НИИ ядерной физики при ТПУ: различия между версиями

[[Файл:Normal img 1146-1-.jpg|300px|right|thumb|НИИ ядерной физики, 11 корпус - пр. Ленина, 2а, строение 11]]

'''Научно-исследовательский институт ядерной физики при ТПУ (НИИ ЯФ ТПУ)''' - НИИ при [[ТПУ|Томском политехническом университете]], занимающийся исследованиями в области ядерной физики.

В начале 1950-х гг. во многих столицах союзных республик в системе Академии наук были созданы институты ядерной физики (Киев, Минск, Рига, Тбилиси, Ташкент, Алма-Ата), целью которых было внедрение методов ядерной физики в науку, медицину и промышленность своих республик. В Обнинске была запущена первая в мире АЭС. Стандартным набором физических установок, на основе которых создавались такие институты, были ядерный реактор, циклотрон и электростатический генератор.  

Ректор ТПИ в 1944 - 1970 гг. А.А. Воробьев почувствовал благоприятное отношение руководства страны к ядерной физике и на правительственном уровне решил вопрос о создании такого же института в системе высшей школы.  

Планировалось, что материальной базой этого института должны быть не только необходимые для любого института ядерной физики такие установки, как ядерный реактор, циклотрон и электростатический генератор, но и электронные ускорители, в разработке которых ТПИ к тому времени имел серьезный задел, - обычные, сильноточные и малогабаритные бетатроны и самый большой в то время электронный синхротрон на энергию 1,5 ГэВ.

Учитывая существенный в то время большой интерес к испытаниям аппаратуры под действием электромагнитного импульса ядерного взрыва, на базе имевшихся достижений ТПИ в высоковольтной технике было создано специальное подразделение высоковольтной наносекундной техники, которое возглавили А.А. Воробьев и Г.А. Месяц.

[[Файл:Vorobiov.jpg|300px|right|thumb|А.А. Воробьев]]

Для работы в области ядерной физики были нужны высококлассные специалисты, которых не было в ТПИ, поэтому А.А. Воробьев принимал активные меры по поиску и подготовке их в научных учреждениях Москвы, особенно в МГУ, откуда и приехали в институт первые специалисты по ядерной физике. Однако сделать это было нелегко. Трудность заключалась в том, что именно в это время в Новосибирске создавалось Сибирское отделение Академии наук СССР, для комплектования которого также подыскивались и готовились кадры в Москве и Ленинграде. Естественно, Сибирское отделение могло предложить более заманчивую перспективу для ученых. В такой ситуации Воробьев принимал и другие способы подбора специалистов для вновь создаваемого института. Для этого использовалась и целевая аспирантура, индивидуальный отбор выпускников физико-технического факультета и других факультетов ТПИ. Были установлены связи со многими университетами страны, где была представлена ядерная физика. Позже подготовка кадров проходила на кафедре № 12 физико-технического факультета и кафедре физической электроники электрофизического факультета.  

Впоследствии в НИИ ЯФ сложился высококвалифицированный коллектив специалистов  из выпускников  университетов и технических вузов, способный не только квалифицированно проектировать, строить и эксплуатировать такие сложные электрофизические установки, как ядерный реактор, циклотрон и синхротрон «Сириус», но и с их помощью на высоком научном уровне проводить сложные научные исследования.  

НИИ ядерной физики, электроники и автоматики при Томском политехническом институте (НИИ ЯФЭА при ТПИ) основан приказом Министерства высшего образования СССР от 3 января 1958 г. С 1975 года институт переименован в НИИ ЯФ при ТПИ, с 1998 г. – в государственное научное учреждение " Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете Министерства образования Российской Федерации" (ГНУ " НИИ ЯФ при ТПУ").  

Научные исследования в институте проводятся по следующим основным направлениям:  

Идеи ученых НИИ ЯФ при ТПИ получили признание мировой научной общественности. Это относится к бетатронам, особенно малогабаритным, инициатором в создании которых был А.А. Воробьев, и к наносекундным высоковольтным импульсным устройствам. Если на первом этапе разрабатывались только высоковольтные устройства для управления работой мощных лазеров и пузырьковых камер, то со временем круг таких исследований существенно расширился. На этой основе стали сооружаться сначала сильноточные электронные, а затем и сильноточные ионные ускорители. В последующем на основе сильноточных электронных ускорителей разрабатывались СВЧ-генераторы предельно возможного гигаваттного уровня мощности. Такие устройства вызвали широкое обсуждение на различных международных конференциях.

Заслуживает серьезного внимания идея А.А. Воробьева о существовании аномально большого прохождения высокоэнергетичных электронов через кристаллы и возможность разработки на этой основе нового типа ускорителей заряженных частиц на сверхвысокие энергии и нового источника мощного квазимонохроматического тормозного излучения. Сначала специалистами это было воспринято резко отрицательно. Однако в последующем эти идеи находят подтверждение в работах многих лабораторий мира и развиваются в НИИ ЯФ в рамках международного сотрудничества. [1; 30-31]

Разработанные в НИИ ЯФ бетатронные дефектоскопы для проверки сохранности электрооборудования при внедрении в 1973г. дали экономический эффект в 600 тысяч рублей в год.  

[[Файл:Koll.png|450px|right|thumb|]]

Работы по проектированию синхротрона начались в 1954г. по инициативе и под общим руководством ректора ТПИ А.А. Воробьева. Строительство и запуск ускорителя были проведены практически полностью силами ученых и инженеров ТПИ под руководством директора НИИ ядерной физики электроники и автоматики ТПУ (будущего ректора ТУСУРа, а затем ТПИ) И.П. Чучалина.  

К началу 1964 г. сооружение синхротрона было закончено, для запуска и эксплуатации ускорителя был создан объект "Сириус".

В 1960-х годах, параллельно с завершением работ по запуску синхротрона, были начаты работы по созданию аппаратуры для исследования когерентного тормозного излучения (КТИ) в ориентированных кри¬сталлах 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 был создан парный магнитный -спектрометр. В результате на кристалле алмаза был получен линейно-поляризованный пучок КТИ с величиной поляризации более 80%.  

В 1968 - 1969 г.г. были получены первые экспериментальные результаты на пучках - квантов: измерено время жизни π0-мезона с лучшей в мире точностью и начались систематические измерения асимметрии фотообразования π+-мезонов на протонах. В это время были освоены современные методики и подготовлены детекторы частиц, по своим характеристикам не уступавшие зарубежным: - искровые камеры с высоковольтными источниками питания; - черенковские спектрометры полного поглощения; - время-пролетные сцинтилляционные системы с разрешением по времени 10-9 с.  

В 80-е и 90-е годы был модернизирован синхротрон, получены интенсивные поляризованные пучки фотонов высокой энергии, созданы многоцелевые детектирующие системы на основе широкоапертурных детекторов, создана локальная вычислительная сеть. На новых экспериментальных установках были получены важные и приоритетные физические результаты по околопороговому образованию нейтральных мезонов на легких ядрах, эксклюзивному фотообразованию пионов на ядрах углерода и по парциальным реакциям фотообразования нейтральных пионов на легчайших ядрах, фотодезинтеграции дейтерия линейно поляризованными фотонами.  

Другим важным направлением исследований на синхротроне была физика взаимодействия ультрарелятивистских электронов с конденсированными средами. Это направление начало интенсивно развиваться в конце 70-х под руководством А.П. Потылицына.  

Прецизионное измерение характеристик КТИ, проводившееся на синхротроне “Сириус" во второй половине 70-х годов, показало наличие явных аномалий, которые не описывались теорией КТИ. Так, в эксперименте, проведенном на "Сириусе" с монокристаллом алмаза, был обнаружен 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 выраженный 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 кристаллических мишеней на многих ускорителях. Также целый ряд других характеристик ИК, измеренных впервые на синхротроне "Сириус", нашли свое подтверждение и развитие в экспериментах, поставленных на различных электронных ускорителях Европы, Японии и стран СНГ.  

В 1985 г. 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.  

В 2000-е годы на синхротроне «Сириус» проведены два эксперимента. В одном исследовались изобарные конфигурации в ядрах. Была сделана оценка числа Delta-изобар в основном состоянии легких ядер.

'''2004г.'''

Руководитель лаборатории - Стибунов Виктор Николаевич, д.ф.-м.н., профессор.

Руководитель: д.ф-м.н., профессор В.П. Кривобоков.  

На базе лаборатории НИИ ЯФ, руководимой будущим академиком Месяцем Г.А., был организован Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Академии наук. НИИ ЯФ сыграл большую роль в создании новых научно-исследовательских институтов, появившихся позднее при Томском политехническом институте и вне его: Института электронной интроскопии, Институт высоких напряжений, Института автоматики и электромеханики. Институт с первых дней существования был базой для подготовки инженерных кадров. В лабораториях  института проходят производственные и преддипломные практики, выполняют дипломные и лабораторные работы студенты ТПУ и вузов Томска.

Институт выполнял научно-исследовательские работы  для ряда производственных предприятий г. Томска. На приборном заводе было налажено производство малогабаритных бетатронов, широко используемых  в дефектоскопических приборах и медицине (руководитель – В.Л. Чахлов). Выполнялись работы для подшипникового завода (магнитные сепараторы шлама – руководители Епонешников В.Н., Романов Ю.А.), инструментального завода – упрочение инструмента с помощью пучков заряженных частиц – руководители Рябчиков А.И., Ремнев Г.Е.). Большая работа по внедрению  разработанных в институте ядерно-физических методов  определения примесей в полупроводниках велась в НИИ ПП (Чернов И.П., Кузнецов Б.И., Ятис А.А., Мамонтов А.П.).

Как и все организации города, в советское время  НИИ ЯФ принимал участие в строительстве жилья и объектов соцкультбыта. Монтаж технологического оборудования  институт вел на птицефабрике  и Кузовлевском тепличном комбинате, в бассейне «Томь» и Технопарке, привлекался к обустройству стадиона «Труд», участвовал в  благоустройстве Лагерного сада.

Под руководством И.П. Чучалина в НИИ ЯФ была создана уникальная научно-техническая база, включавшая сложные электрофизические установки: бетатроны, микротроны, циклотрон, электростатический генератор. Он принял активное участие в создании синхротрона «Сириус» на 1,5 ГэВ, руководил работами по системе питания электромагнита, системы инжекции, по проведению пуско-наладочных работ и др. Запущенный в феврале 1965г. 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 в создании синхротрона и проводившие на нем исследования,  стали крупными учеными, докторами, кандидатами наук. На синхротроне проводятся научные исследования, в том числе совместно с учеными из США, Японии.

В июле 1967 г. осуществлен запуск исследовательского  атомного реактора ИРТ-1000. В сооружении объектов реактора и жилого поселка «Спутник» Ч. внес большой вклад.  Исследовательский реактор НИИ ЯФ – единственный на территории Сибири и Д. Востока, на нем проводятся исследования, связанные с изучением природных ресурсов, развития производственных сил, практической медицины этого региона. НИИ ЯФ стал базой подготовки научных и инженерных кадров для ряда направлений науки и техники, в т.ч. оборонной промышленности. Ныне это один из ведущих НИИ ядерно-физического профиля в системе высшего образования. Научные исследования сотрудников института получили признание научной общественности в стране и за рубежом.  

В 1968 - 1970 гг. – старший научный сотрудник НИИ ЯФ – докторант. Докторская диссертация им защищена в Совете ТПИ в январе 1971 г. на тему «Основные вопросы разработки, исследование и усовершенствование синхротрона на 1,5 ГэВ». С 1970 по 1972 гг. – научный руководитель объекта «Сириус» НИИ ЯФ, возглавлял сектор высоких энергий для подготовки и проведения физических экспериментов.

На базе уникального комплекса электронных и протонных ускорителей с широким диапазоном энергии заряженных частиц, включающего электронный синхротрон на 1500 МэВ «Сириус», сильноточный бетатрон на 25 МэВ, электростатический генератор на 2,5 МэВ, циклотрон с диаметром полюсов 1,2 м, исследовательский реактор, сильноточный ускоритель «Тонус» и др., были проведены исследования по широкому кругу проблем в области ядерной физики, в том числе физики высокотемпературной плазмы, физической электроники и др., подготовлен большой отряд ученых, специалистов. Большое внимание уделял внедрению результатов исследований института в народное хозяйство.  

На годы директорства Усова НИИ ЯФ пришлось самое тяжелое время для российской науки в ее новейшей истории. Для НИИ ЯФ это был особенно трудный период, т. к. основная его научная тематика ориентирована на фундаментальные исследования, базирующиеся на дорогостоящих экспериментах с использованием энергоемкого крупномасштабного оборудования. Резкое сокращение бюджетного финансирования, практически полное отсутствие заказов по оборонной тематике, наличие в «хозяйстве» НИИ ЯФ атомного реактора с поселком-спутником, целой галемы ускорителей заряженных частиц, включая синхротрон «Сириус», потребовали от всего коллектива НИИ ЯФ, руководства ТПУ огромных усилий по спасению института. Большая тяжесть лежала на плечах директора НИИ ЯФ У. Институт выстоял, хотя и с серьезными потерями высококвалифицированных кадров, и начал постепенно восстанавливать свой потенциал.

1. М.Г. Николаев. «Ректор Томского политехнического института А.А. Воробьев. Воспоминания, размышления». Изд-во «Красное знамя», Томск, 2000г. – 142с.

9. [[Гагарин Александр Вячеславович|Гагарин А.В.]] Биографический справочник «Профессора Томского политехнического университета»: Том 3, часть 2 - Томск: Изд-во ТПУ, 2006 - 265 стр.

10. Гагарин А.В. Биографический справочник «Профессора Томского политехнического университета»: Том 3, часть 1- Томск: Изд-во ТПУ, 2005-326 стр.

12. Гагарин А.В., Ушаков В.Я.Профессора Томского политехнического университета 1991-1997гг.: Биографический сборник – Томск: Изд-во НТЛ, 1998 – 292 стр.

14.    М.Г. Николаев «Политехники – родному Томску». Изд-во «Красное знамя»; Томск – 2001, 246 с.