Формулировка такая: «за решающий вклад в экспериментальное и теоретическое развитие метода электронного охлаждения и за достижение целевых параметров работы электронных охладителей для ускорителей в научных лабораториях по всему миру». Разработанные Пархомчуком технологии применяются как для изучения физики частиц (например, на Большом адронном коллайдере), так и в медицине (для лечения рака) и прочих прикладных областях.

Идея охлаждать пучки протонов впервые пришла в голову — ещё в 1960-е годы — академику Гершу Будкеру, создателю Института ядерной физики в Новосибирске. Чем ниже температура пучка, тем выше его плотность, а значит, больше количество столкновений частиц в ускорительном кольце. Суть метода состояла в том, чтобы запускать на участок охлаждения совместно с протонным пучком электронный, который движется почти с той же скоростью, но намного холоднее и будет забирать тепло у протонов.

Василий Пархомчук Член-корреспондент РАН, специалист в области физики ускорителей и накопителей заряженных частиц. С 1969 года работает в Институте ядерной физики Сибирского отделения Российской академии наук; преподаёт в Новосибирском государственном университете. Его исследования связаны с методом электронного охлаждения пучков заряженных частиц, а также с динамикой частиц в линейных и циклических коллайдерах. Автор работ по проектированию первого в России ускорительного сверхчувствительного масс-спектрометра для проведения комплексных исследований в геологии, экологии, археологии и лимнологии.

В ходе экспериментов, которые начал Будкер, а продолжил Василий Пархомчук с коллегами, пучок протонов с температурой в несколько миллионов градусов удалось охладить почти до абсолютного нуля (–272 оС).

[Кот Шрёдингера] Василий Васильевич, а сможете объяснить непосвященным, как можно за секунды охладить что-то в миллион раз?

[Василий Пархомчук] Понимаете, частицы очень маленькие, а расстояния между ними относительно их самих большие, поэтому разность температур может быть огромной. Например, температура катода, из которого вылетают электроны, +1 000 ºС. И эту температуру имеют частицы, которые очень быстро крутятся по кольцу диаметром в одну сотую миллиметра. Но это их внутренняя температура, а если смотреть снаружи на быстро крутящееся кольцо электронов, видно, что это крошечное зёрнышко движется вперёд очень медленно и, соответственно, имеет низкую температуру.

[КШ] Всё-таки сложно представить, как один и тот же объект одновременно имеет температуру +1 000 и –272 ºС.

[ВП] Вспоминается шутка Льва Ландау: «Только идиоты рассматривают женщину в электронный микроскоп». Температура объекта — это скорость его движения. Если он движется медленно, он холодный, и нам абсолютно неважно, что там у него внутри. Для нас, сидящих, допустим, на пучке протонов, он практически недвижим. Летящие среди этих сонных электронов протоны остывают с плюс миллиона градусов до –272.

В природе таких разностей температур сколько угодно. Взять ту же ледяную комету — её лёд намного ниже нуля по Цельсию, но она летит с такой скоростью, что, если её остановить и вся тепловая энергия выделится, произойдёт страшный взрыв. Или, допустим, космонавты в корабле летят с огромной скоростью, но температура их тела всё те же 36,6 ºС .

[КШ] За сорок лет вы сделали семь разных установок электронного охлаждения. Не боитесь превратиться в производство?

[ВП] Ключевое слово «разных», это не серийное производство. Мне кажется, что разделение на чистую науку и прикладные задачи придумали те, кто не сделал в своей жизни ничего полезного. Эксперимент создаёт условия для открытий. Наша первая установка охлаждала протонный пучок и больше ничего не умела. Для Китая сделали систему охлаждения тяжёлых элементов вплоть до урана. Сейчас они охлаждают углерод для лечения онкологии. Для Большого адронного коллайдера — многозарядный свинец.

Сейчас в Дубне строят большой коллайдер «Ника», где будут сталкивать ионы золота. Мы сделали охладитель для их бустера — промежуточного ускорителя. Интересно, что в Европе для этих целей используют свинец, а в США золото. Видимо, это заложено в характере. Россия пошла по американскому пути. Но лично мне самыми интересными кажутся сейчас ускорительные кольца не со встречной инжекцией — где частицы не сталкиваются, а догоняют друг друга.

Читать дальше