Синхротрон "СИРИУС": различия между версиями

[[Файл:2308390.jpg|200px|right|thumb|"Сириус" выходит на орбиту". Публикация в газете "Красное знамя" с подписями разработчиков через 10 лет после пуска синхротрона. 23.01.1975 г.]]

'''Синхротрон СИРИУС (Сибирский резонансный импульсный ускоритель)''' – ускоритель электронов на энергию 1,5 ГэВ, созданный учеными [[ТПУ|Томского политехнического института]] в 1960-е гг. Синхротрон «Сириус» — кольцевой электронный ускоритель в СССР, в 60-70-х годах прошлого века входил в десятку крупнейших синхротронов мира. Являлся ускорителем первого поколения со слабой фокусировкой. Был построен и запущен в эксплуатацию в 1965 году, располагался в [[11 корпус|11-м корпусе]] [[ТПУ|Томского политехнического университета]]. Общий вес установки — порядка 240 тонн, а мощность — 1,5 ГэВ. В 2008 году произошла остановка эксплуатации синхротрона из-за несоответствия мировому уровню параметров электронного пучка, а также больших энергозатрат. В 2023 г. на основании решения Минобрнауки РФ демонтирован.

Реализацию этого решения [[Воробьев Александр Акимович|А.А. Воробьев]] поручил своим ученикам – руководителям лабораторий и ответственным исполнителям отдельных узлов. В 1958 году на базе трех лабораторий [[Физико-технический факультет ТПУ|ФТФ]]: №1 – фотоядерных исследований, №2 – разработки электронных ускорителей, №3 – циклотронной лаборатории, был создан [[НИИ ядерной физики при ТПУ|НИИ ядерной физики]], электроники и автоматики. Директором [[НИИ ядерной физики при ТПУ|НИИ ЯФ]] был назначен 32-летний к.т.н. И.П. Чучалин, руководителем сектора разработки ускорителей на высокие энергии – Г.И. Димов, разработки электротехнических и радиотехнических систем – Б.А. Солнцев, вакуумной техники – А.Г. Власов, сверхвысоких частот – [[Диденко Андрей Николаевич|А.Н. Диденко]].

Запущенный в 1965 г. синхротрон «Сириус» являлся самым мощным в стране и одним из крупнейших в мире. На нем был проведен большой объем фундаментальных исследований по физике ускорения заряженных частиц, физике ядра и элементарных частиц, физике твердого тела. Многие сотрудники, участвовавшие создании синхротрона и проводившие на нем исследования, стали крупными учеными, докторами, кандидатами наук. До настоящего времени на синхротроне проводятся научные исследования, в том числе совместно с учеными из США и Японии.

[[Файл:Сириус.jpg|300px|right|thumb|]]

В 1960-х годах, параллельно с завершением работ по запуску синхротрона, по инициативе В.М.Кузнецова были начаты работы по созданию аппаратуры для исследования когерентного тормозного излучения (КТИ) в ориентированных кристаллах и по получению эксплуатационного пучка КТИ для экспериментов по физике элементарных частиц. Для этого, в 1968 г. был разработан, изготовлен и размещен в прямолинейном промежутке синхротрона прецизионный гониометр. В это же время под руководством Б.Н.Калинина был создан парный магнитный -спектрометр. В результате на кристалле алмаза был получен линейно-поляризованный пучок КТИ с величиной поляризации более 80%.  

В 80-х годах была создана группа под руководством Г.Н. Дудкина для работы по созданию глубоководного детектора космического излучения на оз. Байкал в рамках коллаборации с ИЯИ и другими институтами. Затем она выделилась в отдельную лабораторию. Еще одна группа, под руководством В.Н. Стибунова, приняла участие в поляризационных экспериментах по взаимодействию электронов и фотонов с дейтронами на ускорителе ВЭПП-3 в Новосибирском ИЯФе. Она также выделилась в отдельную лабораторию.  

Прецизионное измерение характеристик КТИ, проводившееся на синхротроне “Сириус" во второй половине 70-х годов, показало на¬личие явных аномалий, которые не описывались теорией КТИ. Так, в эксперименте, проведенном на "Сириусе" с монокристаллом алмаза, был обна¬ружен эффект КТИ В. Началось исследование излучения при каналировании (ИК) релятивистских частиц. В эксперименте на «Сириусе» в 1978 г. впервые было показано, что радиационные потери имеют ярко выражен¬ный максимум в случае движения электронов вдоль кристаллографической оси. Несколько позже аналогичные результаты были получены российско-американской группой на позитронном пучке Стэнфордского ускорителя и ереванской группой на синхротроне "АРУС". Обнаруженный эффект широко использовался впоследствии для ориентации кристал¬лических мишеней на многих ускорителях. Также целый ряд других характеристик ИК, измеренных впервые на синхротроне "Си¬риус", нашли свое подтверждение и развитие в экспериментах, поставленных на раз¬личных электронных ускорителях Европы, Японии и стран СНГ.  

В качестве возможного приложения ИК была показана возможность создания эффектив¬ного источника позитронов на основе конвертора из ориентированного кристалла, которая была проверена в 1996 г. в российско-японском эксперименте на Токийском синхротроне. В 1998 г. аналогичный совместный эксперимент был проведен на линейном ускорителе Национальной лаборатории по физике высоких энергий (Цукуба, Япония).

В 1985 году в эксперименте, проведенном на "Сириусе", обнаружен новый тип излучения, названный параметрическим рентгеновским излучением (ПРИ). В дальнейшем, ха¬рактеристики ПРИ были исследованы на "Сириусе" с использованием современной аппаратуры (гониометр с азотным охлаждением, координатные рентгенов-ские детекторы, полупроводниковые спектрометры и др). Результаты пионерских экспериментов томской группы были подтверждены как теоретически, так и экспериментально во многих ускорительных лабора¬ториях США, Японии, Канады, Германии.  

Один из создателей синхротрона «Сириус». В 1970 - 1972 гг. – научный руководитель объекта «Сириус» [[НИИ ядерной физики при ТПУ|НИИ ЯФ]], возглвлял сектор высоких энергий для подготовки и проведения физических экспериментов.  

В 1979 г. экспериментально был обнаружен новый тип электромагнитного излучения тремя исследовательскими группами – на синхротроне «Сириус» (Томск), на Ереванском синхротроне и на Стенфордском линейном ускорителе (США). Эти эксперименты стимулировали быстрое развертывание исследований характеристик обнаруженного излучения практически во всех научных центрах, имеющих электронные ускорители. Сергей Александрович возглавил в НИИ ЯФ это очень перспективное направление, связанное с экспериментальными исследованимя новых типов излучения релятивистских электронов в кристаллических мишенях – излучение при каналировании, параметрическое рентгеновское излучение, рентгеновское переходное излучение.

С 1958 по 1991 гг. в лаборатории №11 ТПИ (Лаборатория фундаментальных исследований структуры ядра и электромагнитных взаимодействий релятивистских заряженных частиц) под руководством Филимонова проводились теоретические исследования Гиперядер. Предложил новый механизм безмезонного распада - непосредственный переход Λ-гиперона в нейтрон.  

На 5 курсе ТПИ в числе других выпускников ЭМФ был привлечен к работам по сооружению синхротрона «Сириус» в [[НИИ ядерной физики при ТПУ|НИИ ЯФ]] при ТПИ. И. была определена тема дипломного проекта «Расчет электромагнита и разработка его системы охлаждения». Представленный проект получил высокую оценку рецензентов, членов ГЭКа и после некоторой доработки был рекомендован к реализации при изготовлении электомагнита будущего синхротрона. По решению ГЭКа И. был оставлен а ТПИ для продолжения научно-исследовательской работы.

И. были выполнены исследования по проблеме бездуговой коммутации больших импульсных токов. Эти работы сыграли значительную роль в решении многих задач, связанных с импульсным питанием. Им был разработан и предложен ряд оригинальных схем и устройств бездуговой коммутации токов, применение которых в системах питания различных электрофизических установок и в электрических машинах существенно повысило эффективность и надежность их работы. Результаты этих исследований были обобщены в его доктоской диссертации «Коммутация тока в схемах получения магнитных полей и в электрических машинах», которая была защищена в Совете ТПИ в 1969г. В НИИ ЯФ И. являлся научным руководителем по разработке различных электротехнических и радиотехнических схем. По результатам этих работ опубликовано 40 статей, получено 20 авторских свидетельств на изобретения.

Был руководителем лаборатории систем питания (лаборатория № 53) [[НИИ ядерной физики при ТПУ|НИИ ЯФ]] ТПИ в 1962 - 1972 гг. Формирование будущей лаборатории проходило параллельно с созданием научного коллектива института, который складывался из выпускников 1956-1958 годов [[Физико-технический факультет ТПУ|ФТФ]], кафедры электрических машин ФАЭМ. В тот период для разработки импульсных бетатронов, научного обоснования проекта синхротрона "Сириус" [[Сипайлов Геннадий Антонович|Г.А. Сипайлов]] и [[Чучалин Иван Петрович|И.П. Чучалин]] привлекают [[Ивашин Виктор Васильевич|В.В. Ивашина]], [[Кочегуров Владимир Александрович|В.А. Кочегурова]], В.М. Кузнецова и других молодых исследователей. Перед ними ставится задача разработки электромагнита и системы питания. Параллельно под научным руководством Б.А Солнцева идёт разработка ВЧ-системы синхротрона… В 1958-60 годы лаборатория разрабатывала и реализовывала принципиальные схемы питания синхротрона (группа В.М. Кузнецова). Тогда же на радиочастотном фазотроне был выполнен большой цикл исследований бетатронного захвата электронного пучка в синхротрон.  

Переломным в развитии импульсных систем питания стал 1963 год, когда в НИИ ГПЭ поступила первая заявка на изобретение "Генератор импульсов тока для питания обмоток возбуждения циклических ускорителей" (В.В. Ивашин, [[Сипайлов Геннадий Антонович|Г.А. Сипайлов]]): ёмкостной накопитель при формировании импульсов тока в индуктивной нагрузке в однополярном режиме (по напряжению). Это позволило снять проблемы надёжности ёмкостного накопителя "Сириус", а с появлением силовых полупроводниковых вентилей эффективно решать вопросы импульсного питания бетатронов, как малогабаритных, так и сильноточных. В ходе исследований систем вентильно-механической коммутации тока были развиты два направления: безыскровая вентильно-механическая коммутация коллекторных машин постоянного тока и электродинамические приводы электропроводящих масс, позволившие разработать импульсные линейные двигатели.  

'''[[Кочегуров Владимир Александрович|Кочегуров Владимир Александрович]]''' (профессор кафедры прикладной математики ТПУ, С ноября 1959 г. – старший научный сотрудник [[НИИ ядерной физики при ТПУ|НИИ ЯФ]]; в 1960-1964 гг. – заместитель руководителя лаборатории электроники и авоматики [[НИИ ядерной физики при ТПУ|НИИ ЯФ]], с сентября 1964 г. по сентябрь 1965 г. – заместитель директора [[НИИ ядерной физики при ТПУ|НИИ ЯФ]] по научной работе, заведующий лабораторией по разработке ускорителей; заместитель научного руководителя по сооружению электонного синхротрона «Сириус».)