ЦЕРН
и ГСИ (Дармштадт) и GSI, в рамках проекта протон-ионного синхротрона, который
будет первым европейским центром по использованию ионов для радиотерапии.
А. И. Фатеев:
Совместный проект с DESYНа счету ускорительного отделения ЛФЧ - немало интересных разработок в области создания линейных индукционных ускорителей, в которых мы были в числе первых. Сегодня в отделении развивается несколько направлений, в том числе имеющих прикладное значение. В рамках проекта TESLA совместно с DESY участвуем в совместном проекте по созданию регенеративного ЛСЭ-усилителя (лазер на свободных электронах). Особенности его в том, что он был предложен уже после "запуска" основного проекта. Но так уж совпало, и это можно считать подарком судьбы, что наши возможности и предыдущие наработки срезонировали с желаниями немецких коллег. Кроме того, в коллаборацию вошли Россия и Польша. Осуществление этого проекта позволит создать источник когерентного излучения в диапазоне вакуумного ультрафиолета с уникальными параметрами. Все это позволило привлечь в Дубну дополнительные средства, так как от предложения и технического проекта до изготовления ускорителя вся нагрузка легла на нас. График жесткий: летом - изготовление узлов, осенью - монтаж и наладка. Однако на этом сотрудничество не окончится, следующий его этап - на ближайшие два-три года - источник излучения в рентгеновском диапазоне.
Бесспорный лидер этих работ - М. В. Юрков, который
является не только соавтором физического обоснования проекта RAFEL, но
и непосредственным организатором эксперимента.
Ю.П. Филиппов:
Криогенное обеспечение ускорителейНа протяжении десяти лет в секторе криофизических исследований ЛСВЭ ОИЯИ велись работы, связанные с проектированием и созданием крупных сверхпроводящих (СП) комплексов, в частности, ускорителей и систем их криодиагностики. Полученные результаты позволили создать научно-практическую базу для проектирования СП-систем, криостатируемых с помощью двухфазных потоков гелия, а также метрологический комплекс для аттестации основных датчиков криогенных систем с двухфазными потоками – датчиков сплошности криостатирующего потока и термометров.
Научно-практическая база для проектирования СП-системВпервые получены новые экспериментальные данные по структурам двухфазных потоков гелия; по истинному объемному паросодержанию гелия; по гидродинамическим характеристикам горизонтальных каналов с двухфазным гелием; по нестационарной теплопередаче к двухфазному потоку гелия. На основе полученных данных проведена оптимизация конструкции дипольных магнитов УНК и длины цепочки магнитов. Эта база использована НПО “Криогенмаш” и ИФВЭ для проектирования криогенного оборудования для ЦЕРН (LEP200). Спроектирован горизонтальный криостат для 1,3 ГГц сверхпроводящего резонатора, работающего при 1,8 К. Особенность криостата состоит в том, что в нем реализовано техническое решение, позволяющее компенсировать большие механические нагрузки на резонатор. Криостат для 1,3 ГГц резонатора изготовлен и испытан, найдено оригинальное инженерное решение, которое позволяет использовать его в рамках Дроссель-проекта (Дрезден, Германия).
Средства криодиагностикиРазработаны уникальные высокочастотные датчики, измерительные приборы и методики калибровки, которые используются для диагностики тепловых режимов сверхпроводящих систем, например, нуклотрона ОИЯИ, TESLA TEST Facility (TTF) (DESY, Гамбург). Эти средства позволяют определять в двухфазной области истинное объемное паросодержание, массовое расходное парсодержание, среднюю плотность и расход двухфазного криоагента. Созданная метрологическая установка для калибровки ВЧ-датчиков сплошности криоагентов не имеет аналогов.
Введены в эксплуатацию две метрологические установки для калибровки термометров в диапазоне 1,5 – 320 К с точность 10 mK во всем диапазоне, что соответствует лучшим зарубежным установкам или превосходит их. Установки аттестованы Госстандартом РФ. Первая партия термометров откалибрована и установлена в криомодуле TTF.
Проведены испытания четырех типов отечественных термометров на радиационную стойкость, оценена их пригодность для таких проектов, как TESLA, ATLAS и др. Ведутся работы по совершенствованию метрологических систем и методик.
Кроме того, проведены работы прикладного характера,
связанные с криомедициной. Полученные результаты позволяют врачу количественно
прогнозировать результаты криовоздействия на патологически измененные биологические
ткани с целью их разрушения (криохирургия). На основе экспериментальных
исследований показаны пути создания эффективных криоинструментов, а также
способы отвода относительно высоких тепловых потоков (до 700 кВт/м2)
от криоэлектронных устройств, охлаждаемых жидким азотом.
Материал подготовил Евгений Молчанов.
Координатор проекта от ЛФЧ Виктор Кухтин.