БУДУЩЕЕ СВЕРХКОРОТКИХ ПУЧКОВ

В Институте синхротронных исследований КЕНДЛ прошла международная научная конференция, посвященная сверхбыстрым электронным пучкам и их применению. Несколько лет назад эта ставшая традиционной конференция была инициирована безвременно ушедшим из жизни прежним директором института КЕНДЛ, доктором физико-математических наук, профессором Василием Цакановым и группой ученых из самого крупного в Германии ускорительного центра ДЭЗИ.

ИЗНАЧАЛЬНО БЫЛО ПРИНЯТО РЕШЕНИЕ ПРОВОДИТЬ ЭТИ КОНФЕРЕНЦИИ каждые два года, однако в условиях пандемии назначенную на 2021 год конференцию пришлось отменить, но, к счастью, ее удалось провести на год позже, что очень обрадовало участников обеих сторон. Как убедились на собственном опыте ученые Армении и Европы, наука очень нуждается в активных контактах.

Обычно на таких конференциях обсуждается текущее состояние ускорительной физики, все типы актуальных в настоящее время ускорителей, особенности их проектирования и техническая специфика. Этим вопросам традиционно посвящена первая сессия конференции, а вторая - техническим подходам к новым проектам. При этом часто предлагаются очень оригинальные и даже неожиданные решения. Рассматриваются преимущества и недостатки разных подходов к решению насущных проблем, рождаются новые идеи. В процессе обсуждений нынешней конференции ее участники, учитывая новейшие достижения в технике и технологиях, пришли к выводу об актуальности разработки нового типа диагностики для измерения параметров электронного пучка, в частности, для действующего в Институте КЕНДЛ ускорителя АРЕАЛ, и договорились о совместной работе в этом направлении.

В течение последних лет линейный ускоритель АРЕАЛ и действующий в ДЭЗИ линейный ускоритель РЕГАЕ, отличающийся по основным параметрам пучка, провели ряд взаимодополняющих экспериментов. В таких случаях экспериментальные возможности значительно возрастают, поскольку создаются условия, при которых можно определить радиационные повреждения и изменения в исследуемых объектах под воздействием разных энергий и зарядов. Полученные результаты сравниваются, анализируются и публикуются в авторитетных международных научных журналах. Диапазон проводимых исследований очень широкий.

Сотрудничество Института синхротронных исследований КЕНДЛ и самого крупного в Германии ускорительного центра ДЭЗИ продолжается уже долгие годы. Причем в отличие от других европейских ускорительных центров, где новые планы и идеи обычно скрываются, между учеными ДЭЗИ и КЕНДЛ изначально сложились отношения, основанные на полном доверии. Они открыто обсуждают новые идеи и планы, что, как показал опыт, дает значительно лучшие результаты. Одно из преимуществ такого сотрудничества состоит в том, что, если одна из сторон предлагает разработку нового типа оборудования, то к реализации предложения подключается и другая сторона со своими возможностями. Это касается и новых методов диагностики параметров пучка.

НА НЫНЕШНЕЙ КОНФЕРЕНЦИИ ОБСУЖДАЛИСЬ ВОПРОСЫ эффективного развития этого направления физики, а также практического использования возможностей современных ускорителей и сверхмощных лазеров.  

Современная медицина связывает большие надежды с развитием флеш-терапии. Это новый, активно развивающийся метод лечения онкологических заболеваний, при котором используется особый, очень короткий по времени тип облучения. За миллиардную долю секунды больной получает дозу облучения, по эффективности соизмеримую с использованием протонных ускорителей в течение нескольких минут.

Преимущество нового метода состоит в том, что за сверхкороткое время, в течение которого больной получает облучение, не успевают развиться термальные процессы. При воздействии сверхбыстрых пучков расположенные рядом с больным участком ткани и органы не нагреваются, что исключает негативные последствия используемой сегодня лучевой терапии. Необходимые разрушения ткани происходят только на пораженном болезнью участке.

Сегодня крупнейшие медицинские центы мира стремятся создать условия для практического внедрения этого метода лечения онкологических заболеваний. Как уже было сказано, для этих целей применяются ускорители особого типа, генерирующие сверхкороткие пучки. На прошедшей в Ереване конференции обсуждался вопрос создания медицинского центра этого направления в филиале ДЭЗИ в Берлине и использования имеющегося там ускорителя для терапевтических целей. Вопрос создания в Германии центра флеш-терапии впервые начал обсуждаться еще в 2019 году во время визита директоров ДЭЗИ в институт КЕНДЛ. В реализации идеи создания медицинского центра в Германии участвуют и сотрудники КЕНДЛ, которые занимаются ускорительной частью проекта.

Совместно проводятся эксперименты в области биологии и профилактики опухолевых заболеваний. По предварительным данным, новый метод лечения окажется более эффективным, чем применяемая сегодня протонная терапия, однако до введения флеш-терапии в медицинскую практику еще пройдет несколько лет. На последующих этапах исследований к проведению экспериментов будут подключены врачи.

В СВЯЗИ С ПОСЛЕДНИМИ РАЗВИТИЯМИ В МИРЕ БОЛЬШОЙ ИНТЕРЕС участников конференции с немецкой стороны вызвали линейные ускорители, позволяющие принципиально снизить энергетические потери. Неиспользованная для ускорения электронного пучка энергия не теряется во внешней среде и не трансформируется в тепло, а снова и снова поступает в ускоритель. Такие ускорители будут приобретать все большую популярность в Европе.

Обсуждались и вопросы создания новых типов когерентных источников излучения, в частности, в терагерцовой области частот, новые методы ускорения заряженных частиц, а также вопросы компактных ускорителей, будущего ускорительной техники, программа дальнейшего развития, передовые технологии в этой области.

- За время пандемии и вынужденного ограничения внешних контактов, как у армянских, так и зарубежных ученых накопилось много идей, которые было необходимо обсудить с коллегами, - сказал директор Института синхротронных исследований КЕНДЛ, кандидат физико-математических наук Баграт ГРИГОРЯН. – Я рад, что эта долгожданная конференция наконец состоялась и как мы, так и наши европейские коллеги смогли еще раз убедиться в том, что сотрудничество ученых – необходимое условие развития современной науки, а практическое использование достижений ускорительной физики будет способствовать не только познанию мира, свойств материи и развитию фундаментальной науки, но и решению насущных проблем человечества. Хочу также отметить, что развитие нашего института продолжается очень успешно, научный авторитет растет, о чем свидетельствует и приглашение КЕНДЛ к участию в разработке рекомендаций Департаменту по энергетике США. Кстати, наш институт является единственным научным учреждением на постсоветском пространстве, участвующим в этой работе, - сказал Баграт Григорян.