В 1932 году наука открыла нейтрон. Казалось бы, это был последний неизвестный «кирпичик» в составе атома, но он лишь подогрел интерес устройству вещества. В честь 80-летия атомной промышленности рассказываем о важных вехах в истории атомной физики.
20 августа 1945 года был создан Специальный комитет по использованию атомной энергии. Эта дата считается днем рождения отечественной атомной промышленности. Конечно, она выстраивалась на прочном фундаменте, выстроенном за предшествовавшие годы.
Одним из основополагающих «камней» этого фундамента стал Радиевый институт, открывший свои двери в 1922 году. Академик Владимир Вернадский, основатель и первый директор института, сразу обозначил благородную цель: поставить внутриатомную энергию на службу человечества, хотя тогда ученые еще не знали, как ее извлечь.
1937 год — Квартирный циклотрон
Для исследования «глубин» атома требовалось ускорительное оборудование. В начале 1930-х годов появилась новая схема циклического ускорителя, циклотрона. Так началась новая важная эра в истории исследования физики. Конечно, советские ученые — Георгий Гамов и Лев Мысовский при поддержке Владимира Вернадского, Виталия Хлопина и Игоря Курчатова, — сразу взялись за проект.
Циклотрон — циклический ускоритель тяжелых заряженных частиц. Частицы движутся в магнитном поле, а ускоряет их высокочастотное электрическое поле. Частицы в таком ускорителе разгоняются по раскручивающейся спирали.
Собирали первый в Европе циклотрон в квартире Льва Мысовского. Тяжелый, 36-тонный инструмент расположили в гостиной, пульт управления — на кухне, а экспериментальный зал — в подвале. Именно на этом циклотроне были получены первые облученные образцы урана, а чуть позже — микрограммы плутония.
Циклотрон проработал до конца 1970-х. Легендарную установку можно увидеть воочию на экспозиции «Первый в Европе» в музее Радиевого института.
1967 год — Крупнейший в мире ускоритель протонов
К сожалению, циклотроны не подходили для еще более сильного разгона частиц из-за своей базовой конструкции, а линейные ускорители занимали слишком много места. Так родилась схема синхротрона. Установку построили в Институте физики высоких энергий в Протвино. Кстати, сам наукоград возник как раз из-за этого ускорителя.
Легендарный протонный синхротрон У-70 был запущен 14 октября 1967 года. Через год он вышел на рекордные для мира показатели, и по сей день он остается самым высокоэнергетическим ускорителем в России.
На нем было совершено множество фундаментальных физических открытий мирового значения. В частности, ученые обнаружили возрастание плотных сечений и радиуса сильных взаимодействий с ростом энергии столкновений, а также открыли эффект масштабной инвариантности в процессах множественной генерации адронов.
1968 — Рекорд токамака Т-3
Параллельно с ускорителями развивалось оборудование для работы с плазмой. В частности, ученые стремились управлять термоядерным синтезом, чтобы направить его энергию на благо — создать термоядерный реактор. Идею такой установки предложил Олег Лаврентьев, теоретическую основу развили в 1951 году Андрей Сахаров и Игорь Тамм, а название придумал Игорь Головин, ученик Курчатова. Так в мировой науке появилось слово «токамак».
«Токамак» расшифровывается как «ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками». Это установка в форме бублика, в которой с помощью магнитных полей удерживается разогретая плазма.
Мировое научное сообщество не верило в технологию, пока наши ученые не установили рекорд — на токамаке Т-3 в Институте атомной энергии имени Игоря Курчатова электронная температура плазмы достигла 1 кэВ, или 11,6 миллиона градусов Цельсия. Чтобы подтвердить достижение, в СССР приехали английские ученые со своей аппаратурой. Так токамаки стали международным стандартом.
Строящийся Международный экспериментальный термоядерный реактор (ITER) — именно токамак.
1989 год — Лазерный комплекс «Искра»
Еще один инструмент для исследования вещества и «зажигания» термоядерного топлива — мощные лазеры. Первое совещание, посвященное лазерам в РФЯЦ-ВНИИЭФ (Саров), провел в 1963 году сам Юлий Харитон, один из отцов-основателей атомной отрасли. Так в институте стартовали экспериментальные работы с лазерами. В 1970 году появилось подразделение Сектор-13, специализирующееся на лазерах. Эксперименты на первых лазерах показывали хорошие результаты, поэтому было принято решение создать в институте многоцелевые лазерные установки.
Пиком развития лазерных установок в тот исторический период стал запуск 12-канальной «Искры-5» с мощностью 30 ТВт и энергией излучения до 30 кДж. Она стала крупнейшей подобной установкой в Европе.
2025 год — Первый сеанс на комплексе NICA
Отечественные ученые продолжают исследования атома. В конце марта 2025 года комплекс NICA начал свой первый сеанс ускорения частиц.
NICA — уникальная научная установка класса «мега-саенс», расположенная в Дубне. Она состоит из коллайдера, нескольких источников ионов, двух линейных ускорителей, двух циклических сверхпроводящих ускорителей и нескольких каналов транспортировки пучков. В первом эксперименте задействованы все системы. Он продлится примерно полгода и завершится столкновением пучков ксенона в многоцелевом детекторе.
Подписывайтесь на наш канал и следите за новостями российской науки!
Присоединяйтесь к команде научного блока «Росатома», актуальные вакансии – на карьерном портале.