leo_mosk (leo_mosk) wrote,
leo_mosk
leo_mosk

Category:

Владимир Кекелидзе рассказал в СФ о Мега-проекте «Коллайдер NICA» в Дубне на берегу Волги

Владимир Кекелидзе рассказал в СФ о Мега-проекте «Коллайдер NICA» в Дубне на берегу Волги
38. 12:00-12:30 «Время эксперта» Выступление директора Лаборатории физики высоких энергий имени В.И. Векслера и А.М. Балдина, члена-корреспондента РАН Владимира Дмитриевича Кекелидзе на тему «Мега-проект «Коллайдер NICA» как пример реализации международной научно-технической кооперации и научной дипломатии»
Коллайдер в Дубне Лазер в Гатчине Возможность получения европейских грантов европейскими учеными для работы в в проекте Нам нужны европейские ученые Приняли 230 Комлекс Ника в Дубне на берегу Волги Запуск в 23 году Будет третий коллайдер Большой вклад Института Будкера в Новосибирске Принцип асимптотической свободы В мире семь центров лучевой терапии лечение прошло 150 тыс Пучок нейтронов обладает избирательностью Глубина регулируется энергией Лучи дальнего Космоса подавляют гипоталамус обезьян

Из стенограммы 494го пленарного заседания СФ 16.12.20
Коллеги, подошло «время эксперта». Сегодня перед нами выступит исполняющий обязанности вице-директора Объединенного института ядерных исследований, директор Лаборатории физики высоких энергий имени Векслера и Балдина, доктор физико-математических наук, член-корреспондент Российской академии наук Владимир Димитриевич Кекелидзе.
Владимир Димитриевич – известный российский ученый, специалист в области экспериментальной физики частиц. С 1990 года работает в Объединенном институте ядерных исследований, где в настоящее время под его руководством осуществляется строительство уникального коллайдера. С помощью этого грандиозного проекта ученые получат возможность изучать материю нейтронных звезд, прикоснуться к тайнам образования Вселенной.
Владимир Димитриевич является автором более 300 научных публикаций. Его работы вносят существенный вклад в развитие фундаментальной науки, а также имеют огромное прикладное значение, в том числе в космической отрасли и медицине.
Заслуги Владимира Димитриевича отмечены многими государственными и ведомственными наградами.
Владимир Димитриевич, прошу Вас на трибуну.
Благодарим Вас за Ваше согласие выступить в Совете Федерации. Спасибо большое. Пожалуйста, Вам слово.
В.Д. Кекелидзе, директор Лаборатории физики высоких энергий имени В.И. Векслера и А.М. Балдина, член-корреспондент Российской академии наук.
Спасибо.
Уважаемая Валентина Ивановна, уважаемые сенаторы! Для меня большая честь представить этому высокому собранию проект класса мегасайенс – «Комплекс NICA». Проект «Комплекс NICA» – один из первых среди шести проектов класса мегасайенс, которые были отобраны на заседании Совета по науке. Это заседание Совета по науке проходило в 2011 году в городе Дубне под председательством Владимира Владимировича Путина.
Мне приятно отметить, что в современной России уделяется большое внимание науке. В настоящий момент реализуется ряд мегасайенс-проектов, таких как «100-мегаваттный импульсный исследовательский реактор» в Гатчине, «10-петаваттный лазер» (Нижний Новгород). И сейчас строится Сибирский кольцевой источник фотонов (СКИФ), готовится ряд новых, других проектов. Вообще, у нас в России координатором мегасайенс-проектов выступает НИЦ «Курчатовский институт».
Что же касается проекта «Комплекс NICA», то он реализуется в соответствии с двумя семилетними планами развития Объединенного института ядерных исследований – на 2010–2016 годы и 2017–2023 годы, а также соглашением между Объединенным институтом ядерных исследований и Российской Федерацией, подписанным в 2016 году и актуализированным в национальном проекте России «Наука». Но этому предшествовали очень долгие годы широкого обсуждения проекта международной научной общественностью на сотнях российских и международных конференций и совещаний. Проект прошел ряд международных экспертиз, организованных Советом по науке, Объединенным институтом ядерных исследований и европейскими комиссиями по науке.
Вообще, получить одобрение в европейских комиссиях было очень непросто, и необходимо было пройти не только экспертизу, но и специальные слушания в Брюсселе. Не все были за, но в итоге, после положительного решения, наш проект получил статус европейской научной инфраструктуры, а это открывает возможности европейским ученым обращаться в европейские гранты для поддержки их участия в нашем проекте, а нам нужны ученые из Европы. Уже, например, сегодня в рамках европейского проекта «Горизонт 2020» реализуются два гранта – CREMLIN 1 и CREMLIN 2, которые нацелены на участие в наших мегапроектах европейских ученых.
Следующий слайд, пожалуйста.
Несколько слов об Объединенном институте ядерных исследований (сокращенно ОИЯИ). Это международная межправительственная организация, образованная в 1956 году 12 странами. По предложению Андрея Андреевича Громыко – в то время министра иностранных дел – уже спустя год эта организация прошла регистрацию в Организации Объединенных Наций, а ее устав хранится в Секретариате ООН.
ОИЯИ расположен в Дубне Московской области на берегу Волги. И сегодня в состав ОИЯИ входят 18 стран-участниц и шесть ассоциированных стран.
Уже в эпоху изменения статуса нашего государства – при переходе от Советского Союза к Российской Федерации – необходимо было подтвердить статус и положение нашего института. И именно 2 января 2000 года одним из первых федеральных законов, подписанных президентом Владимиром Владимировичем Путиным, был подтвержден статус и определены условия функционирования института в Российской Федерации. На сегодня в семи научных лабораториях института работают почти 1400 научных сотрудников, более 1,5 тысячи инженеров, а всего около 4 тысяч работников.
Проект NICA реализуется в Лаборатории физики высоких энергий имени Векслера и Балдина. Это крупнейшая лаборатория, в которой насчитывается 1200 сотрудников. Надо сказать, что для реализации проекта только в последние годы мы приняли в состав нашей лаборатории 230 молодых сотрудников.
Следующий слайд, пожалуйста.
Несколько слов о самом проекте «Комплекс NICA». Основные его объекты – это прежде всего каскад ускорителей, включающий два инжекционных блока, соответственно, линейные ускорители для тяжелых и легких ионов, и два кольцевых ускорителя-синхротрона – нуклотрон, который был запущен еще в 1993 году, и бустер, запущенный в декабре этого года. И это все завершается коллайдером NICA, запуск которого планируется в 2023 году.
Вообще само название NICA – это аббревиатура от Nuclotron-based Ion Collider fAcility (ионный коллайдер на базе нуклотрона). Но вы знаете, что это также и имя богини Победы, поэтому мы рассчитываем, что наш проект обречен на эту победу.
Периметр кольца нуклотрона – 250 метров, а коллайдера – в два раза больше. Надо сказать, что сегодня в мире насчитывается два адронных коллайдера: один – всем хорошо известный Большой адронный коллайдер в ЦЕРН, запущенный еще в 2008 году, а другой – коллайдер тяжелых ионов (он меньше по энергии) Брукхейвенской национальной лабораторией США был запущен в 2000 году. NICA будет третьим адронным коллайдером. Ну, кроме этого, на сегодня функционируют еще пять электрон-позитронных коллайдеров, но там другая наука.
В состав Комплекса NICA также входят три исследовательские установки, две из которых расположены в двух точках столкновения пучков на коллайдере – это многоцелевой детектор, или Multi-Purpose Detector (MPD), и детектор для спиновой физики, или Spin Physics Detector (SPD), а также одна установка на выведенном из нуклотрона пучке ионов – барионная материя на нуклотроне (Baryonic Matter at Nuclotron, или BM@N).
Мы запланировали в рамках нашего комплекса зону прикладных исследований. Она будет расположена на пучках, выведенных из нуклотрона. И, для того чтобы все это реализовать, необходимо также создать очень широкую инженерную инфраструктуру, которая включает в себя криогенный комплекс, фабрику сверхпроводящих магнитов (это основа нашего ускорительного комплекса), 13 высоковольтных энергетических подстанций, три мощных компьютерных кластера, связанных между собой сетью с пропускной способностью 400 гигабит в секунду и имеющих производительность более 2,5 петафлопc. Для сравнения скажу, что самый крупный компьютер в России – это компьютер Сбербанка – имеет 6 петафлопc. И мы имеем дисковую память 50 петабайт. Это все необходимо, для того чтобы анализировать и вести исследования на нашем комплексе. Кроме того, мы имеем технологические линии для разработки и создания детекторных элементов. И необходимо будет построить здания для размещения всех этих объектов, а также прибывающих к нам ученых для участия в нашем проекте.
Большую помощь в создании ряда элементов ускорительного детекторного комплекса вносят российские организации. Это прежде всего Институт ядерной физики имени Будкера Сибирского отделения академии наук, это НИЦ «Курчатовский институт», это Институт ядерных исследований Российской академии наук, это МГУ, МИФИ и очень много других организаций.
Следующий слайд, пожалуйста.
20 ноября в ходе своего визита в ОИЯИ Председатель Правительства Российской Федерации Михаил Владимирович Мишустин в торжественной обстановке запустил Бустер – это тот, второй кольцевой ускоритель, синхротрон, который находится в каскаде нашего ускорительного комплекса. Был дан старт так называемому технологическому циклу, который завершится получением циркулирующего пучка ионов в кольце Бустера. В прошлую пятницу завершился этап этого цикла – охлаждение, – который длился целую неделю, и достигнута рабочая температура 4,5 градуса Кельвина, или, если в градусах Цельсия, это будет минус 268,5 градуса. В настоящее время идет плавное повышение магнитного поля, и ожидается, что на следующем этапе будут инжектированы ионы в кольцо нашего Бустера.
Хочу отметить также, что ускоряющие системы Бустера, так называемые ВЧ-станции, а также системы электронного охлаждения были разработаны и созданы в известном институте имени Будкера Сибирского отделения академии наук.
Следующий слайд, пожалуйста.
В строительство основного здания, в котором будут размещены коллайдер и две исследовательские установки, заложены более 60 тыс. куб. метров бетона, 3 тыс. тонн стальных конструкций. Всего для стабилизации фундамента было забито около 6 тысяч свай довольно длинных. На этом слайде, который вы видите, показано состояние строительства на ноябрь этого года.
Строительство основных объектов комплекса планируется завершить до конца 2021 года. Но размещение основных элементов коллайдера мы хотим начать уже с начала следующего года по мере того, как будут сданы, этап за этапом, части туннеля этого здания под монтаж. Но экспериментальный павильон уже сдан под монтаж исследовательской установки MPD, и начата сборка большого, 900-тонного соленоидального сверхпроводящего магнита, катушка для которого весом (с упаковкой) более 120 тонн была недавно доставлена из Италии по воде.
В марте 2016 года состоялась торжественная церемония закладки первого камня в строительство этого комплекса. На церемонии присутствовали президент Российской академии наук Фортов, советник Президента Российской Федерации Фурсенко, губернатор Московской области Воробьёв и специально прилетевший из США нобелевский лауреат, профессор Дэвид Гросс, получивший эту премию в 2004 году за доказательство принципа асимптотической свободы. Этот принцип лежит в основе изучаемых на Комплексе NICA процессов. Я пару слов еще об этом скажу.
Следующий слайд, пожалуйста.
Одна из основных целей проекта в области фундаментальной науки – это воссоздание и изучение в лабораторных условиях состояния ядерной материи с максимально возможной плотностью, которая недостижима для исследований в других лабораториях мира. Такая материя существует во Вселенной только в недрах нейтронных звезд, образующихся при столкновении двух звезд.
Интерес к этим исследованиям связан с получением новых знаний о сильном взаимодействии, самом сильном из четырех фундаментальных сил природы, управляющих всеми процессами во Вселенной, от вирусов невидимых до метагалактик. Эта сила в 1038 раз превосходит хорошо всем известную силу гравитации. Чтобы понять, что такое в 1038 раз… Это как 100 солнц по массе по сравнению с массой булавочной головки. Особенность этой силы в том, что она короткодействующая и действует только в основном в пределах протонов и нейтронов, где она удерживает кирпичики мироздания, кварки, между собой, не позволяет им оттуда вылететь. И лишь малая часть этой силы, которая выходит за пределы протонов и нейтронов, связывает их в ядра, и она проявляется в ядерной энергетике и в ядерных взрывах. Это лишь ничтожная часть этих сильных взаимодействий.
Согласно же принципу асимптотической свободы, о котором я уже упоминал, кварки теряют эту силу, если их сильно сблизить. Это открытие было сделано не так давно. И это происходит в нейтронных звездах, когда ядра сильно сближаются под действием невероятно сильной гравитации.
И то же самое будет происходить на коллайдере NICA, когда будут сталкиваться два ядра золота, в каждом из которых почти по 200 протонов и нейтронов. В результате такого сжатия на очень короткое мгновение возникнет ядерная материя такой плотности, что если бы 10-рублевая монетка имела такую плотность, то она весила бы как 10 тысяч авианесущих крейсеров «Адмирал Кузнецов» в полном боевом вооружении. И температура этой материи будет около 1 трлн градусов – это в сотни тысяч раз горячее Солнца, однако она быстро охлаждается, разлетается и образует новые протоны, нейтроны, ядра и другие субъядерные частицы.
Следующий слайд, пожалуйста.
Для проведения фундаментальных исследований на установке MPD и BM@N в 2018 году были сформированы соответственно две международные коллаборации, а третья – SPD – находится в стадии формирования. В первую из них вошло более 500 ученых из 42 научных центров и 11 стран и ОИЯИ, а во вторую – около 250 ученых из 19 научных центров и 10 стран и ОИЯИ. В этих коллаборациях представлены ученые со всех четырех континентов – Европы, Азии, Америки и Африки.
Участие в коллаборациях более чем 250 российских ученых было поддержано 36 грантами Российского фонда фундаментальных исследований. Недавно были подписаны соглашения ОИЯИ с Министерством науки и технологий Китайской Народной Республики, с центром GSI в Германии, объединяющим ряд научных организаций Германии, с консорциумом пяти университетов Мексики, с консорциумом, объединяющим ряд польских университетов и научных организаций, о том, чтобы их ученые смогли участвовать в реализации проекта NICA и соответствующие министерства и ведомства этих стран финансировали это участие. Коллаборации эти постоянно расширяются за счет вступления в них новых участников. И мы ожидаем, что в период активной фазы исследований общее число участников превысит 2 тысячи.
И надо сказать, что основные усилия в реализации таких проектов – это не создание установок, не создание коллайдера даже, а это создание программного обеспечения. Самые большие человекозатраты идут именно на это. Вы все знаете, что без программного обеспечения ни одно «железо» не работает.
Ну, для примера могу сказать, что в двух крупнейших экспериментах на Большом адронном коллайдере… В эксперименте ATLAS участвует 7 тысяч коллабораций, включая 7 тысяч ученых, а на второй установке чуть поменьше – CMS – 5 тысяч ученых. Наша установка поменьше, поэтому мы ожидаем, что у нас будет немного более 2 тысяч ученых.
Вообще, коллаборация – это сообщество ученых, самоорганизующихся для создания исследовательской установки, подготовки и проведения на ней масштабных научных исследований. Коллаборация имеют свой устав и структуру управления. Научный руководитель – spokesman, руководители рабочих групп по направлениям исследований, по детекторным, инженерным системам, избираются на конкурсной основе управляющим комитетом. А в управляющем комитете, как правило, представлено по одному представителю от каждой из сотрудничающих организаций, научных центров.
Как показывает более чем полувековой опыт исследований, такая система организации является наиболее эффективной для проведения именно вот таких масштабных исследований.
Следующий слайд, пожалуйста.
Надо сказать, что Комплекс NICA обладает большим потенциалом для прикладных исследований. Начнем с области медицинских технологий. На сегодня в мире насчитывается более 70 центров протонной терапии, в которых прошло лечение более 150 тысяч онкологических больных. Кстати, первый такой центр в СССР заработал в ОИЯИ в 1967 году, и для этого использовался ускоритель фазотрон, который был запущен еще в далеком 1949 году. С тех пор через этот центр успешно прошло курс лучевой терапии более 1200 больных.
Накопленный сегодня опыт в мире свидетельствует о том, что наиболее эффективным методом лучевой терапии являются пучки углерода. Почему? Потому что пучки углерода обладают высокой избирательностью. Основная его энергия при направлении на какой-то объект выделяется в конце пути и тем самым минимально поражает ткани, которые идут по пути. Пробег же по глубине регулируется энергией пучка. Поэтому в современных центрах углеродной терапии (их не так много в мире – по-моему, три или четыре на сегодня, они исследовательские) весь объект, который должен подвергнуться облучению, разбивается на мельчайшие объекты (каждый – по 1 куб. миллиметру) и с помощью компьютером управляемого луча он микрообъект за микрообъектом уничтожает, выжигает и определяет необходимую дозу.
Такие пучки… Надо сказать, что на сегодня развитие углеродной лучевой терапии сдерживается тем, что она очень дорогая. И в этом отношении необходимо на самом деле развитие таких технологий, которые позволят обеспечить экономически доступные такие центры.
Вот пучки, которые используются в лучевой терапии углеродной, доступны на Комплексе NICA, и они будут использоваться для разработки технологий их последующего применения при создании современных центров лучевой терапии. И лежащие в основе ускорительного Комплексе NICA компактные сверхпроводящие магниты, технология которых была разработана в ОИЯИ и которые лежат в основе нашего комплекса, являются наиболее перспективными для создания именно экономичных ускорителей современных центров лучевой терапии. Вот это будет наш вклад, мы надеемся, в народное хозяйство по части медицинских технологий.
Также, поскольку у нас один из крупнейших в России, а самый производительный по гелию криогенный комплекс, естественно, в области криогенных технологий есть определенные предложения. Этот комплекс позволяет вести масштабные научные и промышленные разработки с использованием температур, близких к абсолютному нулю, например для создания хранилищ и систем транспортировки сжиженных газов.
Следующий слайд, пожалуйста.
В рамках проекта «Комплекс NICA» ведется уникальная разработка (в мире пока нет таких аналогов) – это создание мегаваттного накопителя энергии. Накопитель, может, не очень большой – до 5 мегаджоулей, но он имеет большой импульсный пик, поэтому он является мегаваттным, и он создан на основе того самого дубнинского сверхпроводящего кабеля, который лежит в основе всей нашей криогенной технологии. Такой кабель имеет толщину чуть меньше обычного карандаша и способен проводить ток 15 килоампер. Для того чтобы медный проводник проводил такой ток, он должен иметь толщину литровой бутылки.
Накопители энергии такого типа позволят в какой-то степени изменить современный мир энергопотребления, потому что они позволят более эффективно использовать альтернативные источники энергии, которые не могут постоянно подпитывать потребителей, – это солнце, ветер и другие.
Что еще можно сказать по части прикладных исследований – это то, что на ускорителе Комплекса NICA может быть воспроизведен весь спектр частиц ионизирующего облучения далекого космоса, там, где нет защиты от магнитного поля Земли. Такие частицы нарушают работу электроники и, конечно, опасны для космонавта.
У нас создается специальная экспериментальная зона, где будут использоваться эти уникальные пучки ионов Комплекса NICA, для того чтобы вести разработки радиационно стойкой электроники для космических аппаратов и других целей, где требуется использование такой электроники, изучаться воздействие ионных пучков на биологические объекты, в том числе для подготовки длительных космических экспедиций на Марс, Венеру, включая изучение степени радиационного повреждения центров нервной высшей деятельности, а также разрабатываются защита и репарация этих систем.
Наши коллеги в ОИЯИ, из лаборатории радиобиологических исследований, уже давно на нашей установке ведут такие эксперименты. Изучается нарушение когнитивных способностей обезьян при облучении их гиппокампа теми самыми лучами, которые будут в далеком космосе. Предварительно эти обезьяны были обучены интеллектуальным играм, для того чтобы понять, как меняются их когнитивные способности. Это, конечно, не моя сфера деятельности, но, присутствуя на докладах наших коллег-биологов, видно, что при очень незначительных дозах когнитивные способности повышаются, а потом резко падают. Конечно, все дозы облучения, даже тех же обезьян, не опасны для жизни, они лимитированы.
Следующий слайд, пожалуйста.
Я хочу с большим удовлетворением сказать, что под председательством Лилии Салаватовны Гумеровой в Дубне 23 октября состоялось выездное заседание Комитета Совета Федерации по науке, образованию и культуре, на котором были рассмотрены опыт и перспективы жизнедеятельности ОИЯИ, функционирования наукоградов и ряд других важных тем.
С особой благодарностью хочу отметить проявленное внимание к перечисленным ниже вопросам, законодательное обеспечение которых, на наш взгляд, имеет принципиальное значение для научно-технологического развития России.
Деятельность научных международных организаций на территории Российской Федерации; статус научных проектов класса мегасайенс; правовое положение иностранных ученых в Российской Федерации; положение о российских участниках международных научных коллабораций, консорциумов, интегрирующих вузы, научные организации и организации реального сектора экономики; социальная поддержка талантливых исследователей и членов их семей (льготная ипотека и другое); повышение престижа науки и широкой информированности регионов о доступных инструментах научно-технической деятельности.
Следующий слайд, пожалуйста.
Для решения этих вопросов хотим предложить следующее. В наукограде Дубна Московской области сложилась уникальная модель взаимодействия властей федерального, регионального и муниципального уровней, передового научно-производственного комплекса, особой экономической зоны и международной научной организации ОИЯИ, которую можно тиражировать. Эффективное взаимодействие всех звеньев этой модели требует благоприятной нормативно-правовой базы для форсированного научно-технологического и социального развития городских территорий.
Правительство Российской Федерации формирует новый механизм, например формат инновационных научно-технологических центров. И аналогичные возможности развития необходимо создать для наукоградов – этих уникальных городских образований, созданных 15 лет назад, не убирая уже настроенный инструмент, но дав ему новый импульс развития и мотив для консолидации всех его секторов, включая созданные и интегрированные между собой современные научные и инженерные школы.
Модель развития привлекательной городской и социальной среды: наука, образование, культура, главный показатель которой – приток населения, а не убыль в мегаполисы. И Дубна готова выступить локомотивом такой модели «Наукоград 2.0».
Конечно, ваша поддержка развития наукоградов на законодательном уровне послужит не только научно-технологическому развитию России, но и ускоренному росту образовательного, культурного уровня страны в целом.
Следующий слайд, пожалуйста.
Одним из основных лозунгов нашего института был лозунг «Наука сближает народы». Мы считаем, что этот же лозунг можно применить и к нашему проекту «Комплекс NICA».
Большое спасибо за внимание. (Аплодисменты.)
Председательствующий. Спасибо.
Уважаемый Владимир Димитриевич, я благодарю Вас за очень интересное выступление.
Уважаемые коллеги, нам надо знать, какие мегапроекты у нас реализуются в стране, с одной стороны, быть в курсе, а с другой стороны, Владимир Димитриевич изложил конкретные предложения по законодательному обеспечению научно-технологического развития. Это уже новая, следующая ступень законодательного обеспечения. Мы должны создать такие правовые условия, чтобы эти мегапроекты успешно развивались, чтобы то, о чем говорит наш президент, что нужно прорывное инновационное, научно-технологическое развитие страны, чтобы под этим были правовая база и содействие, и понимание важности таких проектов для фундаментальной науки и для практической сферы.
Поэтому прошу комитет по науке и образованию, Лилия Салаватовна, продолжить ваше выездное заседание, которое успешно прошло в Дубне, в плане некой «дорожной карты» разработки проектов законов совместно, конечно же, с учеными академии наук по развитию, актуализации наших законов в поддержку развития науки и научно-технологического развития.
Так что, я думаю, Владимир Димитриевич, Ваше выступление будет иметь и практическую отдачу. Спасибо. Успехов Вам дальнейших!
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments