Хроника событий Из-за санкций цены на продовольствие в КНДР выросли на 160% Супервояж Путина: одной поездкой президент поразил три ближневосточные «цели» Возможный ответ России на новые санкции США назвали «главным риском-2018» Кунштюк, да и только: ответ Минэкономразвития впору расшифровывать Холмсу В Козельском районе начальник районной администрации предстанет перед судом за халатность, повлекшей смерть несовершеннолетнего

Лучших ученых-лазерщиков снова зовут в Нижний Новгород

В проект мегасайнс по «экстремальным» световым пучкам

30 ноября 2017 в 17:44, просмотров: 3264

Ученые, как дети, любят мечтать. Но еще «под свою мечту» они умеют придумывать крупные научные проекты и добиваться их реализации. Один такой проект мирового уровня, с крепкой привязкой к Нижнему Новгороду, недавно снова был «вызван» к жизни и поддержан на высшем уровне, в том числе со стороны нового главы региона Глеба Никитина.

Лучших ученых-лазерщиков снова зовут в Нижний Новгород
Фото: Japras.ru

Хотя, возможно, сообщение о создании у нас Международного центра исследований экстремальных световых полей (ЦИЭС) прошло почти незамеченным в текучке других событий. При детальном рассмотрении эта суперидея образца 2009–2011 годов сегодня выглядит скорее как научная фантастика, нежели готовое к исполнению задание.

ЦИЭС в «международной орбите»

О возвращении к реализации ЦИЭС в Нижнем Новгороде стало известно в ноябрьские праздники после встречи нового президента Российской академии наук, нижегородца, бывшего руководителя ИПФ РАН Александра Сергеева с врио губернатора Глебом Никитиным. Как рассказала пресс-служба, в столице Приволжья будут реализованы сразу несколько проектов в сфере науки и высоких технологий.

Президент РАН шутил, что поменялся с Глебом Никитиным прописками, и пообещал, что первостепенное внимание уделит работе с родным регионом. «Я думаю, что мы с вами сумеем таким образом выстроить деятельность, что Нижегородская область скоро станет ведущим и самым передовым регионом страны в сфере науки и высоких технологий», – отметил Сергеев. По его словам, в Нижегородской области реализуют сразу несколько проектов в сфере науки и высоких технологий.

«Один из них – строительство крупного международного научного центра в одном из пригородов Нижнего Новгорода. Это будет лазерный комплекс с рекордно высокой интенсивностью излучения, так называемый центр исследования экстремальных световых полей (ЦИЭС), – рассказал президент РАН. – С помощью этого комплекса можно будет изучать новые свойства атомных ядер и вакуума».

Другая инициатива – создание в Нижнем Новгороде центра медицинского приборостроения. В декабре 2017 года в Нижегородскую область, как заявил Сергеев, приедет руководитель Федерального агентства научных организаций Михаил Котюков, и «мы втроем, вместе с главой региона, подпишем соглашение по этому центру».

Проект ЦИЭС, класса мегасайенс, безусловно, заслуживает приставки мега, но, очевидно, нуждается в переформатировании и пересчете. В 2011 году (согласно его описанию, размещенному в Интернете, в публичном доступе) он оценивался в 40 миллиардов рублей, а условия, при которых он формировался, мягко говоря, не соответствуют нынешним реалиям. Время было еще до скачка доллара, до санкций и без «недружественного международного бэкграунда». Проект предполагает глубокую коллаборацию (совместная деятельность порядка 20 организаций) не только внутрироссийскую, но и международную. Сегодня, учитывая прекращение ряда научных контактов по определенной тематике, надо делать поправку на список партнеров.

О создании ЦИЭС говорили также в октябре 2017 года на совещании в Дубне, на базе Объединенного института ядерных исследований, когда ученым из ведущих российских и международных научно-исследовательских центров, руководителям международных проектов, были представлены проекты класса мегасайенс, которые реализуются научными организациями при поддержке ФАНО России. Создание Международного центра исследований экстремальных световых полей на основе лазерного комплекса субэкзаваттной мощности на базе Федерального исследовательского центра «Институт прикладной физики Российской академии наук» (ИПФ РАН) по-прежнему актуально.

Но, как уточнили нам в самом ИПФ РАН, федеральное бюджетирование проекта не выделено, то есть средств пока нет и вся деятельность находится на уровне меморандумов и намерений.

Но мы все же хотим думать, что ученые умеют осуществлять «сбычу мечт»!

Как «вскрыть» внутриатомные поля

Итак, в чем суть проекта? Создание научной инфраструктуры для исследований экстремальных световых полей на базе источников лазерного излучения с гигантской, экзаваттного уровня (это более 10 в 18-й степени), пиковой мощностью.

Ученые хотят проникнуть во внутриатомные поля, это можно делать с помощью сверхмощных лазерных комплексов, способных генерировать оптические поля с интенсивностями более 10 в 19-й степени Вт/см2 (лазеры удобнее и даже дешевле, чем ускорители). Такие поля существенно превосходят уровень внутриатомных, что позволяет создавать состояния вещества с экстремальными свойствами, «вскрывать» атомы. Подобные лазерные установки рассматриваются как инструмент для моделирования процессов, протекающих в ядерных и термоядерных реакциях. Это быстро развивающееся научное направление, которое дает беспрецедентные возможности для приложений: управление процессами в физических, химических и биологических системах на молекулярном уровне, коммуникационные технологии с рекордной плотностью передачи информации, прецизионная микрообработка материалов.

Еще в 2009 году тогда президент РАН Юрий Осипов обратился к президенту РФ Д. А. Медведеву с просьбой рассмотреть предложение о полномасштабном участии России в международной такой программе. В 2011 году проект был одобрен правительственной комиссией по высоким технологиям и инновациям в числе шести проектов класса мегасайенс и должен быть реализован до конца этого десятилетия. Он получил поддержку ведущей международной организации по созданию и использованию сверхмощных лазеров ICUIL, которая координирует деятельность крупнейших лазерных лабораторий во всем мире.

Характеристики источника излучения ЦИЭС (в описании) существенно превосходят уровень самых мощных из доступных или проектируемых лазерных установок в мире, в том числе самых передовых в рамках европейской инфраструктуры мегапроекта ELI (Extreme Light Infrastructure). «Ни один другой проект не готов превысить экзаваттный рубеж, – написал в отзыве председатель ICUIL проф. Т. Таджими. – Для исследования темной материи и темной энергии необходим значительный поток фотонов, чтобы надежно отделять важные сигналы от шума, и эта задача требует наибольшей интенсивности лазера. Но чтобы привлечь лучших ученых-лазерщиков, требуется комфортная среда – для жизни и работы».

Александр Сергеев в одном из выступлений отмечал, что подобные установки позволяют сегодня начать серьезное обсуждение проектов, казавшихся еще вчера фантастическими, таких как пробой вакуума в сфокусированном световом пучке или получение мини-черных дыр в лазерной лаборатории. Широкие возможности открывает использование экстремальных оптических полей в медицине: протонографии, позитронно-эмиссионной томографии и адронной терапии. «Впервые станет реальным…» – для физиков это звучит, как музыка: проникнуть туда, куда еще не проникали, за грань нелинейности, посмотреть то, что еще не видели под действием ультрарелятивистских лазерных полей, как испаряются «черные дыры», как образуется вещество и антивещество; можно моделировать астрофизические и ранние космологические явления в лабораторных условиях.

Превосходство на годы вперед

Все эти важнейшие параметры «превосходства» должны обеспечить научно-технологическое лидерство России не только в момент создания таких установок, но и на многие годы вперед, например в разработке многокаскадных компактных лазерных ускорителей электронов с энергиями более 100 ГэВ. Значительный объем исследований будет выполняться на стыке с другими областями знаний – физики высоких энергий, ядерной физики, астрофизики и биомедицины, в новой области науки – ядерной оптике.

Поэтому ЦИЭС, имея в своем составе лазерный источник следующего поколения и программу исследований с использованием полей, недоступных в других исследовательских центрах, естественно, привлек внимание мирового научного сообщества. Тогда, в 2011 году, интерес к созданию и эксплуатации «экстремальных пучков» высказали Франция, Япония, Европейский центр ядерных исследований (ЦЕРН), Лос-Аламосская национальная лаборатория и Национальная лаборатория ускорителей имени Ферми (США), Япония, Резерфордовская лаборатория (Великобритания), Германия, Канада. Словом, вся мировая научная «мощь».

Предполагалось, что основной вклад зарубежных партнеров будет состоять в поставках высокотехнологичного научного оборудования для оснащения лазерного комплекса и исследовательских лабораторий на общую сумму около 15 процентов стоимости проекта.

В ЦИЭС вместе с залом для размещения лазера будут располагаться линейный ускоритель электронов на 100 МэВ и уникальные лаборатории для проведения экспериментов по физике сильных полей, физике высоких энергий, лабораторной астрофизике и космологии, ядерной оптике, нейтронной физике, лаборатории по изучению свойств вакуума, фундаментальной метрологии. Там же – мощный центр обработки данных и компьютерного моделирования взаимодействий экстремальных световых полей.

Почему в Нижнем?

Отдельно и очень подробно в проекте обосновывается выбор наиболее подходящей базой для строительства ЦИЭС в Российской Федерации Института прикладной физики РАН в Нижнем Новгороде. Помимо того что это крупный деловой и промышленный центр, ритм бизнеса, инновационное развитие, международное сотрудничество гарантируют его экономический успех в третьем тысячелетии и т. д. Здесь и мощная физическая научная школа, база для фундаментальных исследований, включая РФЯЦ–ВНИИЭФ с его лазерной составляющей; образовательный сектор, логистика. В Институте прикладной физики РАН работают три научные школы, обязанные своим происхождением основателям нижегородской радиофизики академику Александру Александровичу Андронову, лауреату Нобелевской премии академику Виталию Лазаревичу Гинзбургу и академику Андрею Викторовичу Гапонову-Грехову.

Немаловажно, что близко к Москве, создавать и эксплуатировать ЦИЭС будет большой коллектив российских исследовательских и образовательных центров, из Курчатовского института или национального исследовательского ядерного университета (МИФИ) добираться удобно, конечно, до Нижнего.

Средняя численность сотрудников ЦИЭС составит около 300 человек, из них 100 – постоянный инженерно-технический и административный состав; 100 – постоянный состав российских ученых, еще 100 человек – приезжающие зарубежные и российские специалисты. Общий бюджет проекта оценивался в 2011 году в 40,3 миллиарда рублей, из них средства федерального бюджета – 32,2 миллиарда, средства иностранных партнеров – 6,1 миллиарда, внебюджетные средства из отечественных источников – 2 миллиарда.

Для размещения ЦИЭС необходим земельный участок площадью около пяти гектаров, удаленный на значительное расстояние от автомобильных магистралей и промышленных предприятий. Общая площадь лабораторных, административно-хозяйственных и вспомогательных помещений составит около 25 000 кв. м, из них 15 000 кв. м – с различной степенью радиационной защиты. Предлагалось тогда несколько мест размещения, в том числе для прототипа лазера: Приокский район (с южной стороны Старокстовской дороги), Кстовский район (на границе с Нижним Новгородом, продолжение Казанского шоссе), еще один участок рядом с деревней Опалиха. Выбор планировалось сделать на основании международной экспертизы проекта.

Однако очевидно, что и эта часть проекта нуждается в уточнениях. Сегодня, как пояснили нам в областном мининвесте, никаких конкретных поручений по подбору участков врио губернатора Г. Никитин не давал.

Не хотелось бы, чтобы очередной «мегапроект» остался в формулах и чертежах ученых.

Санкции . Хроника событий


Партнеры