Институт физики высоких энергий имени А.А.Логунова

15 ноября 2023 года Институту физики высоких энергий исполнилось 60 лет.

Созданный в 1963 году Государственным комитетом по использованию атомной энергии СССР для проведения исследований фундаментальных свойств материи и законов микромира, ИФВЭ прочно занимает лидирующие позиции в отечественной и мировой науке. Этому способствуют развитая исследовательская база, высококвалифицированный персонал, передовые технологии, широкое международное сотрудничество.

В 1967 г. в ИФВЭ введён в действие ускоритель протонов на энергию 70 млрд. электрон-вольт (У-70), который в течение пяти лет оставался крупнейшей в мире ускорительной установкой. В настоящее время У-70 – крупнейший в России ускоритель  заряженных частиц. На ускорителе ИФВЭ сделан ряд фундаментальных открытий и получены выдающиеся научные результаты, обогатившие  мировую науку.

Институт физики высоких энергий создавался как всесоюзный и международный научный центр. В исследованиях на У-70 приняли участие многие научные организации СССР и России, международные научные организации ОИЯИ и ЦЕРН, лаборатории и университеты Европы, США и Японии. Ускорительный комплекс У-70 с первых дней его работы выполняет функцию центра коллективного пользования.

Учеными ИФВЭ получены всемирно признанные научные результаты, в том числе первое экспериментальное обнаружение ядер антигелия и антитрития, подтверждение гипотезы о составном строении протонов («масштабная инвариантность»), открытие роста полных сечений («Серпуховский эффект»),  установление ряда фундаментальных закономерностей во взаимодействиях субъядерных частиц при высоких энергиях, открытие  новых частиц с уникальными характеристиками.

Открытие в ИФВЭ принципа высокочастотной квадрупольной фокусировки (ВЧК-фокусировки) стало одним из  крупнейших достижений в физике и технике ускорителей второй половины XX века. В настоящее время линейные  ускорители протонов и ионов с ВЧК-фокусировкой широко используются в мире в инжекционных каскадах ускорительных комплексов, выполняющих фундаментальные и прикладные исследования. Это достижение и создание первого в мире ВЧК-ускорителя (УРАЛ-30) удостоены Ленинской премии, а также премий Американской ускорительной школы и Европейского физического общества.    

Создание и ввод ускорителя ИФВЭ на энергию 70 ГэВ, выполнение на нем физических экспериментов сыграли важную роль в развитии мировой физики высоких энергий, привели к открытию новых физических явлений, связанных с выходом на новый уровень строения материи, к пересмотру ряда теоретических концепций.

На ускорителе ИФВЭ выполнено около 200 экспериментов. Программа исследований на У-70 в настоящее время включает направления,  где параметры ускорителя обеспечивают  получение приоритетных результатов: спектроскопия мезонов и барионов, редкие распады К-мезонов, поляризационные эффекты, жесткие процессы, свойства барионной материи, многобозонные системы. Перспективы  связаны с работами по  увеличению интенсивности ускорительного комплекса У-70,  с созданием уникального канала сепарированных К-мезонов и новой экспериментальной установки ОКА (2010 г.) для исследований  с К-мезонами. В 2010-2013 гг. проведена модернизация установок ВЕС и СВД, ведутся работы по созданию новой установки СПАСЧАРМ. 

Основные направления исследований теоретиков ИФВЭ включают изучение процессов взаимодействия элементарных частиц при высоких энергиях, физику тяжелых кварков, проблемы квантовой теории поля, теорию гравитации.

Ученые ИФВЭ активно  участвуют в исследованиях на зарубежных ускорителях-коллайдерах.   Физики ИФВЭ внесли существенный вклад в определение  числа поколений нейтрино (LEP, 1990 г.), открытие t-кварка (Tevatron, 1995 г.),  открытие нового типа ядерной материи (RHIC, 2005 г.), обнаружение бозона Хиггса Стандартной Модели (LHC, 2012 г.).

В настоящее время Ускорительный комплекс У-70 включает в себя два линейных ускорителя И-100 и УРАЛ-30 и два кольцевых ускорителя У-1,5 (бустер) и протонный синхротрон У-70. Ускорительный комплекс постоянно совершенствуется. Создание новой системы инжекции (1985 г.) на базе линейного ускорителя УРАЛ-30 и бустера У-1,5 позволило увеличить интенсивность пучка протонов до 1,7x10¹³ частиц в цикле. Дальнейшее увеличение интенсивности и улучшение качества пучка связано с модернизацией комплекса У-70. Эти работы ведутся без остановки работы ускорителя, с 2013 г. в рамках ФЦП «Ядерные энерготехнологии нового поколения».

Одним из важнейших достижений стало создание стохастического медленного вывода (2007 г.), что позволило существенно улучшить параметры выведенного пучка и увеличить эффективность экспериментальных исследований. Другим  достижением в физике пучков заряженных частиц стало использование изогнутых кристаллов для управления высокоинтенсивными пучками частиц. В настоящее время дефлекторы на основе изогнутых кристаллов широко используются  для вывода и коллимации пучков на У-70, на ускорителях ЦЕРН и в США.

Квалифицированный персонал, собственная мощная научно-исследовательская база и развитая инженерная инфраструктура позволяют ставить новые задачи и предлагать новые масштабные проекты.

В кратчайшие сроки в 2004-2010 гг. в ИФВЭ совместно с РФЯЦ-ВНИИЭФ было создано новое научное направление для исследования быстропротекающих процессов и материалов в экстремальных условиях - протонная радиография, успешно выполнены приоритетные эксперименты.

В 2011-2012 гг. на ускорительном комплексе У-70  устойчиво ускорены ядра углерода до  энергии 35 ГэВ/нуклон (полная энергия 420 ГэВ). Достигнутые параметры пучка ионов углерода позволяют планировать фундаментальные исследования в области релятивистской ядерной физики.  Ведутся работы и с пучком ионов углерода промежуточных энергий (450 МэВ/нуклон), имеющим  перспективное прикладное радиобиологическое и ядерно-медицинское назначение. 

Новый проект ОМЕГА, предложенный в ИФВЭ,  направлен на создание высокоинтенсивных  протонных пучков. Этот проект предполагает сооружение крупной многоцелевой ускорительной установки мирового класса с пучками ускоренных протонов мегаваттной мощности в диапазоне энергий 0,1–70 ГэВ для проведения широкой программы фундаментальных и прикладных исследований. Его реализация позволит позиционировать научный комплекс Института как часть европейской научной инфраструктуры.

В ИФВЭ в 1987 г. был создан Учебно-научный центр (с 2011 г. – Научно-образовательный центр), в котором обучаются студенты старших курсов МГУ, МФТИ, НИЯУ МИФИ и филиала «Протвино» университета «Дубна», работает аспирантура по 5 специальностям. В Институте создан уникальный практикум по экспериментальной физике.

Результаты исследований ИФВЭ широко известны в мировом научном сообществе. Они удостоены трёх Ленинских премий, шести Государственных премий СССР и России, трёх премий Правительства СССР и Российской Федерации, двух премий Ленинского комсомола, а также двух престижный зарубежных премий, наград РАН. Восемь открытий, сделанных в ИФВЭ, занесены в Государственный реестр открытий и изобретений СССР (ныне реестр «Открытия России»). 

В 1994 г. ИФВЭ присвоен статус Государственного научного центра Российской Федерации. С 2010 г. ГНЦ ИФВЭ участвует в реализации пилотного проекта по созданию первого в стране Национального исследовательского центра и Программы совместных исследований организаций в составе НИЦ «Курчатовский институт». С 2012 г. ГНЦ ИФВЭ работает в составе НИЦ «Курчатовский институт».

Миссия ИФВЭ, определенная государством 60 лет назад, сохраняет свою актуальность и нацелена на получение новых фундаментальных знаний о строении материи, развитие отечественной ускорительной и экспериментальной базы, воспитание новых поколений высококвалифицированных исследователей и инженеров.