В.П. САРАНЦЕВ

ЗА ВЕХОЙ - ВЕХА.

25 ЛЕТ ОНМУ

Сегодня мы собрались в связи с двумя юбилейными датами - 80-летие со дня рождения В. И. Векслера и 25-летие появления нашего подразделения. Эти даты увязаны для нас самым непосредственным образом. Характеризуя выдающуюся роль В. И. Векслера в развитии современной физики высоких энергий, кто-то назвал В. И. Векслера отцом современных ускорителей. Скажу больше - совершенно неуемный ум Владимира Иосифовича породил такое обилие ускоряющих систем, многие из которых реализованы и, безусловно, многие еще ждут, а некоторые и не дождутся своей реализации. В последние годы его яркой жизни это в основном касалось ускоряющих систем высокой эффективности. Когерентные методы, обнародованные в Женеве в 1956 году, только очень небольшая толика того, что рассматривалось в эти годы. Когерентные методы - это совершенно новое направление в ускорителях - полезно использующее пространственный заряд пучка и среды. С его помощью и производится ускорение и удержание частиц пучка. Эффективность ускорения пропорциональна числу ускоряемых частиц в этих методах, поэтому может быть достаточно высокой.

В период, когда только что начали понимать, что основную ответственность за неустойчивости пучка при ускорении несет пространственный заряд пучка, рассчитывать на популярность нового направления в ускорителях не приходилось. Это стало ясно сразу после конференции в Женеве. Надо было придумать конкретную схему ускорителя, на которой можно было показывать возможности новых систем. Такая схема, даже не схема - а направление, появилась к 1962 году. Вот тогда для обоснования таких возможностей и было создано Расчетно-теоретическое бюро, впоследствии выросшее в ОНМУ. Произошло это 25 лет назад, в дни, когда Векслер отмечал свое 55-летие. Вот поэтому эти даты и совпали сегодня. Таким образом, 25 лет назад кучка молодых людей, не слишком обремененных знаниями ускорителей, под предводительством В.И. Векслера ринулась, очертя голову, создавать новое направление в физике и технике ускорителей. Только сегодня, с 25-летним стажем, можно сказать, насколько сложную задачу мы брались решать. Тогда этого никто не представлял, в том числе и сам В. И. Векслер.

Если пройтись по вешкам, то это выглядит примерно так. В 1962 году начались работы по физическому обоснованию конкретного ускорителя - коллективного ускорителя ионов в электронном кольце. Эти работы включали в себя как идейные вопросы нового типа ускорителя, так и конкретные возможности его построения. Для обоснования схемы создания такого кольцевого сгустка была создана установка. Сейчас, пожалуй, она и выглядит, может быть, несолидно. Но многие вопросы решены были очень остроумно, и не просто остроумно - новаторски! Два слова об установке. Во-первых, ускоритель. Это резонансный трансформатор на 6 МГц, нагруженный цилиндрическим конденсатором с напряжением 600 кВт. Источник - управляемый плазменный разряд. Адгезатор - сочетание явных глупостей (быстрое поле снаружи) с явными находками - формирование поля за счет формы витков и экранов и т.д. Пожалуй, самым остроумным решением была временная привязка источника к ускорителю, т.е. привязка к фазе 6 МГц с точностью в 1 нсек. Не менее успешно решались и принципиальные вопросы: ускорение, фокусировка, устойчивость и т.д.

В общем, усилиями А. Г. Бонч-Осмоловского, Г. В. Долбилова, Г. А. Иванова, И. Н. Иванова, М. Л. Иовновича, И. В. Кожухова, А. Б. Кузнецова, В. Г. Маханькова, Э. А. Перельштейна. В. П. Рашевского, К. А. Решетниковой, Н. Б. Рубина, С. Б. Рубина, П. И. Рыльцева, О. И. Яркового к 1967 году было готово физическое обоснование нового ускорителя, а вместе с ним обоснование нового направления в развитии ускорителей вообще. Однако первые сообщения о новом ускорителе появились с траурными рамками в составе авторов. Нелепо погиб в 1965 один из самых ярких наших теоретиков - Олег Ярковой, а через год умерВ. И. Векслер. В довершение всего после долгого раздумья начальство решило, руководствуясь принципом "Как бы чего не вышло!", не посылать наше сообщение на международную конференцию по ускорителям, вернее - нашего представителя. Решили передать наше сообщение через А. А. Коломенского для опубликования в трудах. Как принято говорить, все авторы с нетерпением ждали реакции научной общественности. Так вот, ничего этого не было. Все были так уверены, что не очень-то задумывались. Считали, что если не одобрили, значит, просто не поняли. Возвращение А. А. Коломенского ясности не добавило. Хотя он доложил на конференции наш проект, но реакцию на него то ли не оценил, то ли не хотел нам о ней подробно рассказывать. Короче, мы ничего не знали почти год. А новое направление уже появилось. Правда, еще много лет по инерции вопросы направлялись к Коломенскому. Год от года это направление получало всё большее распространение, ширилось и географически (многие страны приняли участие в его разработке), и идеологически. Стало ясно, что новый подход к пространственному заряду и собственному току пучка существенно обогащает вообще наши знания по ускорителям. А в появившихся встречных пучках неучет этих характеристик пучка приводил к серьезным неприятностям в месте встречи пучков.

Появление сильноточных электронных ускорителей существенно расширило экспериментальные возможности. Появились возможности экспериментировать с прямыми пучками. И сразу же посыпались результаты по ускорению ионов в пучках.

Много было сделано для объяснения механизма ускорения. Появление сильноточных пучков заставило по-новому посмотреть на возможности, таящиеся для целей ускорения в плазме. Пучки стали хорошим инструментом для возбуждения регулярных волн заряда в плазме. Новое направление настолько расширилось, что большая конференция по ускорителям не "вмещала" его, хотя и ему было отведено достаточно много места в программе. Тогда мы выступили инициаторами международных конференций специально по коллективным методам ускорения. Специалисты всего мира поддержали это предложение и, начиная с 1972 года, было проведено в общей сложности семь таких конференций. Правда, после совместной конференции, проводимой в США в 1978 году, по целому ряду причин, не всегда понятных и обоснованных, мы отказались от проведения международных конференций, ограничившись рамками рабочих совещаний. Более того - мы прекратили участвовать в таких конференциях, проводимых Америкой совместно со странами Европы. В результате, естественно, мы отказались от роли ведущей организации и более того - мы отстали в развитии направления. Сейчас мы предпринимаем попытки восстановить благоприятную ситуацию, но это требует от нас сделать гигантский скачок и наверстать 2-3 года, на которые мы отстали. Мы должны это сделать, так как это соответствует духу и букве нашего отдела. Мы обязаны это сделать в память о нашем учителе В. И. Векслере. Это, пожалуй, всё, что касается нового направления в физике и технике ускорителей. По праву ОНМУ считается создателем этого направления, и мы этим должны гордиться. Этим мы отчитываемся сегодня перед Владимиром Иосифовичем. Чтобы всё задуманное осуществить, нам пришлось фактически заново создать экспериментальную базу и производство, способные обеспечить создание самых современных устройств и возможность работать с ними. И наш путь от макетов к модели и через прототип к ускорителю сопровождался непрерывным совершенствованием конструкций, технологии изготовления, а также развитием и совершенствованием электроники и налаживанием ее активной связи с ЭВМ. Как за этот период мы совершенствовались, попробую показать на примере конструкции камеры адгезатора. Для макета и модели ускорителя была выбрана камера, исходя из условий возможности изготовления - это большой вакуумный объем, внутри которого расположена вся магнитная система сжатия кольца. Магнитное поле в конце сжатия достигалось за счет формирования очень больших импульсов тока (сотни килоампер), благо в то время для плазменных исследований широко применялись разрядники, которые позволяли это делать. Сложнее было с конструкцией витков, работающих в условиях таких динамических нагрузок. И еще вакуум. Хотя магнитные системы и были чисто металлическими конструкциями, тем не менее системы крепления и токовые выводы все равно привносили с собой газящие элементы конструкции. Выход один - быстрое сжатие. Но это увеличение напряжения - опять компромисс. Есть еще выход - это промежуточные стенки, отделяющие объем пучка от обмоток. Какие это стенки? Желательно для полей пучка - отражающие, а для магнитных полей - проницаемые. Опять компромисс, который так и не был решен в условиях модели, в основном, из-за специфических условий инжекции.

Я не сказал еще об одном факторе - влиянии стенок на пучок. Для того, чтобы нужное число частиц циркулировало в камере и не было неустойчивостей, проводимость должна быть не менее определенной величины.

Всё это наводило на мысль использовать камеру с тонкометаллическими стенками, отказавшись от быстрых полей при инжекции. Да, но как инжектировать? Как тонкий металл выдержит тонное давление, возникающее при откачке камеры? Если к этому добавить, что нужно было еще создать ускоритель электронов - инжектор, который бы отвечал требованиям новой системы, то станет яснее в общих чертах тот круг проблем, который надо было решать. Для этого, кроме решения идейных вопросов (их мы были в состоянии осилить), нужно было первоклассное конструкторское бюро и отличное опытное производство - лучшее в ОИЯИ. Кроме того, первый опыт работы на модели показал, что современные ускоряющие системы невозможны без перехода в автоматизированные режимы как управления, так и измерения - то есть нужен совсем иной подход к электронике. Нужно осваивать новые системы. Вот все эти проблемы и были решены, хотя на их решение была истрачена львиная доля отпущенного нам времени. По крайней мере - порядка 10 лет. Мы можем создавать сейчас самое лучшее в ОИЯИ оборудование, как и по замыслу, так и по исполнению. У нас дальше всех продвинулась и, пожалуй, оптимальнее всего действует система управления ускорителем. Что касается электронных систем измерения, то мы оказались в состоянии помочь ОИЯИ участвовать в первом крупном эксперименте в ЦЕРН. Апробация на международном уровне наших разработок показала, что они в соответствии с этим уровнем, а в ОИЯИ это была фактически первая работа такого широкого масштаба, с таким результатом. Это положило начало развитию у нас в ОНМУ направления создания современной экспериментальной методики.

И еще, пожалуй, об одном. Целый комплекс вопросов решался при создании ускоряющей системы коллективного ускорителя. Фактически, все возможные варианты систем - резонаторы простые и сверхпроводящие, импульсные линии, индукционные ситемы… При изучении возможностей сверхпроводящих резонаторов мы вынуждены были освоить современную криогенную технику, на базе которой и были проведены эти исследования.

После принятия решений о развитии физики высоких энергий в СССР в Протвино начались работы по УНК. Наш Институт, тесно сотрудничающий с ИФВЭ, не мог оставаться в стороне от этого проекта. Соответствующие решения были приняты КПП, и участие в работах по УНК стало основным направлением деятельности ОИЯИ. По просьбе А.А. Логунова, с нашего согласия, дирекция ОИЯИ поручила эти работы ОНМУ. Работы по сверхпроводимости, сделанные для ускоряющих систем, способствовали созданию лучшего в Союзе измерительного центра по криофизике.

Суммируя основные наши результаты, можно сказать, что ОНМУ превратился в физический институт, способный на уровне решать вопросы создания современных ускорителей частиц, а также детектирующих устройств.

Отдавая дань памяти В. И. Векслера, мы обязаны всячески развивать и поддерживать новые направления в развитии ускорителей, обеспечивающие всё более высокую эффективность ускорения, что является гарантией развития физики высоких энергий.

Печатается по рукописи из личного архива В.П. Саранцева. 1987 г. Дубна.