На магистральных направлениях

О роли Г. Н. Флерова в развитии ускорительной базы ЛЯР сказано и написано достаточно много. Мне бы хотелось в этой небольшой заметке сконцентрировать внимание на том, какое влияние идеи и мысли нашего учителя оказали на это развитие. Чтобы быть вполне конкретным, я хотел бы проиллюстрировать это на примере создания двухметрового изохронного циклотрона. Как известно, создание циклотрона У-200 началось в 1966 году и было осуществлено на базе существовавшего в ЛЯР 150-сантиметрового классического циклотрона У-150. Надо сказать, что выбор пути реконструкции циклотрона и, прежде всего, в плане концептуальном - с целью его последующего использования для создания новых ускорительных установок - был совсем нетривиальным. Дело в том, что примерно в начале 1960 года в циклотронной технике (прежде всего на Западе) начался процесс создания циклотронов нового поколения, а именно, изохронных циклотронов, позволяющих в заметно увеличить энергию ускоряемых ионов. Однако, это преимущество изохронного циклотрона давало наиболее заметный выигрыш прежде всего для легких ионов (p,d, ). Поскольку подавляющее количество циклотронов было предназначено именно для ускорения легких частиц, то в различных научных центрах (прежде всего в США) была предложена и реализована определенная концепция циклотрона и принята соответствующая конструктивная схема. Она включала большие магнитные зазоры и, соответственно, невысокий уровень магнитного поля, малый прирост энергии за один оборот ускорения, мощную систему корректирующих катушек, потребляющих, наряду с основным электромагнитом, большую мощность. Надо сказать, что физика тяжелых ионов в то время еще находилась на начальном пути своего развития, и, как следствие, в мире имелось относительно небольшое число ускорителей. Для ЛЯР, где ядерная физика базировалась почти исключительно на использовании пучков тяжелых ионов, такая концепция циклотрона расходилась с перспективами развития ускорительной базы лаборатории. Поэтому необходимо было разработать новую концепцию и конструктивную схему с учетом больших достижений ЛЯР в области ионных источников тяжелых ионов.

И здесь, нужно отметить, в полной мере проявилась исключительная научная интуиция Флерова, хорошо знакомая многим физикам-экспериментаторам. Именно нетривиальность подхода привела в конечном итоге к совершенно новой и необычной по тому времени конструкции изохронного циклотрона тяжелых ионов (высокий уровень поля при малых магнитных зазорах, размещение дуантов малой угловой протяженности только в области больших зазоров и, по существу, в определенной степени разделение функций формирования магнитного и высокочастотного полей, многомодовый режим ускорения на кратных гармониках). Конечно, реализация этой новой концепции давалась далеко не просто, учитывая отсутствие как собственного, так и мирового опыта, и, как следствие, какой-либо помощи, что в определенной степени "компенсировалось" присутствием большой доли скептицизма в отношении работоспособности данной конструктивной схемы. Тем не менее, многочисленные трудности были успешно преодолены и примерно через два года после начала реконструкции на циклотроне У-200 были получены пучки ускоренных ионов.

В процессе создания циклотрона У-200 были предложены и реализованы новые идее. Наиболее яркая - идея использовать для вывода пучка свойство тяжелых ионов изменять свой заряд при прохождении через вещество (твердое или газообразное). Эта идея была предложена совместно Г. Н. Флеровым и Ю. Ц. Оганесяном. Новый метод, обладающий высокой эффективностью и одновременно простой, стал основным способом вывода для всего последующего семейства циклотронов ЛЯР.

Следует отметить, что метод обдирки позволяет наилучшим образом решать вопрос получения очень интенсивных пучков ионов (p,d, и "легкие" тяжелые ионы) при практически полном отсутствии наведенной активности внутри циклотрона. Это свойство метода, наряду с методом вывода пучков отрицательных ионов, и на современном этапе является очень актуальным для циклотронов легких ионов для прикладных исследований, генерирующих во все возрастающих объемах радиоактивные изотопы для медицины и индустрии.

Запущенный в 1968 году циклотрон У-200 явился реальной основой в создании будущих циклотронов ЛЯР, и все последующие циклотроны лаборатории: У-400, У-400М, ИЦ-100, - базируются на этой концепции. Тот же самый принцип был использован при создании циклотрона У-200П, работающего ныне в Варшавском университете, а также создаваемых в настоящее время циклотронах ВИНЧА (Белград, Институт ядерных наук) и DC-72 Словацкого научного центра в Братиславе. Но, что особенно важно, - У-200 по существу явился прообразом многоцелевых циклотронов нового поколения, способных наиболее оптимальным образом получать пучки легких и тяжелых ионов в широком диапазоне энергий и ускоряемых масс ионов. Эта схема компактного циклотрона стала доминирующей в мире и успешно выдержала испытание временем. Создано достаточно много циклотронов как на основе обычных магнитов, так и сверхпроводящих. И в подтверждение можно сказать, что один из последних созданных циклотронов CIME, представляющий последнюю ступень в получении и ускорении радиоактивных пучков комплекса GANIL, успешно запущенный в 1998 году, практически полностью повторяет ту же концептуальную и конструктивную схему, которая в 1966 году была реализована в циклотроне У-200.

Р. Ц. Оганесян