Вольный ганзейский синхрофазотрон, или DESY принимает гостей

DESY с высоты птичьего полета. Фото media.desy.de
DESY с высо­ты пти­чье­го поле­та. Фото media.desy.de

В кон­це 2018 года син­хро­фа­зо­трон DESY в Гам­бур­ге посе­ти­ла груп­па рос­сий­ских науч­ных жур­на­ли­стов — они уви­де­ли стро­и­тель­ную пло­щад­ку про­ек­та PETRA IV и узна­ли о теку­щих и буду­щих иссле­до­ва­ни­ях. При­вет­ли­вый хозя­ин Томас Цоуфал (Thomas Zoufal) про­вел гостей по всей обшир­ной тер­ри­то­рии и поде­лил­ся све­жи­ми ново­стя­ми. Кор­ре­спон­дент ТрВ-Нау­ка Мария Моли­на наблю­да­ла и фото­гра­фи­ро­ва­ла, Нодар Лаху­ти уточ­нял дета­ли.

Смелые планы

Ком­плекс DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron), вхо­дя­щий в Объ­еди­не­ние им. Гельм­голь­ца, осно­ван в 1959 году. На сего­дняш­ний день это круп­ней­ший в Гер­ма­нии науч­ный центр иссле­до­ва­ний в обла­сти физи­ки частиц. Основ­ной кам­пус нахо­дит­ся в Гам­бур­ге, еще один — в Цой­тене, на юго-восто­ке от Бер­ли­на. В соста­ве DESY четы­ре под­раз­де­ле­ния: «Физи­ка частиц», «Уско­ри­те­ли», «Фотон­ные нау­ки» (исполь­зо­ва­ние источ­ни­ков фото­нов и раз­ра­бот­ка экс­пе­ри­мен­тов) и ­«Кос­мо­мик­ро­фи­зи­ка» (физи­ка частиц в аст­ро­фи­зи­ке).

До проходной в кампус DESY еще сотня метров, но, как в любом академгородке, гости уже чувствуют присутствие науки
До про­ход­ной в кам­пус DESY еще сот­ня мет­ров, но, как в любом ака­дем­го­род­ке, гости уже чув­ству­ют при­сут­ствие нау­ки

Для про­ве­де­ния экс­пе­ри­мен­тов на тер­ри­то­рии гам­бург­ско­го кам­пу­са постро­е­но несколь­ко уско­ри­те­лей. Важ­ней­шие из них — PETRA III (уско­ри­тель и нако­пи­тель­ное коль­цо, выда­ю­щие излу­че­ние мощ­но­стью 6 ГэВ) и European XFEL (линей­ный уско­ри­тель дли­ной более 3 км, кото­рый гене­ри­ру­ет интен­сив­ные вспыш­ки рент­ге­нов­ско­го излу­че­ния про­дол­жи­тель­но­стью не более 100 фем­то­се­кунд и дли­ной вол­ны от 0,05 до 6 нм).

Боль­ше все­го, разу­ме­ет­ся, раз­го­во­ров было об одном из важ­ней­ших собы­тий для DESY сей­час, а имен­но о раз­ви­тии ново­го направ­ле­ния иссле­до­ва­ний физи­ки частиц в аст­ро­фи­зи­ке. Базой для него ста­нет пло­щад­ка DESY в Цой­тене, кото­рую руко­вод­ство инсти­ту­та рас­счи­ты­ва­ет сде­лать одним из основ­ных цен­тров в этой обла­сти. Новое под­раз­де­ле­ние сосре­до­то­чит­ся на про­грам­ме так назы­ва­е­мой мно­го­ка­наль­ной аст­ро­но­мии1 — сей­час ста­ло воз­мож­но ком­би­ни­ро­вать резуль­та­ты наблю­де­ний, полу­чен­ных по раз­ным кана­лам, от мето­дов «клас­си­че­ской аст­ро­но­мии» и изме­ре­ния гам­ма-излу­че­ния до иссле­до­ва­ний кос­ми­че­ских ней­три­но и гра­ви­та­ци­он­ных волн. Это срав­ни­тель­но новая область кос­мо­мик­ро­фи­зи­ки, ­изу­ча­ю­щей эле­мен­тар­ные части­цы, порож­ден­ные фено­ме­на­ми вро­де вспы­шек сверх­но­вых. По идее, это долж­но помочь физи­кам вый­ти за пре­де­лы Стан­дарт­ной моде­ли и даже най­ти тем­ную мате­рию. Дирек­то­ром ново­го цен­тра ста­нет Кри­сти­ан Стег­манн (Christian Stegmann), руко­во­ди­тель под­раз­де­ле­ния DESY в Цой­тене. Томас Цоуфал рас­ска­зал так­же, что сов­мест­но с Бер­лин­ским уни­вер­си­те­том им. Гум­больд­та, Потс­дам­ским уни­вер­си­те­том, Инсти­ту­том Вейц­ма­на и др. пла­ни­ру­ет­ся создать маги­стра­ту­ру для инте­ре­су­ю­щих­ся этим раз­де­лом физи­ки, так что без кад­ров новое направ­ле­ние не оста­нет­ся. Немец­кая аспи­ран­ту­ра по-преж­не­му наи­бо­лее доступ­ная в Евро­пе, так что сове­ту­ем рос­сий­ским сту­ден­там сле­дить за раз­ви­ти­ем собы­тий в этой обла­сти.

Кро­ме того, DESY актив­но участ­ву­ет в обнов­ле­нии ней­трин­но­го теле­ско­па IceCube в Антарк­ти­ке и в про­ек­те созда­ния Мас­си­ва черен­ков­ских теле­ско­пов (The Cherenkov Telescope Array) в Испа­нии и Чили; 19 декаб­ря 2018 года было под­пи­са­но окон­ча­тель­ное согла­ше­ние с чилий­ской сто­ро­ной, пред­по­ла­га­ет­ся, что стро­и­тель­ство нач­нет­ся в 2020 году. Этот про­ект — круп­ней­ший в насто­я­щее вре­мя для DESY (и не толь­ко) в обла­сти гам­ма-аст­ро­но­мии. Центр обра­бот­ки полу­чен­ных дан­ных будет рас­по­ло­жен на пло­щад­ке DESY в Цой­тене.

Сотрудники DESY работают даже ночью
Сотруд­ни­ки DESY рабо­та­ют даже ночью

Наи­бо­лее зна­чи­мый из стро­я­щих­ся объ­ек­тов носит исто­ри­че­ское имя PETRA (Positron-Elektron-Tandem-Ring-Anlage). Рас­ска­зы­вая об этом, Цоуфал широ­ким жестом обри­со­вы­вал мас­шта­бы стро­и­тель­ной пло­щад­ки: пла­ни­ру­ет­ся про­ве­сти обнов­ле­ние ста­рых и постро­ить несколь­ких новых объ­ек­тов. Глав­ный объ­ект — PETRA IV [2], кото­рый ста­нет про­дол­же­ни­ем уже суще­ству­ю­ще­го PETRA III, син­хро­трон­но­го источ­ни­ка рент­ге­нов­ско­го излу­че­ния [3]. Новое обо­ру­до­ва­ние потен­ци­аль­но поз­во­лит на два поряд­ка умень­шить излу­ча­ю­щую спо­соб­ность пуч­ка и дове­сти энер­гию рент­ге­нов­ско­го излу­че­ния до 10 кэВ [4].

По суще­ству, PETRA IV будет пред­став­лять собой гигант­ский рент­ге­нов­ский мик­ро­скоп, кото­рый поз­во­лит изу­чать кине­ти­ку био­ло­ги­че­ских, хими­че­ских и физи­че­ских про­цес­сов в усло­ви­ях, при­бли­жен­ных к есте­ствен­ным. Напри­мер, мож­но будет рас­смот­реть отдель­ные орга­нел­лы в живых клет­ках и про­сле­дить про­цес­сы мета­бо­лиз­ма на моле­ку­ляр­ном уровне, иссле­до­вать хими­че­ские про­цес­сы внут­ри акку­му­ля­то­ра на атом­ном уровне и визу­а­ли­зи­ро­вать отдель­ные гра­ну­лы («кир­пи­чи­ки») новых мате­ри­а­лов в ходе их исполь­зо­ва­ния. Кон­цеп­ту­аль­ный дизайн про­ек­та пла­ни­ру­ет­ся закон­чить в нача­ле 2019 года; спу­стя два года завер­шит­ся сле­ду­ю­щая фаза про­ек­та — тех­ни­че­ский дизайн, а к 2026 году PETRA IV дол­жен зара­бо­тать, обе­ща­ют в DESY.

Одно из рабочих помещений DESY
Одно из рабо­чих поме­ще­ний DESY

Вместе с русскими учеными

К рос­сий­ским жур­на­ли­стам сотруд­ни­ки DESY были очень вни­ма­тель­ны: рус­ские физи­че­ские инсти­ту­ты — их клю­че­вые парт­не­ры. На про­во­ка­ции в виде раз­го­во­ров о поли­ти­ке Мар­тин Зан­д­хоп (Martin Sandhop), отве­ча­ю­щий за меж­ду­на­род­ное сотруд­ни­че­ство, отве­ча­ет улыб­кой и отма­хи­ва­ет­ся. Вза­и­мо­дей­ствие с рос­сий­ски­ми науч­ны­ми инсти­ту­ци­я­ми насчи­ты­ва­ет уже не один деся­ток лет, начи­ная с кол­ла­бо­ра­ции ARGUS, где ИТЭФ при­ни­мал уча­стие в 1979–1992 годах. Сре­ди рос­сий­ских парт­не­ров DESY такие инсти­ту­ты, как ОИЯИ, ИФВЭ, НИИЭФА, ИЯФ им. Буд­ке­ра, Кур­ча­тов­ский инсти­тут, ПИЯФ им. Кон­стан­ти­но­ва. Вме­сте с нем­ца­ми про­во­дят­ся лет­ние шко­лы RACIRI для моло­дых уче­ных — это сов­мест­ный гер­ма­но-рос­сий­ско-швед­ский про­ект с акцен­том на иссле­до­ва­нии мате­ри­а­лов и нано­на­у­ке. В авгу­сте 2018 года на ост­ро­ве Рюген собра­лось око­ло 70 моло­дых уче­ных, а в 2019 году эта шко­ла может прой­ти в Рос­сии, в Кали­нин­гра­де.

С 2015 года в рам­ках евро­пей­ской про­грам­мы Horizon-2020 рабо­та­ет про­ект CREMLIN. Его основ­ные цели — укреп­лить евро­пей­ско-рос­сий­ское науч­ное сотруд­ни­че­ство, осо­бен­но в обла­сти иссле­до­ва­тель­ской инфра­струк­ту­ры, и выра­бо­тать реко­мен­да­ции для науч­ной поли­ти­ки. С евро­пей­ской сто­ро­ны про­ект кури­ру­ет DESY, клю­че­вой рос­сий­ский парт­нер — Кур­ча­тов­ский инсти­тут. Сей­час обсуж­да­ет­ся новый про­ект под назва­ни­ем CREMLIN+ с финан­си­ро­ва­ни­ем в 25 млн евро и уча­сти­ем при­мер­но 35 рос­сий­ских и евро­пей­ских парт­не­ров. В рам­ках ново­го эта­па про­дол­жит­ся сотруд­ни­че­ство на уровне всех шести рос­сий­ских ком­плек­сов клас­са megascience, в их чис­ле реак­тор ПИК в Гат­чине, кол­лай­дер НИКА в Дубне и т. д. Кро­ме того, пред­по­ла­га­ет­ся обес­пе­чить даль­ней­ший доступ евро­пей­ских уче­ных к рос­сий­ской иссле­до­ва­тель­ской инфра­струк­ту­ре и раз­ра­бо­тать про­грам­му обме­на кад­ра­ми.

В 2017 году начал рабо­ту линей­ный уско­ри­тель European XFEL (Евро­пей­ский рент­ге­нов­ский лазер на сво­бод­ных элек­тро­нах), создан­ный при актив­ном рос­сий­ском финан­си­ро­ва­нии и уча­стии рос­сий­ских науч­ных инсти­ту­тов. ОИЯИ, напри­мер, спро­ек­ти­ро­вал и создал три детек­то­ра, ИФВЭ — крио­ген­ное обо­ру­до­ва­ние и ловуш­ки пуч­ков, НИИЭФА и ИЯФ им. Буд­ке­ра — раз­но­об­раз­ные маг­ни­ты. 12 июля 2018 года уско­ри­тель European XFEL достиг оше­лом­ля­ю­щих 17, 5 ГэВ.

В музее DESY хранятся макеты внутреннего устройства ускорителей, помогающие увидеть воочию, что́ скрывается под бетонными плитами
В музее DESY хра­нят­ся маке­ты внут­рен­не­го устрой­ства уско­ри­те­лей, помо­га­ю­щие уви­деть воочию, что́ скры­ва­ет­ся под бетон­ны­ми пли­та­ми

Ускорители с человеческим лицом

PETRA III выгля­дит очень стан­дарт­но: бетон­ный короб, ухо­дя­щий вдаль. Вдоль коро­ба на бал­коне сто­ят казен­ные само­ка­ты — сотруд­ни­ки ездят на них к рабо­чим местам. Очень удоб­но, заод­но есть шанс раз­мять­ся. Как при­зна­ют­ся в DESY, ночев­ки на рабо­те — неред­кое дело, по­этому в кам­пу­се есть спе­ци­аль­ный дом, где после рабо­чей ночи мож­но ото­спать­ся и при­нять душ.

Более того, что­бы сотруд­ни­ки чув­ство­ва­ли себя на рабо­те одно­вре­мен­но как дома, как в пар­ке и как на кани­ку­лах, DESY начал боль­шую рабо­ту по стра­те­ги­че­ско­му обнов­ле­нию кам­пу­сов — про­ект раз­ви­тия DESY2030. Недав­но немец­кий пар­ла­мент одоб­рил выде­ле­ние средств на ­обу­строй­ство про­стран­ства. В общей слож­но­сти вме­сте с день­га­ми от Бран­ден­бур­га и Гам­бур­га про­ект обнов­ле­ния кам­пу­сов полу­чит почти 120 млн евро. Общая идея рено­ва­ции осно­ва­на на под­хо­де «одна лабо­ра­то­рия — один кам­пус»; пред­по­ла­га­ет­ся, что пло­щад­ки в Гам­бур­ге и Цой­тене ста­нут мета­ла­бо­ра­то­ри­я­ми, удоб­ны­ми и эффек­тив­ны­ми. Они будут инте­гри­ро­ва­ны меж­ду собой и с окру­жа­ю­щи­ми тер­ри­то­ри­я­ми и осна­ще­ны совре­мен­ны­ми служ­ба­ми под­держ­ки иссле­до­ва­ний.

Про­ект сде­ла­ет кам­пу­сы ком­фор­та­бель­ны­ми не толь­ко для иссле­до­ва­ний, но и для жиз­ни, в том чис­ле для раз­ме­ще­ния кол­лег из-за рубе­жа, с акцен­том на «сооб­ще­ствах поль­зо­ва­те­лей» (мож­но даже назвать это мод­ным сло­вом «ком­мью­ни­ти»): совре­мен­ный дизайн лабо­ра­то­рий, офи­сов, кафе и спор­тив­ных цен­тров, обще­ствен­ные про­стран­ства и зеле­ные зоны, под­держ­ка семей, инте­гра­ция с город­ским транс­пор­том, «гру­зо­вые вело­си­пе­ды» с элек­тро­мо­то­ра­ми и т. п. Всё это носит назва­ние «work and life @ DESY».

Пло­щад­ка DESY в Гам­бур­ге долж­на стать севе­ро­гер­ман­ской вер­си­ей науч­но­го город­ка напо­до­бие рос­сий­ско­го Ака­дем­го­род­ка в Ново­си­бир­ске, толь­ко с поправ­кой на немец­кую педан­тич­ность. Кам­пу­сы DESY и Гам­бург­ско­го уни­вер­си­те­та вме­сте с при­ле­га­ю­щи­ми тер­ри­то­ри­я­ми обра­зу­ют еди­ное про­стран­ство, удоб­ное для пере­до­вых иссле­до­ва­ний и при­вле­ка­тель­ное для жиз­ни уче­ных со все­го мира. Соб­ствен­но, Гам­бург­ский уни­вер­си­тет пла­ни­ру­ет пере­не­сти на новую пло­щад­ку зна­чи­тель­ную часть есте­ствен­но­на­уч­ных иссле­до­ва­ний. Отча­сти поэто­му про­ект поль­зу­ет­ся вся­че­ской под­держ­кой город­ских вла­стей; мэр Петер Щен­чер (Peter Tschentscher) уже назвал его одним из при­о­ри­тет­ных направ­ле­ний раз­ви­тия воль­но­го ган­зей­ско­го горо­да Гам­бур­га.

Закат над ускорителем. Под этим идиллическим пейзажем — излучение мощностью более 17 ГэВ
Закат над уско­ри­те­лем. Под этим идил­ли­че­ским пей­за­жем — излу­че­ние с энер­ги­ей более 17 ГэВ

Фото Марии Моли­ной

  1. Левин А. Новый виток нау­ки о кос­мо­се: при­ше­ствие мно­го­ка­наль­ной аст­ро­но­мии /​/​ ТрВ-Нау­ка № 242 от 21 нояб­ря 2017 года.
  2. photon-science.desy.de/facilities/petra_iv_project/index_eng.html
  3. photon-science.desy.de/facilities/petra_iii/index_eng.html
  4. Schroer Ch.G. et al. PETRA IV: the ultralow-emittance source project at DESY /​/​ Journal of Synchrotron Radiation 2018.

1 Усто­яв­ший­ся пере­вод сло­во­со­че­та­ния multi-messenger astronomy. Подроб­нее о мно­го­ка­наль­ной аст­ро­но­мии см. ста­тью Алек­сея Леви­на в ТрВ-Нау­ка [1]. — Ред.

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

avatar
2 Цепочка комментария
1 Ответы по цепочке
3 Подписки
 
Популярнейший комментарий
Цепочка актуального комментария
3 Авторы комментариев
СергейАлексей Огнёвres Авторы недавних комментариев
  Подписаться  
Уведомление о
res
res

ГэВ это еди­ни­ца энер­гии, а не мощ­но­сти ))

Алексей Огнёв
Редактор
Алексей Огнёв

Спа­си­бо!

Сергей
Сергей

Фра­за
Новое обо­ру­до­ва­ние потен­ци­аль­но поз­во­лит на два поряд­ка умень­шить излу­ча­ю­щую спо­соб­ность пуч­ка и дове­сти энер­гию рент­ге­нов­ско­го излу­че­ния до 10 кэВ
– совер­шен­но некор­рект­ный пере­вод. Име­ет­ся в виду эмит­танс (то есть угло­вая рас­хо­ди­мость) и энер­гия, соот­вет­ству­ю­щая дифрак­ци­он­но­му пре­де­лу.

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (3 оценок, среднее: 3,00 из 5)
Загрузка...
 
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: