Международный респект

Заведующий лабораторией Института ядерной физики им. Будкера СО РАН, член-корреспондент Академии наук, ведущий специалист в области физики ускорителей заряженных частиц Николай Винокуров избран почетным членом Американского физического общества (APS). Это одно из крупнейших международных объединений ученых, продвигающих достижения в области физики. Что дает членство в APS, как влияет политическая обстановка на российско-американское сотрудничество в науке и зачем нужны лазеры на свободных электронах, Николай Винокуров рассказал в интервью «СР».

— Николай Александрович, новость об избрании почетным членом APS стала для вас неожиданностью?

— Нет, меня еще пару лет назад коллеги уведомили о том, что хотят избрать. Насколько я понял, чтобы стать почетным членом, надо сначала в общество вступить, что я и сделал по их совету.

— Почетное звание вам присудили с формулировкой «за новаторскую теоретическую и экспериментальную работу в области лазеров на свободных электронах и ондуляторов». Расскажите, пожалуйста, о ваших исследованиях.

— Начнем с ондуляторов. Это такие магнитные системы, которые используются для генерации с помощью электронов с энергией значительно более 0,5 МэВ разных видов электромагнитного излучения: видимого, рентгеновского, инфракрасного. Ондуляторы предложил Виталий Гинзбург в 1947 году. Впервые такие магнитные системы были изготовлены в США Хансом Мотцем. В этих магнитных системах электроны движутся по зигзагообразной траектории, в результате все излучение идет в одном направлении и имеет довольно высокую мощность.

Мы в ИЯФе в 1977 году начали заниматься лазерами на свободных электронах. Один из главных элементов таких установок — как раз ондулятор. Мы сделали инновационную модель при помощи постоянных магнитов. Многие технические решения, которые мы применили, теперь используются во всем мире для создания ондуляторов.

Теперь о том, что такое лазеры на свободных электронах (ЛСЭ). Они уникальны тем, что их излучение перекрывает диапазон длин волн в семь порядков: от 1 мм до 0,1 нм. Такого диапазона больше ни у одного вида лазеров нет.

Явление, которое используется в лазерах, называется вынужденным излучением. ЛСЭ используют вынужденное ондуляторное излучение. Они состоят из ондулятора и источника электронов — ускорителя. Электронный пучок из ускорителя проходит через ондулятор, там электроны синхронизируются — одни сдвигаются на доли длины волны излучения вперед, другие немного отстают, в результате в электронном пучке образуются периодические уплотнения и разрежения, — и излучение получается довольно мощным. Синхронизировать электроны можно по-разному. Есть рентгеновские лазеры на свободных электронах, их пять: в США, Германии, Южной Корее, Японии и Швейцарии. В таких установках используют длинный, 100 м и более, ондулятор. Так как электроны в нем долго летят, они успевают синхронизироваться за счет взаимного влияния, поэтому генерируется довольно мощное рентгеновское излучение. Конструктивно это простейший вариант.

Есть и другой способ: ондулятор помещают между двумя зеркалами, которые возвращают излучение снова и снова на электронный пучок в ондуляторе. При этом излучение усиливается не за один, а за несколько проходов через ондулятор. Тогда можно использовать более короткий ондулятор. Для рентгеновского излучения сделать такие зеркала пока нельзя, а для инфракрасного — можно. Такую схему мы использовали при создании в нашем институте оригинального комплекса — Новосибирского ЛСЭ на базе высокочастотного ускорителя-рекуператора, лучшего в своем классе. По средней мощности излучения Новосибирский ЛСЭ превосходит все существующие в мире источники в диапазоне длин волн 30–240 мк.

«НЕКОТОРЫЕ ГОВОРЯТ, ЧТО ЗА ГРАНИЦЕЙ ЕСТЬ СВОБОДА ТВОРЧЕСТВА, А У НАС ЕЕ НЕТ. МНЕ КАЖЕТСЯ, В РОССИИ, ПО КРАЙНЕЙ МЕРЕ В НАШЕМ ИНСТИТУТЕ, СВОБОДЫ БОЛЬШЕ. МЫ МОЖЕМ ПОЗВОЛИТЬ СЕБЕ ИНИЦИАТИВНЫЕ РАБОТЫ»

— Для чего этот комплекс используется?

— Более 15 лет наша установка работает на пользователей. У нас есть 10 экспериментальных станций, и там ведут эксперименты по физике твердого тела, химии, биологии, материаловедению, медицине. Изучают воздействие терагерцевого, то есть субмиллиметрового, излучения на материалы, устройства и ткани живых организмов. Есть идея использовать его для передачи информации. К сожалению, источники субмиллиметрового излучения пока не нашли широкого практического применения. Идет научный поиск.

— Наверное, Американское физическое общество вас заметило не случайно: были у вас совместные проекты с учеными из США?

— Я некоторое время работал в Америке. В Аргоннской национальной лаборатории принимал участие в создании лазера на свободных электронах. Он послужил прототипом рентгеновского ЛСЭ в Стэнфорде — я участвовал в создании ондуляторов и для него. Также сотрудничал с Университетом Дьюка в Северной Каролине: ИЯФ разработал и изготовил часть оборудования для их ЛСЭ.

— В США ученым работать лучше?

— Я бы так не сказал. Некоторые говорят, что за границей есть свобода творчества, а у нас ее нет. Мне кажется, в России, по крайней мере в нашем институте, свободы больше. В США надо четко исполнять профинансированные плановые исследования. Мы иногда можем позволить себе инициативные работы. Вот я придумал что-то, мы взяли и сделали такой ондулятор или, например, всю эту уникальную научную установку, Новосибирский ЛСЭ. Вот зарплаты у нас ниже, чем в США, это да.

— Что дает ученому членство в APS?

— Откровенно говоря, обязанностей это не налагает, но и никаких прав не дает. Общество организует интересные конференции, но меня и без членства на них приглашали. Ну, в списке почетных членов есть очень уважаемые, авторитетные ученые из разных стран. В такой компании быть, конечно, приятно, самооценка повышается.

— Когда обострилась политическая обстановка в мире, как изменились взаимоотношения российских и американских ученых?

— Взаимоотношения не изменились, изменился только порядок въезда в США. Раньше я прилетал утром из Новосибирска в Москву, заходил в американское посольство, получал визу и вечером летел в США. Сейчас получение визы может занять месяцы. Причем для научных сотрудников срок ожидания больше, чем для рядовых граждан.

— Над чем сейчас работаете и какие творческие планы?

— Развитие источников субмиллиметрового излучения. Совершенствуем Новосибирский ЛСЭ, расширяем доступный диапазон длин волн, повышаем его мощность, чтобы появилась возможность проводить новые эксперименты.

СПРАВКА
Американское физическое общество — вторая в мире по численности организация (после Немецкого физического общества), объединяющая физиков. Она была основана в 1899 году. Общество выпускает более десятка научных журналов, включая одно из самых престижных изданий по физике Physical Review Letters, а также серию журналов Physical Review. Под эгидой общества ежегодно проводится более 20 научных встреч и мероприятий. APS реализует множество образовательных, исследовательских и научно-популярных программ, а также вручает награды за вклад в развитие физики — например, премию Эйнштейна за развитие теории гравитации, премию Дэнни Хайнемана в области математической физики, премию Сакураи в области теоретической физики элементарных частиц. В Американском физическом обществе более 47 тыс. членов. Каждый год не более 0,5 % от общего состава номинируются в качестве почетных членов в знак признания их особых достижений в той или иной области физики.