En

Профессор Потылицын: о черном алмазе, двух ректорах и коллективе

Профессор Потылицын: о черном алмазе, двух ректорах и коллективе

Больше 40 лет в Томском политехническом университете работает научный коллектив под руководством профессора Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Александра Потылицына. Они проводят исследования в области фундаментальной физики – генерации новых типов излучения. В перспективе результаты работы политехников могут лечь в основу создания компактных ускорителей для медицины.


Другие материалы о преподавателях и ученых Томского политеха:

Робототехника и кикер: преподаватель Томского политеха Александр Беляев о занятиях по ИИ и мотивации


ПОД ЗАДАЧИ ВРЕМЕНИ

Коллектив профессора Потылицына «самоорганизовался» для проведения исследований физики излучательных процессов на электронных пучках синхротрона «Сириус». Этот кольцевой электронный ускоритель Томского политеха в 60-70-х годах прошлого века входил в десятку крупнейших синхротронов мира. На нем проводился большой объем фундаментальных исследований по физике ускорения заряженных частиц, физике ядра и элементарных частиц.

9.jpg
Фотография синхротрона «Сириус» из архива Музея истории Томского политеха

«Тогдашний ректор вуза Александр Акимович Воробьев, физик по образованию, понимал вектор развития современной физики и важность создания на базе университета ускорителя такого класса. Он инициировал исследования по физике радиационных процессов на пучках высокоэнергетических электронов нашего синхротрона. В те времена для многих физиков это казалось нонсенсом, поскольку считалось, что радиационные эффекты в кристаллических мишенях можно исследовать только с электронами низких энергий. Судя по резонансу, который был вызван результатами наших исследований уже в конце 70-х годов, Воробьев был прав», – рассказывает руководитель коллектива, профессор-консультант Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Томского политеха Александр Потылицын. С 1980 по 1995 год он работал заведующим лабораторией № 11 Научно-исследовательского института ядерной физики, которая проводила исследования на синхротроне.

В середине 60-х годов прошлого века в программу исследований на «Сириусе» была включена тема по созданию пучка поляризованных гамма-квантов высокой энергии с использованием алмазной мишени для экспериментов по физике элементарных частиц.

Алмаз «Валентина Терешкова»:

Для создания на синхротроне «Сириус» пучка поляризованных гамма-квантов ректор ТПИ (ныне ТПУ) Александр Акимович Воробьев направил запрос из Министерства образования в Минфин о выделении вузу из Гохрана кристалла природного алмаза. Запрос удовлетворили и университету передали ювелирный алмаз «Валентина Терешкова». Из него вырезали алмазную мишень, качество которой недостижимо даже при современных технологиях выращивания. С помощью нее был получен поляризованный пучок и проведено огромное количество экспериментов, результаты которых легли в основу новых теоретических моделей.

Изначально алмаз был полностью прозрачным. Но после длительной экспозиции на электронном пучке в ходе экспериментов он почернел. Это произошло из-за радиационной деформации кристаллической решетки алмаза.

После демонтажа синхротрона алмазная мишень будет использоваться в экспериментах на ионном пучке коллайдера NICA (Дубна). А «остатки» от первоначального кристалла весом более 25 карат пополнят экспозицию Музея истории ТПУ.

«Я перешел на это направление из физики элементарных частиц, поскольку исследовал характеристики гамма пучка от алмазной мишени, ориентировался в физике кристаллов и мог быстро включиться в работу. На первых стадиях исследования мы работали вместе с Сергеем Воробьевым, сыном ректора и ведущим специалистом в радиационной физике», – добавляет ученый.
Коллектив Потылицына_29_06_2023-19.jpg
Среди результатов, полученных коллективом, можно отметить, например, обнаружение излучения при осевом каналировании, обнаружение параметрического рентгеновского излучения, первую регистрацию оптического дифракционного излучения, исследования дифракционного черенковского излучения. Эти результаты часто цитируются в научной литературе по всему миру.

После завершения эксплуатации «Сириуса» исследования коллектива продолжились на ускорителе «Микротрон».

ОТ НИКИ ДО СКИФА

Сейчас в коллективе пять научных сотрудников и аспирант. В составе международной коллаборации FLAP (Fundamental & applied Linear Accelerator Physics collaboration) они занимаются исследованиями в области фундаментальной и прикладной физики линейных ускорителей. В рамках этой работы политехники, например, разработали прецизионную методику диагностики электронных пучков ускорителей. Эксперименты по ее тестированию проходили на ускорителе ЛИНАК-200 в Дубне.

В свое время наши коллеги из Санкт-Петербурга называли то, чем мы занимаемся, кристаллооптикой высоких энергий. Потому что все исследования в то время проводились с кристаллами. Я считаю, что это узкий термин. Ведь в кругу наших научных интересов не только кристаллооптика, но и исследование новых типов излучения в искусственных периодических структурах. Этим мы занимаемся более 40 лет,

— отмечает Александр Потылицын.
Кроме того, ученые Томского политеха совместно с Объединенным институтом ядерных исследований готовят эксперимент на коллайдере NICA на выведенном пучке из Нуклотрона. Для него ученые разработали систему диагностики ионного пучка в вакуумной камере, которая позволяет измерять поперечный размер пучка ускоренных ионов по их черенковскому излучению в алмазной мишени. Это обеспечит проведение экспериментов на коллайдере с необходимой точностью, в том числе по исследованию новой материи, которой не существует в природе.

Коллектив Потылицына_29_06_2023-31.jpg

«Сейчас мы также подключаемся к работам по Сибирскому кольцевому источнику фотонов (СКИФ). Готовим аппаратуру и технологии исследования», – добавляет ученый.

«КОЛЛЕКТИВ – ВЕЧНАЯ ПЕРЕМЕННАЯ»

Научный коллектив стал стартовой площадкой для многих специалистов, которые сейчас работают в научных центрах многих стран.

«Коллектив в нашем случае – это вечная переменная. Многие из тех, кто начинал свою научную карьеру в нашем коллективе, сейчас работают по всему миру. Причем не вижу в этом ничего сверхъестественного. Я всегда говорю аспирантам: самое главное, чтобы была мотивация, упорство и некоторая эрудиция. Если я вижу, что у молодого ученого горят глаза и он стремится эффективно и результативно решить какую-то научную проблему, то я всячески ему помогаю, стараюсь сориентировать его так, чтобы он ясно представлял конечную цель. Мне кажется это важным – ограничить трату времени на не очень осмысленные исследования», – отмечает профессор.

Это интересно:

Среди «выпускников» научного коллектива Александра Потылицына – и.о. ректора Томского политеха Леонид Сухих и ректор Южно-Уральского госуниверситета Александр Вагнер. Кроме того, руководители многих научных коллективов ранее работали под руководством Александра Петровича: профессор Игорь Внуков заведует кафедрой в Белгородском университете, доктор Дмитрий Карловец руководит лабораторией в ИТМО, профессор Павел Каратаев читает лекции в Королевском колледже Холлоуэй (Лондон), профессор Александр Арышев возглавляет отдел в Национальном ускорительном центре КЕК (Япония).

Несмотря на фундаментальный характер исследований коллектива, у него есть глобальная и вполне прикладная цель. Например, найти инструменты для получения пучков для медицинской диагностики на основе компактных электронных ускорителей. По сравнению с рентгеновскими аппаратами такие устройства были бы более информативными при меньшей дозовой нагрузке на человеческий организм.
Коллектив Потылицына_29_06_2023-6.jpg