Атомы под «микроскопом»

Строительство синхротрона завершено. Ждем запуск

Недалеко от Кольцово «приземлилась» циклопическая летающая тарелка — так выглядит кольцо СКИФа с высоты полета дрона. Корреспонденты «Советской Сибири» побывали на площадке самого мощного в мире источника синхротронного излучения поколения 4+.

Довольно коротко в прошлом номере мы сообщили, что ученые официально объявили о завершении строительства Сибирского кольцевого источника фотонов. Это один из крупнейших научных проектов России за последнее время.

Как это работает

Наверное, стоит уточнить, синхротрон — это устройство для ускорения заряженных частиц: электронов, протонов, ионов и других. Частицы эти движутся по замкнутой траектории — обычно в виде кольца,  — постоянно увеличивая свою энергию. Из кольца ускорителя синхротронное излучение выводят через специальные каналы на экспериментальные станции — их может быть несколько десятков на одном синхротроне.

Вигглер (от англ. «вихлять, изгибаться») — это устройство, которое используют в ускорителях для генерации синхротронного излучения. Испытания сверхпроводящего вигглера в Новосибирске успешно завершены. Фото: Андрей Заржецкий

На каждой станции пучок излучения подготавливают и используют для конкретного типа экспериментов. Например, рентгеноструктурный анализ позволяет определять атомную структуру кристаллов. Томография на синхротронном излучении позволяет получать 3Д-изображения внутренней структуры объектов с высоким разрешением. А благодаря импульсному характеру СИ можно «замораживать» и изучать химичес­кие реакции, фазовые переходы и другие динамические явления.

Теоретические основы синхротрона разработали независимо друг от друга Владимир Векслер (в СССР в 1944 году) и Эд Макмиллан (в США в 1945 году). За эту работу ученые позже были совместно награждены премией «Атомы ради мира». Что характерно, наградили обоих потом в Америке, в Вашингтоне в 1963 году.

На территорию СКИФа пока можно попасть только по предварительной записи. Возможно, когда-то сюда будут водить экскурсии.

Зачем нам «чужие дяди»?

Рядом с огромным кольцом — корпусы поменьше, один из которых — испытательный, здесь собирался синхротрон. За стенкой — особо чистое высокотехнологичное помещение для вакуумных систем: камеры кольца, элементы, высоковакуумные насосы — все это собиралось в стерильной зоне. По словам академика Российской Академии наук, и. о. директора Института ядерной физики СО РАН Павла Логачёва, без этой инфраструктуры невозможно создать источник синхротронного излучения:

Фото: Андрей Заржецкий

— Она должна быть в 100 метрах от кольца, оборудование, подготовленное под сверхвысокий вакуум, нельзя далеко транспортировать, — говорит Павел Валентинович. — На сегодня все наши оппоненты и противники имеют такую технику, а мы — нет. Поэтому торопимся. Раньше проводили исследования на западных установках, но там нельзя делать работы оборонного значения.

То есть за рубежом все, что связано с новыми разработками, не выпускают из своего периметра. И это логично. Как и логично то, что нам тоже вряд ли нужны на нашем объекте чужаки, в том числе те, кто уехал из России с началом спецоперации. Обойдемся без них. С этим согласен и наш собеседник.

— У нас своих мозгов достаточно, — говорит директор ИЯФ. — Надо своих растить и развивать, зачем нам «чужие дяди»? Между прочим, «ускорительные» директоры лучших лабораторий в США по синхротронному излучению, — выходцы из нашей страны. Например, Тимур Шафтан, мой ровесник, руководит Брукхейвенской национальной лабораторией (Нью-Йорк, — Прим. авт.). Источник синхротронного излучения мы в значительной степени создавали в ИЯФе и... собирали там, в Америке. Они (ученые, выходцы из России, — Прим. авт.) там заняли ведущие позиции, потому что они лучше всех все понимают. Сейчас у нас свои есть, зачем нам варяги? Кстати, в команде, которая создавала СКИФ, работают новосибирцы, местные — кто-то из деревень, кто-то из города. Ребята, которые вошли в мировой перечень специалистов.

По сути, СКИФ символизирует во всем настоящий технологический суверенитет России. С этого момента открывается новая эпоха. По словам Павла Логачёва, наши специалисты освоили технологии, которыми ранее не обладали ни Россия, ни Советский Союз.

В чистом поле за четыре года

Заявка о завершении строительства объекта была подана 20 июня 2026 года. А дата начала строительства — 25 мая 2022 года.

— Итого за четыре года и 25 дней мы создали вот это все в чистом поле на площади 300 га, — удовлетворенно улыбается академик. — Причем не только здание и сооружение, но и сложнейшее в мире оборудование. Все ключевые элементы, самые высокотехнологичные, мы сделали сами.

Стальная взрывная камера весом 25 тонн — самая большая в мире камера для проведения экспериментов со взрывом на источнике синхротронного излучения. На ней можно делать взрывы до двух килограмм в тротиловом эквиваленте и наблюдать, как это влияет на материалы и т.д. Разработку камеры вели специалисты Института гидродинамики имени М.А. Лавренть­ева и Сибирского специального конструкторского бюро электротермического оборудования. Фото: Андрей Заржецкий

Последние полгода в исследовательском центре проводили предварительную пусконаладку основного накопительного кольца. При этом механическую сборку его завершили еще в декабре 2025 года. Сейчас на объекте расположены семь исследовательских станций, а максимальная емкость СКИФа — 30 станций.

ЦКП — это центр коллективного пользования. Как уточнил руководитель Института катализа СО РАН Валерий Бухтияров, через конкурс здесь смогут совершенно бесплатно проводить опыты ученые со всего мира. Первый эксперимент на СКИФе планируется провести к осени 2026 года. А официальный запуск СКИФа ожидается в рамках форума «Техно­пром-2026».

КСТАТИ
Первый советский синхротрон запустили в 1947 году в Физическом институте им. П.Н. Лебедева АН СССР (ФИАН) под руководством В.И. Векслера. В 1965 году в Томском политехническом институте ввели в строй кольцевой электронный синхротрон «Сириус» на 1,5 ГэВ. В 1960–1970-х годах он входил в десятку крупнейших в мире.
ВЭПП-3 — электронный накопитель (кольцевой ускоритель), который ввели в строй в 1970-х годах в Новосибирске. В 1979 году именно на ВЭПП-3 установили первую в мире сверхпроводящую «змейку» (специальную магнитную структуру из коротких сверхпроводящих магнитов). Это стало серьезным прорывом в генерации синхротронного излучения. Позже специалисты ИЯФ СО АН СССР разработали и поставили такие сверхпроводящие вигглеры в лаборатории разных стран (США, Великобритания, Германия и другие).