ГНЦ ИФВЭ - история

О физическом проекте Создание ИФВЭ Решение ключевых проблем в ходе строительства Вклад отечественных предприятий и организаций Запуск ускорительного комплекса Первые физические эксперименты Развитие экспериментальной базы Расширение программы исследований Фотогалерея Дополнительно: web-сайт ОУ У-70

Государственный научный центр Российской Федерации Институт физики высоких энергий (ГНЦ ИФВЭ) Минатома России был создан в 1963 году с целью проведения фундаментальных исследований строения материи и основополагающих сил Природы на ускорителе протонов на энергию 70 млрд. электрон-вольт (ГэВ), сооружаемом в пос.Протвино Московской области.

Приказом Председателя Государственного комитета по использованию атомной энергии СССР были назначены:

директором Института - профессор Логунов Анатолий Алексеевич, научным руководителем - академик Боголюбов Николай Николаевич.

О физическом проекте

Физическая часть проекта ускорителя была выполнена в ИТЭФ под руководством член-корреспондента АН СССР В.В.Владимирского. Проект предполагал сооружение протонного синхротрона на энергию 50 ГэВ.

Позднее выяснилось, что в ускорителе с жесткой фокусировкой может быть эффективно преодолена резонансная область неустойчивости, и проектная энергия ускорителя была увеличена до 70 ГэВ. Еще одно существенное изменение проекта касалось проблемы вывода ускоренных частиц. Для размещения оборудования систем вывода протонных пучков длины двух промежутков были увеличены до 4,8 м за счет небольшого укорочения части магнитных блоков и их сдвижки. В качестве инжектора был выбран линейный ускоритель типа Альвареца. Величина его выходной энергии 100 МэВ обеспечивала необходимую для экспериментов интенсивность пучка (10¹² протон/цикл), но была опасность появления искажений поля инжекции У-70.
Следует отметить смелость авторов физпроекта ускорителя. Дальнейшие события подтвердили как правильность, так и высокое качество физического проекта в целом.

Создание ИФВЭ

В марте 1958 г. ЦК КПСС и Совет Министров СССР приняли решение о сооружении научно-исследовательского комплекса, включающего в себя ускоритель и установки для физических исследований.

ИФВЭ и окрестности Сразу же начались проектные и проектно-изыскательские работы. Было рассмотрено около 40 вариантов и выбрана площадка в 15 км к западу от г.Серпухова. В январе 1960 г. здесь развернулась гигантская научная стройка. В 1962 г. создается филиал ИТЭФ под названием Институт физики высоких энергий. 15 ноября 1963 г. работа Института организовывается как самостоятельно действующего.
Самостоятельность ИФВЭ стала решающим фактором в форсировании работ по проектированию и сооружению ускорителя, экспериментальной базы и инфраструктуры нового научного центра.

Решение ключевых проблем в ходе строительства

Удорожание работ в ходе строительства сделало невозможным завершение проекта. Кроме того, проект не включал в себя весь набор необходимых зданий и сооружений.
Специалистами ИФВЭ проект был пересмотрен и создан новый, включающий всю необходимую научно-лабораторную и технологическую базу, оснащенную новейшим оборудованием. Все это почти втрое увеличивало стоимость проекта. Отсутствие в стране надлежащей вычислительной техники для обработки экспериментальных данных вынуждало приобрести ее за рубежом. Необходимо было преодолеть эмбарго со стороны правительства США на закупку в Англии вычислительных машин ICL. Необходимо было выработать программу будущих исследований и координации работ в ИФВЭ. Для этого был создан Научно-координационный Совет, в состав которого вошли известные выдающиеся ученые из ИТЭФ, ОИЯИ, ФИАН, МГУ, МИФИ, ИАЭ им.Курчатова и других институтов. Это сделало новый научный центр подлинно общенациональным достоянием, открытым для исследований ученых из всех институтов страны. Для развертывания на базе ИФВЭ широкомасштабного международного сотрудничества существовала очень серьезная преграда - условия политики "холодной войны". Руководству ИФВЭ пришлось приложить немало усилий, чтобы убедить директивные органы в необходимости такого сотрудничества. В результате, были заключены соглашения о сотрудничестве между ИФВЭ и Объединенным инстиутом ядерных исследований (ОИЯИ) (16 апреля 1966 г.), Комиссариатом по атомной энергии Франции (CEA) (11 октября 1966 г.), Европейской организацией ядерных исследований (CERN) (4 июля 1967 г.); в дальнейшем - ядерными и ускорительными центрами США, Италии, Японии и других стран.
Успешное решение ключевых проблем обеспечило: впервые в мировой практике начать эксперименты на ускорителе сразу после его запуска и получить результаты фундаментального значения впервые в СССР на базе ускорителя ИФВЭ осуществить широкомасштабное научное сотрудничество в проведении совместных экспериментальных исследований.

Вклад отечественных предприятий и организаций

ГСПИ, МРТИ, Тяжпромэлектропроект, Институт мощного радиостроения, Управление строительства № 620.

В создании нового научного центра участвовало около тысячи отечественных проектных, строительных, монтажных организаций и промышленных предприятий.

Крупнейшие из них -

НИИЭФА,

Сборка И-100
Ускоритель ИФВЭ был целиком спроектирован, сооружен и отлажен исключительно на отечественной базе без какой-либо помощи из-за рубежа.

Запуск ускорительного комплекса

Линейный ускоритель И-100 - инжектор в протонный синхротрон:

У-70 готов к запуску 2 июля 1967 г. - запуск ускорителя; 28 августа 1967 г. - впервые поднят пучковый затвор, началась проводка пучка протонов по каналу инжекции; 1 сентября 1967 г. - пучок проведен по каналу; 2 сентября 1967 г. - пучок вошёл в кольцевую камеру. Основной ускоритель - протонный синхротрон У-70: 17 сентября - пикап-электрод показал циркулирующий пучок (20 оборотов); 5 октября - получен режим захвата в ускорение; 7 октября - получено ускорение до критической энергии (8,8 ГэВ); 14 октября, 2 часа ночи - зарегистрировано ускорение протонов до предельной, рекордной в мире энергии 76 ГэВ (миллиардов электрон-вольт) с интенсивностью 3x10⁹ частиц в цикл.

Эти "вехи" и подписи людей, принимавших участие в запуске или присутствовавших при запуске, остались на рабочей схеме кольцевого ускорителя.

увеличить

Гигантская работа по сооружению и вводу всего ускорительного комплекса получила высокую оценку - в 1970 году участникам работ была присуждена одна Ленинская премия и две Государственных премии СССР в области науки и техники.

увеличить

Первые физические эксперименты

Для подготовки ускорительного комплекса был к проведению физических сеансов были проведены большие работы: смонтировано оборудование каналов частиц и экспериментальных установок, созданы системы вывода пучка из ускорителя; увеличена интенсивность протонного пучка: январь 1968 г. - 10¹¹ протонов в цикл (начаты первые эксперименты по физике высоких энергий); октябрь 1968 г. - 10¹² протонов в цикл (проектный уровень); 1976 г. - 5,6x10¹² протонов в цикл (предельный уровень).

Научно-координационный совет ИФВЭ и комиссия по ядерной физике АН СССР выработали программу первоочередных экспериментов. Эта программа включала измерение таких фундаментальных характеристик взаимодействий, как

полные сечения,

Один из первых снимков
с камеры ЛЮДМИЛА сечения упругого рассеяния на малые углы, сечения рождения различных частиц, поиск частиц с дробным зарядом, поиск новых короткоживущих частиц, поиск монополя Дирака, исследование процессов перезарядки и поляризационных эффектов.

Выход в новую область энергий обеспечил проведение исследований физических явлений, происходящих на расстояниях до 2x10^-15 см. Эти расстояния в десятки раз меньше размеров нуклона и соответствуют кварковому уровню строения адронов.

Физика в новой области энергий оказалась весьма плодотворной, хотя ранее это было совсем не очевидно. В первых же экспериментах был получен ряд новых неожиданных результатов, зарегистрировано несколько фундаментальных научных открытий. Несколько циклов работ было удостоено высших государственных премий.

Открытия на ускорителе ИФВЭ привели к пересмотру многих сложившихся теоретических моделей.

Развитие экспериментальной базы

Создан канал для параллельной работы с интенсивными пучками средних энергий, выводимых во внутреннюю область кольца ускорителя.

Нейтринное взаимодействие
в пузырьковой камере СКАТ Сооружен сепаратор для формирования пучка антипротонов и антидейтронов на водородную пузырьковую камеру ЛЮДМИЛА (ОИЯИ, 1972 г.). Создана пузырьковая камера СКАТ (1975 г.). Сооружена специальная галерея длиной 350 м, которая позволила: разместить сепарированные пучки на пузырьковые камеры МИРАБЕЛЬ и ЛЮДМИЛА (ОИЯИ) и дополнительные экспериментальные установки. впервые в стране создать пучки нейтрино высоких энергий на искровой детектор ИТЭФ, пузырьковую камеру СКАТ, Нейтринный детектор ИФВЭ-ОИЯИ, Комплекс меченых нейтрино. Впервые в мировой практике от ускорителя протонов были получены интенсивные пучки электронов, позитронов и фотонов с энергией частиц, превышающей энергии существовавших ускорителей электронов: это позволило измерить полное эффективное сечение фотопоглощения и рождения векторных мезонов в ранее недоступной области энергий. Создана серия пороговых, порогово-дифференциальных и газовых дифференциальных черенковских счетчиков, позволяющих эффективно разделять частицы с рекордным для своего времени разрешением: обеспечило возможность открытия "Серпуховского эффекта" и закона масштабной инвариантности. Созданы установки NICE, ГАМС, реализующие оргинальную методику измерения с высокой точностью углов вылета и энергии большого числа гамма-квантов. В настоящее время методика широко используется во всем мире. Созданы установки СИГМА (впервые в Европе наблюдалась J/Y-частица), ПРОЗА, ЛЕПТОН, ВЕС (открытие экзотического состояния).

Сборка УРАЛ-30 Создана система просмотра и обработки экспериментальной информации с трековых детекторов. Сооружен кольцевой инжектор - бустер на энергию 1,5 ГэВ (1983 г.). Инжектором в бустер стал линейный ускоритель УРАЛ-30 на энергию 30 МэВ с высокочастотной квадрупольной фокусировкой (ВЧК-фокусировкой) (1980 г.) В 1980-1998 годы велось строительство Ускорительно-накопительного комплекса (УНК). Разработан новый оригинальный метод вывода пучка протонов из ускорителя и создания пучков частиц с помощью изогнутых кристаллов.
Выбор актуальных направлений исследований, готовность экспериментальной базы и новые методические разработки обеспечивают успешное проведение экспериментов и постоянный интерес к ускорителю ИФВЭ российских и зарубежных ученых.

Расширение программы исследований

Развитие международного научно-технического сотрудничества продолжается в исследованиях как на ускорителе ИФВЭ, так и на более мощных ускорителях FNAL (США, введен в 1972 г.), CERN (Швейцария, введен в 1976 г.) и BNL (США).

Развитие международного сотрудничества позволило Институту: значительно расширить область энергий и программу исследований, усилить обмен опытом в создании новой техники эксперимента, систем сбора и анализа данных, новой электроники и вычислительной техники, укрепить дружеские связи ученых.