«Я вживую увидел, как разрушается электронный пучок, причем очень красиво»: физик — о СКИФе, науке и современных ученых

Мы продолжаем серию интервью с молодыми учеными, которые простыми словами объясняют сложности своей работы и влюбляют в науку. 33-летний Данила Никифоров работает в новосибирском Институте ядерной физики СО РАН, который выступает генеральным конструктором и изготовителем оборудования ускорительного комплекса Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»). Молодой человек занимается тестированием первой части ускорительного комплекса — линейного ускорителя. Данила рассказал, почему выбрал именно это направление, отличается ли его работа от офисной и что любит делать вне института.

— Пойти в науку — неочевидный выбор. Как появилось увлечение физикой?

— Я из семьи потомственных физиков, дома была соответствующая атмосфера, большая научная библиотека. Заочно я учился в физико-математической школе в Новосибирске. Приехал в десятом классе в летнюю школу в ФМШ при НГУ, попал на экскурсию, которую проводил нынешний директор ИЯФ Павел Владимирович Логачев. Мне очень понравились планы по запуску новых установок, их масштаб. Тогда я осознал, что хочу заниматься ускорителями. Поступил в НГУ, окончил бакалавриат и магистратуру, а теперь пишу диссертацию, надеюсь скоро защититься.

— Не было такого, что в институте заставляли заниматься другим направлением?

— В ИЯФе никто тебе не будет запрещать заниматься тем, чем ты хочешь. Когда за плечами уже диплом, соответствующий объем знаний, ты можешь выбирать любую тему либо несколько. Меня заинтересовали источники пучков заряженных частиц, линейные ускорители — это больше экспериментальная, чем теоретическая работа.

Я участвую в расчетах и запуске линейного ускорителя для СКИФа. Это первая ступень комплекса: здесь электроны рождаются, формируются в пучок и получают первоначальное ускорение. Затем пучок инжектируется в так называемое «малое кольцо» СКИФ — бустерный синхротрон, где ускоряется до рабочей энергии установки, и летит в основное большое кольцо. За один виток по этому кольцу электроны пролетают почти 500 метров.

— А как выглядит ваша работа? Похожа на офисную жизнь?

— Если пишешь статью, то иногда целый день проводишь за компьютером. Если работаешь с ускорителем, то приходится постоянно ходить в зал, где располагается установка, что-то перенастраивать, это как раз работа подвижная. Рабочий день очень по-разному проходит, но в любом случае от офиса отличается.

— Часто ли сравнивают СКИФ с большим адронным коллайдером?

— Постоянно. Коллайдеры и синхротроны — это кольцевые ускорители, очень похожи по технологии создания, но имеют разные задачи. В коллайдере сталкиваются элементарные частицы, например, протоны или тяжелые ионы свинца. А в синхротроне пучок из одного вида частиц — электронов — просто летает по замкнутой орбите на одной энергии и генерирует синхротронное излучение, которое по специальным выводам доставляется до экспериментальных станций, где ученые разных областей используют его в своих исследованиях.

По принципу действия источник синхротронного излучения можно сравнить с рентгеном, который просвечивает тело. И там, и там, используются фотоны.

СКИФ — один из источников последнего поколения, которые очень востребованы в мире, они есть в Европе, есть в Японии, Бразилии, Китае, и всюду на них огромная очередь из пользователей. Синхротронное излучение применяют в исследованиях, результаты которых используют в биологии, медицине, машиностроении, создании новых материалов, более легких и прочных.

СКИФ по ряду параметров будет самым продвинутым источником синхротронного излучения в мире.

— СКИФ начнет работу уже совсем скоро?

— СКИФ будет располагаться в 34 зданиях и сооружениях. Работы по созданию и запуску сердца СКИФ — ускорительного комплекса — разбиты на очень много этапов. Что касается предмета моей работы — линейного ускорителя: если с первой ступени что-то пойдет не так, то и общего результата не будет. Именно поэтому перед монтажом оборудования непосредственно в Кольцово, где строится СКИФ, было необходимо протестировать все параметры оборудования и пучка. Мы первую часть линейного ускорителя уже запустили в специальном радиационно-защищенном зале ИЯФ. В следующем году построят здание под линейный ускоритель в Кольцово, мы перевезем туда оборудование, но работа начнется не сразу. Несколько месяцев уйдет на монтаж и настройку — так с любыми передовыми установками.

— А что будет после запуска установки?

— Ученые разных специальностей будут проводить свои исследования с помощью различных синхротронных методов: например, чтобы создавать новые лекарства, изучить древние артефакты без урона их целостности, оценивать месторождения драгоценных металлов. Что касается нас, физиков-ускорительщиков, мы будем следить за тем, чтобы она исправно работала. Кроме того, можно использовать инфраструктуру СКИФа для фундаментальных исследований в области новых методов ускорения пучков. Мы стремимся развивать ускорители, чтобы они были компактными и более дешевыми. Есть идея, как это сделать. Ускоритель длиной в километр с использованием новых методов можно преобразовать в десять метров и получить такую же энергию на выходе.

— Научные процессы занимают так много времени. Что мотивирует вас работать, когда до результата еще далеко?

— Самое радостное в работе — совпадение расчетов, на которые может уйти два года, с реальной работой установки. Это очень вдохновляет, значит, ты что-то можешь. Например, задача: сделать электронную пушку, благодаря которой рождается пучок электронов Делаешь предварительные расчеты. Идешь к конструктору, он начинает рисовать, потому что насчитать «на бумаге» можно что угодно, но не факт, что это заработает «в железе». И тогда нужно будет искать компромисс: что-то упростить, поменять. Дальше нарисованная модель отдается в наше экспериментальное производство. Изготовление — тоже отдельный этап, который требует твоего сопровождения. Если возникнет нестандартная ситуация, нужно будет что-то менять. Это совершенно другой уровень по сравнению с просто расчетами, большая ответственность.

— Таким образом переходите от теории к практике.

— Да, мне повезло, я вижу, как мои расчеты воплощаются в реальные вещи. Создание чего-то нового — необыкновенный опыт, потому что на каждом этапе есть риск, приходится подстраиваться. Когда пройдешь эту цепочку со всякими трудностями и неожиданностями и видишь результат — это замечательно. В науке бывает и такое — расчеты и проектирование провели, а установку по какой-то причине решили не строить. Такие работы тоже важны и должны проводиться, поскольку представляют научный интерес и позволяют решить интересную задачу, пусть и в теории. Это тоже вдохновляет.

Что касается эксперимента, интересно наблюдать собственными глазами то самое явление, о котором ты читал в теории. Например, я вживую увидел, как разрушается электронный пучок, причем очень красиво: разделяется на кластеры. Теория работает!

— В любой работе есть рутинные задачи. Как с ними справляетесь?

— Обычно поручаю их студентам. Для них это не рутинная вещь, они учатся и иногда задают очень интересные вопросы, которые тебе в голову не приходили. К тому же у меня несколько проектов. Чтобы не было скучно, надо браться за разные задачи. Для меня это стимул. Хочется заниматься всем, быть компетентным специалистом. Мой вызов в том, чтобы постоянно делать что-то новое, что никто никогда до тебя не делал.

— Преподавание, наверное, тоже мотивирует?

— Работа со студентами, конечно, вдохновляет, но только когда им интересно. Студенты же бывают разные. Мне в последнее время везет, у меня классные ребята, и мне кажется, некоторые уже в чем-то разбираются лучше, чем я. Не испытываю комплексов по этому поводу, мне интересно и приятно работать с такими людьми. Преподавание требует много времени и затрат, я на время написания диссертации его приостановил, но студенты у меня есть, они пишут дипломы.

— Работа в целом отнимает много сил. Как восстанавливаетесь?

— Отдыхать я научился сравнительно недавно, раньше совсем не умел. О работе мысли всегда есть, но все же полезно переключаться. Обязательны физические нагрузки: люблю плавать, зимой катаюсь на лыжах. Читаю книги, слушаю лекции по литературе — все это расширяет кругозор. И в целом я люблю атмосферу Академгородка, когда вокруг студенты, в этом месте бодро себя ощущаешь.

— А где и как вы генерируете идеи?

— Обычно новые идеи вытекают просто из работы, обсуждений с коллегами. Раньше были ученые, которые генерировали научные идеи. А мы, скорее, научные работники, это уже другое. Реально крутых ученых я не так много и знаю, сейчас наука ушла в сторону больших коллективов и междисциплинарных областей. Ты один ничего не сделаешь. И очень мало тех, кто досконально знает, как работает какая-то установка. Чтобы ее запустить, нужна куча специалистов в своей узкой области.

— И последний вопрос: в чем ваша суперсила?

— Думаю, любознательность, она здорово помогает в работе. Без этого даже знания не помогают. Если чего-то не понимаешь, тебе это не дает покоя. Поймешь — идешь дальше. Наука научила: нельзя останавливаться, нужно постоянно думать, давать нагрузку мозгам. Иначе резко начинаешь деградировать и терять квалификацию.