Журнал Nature в марте опубликовал статью о крупном скандале в научном мире: один американский ученый сфальсифицировал данные и объявил, что создал первый в мире сверхпроводник при комнатной температуре. Изобретение оказалось фейком, хотя в теории такие сверхпроводники могут существовать. Какие сверхпроводники существуют реально и зачем они нужны, «Эксперту» рассказал заместитель директора по научной работе Лаборатории физики высоких энергий Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) Гамлет Ходжибагиян.
— Возможно ли создание материала, обладающего сверхпроводимостью при обычной комнатной температуре?
— Достижения сверхпроводимости при высоких температурах ожидать нужно, но надеяться на скорейшее ее применение в промышленности не приходится. Как правило, требуются многие годы для создания технологий, позволяющих эффективно использовать новые материалы.
— В прошлом году вы разработали технологию создания магнитов из высокотемпературного сверхпроводника для ускорителей заряженных частиц и накопителей энергии. Что дает эта технология?
— Мы разработали уникальную конструкцию энергокабеля, которая позволяет делать обмотки магнитов сложной формы. Представьте себе обмотку с радиусом изгиба от 40 мм, по которой может течь ток в десятки тысяч ампер! Это как если бы вы могли сгибать спагетти, не ломая их, и при этом через них проходило бы столько электричества, сколько необходимо для освещения целого города. Несколько десятков лент высокотемпературных сверхпроводников спирально наматываются на охлаждающую трубку и получается энергокабель с высокой токонесущей способностью.
Мы также разработали оригинальную машину для изготовления этих кабелей, и целую фабрику для криогенных испытаний наших магнитов. Поверьте, это новый уровень в производстве магнитов для ускорителей и накопителей энергии (аккумуляторов).
Благодаря всем этим инновациям мы сможем сократить затраты на электроэнергию для работы с магнитными системами в 10 и более раз.
— Где еще, помимо накопителей и ускорителей, возможно применение этой технологии?
— Мощный накопитель энергии на основе ВТСП-магнита найдет себя не только в физике высоких энергий, но и в современных и будущих транспортных средствах, и в других областях. Мне неизвестны аналоги подобного технического решения для магнитов ускорителей и накопителей энергии в других странах.
— Нуклотрон, установка класса «мегасайенс», основа которой — миниатюрные сверхпроводящие магниты. Этой установке уже более 30 лет, будет ли она модернизироваться с использованием технологии ВСТП?
— Нуклотрон — это первый ускоритель, предназначенный для исследования релятивистской ядерной физики, нового направления в физике высоких энергий, предложенного в начале 1970-х гг. академиком Балдиным, директором ЛВЭ ОИЯИ. Нуклотрон стал ключом к пониманию того, как ведут себя ядра атомов при скоростях, близких к скорости света. За прошедшие десятилетия мы собрали огромный массив данных о том, как взаимодействуют ядра на невероятных скоростях. Сейчас появилась новая мегасайенс-установка NICA (Nuclotron based Ion Collider fAsility) — ионный коллайдер на базе Нуклотрона. Чтобы Нуклотрон остался в этой научной гонке, мы планируем его модернизацию. Его магниты, которые верой и правдой служили нам более 30 лет, требуют замены, и мы собираемся поменять их на магниты из высокотемпературного сверхпроводника. Эта задача и вызвала необходимость разработки новых технологий для создания ВТСП-магнитов. Кстати, ВТСП-магниты для ускорителей планируется использовать и в будущих циклотронах для терапии онкологических заболеваний.
— Каких результатов ждут от установки NICA?
— Работа над NICA на стадии завершения. В конце 2024 г. планируется технологический запуск коллайдера, а в 2025 г. — первые эксперименты на встречных пучках тяжелых ионов с целью изучения барионной материи — особого состояния вещества, в котором пребывала наша Вселенная первые мгновения после Большого Взрыва.
— В 1999 году по инициативе Научного центра по исследованиям тяжелых ионов (GSI, Дармштадт, Германия) начались совместные работы по созданию на основе магнита Нуклотрона сверхпроводящего магнита для ускорителя SIS100. Сейчас сотрудничество с иностранными исследовательскими группами по ряду направлений переживает не лучшие времена. Продолжается ли у вас международное научное взаимодействие?
— В марте 2022 г. по инициативе немецкой стороны были заморожены работы по контрактам на изготовление и криогенные испытания в ОИЯИ около 340 сверхпроводящих магнитов для ускорителя SIS100 в Дармштадте. Эти магниты изготавливаются по технологии Нуклотрона, созданной в ЛФВЭ ОИЯИ. Ускоритель SIS100 является основной машиной международного проекта FAIR и имеет первостепенное значение для проекта. В конце 2023 г. руководство GSI и FAIR обратилось к ОИЯИ с просьбой возобновить работы по контрактам на магниты. С февраля этого года работы по изготовлению и испытанию магнитов для SIS100 в ОИЯИ были возобновлены.
— Какие в целом научно-технологические инновации нас ждут?
— В 2025 г. наш фокус сместится на здоровье людей. Планируем запустить в эксплуатацию сверхпроводящий протонный циклотрон для терапии онкологических заболеваний МСЦ-230. Это будет прорыв в лечении раковых заболеваний, благодаря точности и эффективности этой технологии. Мы сможем бороться с раком более мягко и целенаправленно, минимизируя побочные эффекты.
И в 2026 г. мы сделаем еще один большой шаг вперед — запустим в серийное производство магниты из высокотемпературного сверхпроводника для синхротрона Новый Нуклотрон. Это будет означать большой скачок в развитии научных исследований и экспериментов, открытие новых горизонтов в понимании физики частиц и материи.
Каждый из этих проектов не просто технологический вызов, но и шаг к новым открытиям, которые могут коренным образом изменить наше понимание мира и улучшить жизнь людей.
