Специалисты объяснили, зачем ученые разгоняют частицы до гигантских скоростей

Ускорение частиц делается ради развития науки и передовых технологий в промышленности и медицине. Из примерно 40 тысяч ускорителей, функционирующих в мире, меньше 5% работает на чистую науку. Треть мощностей обслуживает промышленность, треть — полупроводниковые технологии, треть участвует в радиотерапии.

Специалисты рассказали о линейных, круговых и ускорителях-синхротронах. Конструкция линейного ускорителя самая простая. Самый длинный в мире линейный ускоритель — 3,2 километра — расположен в Стэнфорде (США). Частицы применяют для научных исследований и экспериментов в разных областях: от физики до медицины.

Протонный ускоритель Института ядерных исследований РАН в Троицке длиной в полкилометра — самый большой в Евразии. На этой установке исследуют, к примеру, свойства различных материалов и получают медицинские изотопы для томографии.

Если добавить к линейному ускорителю магниты и закольцевать его вакуумную трубу, получится круговой, или циклический, ускоритель. Самый мощный кольцевой ускоритель частиц в мире — Большой адронный коллайдер. Основная задача этого исследовательского комплекса — проверка теоретических представлений о физике элементарных частиц и их изучение.

Сейчас проектируют и планируют построить в Японии Международный линейный коллайдер. В России достраивают большой коллайдер в Дубне. Этот круговой ускоритель будут использовать для фундаментальных и прикладных исследований, включая космическую медицину и терапию онкологических заболеваний.

Ускорителей-синхротронов последнего четвертого поколения в мире всего три: это MAX-IV в Швеции, Sirius в Бразилии, ESRF-EBS во Франции. Четвертый строится в России — СКИФ (Сибирский кольцевой источник фотонов) планируют запустить в 2024 году в новосибирском наукограде Кольцово.

В России есть два синхротрона — в Институте ядерной физики Сибирского отделения РАН и в Курчатовском институте в Москве.

— СКИФ поможет изучать структуру органических и неорганических материалов, в том числе композитных, а также образцов горных пород. Для этого мы собираемся воспользоваться возможностями двух станций для высокоразрешающей нанотомографии и визуализации быстро протекающих процессов. Получаемые данные помогут моделировать процессы в нефтяных пластах и извлекать углеводороды на 10–15% эффективнее, — рассказал руководитель проекта «Цифровой керн» «Газпром нефти» Владислав Крутько.

Всего к СКИФу смогут подключиться до 30 станций, первыми станут шесть по самым востребованным направлениям науки и промышленности. Помимо исследований в области нефтегазодобычи они будут изучать структуру материалов, процесс возникновения микротрещин и ход химических реакций для решения задач электроники.