В НИЯУ МИФИ прошел международный научный семинар с представителями всемирно известной лаборатории Фраскати

7-8 июля в НИЯУ МИФИ работал семинар «Novel radiation sources and application: li2fe in Moscow», организованный совместно с представителями Национальной лаборатории Фраскати (Италия). Итальянские коллеги посетили университетский Наноцентр, Лазерный центр, кафедру автоматики. В течение двух дней шел заинтересованный диалог, основой которого стали доклады участников семинара:

Доктор Лука Серафини - ответственный за проекты в рамках новой лаборатории LI2FE, которая была создана в Национальной лаборатории Фраскати для проведения серии экспериментов по прикладным задачам с использованием электронного пучка SPARC и электромагнитного излучения электронного пучка в различных полях (все установки работают в зале SPARC), а также мощного лазерного источника соседней лаборатории FLAME. Оптимальная комбинация электронного и лазерного пучков позволит проводить исследования как для создания новых научных инструментов, так и для непосредственного использования исследуемых физических явлений для прикладных задач биологии и медицины (передача рентгеновского изображения для диагностики разных заболеваний, в частности, для маммографии).

Доктор Массимо Феррарио – ответственный за проект SPARC, - тестовая установка для изучения физики лазеров на свободных электронах. Машина собрана с использованием новейших технологий, применяемых при проектировании современных ускорителей. Исследования, проводимые на SPARC, распространяются на физику процессов от ТГц до рентгеновского диапазона. Практически, это единственная установка в Европе, предназначенная для проверки новейших идей как в физике ускорителей и источников заряженных частиц, так и в физике когерентного излучения. Все проекты, запланированные в рамках возможностей SPARC, нацелены на проверку гипотез, от правильности которых зависит будущее развитие в физике и в соответствующих приложениях.

Профессор Данило Джульетти – преподает в Университете Пизы и занимается научной работой в Национальном Институте Ядерной Физики; он является ответственным за проект PlasmonX. В рамках проекта предполагается исследовать процесс ускорения электронов в плазме, которая образуется в результате облучения твердого тела мощным пучком лазерного излучения. Ускорение заряженных частиц в плазме рассматривается как один из самых перспективных способов формирования пучка энергетичных частиц, выгодно отличающихся своим эмиттансом, что необходимо для получения интенсивного источника заряженных частиц.

Доктор Лука Лабате - молодой исследователь из Национального Исследовательского Центра (Италия), его отделения в Пизе; один из исполнителей проекта FLAME Национальной лаборатории Фраскати. Проект по реализации мощной лазерной установки во Фраскати перерос в проект по созданию нового лазерного центра. Идея установки лазерного источника во Фраскати была связана с проектом по Томпсоновскому рассеянию релятивистских электронов пучком лазера, в результате которого электромагнитное излучение смещается в рентгеновский диапазон. Планируемый источник по характеристикам может быть эффективно использовано для медицинских и биологических приложений, в областях, где направленный источник рентгеновского излучения может применяться (передача рентгеновского изображения, диагностика в маммографии, например). Сегодня, когда лазерная установка действует, планируется целая серия экспериментов с применением мощного лазерного пучка (один из них PlasmonX).

Доктор Лука Джаннези - один из ведущих специалистов по источникам электромагнитного излучения Национального Исследовательского Центра (Италия), Института альтернативных источников излучения. Он является также ответственным проекта SASE SPARC, проекта посвященного исследованиям по физике классического лазера на свободных электронах. SASE - это режим самосогласованного усиления излучения, который, как известно, возможен при определенных условиях прохождения электронного пучка через систему ондуляторов, взаимодействуя одновременно с излучением, которое распространяется в том же канале. Последнее, при скоррелированном движении может способствовать усилению излучения. Реализация скоррелированного движения может быть осуществлена также посредством предварительного формирования модулированного пучка электронов (SEEDING).

Доктор Кристина Ваккарецца - ведущий сотрудник отделения ускорителей Национальной лаборатории Фраскати, ответственный за установку DAFNE (два накопительных кольца электронов и позитронов по 500 МэВ, с двумя пунктами столкновения, где монтируются регистрирующие детекторы). DAFNE является уникальным комплексом, чаще именуемым мезонной фабрикой, поскольку энергия столкновения как раз соответствует соответствующим резонансам для рождения разного рода мезонов. Электро-позитронный накопитель во Фраскати еще характеризуется очень высоким током и, соответственно, высокой светимостью электрон-позитронного взаимодействия. В эксперименте удалось достичь рекордных значений по светимости и по току по сравнению с аналогичными накопителями в мире; предложены пионерские решения для повышения как интенсивности пучков и синхротронного излучения, так и светимости взаимодействия пучков. Кроме того, новые ускорительные механизмы активно исследуются на других действующих ускорителях; планируются дополнительные усовершенствования для исследования совершенно новых идей в физике ускорения частиц.

Доктор Адольфо Эспозито - ответственный за радиационную безопасность в LNF INFN. Во Фраскати впервые в Италии начали строить ускорители заряженных частиц, история этих работ насчитывает более 50 лет. Соответственно, и исследования по радиационной безопасности накопили богатейший опыт, который является неотъемлемой частью достижений INFN. Результаты таких исследований позволили в прошлом и позволят в будущем организовывать работу персонала ядерного центра без риска для здоровья. Исследования необходимы для развития инструментальной базы для задач радиационной безопасности как в центрах исследования, так и для целей защиты населения. Очевидно, что в этой области любой обмен опытом или информацией обоюдовыгоден с учетом разницы подходов в решении поставленных задач и разницы требований к допустимым дозам облучения в разных странах.

Султан Дабагов, ведущий научный сотрудник ФИАН, профессор НИЯУ МИФИ и ответственный за ряд проектов LNF INFN и лабораторию X Lab Frascati, представил выполняемые итальянские и международные проекты по физике каналирования заряженных и нейтральных частиц в разного рода периодических структурах (кристаллы, капилляры, поликапилляры, наносистемы, нанотрубки) - UA9 CERN, CU BTF, CUP BTF, MicroX X Lab, iFCX X Lab, NanoRay X Lab (европейский проект, признанный лучшим в 2010 г. Еврокомиссией в своей категории), POSSO SPARC. Были представлены результаты по повороту пучков релятивистских протонов и тяжелых ионов для их вывода из каналов ускорителей в ЦЕРНе, а также связанные с этими исследованиями явлениями. Проанализированы результаты экспериментов на BTF Frascati с пучками релятивистских электронов и позитронов при их прохождении через ориентированные кристаллы и периодически искривленные кристаллы с целью получения нового источника излучения в рентгеновском диапазоне. Был представлен детальный анализ экспериментов по каналированию рентгеновского излучения в капиллярных микро- и наноструктурах, а также в нанотрубках. Интересным получилось обсуждение нового проекта POSSO по использованию каналирования релятивистских электронов в качестве источника позитронов; проект предложен для реализации в рамках SPARC и предполагает проведение анализа по оптимизации будущего эксперимента для планируемого большого проекта SuperB Frascati.

Профессор НИЯУ МИФИ Н.Б.Нарожный выступил с докладом о новых возможностях исследования нелинейных свойств вакуума и рассказал о планирующемся Европейском проекте создания сверхмощной лазерной системы ELI (запуск 2017 г.). В результате установка будет генерировать мощные лазерные импульсы, способные рождать е^- е⁺ пара из вакуума. Этот эффект будет сопровождаться развитием электромагнитных каскадов. Эти явления накладывают принципиальные ограничения на интенсивность лазерных импульсов, что обосновывает утверждение, сделанное Н.Бором еще в 30-е годы.

Профессор НИЯУ МИФИ А.П.Менушенков сделал доклад на тему «Синхротронное излучение в физике: спектроскопия рентгеновского поглощения высокотемпературных сверхпроводников». Совместные исследования между МИФИ и Национальной лабораторией Фраскати были начаты в 1983 году по исследованию особенностей локальной структуры сверхпроводящего оксида

BaPb_1-xBi_xO₃ на синхротроне ADONE. Далее учеными МИФИ с помощью EXAFS-спектроскопии были изучены сверхпроводящие оксиды с электронным и дырочным типами дозирования. Было установлено, что во всех ВТСП часть ионов кислорода колеблется в двухъямном потенциале и предложена модель взаимосвязи локальной электронной и локальной кристаллической структур, объясняющая природу фазового перехода диэлектрик – металл, наблюдаемого при допировании исходных диэлектриков и причины появления когерентного сверхпроводящего состояния.

Сотрудник НИЯУ МИФИ А.Ю.Смирнов рассказал о ВЧ-системах для коллайдеров и источников излучения: 1) лаборатории СВЧ-техники МИФИ; 2)ввод мощности в SBLC, устройства вывода волн высших типов, датчик положения пучка; 3)проект TESLA. Волноводные вводы мощности, подавители ВВТ. Согласователи разных импедансов, направленные ответвители; 4) ввод мощности в инжектор ускорителя с рекуперацией энергии ERL для Cornell University; 5) отклоняющие системы для PITZ и X-FEL.

Доцент НИЯУ МИФИ С.М. Полозов рассказал о результатах работ по изучению нелинейной динамики интенсивных пучков заряженных частиц в линейных ускорителях, выполненных в лаборатории "ДИНУС" ("Динамика в ускорителях") кафедры Электрофизических установок, и о разрабатываемой в лаборатории программе для численного моделирования динамики таких пучков.

В формате «круглого стола» с участием ректора НИЯУ МИФИ М.Н.Стриханова, проректора А.Н.Петровского состоялось обсуждение перспектив развития сотрудничества между НИЯУ МИФИ и Национальной лабораторией Фраскати. Стороны пришли к решению подготовить к следующей встрече меморандум, закрепляющий намерения о сотрудничестве по пяти выбранным направлениям, а также план, по которому будет осуществляться взаимодействие.