История ОФВЭ, как и всего ПИЯФ (история создания), началась в стенах Ленинградского Физико-
-Технического Института
(ЛФТИ, *Наша альма-матер*) задолго до официального образования ПИЯФ (Петербургского Института Ядерной Физики им.
Б.П.Константинова).
В середине пятидесятых годов в Физтехе были две небольшие лаборатории, ориентировавшие свою деятельность на экспериментальные исследования с помощью ускорителей частиц. Это - циклотронная лаборатория, возглавляемая
Д.Г.Алхазовым
(также см. статью из газеты "Научные среды" № 1,2 2004 года)
и лаборатория рентгеновских и гамма-лучей, руководимая А.П.Комаром. Лаборатории располагали весьма скромной экспериментальной базой - циклотроном для ускорения тяжёлых ионов с энергией до 3 МэВ/нуклон
и электронным синхроциклотроном
на энергию 100 МэВ. На базе этих установок вырос и окреп коллектив молодых физиков, горящих желанием заняться исследованием проблем ядерной физики и зарождающейся тогда физикой высоких энергий. Этот небольшой коллектив активно подпитывался новым пополнением, в основном, из выпускников кафедры ядерной физики Ленинградского политехнического института, также руководимой А.П.Комаром. Почти полное отсутствие опыта исследований в области ядерной физики у руководителей и у руководимых, слабая техническая оснащённость лабораторий, изоляция от международного сообщества компенсировалась энтузиазмом и молодостью коллектива. Эти условия оказались благоприятными для развития самостоятельности и изобретательности молодых физиков и инженеров. А изобретать в ту пору приходилось буквально всё - от физического прибора до источника питания, усилителей, амплитудных анализаторов… И не только изобретать, но и изготавливать собственными силами. В то время зародилось ставшее потом исключительно важным сотрудничество с радиоинженерами. В лаборатории А.П.Комара была создана группа радиоэлектроники, руководимая
С.Н.Николаевым.
Следующим этапом явилось решение об организации в Гатчине филиала ЛФТИ, специально ориентированного на исследования в области ядерной физики, и решение о сооружении
там протонного
синхроциклотрона
(СЦ
и Буклет)
на рекордную для этого типа ускорителей энергию 1000 МэВ.
Проект СЦ был разработан в НИИЭФА с участием Д.Г.Алхазова,
Д.М.Каминкера,
Н.К.Абросимова,
Н.Н.Чернова
и ряда других сотрудников ФТИ. Строительство СЦ было начато в 1959 году. В конце 1967 года состоялся пробный пуск ускорителя, а эксплуатация в полном объёме началась с апреля 1970 года.
Для организации исследований на синхроциклотроне в 1963 году была образована Лаборатория Физики Высоких Энергий (ЛФВЭ), основу которой составил коллектив лаборатории рентгеновских и гамма-лучей ЛФТИ
(приказ о переводе сотрудников этой лаборатории в ЛФВЭ - всего 15 человек - был подписан 10 июня 1963 года).
Первым заведующим ЛФВЭ стал А.П.Комар,
руководивший этой лабораторией вплоть до 1971 года. В составе ЛФВЭ были образованы следующие научные подразделения: сектор "Мезоны и мезоатомы" - зав.сектором
С.П.Круглов, сектор "Структуры ядра" - зав.сектором
А.А.Воробьев
, сектор "Спектроскопия ядер глубокого расщепления" -
зав.сектором Э.Е.Берлович,
сектор "Мезоядерные реакции" - зав.сектором М.В.Стабников,
сектор "Прямые ядерные взаимодействия" - зав.сектором Б.А.Бочагов.
С этого времени началась целенаправленная подготовка к экспериментам на синхроциклотроне.
Разрабатывалась различная аппаратура: магнитные спектрометры, сцинтилляционные годоскопы, масс-сепаратор, водородная пузырьковая камера, тяжеложидкостная диффузионная камера, мишень поляризованных протонов.
Следует отметить, что синхроциклотрон оказался очень удачным ускорителем, особенно для исследований ядра. Энергия протонов 1000 МэВ оптимальна для исследования структуры ядра (идеальная область применения
теории Глаубера-Ситенко для количественного описания ядерных реакций). Хорошая моноэнергетичность пучка (0,3 МэВ), хорошая временная структура (коэффициент заполнения 30%), достаточно высокая интенсивность
(1мкА) делают этот ускоритель полезным и в современных ядерных исследованиях. В частности, программа получения и исследования ядер, удалённых от полосы стабильности
(проект ИРИС), давшая уже много важных
результатов, имеет ещё очень интересные продолжения, особенно в изучении нейтроно-избыточных ядер.
Физика элементарных частиц, имеющая свойство быстрого насыщения с появлением ускорителей более высоких энергий или более высокой интенсивности, не избежала этой участи и на нашем ускорителе. Тем не менее, за эти годы был получен целый ряд важных результатов, в частности, в исследовании пион-протонного и протон-протонного взаимодействия. На мюонном канале синхроциклотрона была успешно выполнена серия экспериментов по исследованию мюонного катализа реакций ядерного синтеза. Мюонный
пучок эффективно используется также для исследования магнитных свойств различных материалов с помощью метода вращения спина мюона.
Пучок протонов с энергией 1000 МэВ оказался также удачным для осуществления нейрохирургических операций.
Разработанный в ПИЯФ совместно с ЦНИРРИ
(с 2007 года называется РНЦРХТ) метод
протонной терапии («Гатчинский метод»)
в течение 38 лет успешно использовался для лечения сложнейших заболеваний головного мозга. За 1975–2013 гг. курс протонной терапии прошли 1394 пациента.
(см. видеофильм).
Кроме сотрудников Института, в экспериментах на синхроциклотроне принимали участие физики из многих институтов страны, а также исследователи из США, Франции, Германии, Дании, Швеции.
Практически с самого начала деятельности ЛФВЭ мы руководствовались двумя основными принципами: максимально использовать возможности собственного ускорителя, и вместе с тем активно использовать ускорительную базу других ядерных центров как в нашей стране, так и за рубежом. Такое сочетание "внешней" и "внутренней" программ оказалось весьма эффективным. Участие во "внешней" программе позволяет коллективу постоянно находиться на переднем крае фундаментальных исследований. С другой стороны, "внутренняя" программа, интересная сама по себе, является питательной средой для "внешней" программы. Именно в ходе экспериментов на синхроциклотроне выросли квалифицированные специалисты и родились экспериментальные методики, составившие затем основу нашего участия в международных экспериментах.
Начало
международного сотрудничества ЛФВЭ относится к 1967 году, когда было заключено двустороннее соглашение о сотрудничестве между ФТИ и Институтом Нильса Бора (Дания) и были выполнены первые совместные эксперименты (a-спектроскопия). Затем в 1967 году аналогичное соглашение было заключено с ЦЕРН. В 1973 году началась интенсивная программа исследований структуры ядра совместно с лабораторией Saclay (Франция). Первые совместные эксперименты были выполнены в Гатчине, затем, после сооружения ускорителя SATURN, были продолжены в Saclay.
Решающим для нас этапом вхождения в мировое сообщество, занимающееся физикой высоких энергий, были эксперименты WA9 и NA8 по исследованию малоуглового рассеяния адронов, выполненные в ЦЕРН в 1978-1981 гг. с использованием разработанного в ЛФВЭ детектора ядер отдачи
ИКАР.
После успешных экспериментов в ЦЕРН география и масштаб международного сотрудничества постоянно расширялись. В настоящее время ОВФЭ участвует в 15 международных проектах, выполняемых в ведущих мировых центрах: CERN, FNAL (США), PSI (Швейцария), BNL (США), DESY (Германия), Darmstadt (Германия), Julich ( Германия ), Mainz (Германия). При этом, как правило, наше участие сопровождается серьёзным вкладом как в создание экспериментальных установок, так и в идеологию эксперимента. В ряде случаев этот вклад является определяющим: исследование редких распадов гиперонов во FNAL (эксперименты Е715 и Е761), исследование мезокатализа ядерного синтеза в PSI, исследование рассеяния экзотических ядер в Дармштадте и др.
С 2016 года группа сотрудников ОФВЭ
ведет подготовку эксперимента на ускорителе MAMI в Майнце (Германия) по исследованию малоуглового электрон-протонного рассеяния методом детектирования протонов отдачи.
Цель эксперимента – прецизионное измерение радиуса протона (стр.316)
и решение существующей «загадки радиуса протона», связанной с наблюдаемым различием в величине радиуса, извлекаемого из данных
по электрон-протонному рассеянию и из мезоатомных спектров. Также обсуждается проведение совместного аналогичного эксперимента на мюонном пучке в ЦЕРН.
Сейчас мы вступаем в эпоху "индустриальной" физики, когда стоимость экспериментов на коллайдерных установках составляет сотни миллионов долларов. Эффективное участие в таких экспериментах возможно лишь при наличии мощной технологической базы, позволяющей изготавливать крупные объёмы экспериментального оборудования. За годы деятельности ОФВЭ такая база была создана, и мы прилагаем сейчас все усилия по её развитию. Это позволило нам принять
активное участие
в коллайдерных экспериментах: L3 (CERN), PHENIX (BNL), D0 (FNAL), ATLAS (CERN), CMS (CERN), ALICE (CERN), LHCb (CERN), UA9(CERN).
Таким образом, заложены основы для стабильного
развития ОФВЭ в будущем.
В настоящее время получаемые в коллайдерных экспериментах результаты составляют основу современных фундаментальных знаний о физике частиц и фундаментальных взаимодействий.
Наиболее значительным достижением исследований на Большом Адронном Коллайдере (БАК) в настоящий момент является открытие в 2012 году экспериментами
CMS и
ATLAS
бозона Хиггса. Всего же по результатам исследований на Большом Адронном Коллайдере опубликовано более 1000 научных работ.
Отделение физики высоких энергий сегодня - это зрелый и дружный коллектив,
состоящий из
162 сотрудников (из них 13 докторов и 46 кандидатов наук).
Алексей Алексеевич Воробьев.
