CC BY
33
а НОВОСТИ НАУКИ • Физика
Лауреат премии 2016 ROBERT R. WILSON PRIZE Василий Пархомчук:
«И все же я надеюсь, что в недалеком будущем метод электронного охлаждения будет применяться и в нашей стране»
Международная премия Роберта Вильсона, учрежденная в память об основателе известной американской ускорительной лаборатории Фермилаб (Fermilab, Batavia IL, USA), ежегодно вручается за выдающиеся достижения в физике ускорителей элементарных частиц. До сих пор только два российских физика были удостоены этой награды. Американское физическое общество (American Physical Society) объявило о присуждении премии 2016 г. Василию Васильевичу Пархомчуку, сотруднику Института ядерной физики СО РАН, «за решающий вклад в доказательство принципа электронного охлаждения, за опережающий вклад в экспериментальное и теоретическое развитие электронного охлаждения и за достижение запланированных параметров работы электронных охладителей для ускорителей в научных лабораториях по всему миру»
«Прошло полвека с тех пор, как я впервые услышал о встречных пучках от Г. И. Будкера на его лекции у фонтана в первой летней школе для победителей олимпиад. Тогда, в 1962 г., Г. И. Будкер с вдохновением рассказывал о применении метода столкновения встречных пучков протонов или электронов для изучения их структуры. Для простоты понимания он сравнил частицы с паровозами, мчащимися навстречу друг другу почти со скоростью света. После такого мощного столкновения все внутренние элементы частиц (паровозов) разлетятся во все стороны, и их можно будет разглядывать по отдельности.
Уже в то время возможности ускорителей элементарных частиц были таковы, что эффективная масса ускоренных электронов в соответствии с теорий относительности возрастала в тысячи раз, и было ясно, что столкновения быстро движущихся «тяжелых» электронов с «легкими» электронами неподвижной мишени будут гораздо менее эффективны, чем встречные столкновения высокоэнергичных «тяжелых» частиц. Физико-математическая школа, Новосибирский государственный университет, Институт ядерной физики привели в аспирантуру к Г. И. Будкеру», - вспоминает Василий Пархомчук в своей статье, посвященной истории создания электронного охлаждения («НАУКА из первых рук», 2012. № 4 (46). С. 46—57)
Там В. Пархомчук вместе с группой молодых физиков начал заниматься электронным охлаждением - экспериментально проверять новую идею фокусировки пучков тяжелых частиц, сформулированную Г. И. Будкером. На достижение практически значимого результата ушло несколько лет. В эти годы группа В. Пархомчука не опубликовала ни одной научной работы, так что в сегодняшних условиях финансирования за такую деятельность их бы, не дождавшись результата, просто разогнали. Тем не менее, благодаря энтузиазму и усилиям ученых в 1974 г. в ИЯФ был запущен первый ускоритель, использующий этот метод.
Дальнейшее развитие метода электронного охлаждения привело к значительному успеху не только в физике элементарных частиц. Очень интересные результаты получены с его помощью в медицине, а именно - в онкологии. При обычной терапии рентгеновскими лучами максимум дозы
облучения достигается на момент входа пучка излучения в тело пациента, однако по мере достижения опухоли она заметно снижается. В случае использования высокоэнергичного пучка ионов по мере торможения пучка в теле пациента ионизация возрастает и максимальный разрушающий эффект наблюдается в зоне опухоли. Благодаря электронному охлаждению размер ионного пучка мал, что позволяет легко фокусировать его. Это дает возможность сконцентрировать большую плотность излучения только в новообразовании, сводя ее к минимуму в здоровых тканях.
К настоящему времени в ИЯФ создали накопители ионов с применением идеи электронного охлаждения для многих стран. Институт активно участвовал в развитии этого метода в Японии, Швеции, США. Установка для накопления ионных пучков на БАК также разработана и изготовлена в ИЯФ СО РАН.
«Наличие на настоящий момент в той же Германии четырех установок электронного охлаждения при полном отсутствии их в России является иллюстрацией вечной нашей проблемы: мы вновь выступаем в роли небезызвестного сапожника без сапог. И все же я надеюсь, что в недалеком будущем метод электронного охлаждения будет применяться и в нашей стране, как для научных, так и практических приложений». Возможно, престижная награда, присужденная автору этих слов Американским физическим обществом, приблизит это «недалекое будущее».
Ноябрь • 2015 • № 4 (64) http:, h.ru/papers/laurea . imii-2016-robert-r-wilson-prize-vasiliy-parkhomchuk-i-/ НАУКА из первых рук
1978 г. Первопроходцы неизведанного: академик А. Н. Скринский в пультовой НАП обсуждает с молодыми учеными В. В. Пархомчуком, И. Н. Мешковым и Н. С. Диканским только что обнаруженное явление сверхбыстрого электронного охлаждения
ГГ
10
11-
12-
13-
V0
DO DO ТГ1^
Конструкция электронного охладителя выглядит достаточно просто. Электронный пучок создается электронной пушкой с катодом специальной формы. Затем пучок ускоряется и при помощи отклоняющих систем вводится в канал основного ускорителя. Затем электронный пучок опять же при помощи отклоняющих систем выводится наружу и электроны принимаются в коллектор
Схема охладителя с энергией 350 кэВ:
1 - электронная
пушка;
2 - основной магнит
пушки;
3 - дополнительный
магнит пушки;
4 - электростатическая
отклоняющая система;
5 - тороидальная
магнитная ^ отклоняющая система;
6 - основной магнит;
7 - коллектор;
8 - основной магнит
коллектора;
9 - дополнительный
магнит коллектора;
10 - элегазовый (SF6) фидер;
11- 12 - выпрямители;
13 - ввод питания;
14 - вакуумные
насосы
Ключевые словаЩ
ускорители заряженных частиц
электронное охлаждение, премия 2016 Robert R. Wilson Prize.
hip
particle accelerators, electron cooling
2016 Robert R. Wilson Prize
