Ученые из Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, вместе со своими российскими и зарубежными коллегами работают над созданием первого в мире термоядерного реактора ИТЭР, который станет важнейшим шагом к термоядерной энергетике будущего. Основной элемент ИТЭР – токамак, замкнутая магнитная установка для удержания плазмы. Сегодня в ИЯФ разрабатывается новый формат альтернативного варианта магнитных ловушек – установок открытого типа. Новая винтовая ловушка СМОЛА по показателям удержания плазмы теоретически должна не уступать топовым токамакам. Эксперименты, которые должны подтвердить расчеты ученых, начнутся в конце 2017 г.
Ученые серьезно задумались об управляемом термоядерном синтезе после испытания первой водородной бомбы, и первой задачей было «приручить» высокотемпературную плазму. Другими словами, добиться определенных параметров температуры, плотности и времени ее удержания.
Если на Солнце плазму удерживает гравитационное поле, то на Земле решили работать с магнитным: советские физики А.Д. Сахаров и И.Е. Тамм в 1950 г. выдвинули идею создания термоядерного реактора на основе принципа магнитного удержания и предложили концепцию замкнутой магнитной ловушки. Так появился токамак – тороидальная камера с магнитными катушками, или, по-простому, «бублик» с током. Работы по созданию токамаков возглавил Л.А. Арцимович, руководитель советской программы по управляемому термоядерному синтезу с 1951 г.
Конфигураций «закрытых» ловушек было разработано несколько, но именно на токамаке Т-3 в московском Курчатовском институте были получены первые, ошеломительные для того времени результаты – плазма с температурой свыше 10 млн градусов по Цельсию. Эти результаты были доложены в Новосибирске на Международной конференции по управляемому термоядерному синтезу в 1968 г., а токамаки с тех пор стали основой мировой термоядерной программы.
Впрочем, сказать, что «победили» именно токамаки, нельзя, пока не существует промышленных термоядерных станций. Сегодня активно исследуются и запускаются стеллаторы , предложенные еще в 1951 г. американцем Л. Спитцером, которые также относятся к замкнутым магнитным ловушкам, а также ловушки открытого типа.
Открытые магнитные ловушки для плазмы – это альтернативное решение. В этих простых по геометрии устройствах плазма удерживается в определенном «продольном» объеме, причем для предотвращения ее вытекания по силовым линиям магнитного поля используются разные способы, такие как магнитные «пробки» и специальные расширители. Концепция открытой магнитной ловушки была предложена в 1953 г. независимо двумя учеными – Г. И. Будкером (СССР) и Р. Постом (США). Через шесть лет справедливость этой идеи была подтверждена в эксперименте С. Н. Родионова, сотрудника только что созданного в новосибирском Академгородке Института ядерной физики СО АН СССР. С тех пор ИЯФ является лидером в проектировании, строительстве и экспериментах с ловушками открытого типа.
Конечно, современные установки новосибирских ученых – экспериментальные, т.е. небольшие, импульсные. Но теоретически этот тип открытых ловушек перспективен для использования в промышленном термоядерном реакторе, так как они имеют ряд потенциальных преимуществ по сравнению с замкнутыми: более простое инженерное решение, большая эффективность использования энергии магнитного поля, т.е. более высокая экономичность, к тому же многие из этих устройств могут работать в стационарном режиме.
Сегодня группа физиков из плазменных лабораторий ИЯФ работает над свежей идеей: использовать для подавления продольных потерь плазмы из открытой ловушки магнитное поле с винтовой симметрией, позволяющее управлять вращением плазмы. Для проверки этой концепции создается экспериментальная установка СМОЛА (Спиральная Магнитная Открытая Ловушка ).
О том, что из себя представляет открытая винтовая ловушка, в чем ее отличие от «прародителей» и каких результатов ждут ученые от будущих экспериментов, рассказал научный сотрудник ИЯФ СО РАН, к.ф.-м.н. Антон Судников.
«Глобальная идея такая – сделать следующий шаг в изучении удержания плазмы, в улучшении конфигурации открытых ловушек. Может показаться, что это шаг в сторону – потому что весь мир сегодня работает с ловушками замкнутой конфигурации. Но это все то же направление – физика плазмы, и мы хотим экспериментально доказать преимущества открытых форм.
В открытых ловушках силовые линии магнитного поля не замкнуты, и плазма удерживается посередине. А на концах установок, вдоль силовых линий плазма может вытечь – наша задача уменьшить этот поток.
Для уменьшения потерь ставят магнитные пробки, т.е. резко усиливают силу магнитного поля на концах устройства. В газодинамической ловушке ГДЛ таким способом удается очень сильно сузить «горлышки» бутылки, из которой истекает плазма, но полностью избежать потерь нельзя.
В гофрированной ловушке ГОЛ с каждой стороны стоит не одна магнитная пробка, как в ГДЛ, а несколько в зависимости от конфигурации (например, в уже разобранном ГОЛ-3 было около 50 пробок, а в строящемся ГОЛ-NB – по 14 на каждом конце), благодаря чему плазма не просто течет через гладкую трубу, а как бы трется о гофрировку магнитного поля. Из-за силы трения скорость потока получается ниже сверхзвуковой, а значит, и потерь будет меньше. Так как расстояние между пробками жестко задано, сделать их бесконечно близкими нельзя, но можно увеличить длину этих многопробочных секций, что улучшает параметры удержания плазмы.
Чтобы уменьшить истечения плазмы, такие многопробочные секции следует в прямом смысле слова двигать к центру. При этом сама плазма будет «стоять», а вдоль нее «пролетать» магнитные пробки, создавая силу трения и увлекая вещество за собой. Идея двигать пробки возникла одновременно с самой идеей многопробочной ловушки. Но в то время задачу посчитали невыполнимой и нерентабельной, ведь чтобы создать такое бегущее поле, нужна невероятная мощность.
Идея обмануть вещество, создать такую конфигурацию стационарного магнитного поля, чтобы плазме «казалось», что оно движется к центру, возникла в конце 2012 г. Как известно, плазма в открытой ловушке всегда вращается, и есть задачи, когда ее нужно целенаправленно вращать. Вопрос только в том, можно ли это вращение использовать для чего-то еще.
Идея состояла в том, чтобы создать магнитное поле в виде винта. Представьте себе шнек мясорубки, который крутит измельченное мясо в нужном направлении. У нас аналогично с двух сторон от центрального отсека с плазмой создается винтовая нарезка поля, но при этом разная – с правым и левым винтом. С одной стороны, магнитное поле тащит плазму влево, с другой – вправо. Таким образом обе эти концевые секции закачивают плазму обратно. Конечно, полностью избавиться от потерь при этом нельзя – когда поток плазмы слабеет, частицы друг с другом даже не сталкиваются. Но если нам удалось сделать поток таким редким, значит, мы на порядок, а то и на два выиграли по параметрам удержания.
Эта концепция позволяет создать установку, которая по своим характеристикам может быть сравнима с нынешними топовыми токамаками. Сложность только в том, что пока эта идея – теоретическая. Но уже осенью 2017 г. мы заканчиваем сборку установки СМОЛА и наступает новый этап – экспериментальный.
Для нашего уникального эксперимента нужно не так уж и много: одной винтовой магнитной пробки, узла, где создается плазма, и ее приемника, а также расширителя, вытягивающего вещество в магнитное поле. Пока мы работаем над созданием источника плазмы со строго определенными характеристиками, чтобы наши теоретические расчеты подтвердились экспериментом.
Если удастся доказать, что несмотря на технические сложности, винтовая форма открытой магнитной ловушки дает существенный выигрыш, то в устройства следующего поколения, которых в ИЯФ, будут встраиваться наши винтовые секции. Уже сейчас мы видим тот путь, который хотим пройти, дорожную карту своей работы, как и практические применения нашей технологии.
Винтовые ловушки могут использоваться как нейтронные источники для исследования поведения материалов при контакте с плазмой, создания подкритичных (неспособных самостоятельно поддерживать ядерную реакцию) реакторов, но в первую очередь для строительства «обычных» АЭС. Некоторые конфигурации винтовых ловушек увеличивают скорость потока плазмы до 100 км/сек, что служит необходимым условием для двигателей космических кораблей, транспортирующих спутники с геосинхронной орбиты на, к примеру, орбиту Луны.
Через одно-два поколения открытых ловушек можно будет говорить о создании полноценных реакторов, причем работающих на бестритиевых топливах, например, с использованием реакции синтеза дейтерий-дейтерий. Токамаки же работают с реакцией дейтерий-тритий, из-за чего возникает серьезная проблема радиоактивного потока нейтронов. Поэтому так много внимания в проекте ИТЭР уделяется созданию сверхпрочных материалов и мощной биозащиты. Реакция синтеза двух атомов дейтерия порождает меньше нейтронов, с которыми теряется энергия, и сопровождается меньшей радиоактивностью.
Преимущество термоядерной реакции синтеза дейтерий-тритий в том, что человечество уже получает с ее помощью плазму. Чтобы стала возможна другая, более энергетически выгодная реакция, требуются намного большие температуры, плотность и время удержания плазмы, но таких технологий еще не создано.
Впрочем, говорить о безнейтронных реакторах как о далеком будущем тоже не стоит. На открытой ловушке с улучшенным удержанием плазмы можно теоретически достичь параметров, необходимых для реакции дейтерий-дейтерий, тогда как экспериментально доказано, что на токамаках для этого есть серьезные ограничения.
Естественно, нашу модель еще нужно проверять, оптимизировать, требуется большая опытно-конструкторская работа. Но уже сейчас ясно, что это начало интересной научной истории, в конце которой нас ожидают результаты, которые могут оказаться очень важными для термоядерной энергетики будущего».
Подготовила Татьяна Морозова, редактор Л. Овчинникова
Работа поддержана грантом РНФ 14-50-00080 «Развитие исследовательского и технологического потенциала ИЯФ СО РАН в области физики ускорителей, физики элементарных частиц и управляемого термоядерного синтеза для науки и общества»
Довелось побывать мне в знаменитом на весь мир ИЯФ им. Г.И.Будкера СО РАН. То, что я там увидел, я смогу только показать, подробный рассказ об установках и о самом институте составила научный сотрудник института Cтаростина Елена Валериевна.
(Всего 68 фото)
Оригинал текста взят отсюда
.
Про ИЯФ вообще сложно рассказать в двух словах по многим причинам. В первую очередь потому, что наш Институт никак не вписывается в обычные стандарты. Это не совсем академический институт, работающий на фундаментальную науку, ведь в нем есть свое производство, вполне тянущее на завод средней руки, а по нынешним временам – хороший завод. И на этом заводе не гвозди делают с тазами, а обладают технологиями, которых нигде в России попросту нет. Современными технологиями в самом точном смысле этого слова, а не в «современными для Сов.Союза 80-х годов». И завод этот – наш собственный, а не такой, что владельцы находятся «где-то там», а мы лишь собираем продукцию в кучку.
Так что никак это не академический Институт.
Но и не производство. Какое ж это производство, если основной продукцией Институт полагает все же самый что ни на есть фундаментальный результат, а эту всю замечательную технологическую начинку и производство – всего лишь способом этот результат получить?
Значит, все же научный институт фундаментального профиля?
Но как быть с тем, что в ИЯФ производится самый широкий круг экспериментов, связанных с Синхротронным Излучением (здесь и далее СИ) или лазером на свободных электронах (здесь и далее ЛСЭ), а это исключительно прикладные эксперименты для десятков наших институтов? И, кстати, другой возможности проводить такие эксперименты у них почти и нет.
Значит, это многопрофильный институт?
Да. И еще многое-многое другое…
Начать этот рассказ можно было с истории института. Или с его сегодняшнего дня. С описания установок или людей. С рассказа о положении российской науки или достижениях физики последних дней. И я очень долго колебалась перед выбором направления, пока не решила рассказать обо всем понемногу, искренне надеясь, что когда-нибудь напишу больше и этот материал выложу где-нибудь.
Итак, ИЯФ СО РАН им. Г.И.Будкера или попросту Институт Ядерной Физики.
Он был основан в 1958 г. Гершем Ицковичем Будкером, которого в Институте звали Андрей Михайловичем, уж бог знает почему. Нет, разумеется, он был еврей, в СССР еврейские имена не приветствовались – это-то все понятно. Но мне не удалось выяснить, почему именно Андрей Михайлович, а не Николай Семенович, скажем.
Кстати, если вы в ИЯФе услышите что-нибудь типа «Андрей Михайлович говорил…», то это означает – говорил Будкер.
Он основатель Института и вероятно, если бы не он, и если бы не Сибирь, у нас никогда не было бы столь развитой ускорительной физики. Дело в том, что работал Будкер у Курчатова, и по слухам ему там просто было тесно. И никогда бы не дали «размахнуться» так, как вышло в , где только-только создавались новые институты и открывались новые направления. Да и не дали бы ему в Москве сразу Институт в таком возрасте. Сначала помурыжили бы на должности завлаба, потом замдира, в общем, глядишь, запал бы и сошел.
Будкер уехал в Новосибирск и оттуда начал звать к себе разных выдающихся и не очень физиков. Выдающиеся физики в ссылку ехали неохотно, так что ставка была сделана на молодую школу, которую тут же и основали. Школами стали НГУ и ФМШ при этой НГУ. Кстати, в Академе скрижали отдают авторство ФМШ исключительно Лаврентьеву, однако живые еще свидетели той истории, проживающие ныне в Америке и публикующие свои мемуары, утверждают, что автором школы был Будкер, «продавший» Лаврентьеву идею за какую-то очередную административную уступку.
Известно, что два великих человека – Будкер и Лаврентьев не слишком хорошо ладили друг с другом, если не сказать больше, и это до сих пор отражается не только на отношениях людей в Академгородке, но и на написании его истории. Посмотрите любую академовскую выставку, проходящую в Доме Ученых (ДУ), и вы легко убедитесь, что там почти нет, скажем, фотографий из громадного архива ИЯФ и вообще мало говорится о самом крупном институте в нашей Академии наук (около 3 тыс. человек сотрудников), и третьем налогоплательщике в НСО. Не очень-то справедливо, но уж как есть.
Одним словом, Будкеру мы обязаны Институтом, его достижениями и его атмосферой. Кстати, и производством тоже. Когда-то ИЯФ звали самым капиталистическим из всех институтов страны – он мог производить свою продукцию и продавать ее. Теперь его зовут самым социалистическим – ведь все заработанные деньги идут в общий котел и из него распределяются на зарплату, контракты и самое главное – проведение научных экспериментов.
Дело это очень дорогостоящее. Смена (12 часов) работы ускорителя с детектором могут стоить сотни тысяч рублей и большая часть этих денег (от 92 до 75%) – заработана сотрудниками ИЯФ. ИЯФ единственный в мире институт, зарабатывающий на фундаментальные физические исследования собственными силами. В остальных случаях такие институты финансируются государством, но у нас – сами понимаете – если ждать помощи от государства, то и помереть недолго.
Как зарабатывает ИЯФ? Продажей магнитных систем ускорителей другим странам, желающим строить свои ускорители. Можно с гордостью сказать, что мы безусловно входим в двойку-тройку лучших производителей ускорительных колец в мире. Мы производим и вакуумные системы, и резонаторы. Мы производим промышленные ускорительные установки, которые работают в десятках направлений не нашей экономики, помогая обеззараживать медицинское оборудование, зерно, продукты, очищать воздух и сточные воды, ну, в общем, все то, на что у нас никто не обращает внимание. ИЯФ производит медицинские ускорители и рентгеновские установки для просвечивания людей, скажем, в аэропортах или мед.учреждениях. Если вы внимательно посмотрите на лейблы на этих сканерах, то обнаружите, что стоят они не только в Новосибирском аэропорту Толмачево, но и очень даже в столичном Домодедово. ИЯФ делает еще десятки, если не сотни мелких заказов для высокотехнологичного производства или науки во всем мире. Мы производим ускорители и подобное оборудование для США, Японии, Европы, Китая, Индии… Мы строили часть кольца БАКа и очень успешно. Доля российских заказов у нас традиционно низка, и с этим ничего не поделать – правительство денег не дает, а у местных властей или владельцев предприятий их просто не хватает – обычно счет идет на миллионы долларов. Впрочем, надо честно признать, что у нас есть и обычные российские гранты и контракты, и мы им тоже рады, ибо деньги в Институте нужны всегда.
3. Фрагмент ускорителя, который прямо сейчас делает ИЯФ для Брукхэйвенской лаборатории (США)
Средняя зарплата у нас меньше, чем у соседей, а распределение ее далеко не всегда кажется справедливым, однако большинство ияфовцев с этим смиряются, ибо понимают, над чем работают и чего ради отказываются от увеличения зарплаты. Каждый процент, выложенный в нее, означает минус дни работы установок. Все просто.
Да, иногда приходится их останавливать совсем, и такие случаи тоже были. Но, к счастью, держались всего полгода.
ИЯФ может себе позволить возглавить строительство дорогих элитных домов, лишь бы часть квартир досталась сотрудникам, отправлять этих сотрудников в длительные загранкомандировки, содержать одну из лучших лыжных баз в стране, где ежегодно проходит «Лыжня России» (кстати, нынче база под угрозой закрытия из-за очередного нелепого проекта строительства), содержать собственную базу отдыха в Бурмистрово («Разлив»), в общем, много чего может себе позволить. И хотя каждый год речь встает о том, что это слишком расточительно, мы еще держимся.
А что с наукой в ИЯФе?
С наукой сложнее. Главных научных направлений ИЯФа четыре:
1. физика элементарных частиц — ФЭЧ (т.е. то, из чего состоит наш мир на самом-самом микро уровне)
2. физика ускорителей (т.е. приборов, с помощью которых до этого микроуровня можно добраться (или лучше говорить «нано», следуя современной моде? :))
3. физика плазмы
4. физика, связанная с синхротронным излучением.
В ИЯФ есть и несколько других направлений, в частности, связанных с ядерной и фотоядерной физикой, медицинскими приложениями, радиофизикой и множеством других, более мелких.
4. Установка Дейтон ВЭПП-3. Если вам кажется, что это сплошной хаос проводов, то в общем-то напрасно. Во-первых, ВЭПП-3 – это установка, где места просто нет, во-вторых съемка идет со стороны кабельной трассы (она проложена поверху). Наконец, в-третьих, Дейтон – одна из тех установок, которые иногда встраивают в структуру ВЭПП-3, потом убирают, т.е. делать тут глобальные системы "наведения порядка" просто нет смысла.
У нас два постоянно работающих ускорителя: ВЭПП-2000 (сокращение ВЭПП, которое часто будет встречаться, означает «встречные электрон-позитронные пучки»), на котором работает аж два детектора – КМД и СНД (криогенный магнитный детектор и сферический нейтральный детектор) и ВЭПП-4М с детектором КЕДР. Комплекс ВЭПП-4М содержит в себе еще один ускоритель – ВЭПП-3, где проводятся эксперименты, связанные с СИ (СИ есть и на ВЭПП-4, однако это новые станции, они пока что еще в зачаточном состоянии, хотя активно развиваются в последнее время и одна из последних кандидатских диссертаций у СИшников защищена как раз в этом направлении).
5. Бункер СИ ВЭПП-3, станция рентгенофлуоресцентного элементного анализа.
6. Бункер СИ ВЭПП-3, станция рентгенофлуоресцентного элементного анализа.
Кроме того, у нас есть ЛСЭ, который прямо предназначен для работы с терагерцовым излучением для всех желающих со стороны, поскольку в ИЯФе ему не придумали пока «прямого» предназначения. Кстати, уже после этой экскурсии стало известно, что руководитель ЛСЭ Винокуров Николай Александрович был избран член-корреспондентом РАН.
Делаем тут первую остановку на пояснение (по подсказкам читателей). Что такое ЛСЭ или лазер на свободных электронах? Объяснить это на пальцах не очень просто, но мы будем считать, что вы знаете, что в обычном лазере излучение происходит так: с помощью какого-нибудь метода мы разогреваем (возбуждаем) атомы вещества до такой степени, что они начинают излучать. И поскольку мы отбираем это излучение специальным образом, попадая в резонанс с энергией (а значит и частотой) излучения, мы получаем лазер. Так вот в ЛСЭ источник излучения не атом, а сам пучок электронов. Его заставляют проходить мимо так называемого вигглера (ондулятора), где очень много магнитов вынуждают пучок «дергаться» из стороны в сторону по синусоиде. При этом он излучает все то же синхротронное излучение, которое можно собрать в лазерное. Изменяя силу тока в магнитах вигглера или энергию пучка, мы можем в широком диапазоне менять и частоту лазера, что на сегодняшний день недостижимо никаким другим способом.
В России других установок ЛСЭ нет. Но они есть в США, строится такой лазер и в Германии (совместный проект Франции, Германии и нашего института, стоимость превышает 1 млрд.евро.) По-английски такой лазер звучит как FEL — free electron laser.
8. Электронная пушка лазера на свободных электронах
9. Система контроля уровня охлаждающей резонаторы воды на ЛСЭ
10. Резонаторы ЛСЭ
11. На этом и следующих двух кадрах - ЛСЭ, вид снизу (он подвешен "к потолку").
14. Шевченко Олег Александрович закрывает дверь в зал ЛСЭ. После того, как сработает концевик от наехавшей двери рад.защиты (бетонный блок справа), можно будет начинать работу лазера.
15. Пультовая ЛСЭ. На столе - очки для защиты от лазерного излучения
16. Одна из станций на ЛСЭ. Справа видны оптические подставки, на которых есть листочки с выжженной бумагой (темные пятна в центре). Это след лазерного излучения ЛСЭ
17. Редкий кадр. Старый лучевой осциллограф в пультовой ЛСЭ. В ИЯФе осталось мало таких осциллографов, но если поискать можно найти. Рядом (слева) стоит вполне современный цифровой Tektronix, но чего в нем интересного?
У нас есть собственное направление в области физики плазмы, связанное с удержанием плазмы (где должна проходить термоядерная реакция) в открытых ловушках. Такие ловушки есть только в ИЯФ и, хотя они не позволят осуществить главную задачу «термояда» – создание управляемого термоядерного синтеза, но зато они позволяют существенно продвинуться в области исследований параметров этого УТС.
18. Установка АМБАЛ – амбиполярная адиабатическая ловушка, ныне не работает.
Что делается на всех этих установках?
Если говорить о ФЭЧ, то тут положение сложное. Все достижения ФЭЧ последних лет связаны с ускорителями-коллайдерами типа LHC (Эл-эйч-си, как зовет его весь мир и БАК – большой адронный коллайдер, как зовут его только у нас). Это ускорители на огромную энергию – порядка 200 ГэВ (гигаэлектронвольт). По сравнению с ними ВЭПП-4 на свои 4-5 ГэВ, работающий уже почти полвека, — старичок, где можно вести исследования ограниченного диапазона. И уж тем более ВЭПП-2000 с энергией всего-то около 1 ГэВ.
Мне придется тут слегка задержаться и пояснить, что такое ГэВ и почему это много. Если мы возьмем два электрода и подадим на них разность потенциалов в 1 вольт, а потом пропустим заряженную частицу между этими электродами, она приобретет энергию в 1 электронвольт. От более привычного нам джоуля ее отделяет аж 19 порядков: 1 эВ=1.6*10 -19 Дж.
Чтобы получить энергию в 1 ГэВ, нужно на длине пролета электрона создать ускоряющее напряжение в 1 гигавольт. Чтобы получить энергию БАКа, приходится создать напряжение в 200 гигавольт (гига — это миллиард вольт, 10 9 или 1 000 000 000 вольт). Ну, сами представляйте дальше, что для этого нужно. Достаточно сказать, что питание LHC (БАКа) обеспечивает одна из французских АЭС, расположенных неподалеку.
21. Ускоритель ВЭПП-2000 – модернизация предыдущего ускорителя ВЭПП-2М. Отличие от предыдущего варианта - в большей энергии (до 1 ГэВ) и реализованная идея так называемых круглых пучков (обычно пучок похож скорее на ленту, чем на что либо еще). В прошлом году ускоритель начал свою работу после долгого периода реконструкции.
23. Пультовая ВЭПП-2000.
24. Пультовая ВЭПП-2000. Над столом - схема ускорительного комплекса.
25. Бустер электронов и позитронов БЭП для ВЭПП-2000
Чем берет ИЯФ в этой области? Высочайшей точностью своих исследований. Дело в том, что жизнь устроена так, что все более легкие частицы дают свой вклад в рождение более тяжелых, и чем точнее мы знаем их массу-энергию, тем лучше знаем и вклад в рождение даже бозона Хиггса. Вот этим ИЯФ и занимается – получает супер-точные результаты и исследует разные редкие процессы, для «вылавливания» которых нужна не просто установка, а много-много хитрости и ловкости от исследователей. Мозгами, короче, берет, чем еще-то? И в этом смысле хорошо выделяются все три ИЯФовских детектора – КМД, СНД и КЕДР (у него нет расшифровки названия)
26. СНД – сферический нейтральный детектор, позволяющий регистрировать частицы, не имеющие заряда. На снимке он близок к окончательной сборке и началу работы.
Самый большой из наших детекторов — КЕДР. Недавно на нем завершили цикл экспериментов, позволивших измерить массу так называемого тау-лептона, который во всем аналог электрона, только намного тяжелее, и J/Psi – частицы, первой из частиц, где «работает» четвертый по массе кварк. И еще раз поясню. Всего кварков, как известно, шесть — у них очень красивые и даже экзотические названия, по которым называют частицы, куда они входят (скажем, «очарованная» или «странная» частицы означают, что в их состав входят соответственно charm и strange кварки):
Названия кварков не имеют никакого отношения к реальным свойствам разных вещей — произвольная фантазия теоретиков. Данные в кавычках названия являются принятыми русскоязычными переводами терминов. Я к тому, что нельзя «прелестный» кварк назвать красивым или прекрасным — терминологическая ошибка. Такие вот лингвистические сложности, хотя t-кварк часто называют попросту топ-кварк 🙂
Так вот, все частицы привычного нам мира состоят из двух самых легких кварков, доказательство существования остальных четырех — дело «рук» ускорителей на встречных пучках и детекторов. Доказать существование именно s-кварка было непросто, оно означало правильность сразу нескольких гипотез и открытие J/psi было выдающимся достижением, которое сразу показало огромную перспективность всего метода изучения элементарных частиц, а заодно открыло нам дорогу к изучению процессов, происходивших в мире во времена Большого Взрыва и происходящих сейчас. Масса «джи-пси» после эксперимента КЕДРа измерена с точностью, которую превышает только измерение масс электрона и протона с нейтроном, т.е. основных частиц микромира. Это фантастический результат, которым можно будет гордится еще долго, как детектору, так и ускорителю.
28. Это детектор КЕДР. Как видите, сейчас он разобран, это редкая возможность посмотреть, как он выглядит изнутри. Идет ремонт систем и модернизация после длительного периода работы, который обычно называется "заход на эксперимент" и длится обычно несколько лет.
29. Это детектор КЕДР, вид сверху.
31. Криогенная система детектора КЕДР, баки с жидким азотом, используемым для охлаждения сверхпроводящего магнита детектора КЕДР (он охлажден до температуры жидкого гелия, предварительно охлаждается до температуры жидкого азота.)
32. В кольце ВЭПП-4М
В области физики ускорителей дело обстоит лучше. ИЯФ – один из создателей коллайдеров вообще, т.е. мы уверенно можем считать себя одним из двух институтов, где этот метод родился почти одновременно (с разницей в единицы месяцев). У нас впервые встретились вещество и антивещество так, что с ними можно было проводить эксперименты, а не наблюдать это самое антивещество как нечто удивительное, с чем работать нельзя. Мы до сих пор предлагаем и пытаемся реализовать ускорительные идеи, которых еще нет в мире, а наши специалисты иногда не вылезают из зарубежных центров, готовых взяться за их реализацию (у нас это дорого и долго). Мы предлагаем новые проекты «фабрик» – мощных ускорителей, которые могут «рождать» огромное количество событий на каждый оборот пучка. Одним словом, тут, в области ускорительной физики, ИЯФ может смело претендовать на Институт мирового класса, не потерявший своего значения все эти годы.
Новых установок у нас строится очень мало и делаются они долго. Скажем, ускоритель ВЭПП-5, который планировался как самый большой в ИЯФ, строился так долго, что морально устарел. При этом созданный инжектор настолько хорош (и даже уникален), что не использовать его было бы неправильно. Часть кольца, которую вы видите, сегодня планируют использовать уже не для ВЭПП-5, а для каналов перепуска частиц из форинжектора ВЭПП-5 в ВЭПП-2000 и ВЭПП-4.
33. Туннель для кольца ВЭПП-5, пожалуй, самое большое сооружение этого типа в ИЯФ на сегодняшний день. По размерам он таков, что тут мог бы ездить автобус. Кольцо так и не построили из-за недостатка средств.
34. Фрагмент канала Форинжектор - ВЭПП-3 в туннеле ВЭПП-5.
35. Это подставки под магнитные элементы канала перепуска Форинжектор - ВЭПП2000 (каналы на сегодня еще только строятся.)
36. Помещение ЛИНАКа (линейного ускорителя) Форинжектора ВЭПП-5
37. На этом и следующем кадре - магнитные элементы Форинжектора
39. Линейный ускоритель Форинжектора ВЭПП-5. Дежурный по комплексу и ответственное за посетителей лицо ожидают окончания фотосъемки
40. Накопитель-охладитель Форинжектора, куда электроны и позитроны из ЛИНАКа попадают для дальнейшего ускорения и изменения некоторых параметров пучка.
41. Элементы магнитной системы накопителя-охладителя. Квадрупольная линза в данном случае.
42. Многие гости нашего Института ошибочно полагают, что 13-е здание, где расположены ускорители ВЭПП3, 4, 5 очень маленькое. Всего два этажа. И они ошибаются. Это дорога вниз, на этажи, находящиеся под землей (так проще делать рад.защиту)
Сегодня ИЯФ планирует создание так называемой c-tau (це-тау) фабрики, которая может стать самым крупным проектом в фундаментальной физике России за последние десятилетия (если мегапроект будет поддержан Правительством России), ожидаемые результаты без сомнения будут на уровне лучших мировых. Вопрос, как всегда, в деньгах, которые Институт вряд ли сможет заработать сам. Одно дело – поддерживать текущие установки и очень медленно делать новое, другое – конкурировать с исследовательскими лабораториями, получающие полноценную поддержку своих стран или даже таких объединений, как ЕС.
В области физики плазмы дело обстоит несколько более тяжелым образом. Это направление не финансировалось десятилетиями, оттуда произошел мощный отток специалистов за рубеж, и все же физика плазмы у нас тоже может найти, чем похвастаться.В частности, оказалось, что турбулентность (завихрения) плазмы, которые должны бы были разрушать ее стабильность, иногда напротив, помогают удерживать ее в заданных границах.
43. Две главные установки физики плазмы - ГОЛ-3 (на снимке, сделанном с уровня кран-балки здания) и ГДЛ (ниже будет)
44. Генераторы ГОЛ-3 (гофрированная открытая ловушка)
45. Фрагмент ускорительной структуры ГОЛ-3, так называемый пробкотрон.
Зачем на плазме ускоритель? Все просто — в задаче получения термоядерной энергии есть две главных проблемы: удержание плазмы в магнитных полях хитрой структуры (плазма — это облако заряженных частиц, которые норовят растолкнуться и расползтись в разные стороны) и ее быстрый разогрев до термоядерных температур (представьте — вы чайник до 100 градусов греете несколько минут, а тут надо за микросекунды до миллионов градусов). Обе задачи в ИЯФ попытались решить методами ускорительных технологий. Результат? На современных ТОКАМАКах давление плазмы к давлению поля, которое можно удержать составляет максимум 10%, в ИЯФ на открытых ловушках — до 60%. Что это означает? Что в ТОКАМАКе нельзя осуществить реакцию синтеза дейтерий+дейтерий, там можно использовать только очень дорогой тритий. В установке типа ГОЛ можно было бы обойтись дейтерием.
46. Надо сказать, что ГОЛ-3 выглядит как нечто, созданное то ли в далеком будущем, то ли просто притащенное инопланетянами. Обычно на всех посетителей производит совершенно футуристическое впечатление.
А теперь перейдем к другой плазменной установке ИЯФ — ГДЛ (газодинамическая ловушка). С самого начала эта ловушка плазмы не ориентировалась на термоядерную реакцию, она была построена для изучения поведения плазмы.
50. ГДЛ довольно маленькая установка, так что влазит в один кадр целиком.
У физики плазмы есть и свои мечты, они хотят создать новую установку — ГДМЛ (м — многопробочная), разработка ее началась в 2010 году, ну, а когда закончится — никто не знает. Кризис влияет на нас самым существенным образом — наукоемкие производства сокращаются первыми, а с ними и наши заказы. При наличии финансирования, установку можно создать за 4-6 лет.
В области СИ мы (я про Россию) отстаем от всей развитой части планеты, скажем честно. В мире источников СИ огромное количество, они лучше и мощнее наших. На них проводятся тысячи, если не сотни тысяч работ, связанных с изучением всего – от поведения биологических молекул до исследований физики и химии твердого тела. Фактически это мощный источник рентгеновских лучей, который никак иначе не получить, так что все исследования, связанные с изучением структуры вещества – это СИ.
Однако жизнь обстоит так, что в России есть всего три источника СИ, причем два сделаны у нас, а один мы помогали запускать (один в Москве находится, еще один в Зеленограде). И только один из них постоянно работает в режиме эксперимента – это «старый добрый» ВЭПП-3, который построен тыщу лет назад. Дело в том, что мало построить ускоритель для СИ. Важно еще построить оборудование для СИ-станций, а вот этого-то больше нигде и нет. В результате многие исследователи западных наших регионов предпочитают прислать представителя «на все готовенькое», чем тратить огромные средства на создание и развитие СИ-станций где-нибудь в Подмосковье.
55. В кольце ВЭПП-3
56. Это вид на комплекс ВЭПП-4 с высоты птичьего полета или точнее третьего этажа "антресолей". Прямо внизу бетонные блоки рад.защиты, под ними – ПОЗИТРОН и ВЭПП-3, далее – голубоватое помещение – пультовая комплекса, откуда осуществляется управление комплексом и экспериментом.
57. "Начальник" ВЭПП-3, один из старейших физиков-ускорительщиков ИЯФ и страны – Мишнев Святослав Игоревич
В ИЯФе на почти 3000 человек научных сотрудников всего чуть более 400, считая с аспирантами. И вы же все понимаете, что у станка стоит не научный сотрудник, а чертежи на новые ускорительные кольца тоже делают не аспиранты со студентами. В ИЯФ большое количество инженерно-технических работников, куда входит и огромный конструкторский отдел, и технологи, и электрики, и радиоинженеры, и… еще десятки специальностей. У нас большое количество рабочих (около 600 человек), механиков, лаборантов, радиолаборантов и еще сотни других специальностей, о которых я иногда даже не догадываюсь, ибо это никого особо не интересует. Кстати, ИЯФ – одно из тех редких предприятий страны, которое ежегодно проводит конкурс молодых рабочих – токарей и фрезеровщиков.
62. Производство ИЯФ, один из цехов. Оборудование большей частью устаревшее, современные станки находятся в цехах, в которых мы не были, находящихся в Чемах (есть такое место в Новосибирске, рядом с т.н. НИИ систем). В этом цеху станки с ЧПУ тоже есть, просто в кадр не попали (это ответ на некоторые реплики в блогах.)
Мы – ияфовцы, мы – единый организм и это главное у нас в Институте. Хотя очень важно, конечно, что возглавляют весь технологический процесс физики. Они не всегда понимают детали и тонкости работы с материалами, однако они знают, чем все должно закончится и помнят, что маленький сбой где-то у рабочего на станке приведет к тому, что встанет многомиллионнодолларовая установка где-нибудь у нас, или в мире. И поэтому какой-нибудь зеленый студент может даже не понять объяснений инженера, но на вопрос «можно ли это принять» будет отрицательно мотать головой, точно помня, что ему вынь да положь точность в пять микрон на базе метра, иначе кранты его установке. И уж дальше задача технологов и инженеров придумать, как же ему, злодею, обеспечить то его немыслимые требования, которые идут вразрез со всем, что у нас обычно делается. Но придумывают и обеспечивают, и вкладывают при этом немыслимо много ума и изобретательности.
63. Озадаченный ответственный за электрохозяйства комплекса ВЭПП-4М Жмака Александр Иванович.
64. Этот зловещий кадр снят просто в одном из зданий Института, в том самом, где расположены ВЭПП-3, ВЭПП-4 и форинжектор ВЭПП-5. И означает просто-напросто тот факт, что ускоритель работает и представляет из себя некоторую опасность.
67. Первый в мире коллайдер, построенный в 1963 году для изучения возможностей их использования в экспериментах по физике элементарных частиц. ВЭП-1 - единственный за всю историю коллайдер, в котором пучки циркулировали и сталкивались в вертикальной плоскости.
68. Подземные переходы между корпусами института
Спасибо Elena Elk за организацию фотосъемки и подробные рассказы об установках.
"Принцип коллайдера прост - чтобы понять, как устроена вещь, ее надо разломать. Чтобы узнать, как устроен электрон, его тоже надо разломать. Для этого придумали машины, в которых электроны разгоняются до колоссальных энергий, сталкиваются, аннигилируют и превращаются в другие частицы. Это как если бы два велосипеда столкнулись, а разъехались автомобили", - рассказывает Гольденберг.
После
многочисленных поворотов, переходов и лестниц можно выйти к панно, на
котором нарисованы кольца действующих сегодня коллайдеров ВЭПП-3
(построен в 1967-1971 годы) и ВЭПП-4М (ВЭПП-4 построен в 1979 году,
модернизирован в начале 90-х). По словам Гольденберга, периметр ВЭПП-3
составляет 74 м, а ВЭПП-4М - 360 м. "Чем больше накопитель, тем больше
энергии он может вкачать. Это не значит, что один ускоритель лучше, а
другой хуже, просто на них можно смотреть разную физику и ставить разные
эксперименты", - объяснил физик. Работой коллайдеров управляют из
пультовой, туда посетителей не пускают. По оценкам сотрудников , параметры работы ускорителей контролируют примерно 30 человек.
В
одном из подземных бункеров проводят эксперименты с пучками. Борис
Гольденберг сообщил, что прямо сейчас за свинцовой стеной работает
ВЭПП-4М, в котором частицы описывают круги размером со стадион. Увидеть
коллайдер своими глазами, конечно же, не получилось. "В накопителе
смертельные дозы [радиации], там нельзя находиться. Мы от него защищены
метровой стеной и коридором, все каналы [из него] выведены и обжаты
свинцом, все это защищено", - успокоил физик.
Установки, с которыми ученые работают в бункере, называются станциями - внутри каждой находится экспериментальное оборудование. Разогнанные коллайдером частицы физики могут использовать, кажется, где угодно. К примеру, стабильный источник излучения позволяет калибровать детекторы для космических телескопов. Здесь же можно "просветить" плотный гранит, чтобы найти в нем алмазы. Рентгеновская томография и рентгеновская микроскопия образцов в выходит в 50 раз четче, чем, к примеру, на медицинских аппаратах. Одна из последних разработок ученых - щадящий способ борьбы с раком. В этом эксперименте зараженных мышей облучают "сетчатым" пучком, а не сплошным - так здоровые ткани не страдают.
Самый актуальный проект для сегодня - работа над новым ускорителем частиц. Сейчас институт сам финансирует работы и за 10 лет вложил в проект около 2 млрд руб. На территории института уже готова четверть туннеля для подземной части ускорителя, окружность которого будет составлять 800 м. Директор Павел Логачев оценивал общую стоимость проекта примерно в 34 млрд руб. Ученые предполагают, что этот электрон-позитронный коллайдер сможет открыть миру "новую физику".
Наталья Гредина
Назван срок запуска коллайдера в Новосибирске
Директор Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) Павел Логачев озвучил, когда в Новосибирске может начаться строительство нового коллайдера.Ученые предполагают, что этот электрон-позитронный коллайдер - проект Супер Чарм-Тау фабрика - сможет открыть миру "новую физику".
Институт ядерной физики СО РАН отмечает 60-летний юбилей
60 лет назад в этот день вышло постановление Совета министров СССР о создании в Новосибирске Института ядерной физики. И по сей день это подразделение Академии наук – одно из самых крупных и самых успешных.
Германия выделит новосибирским ученым-ядерщикам 30 миллионов евро на совместные научные разработки
Один из примеров сотрудничества - проект рентгеновского лазера, успешно развивающийся в Гамбурге. Это оборудование, которое сможет помочь изучить структуру любого вещества одним пучком света, было изготовлено в столице Сибири.
С. М. Прокудин-Горский
30 августа исполнилось 150 лет со дня рождения замечательного русского фотографа Сергея Михайловича Прокудина-Горского. Первопроходец русской цветной фотографии, он разработал уникальный метод фотосъемки, благодаря которому можно узреть не в привычном черно-белом ретро-изображении, а будто вчера сфотографированную в цвете ту Россию, которую мы потеряли... Прокудин-Горский осуществил потрясающую задачу - снял между первой русской революцией и Первой мировой войной несколько тысяч объектов на территории Российской империи. Благодаря чудом сохранившимся негативам мы можем увидеть как выглядела Российская империя в цвете - и удивиться тому, что "темная, нищая, отсталая Россия" одевалась ярко, в разноцветные одежды...
Молодые русские крестьянки недалеко от реки Шексна. 1909
Строители Мурманской железной дороги, Кемь-пристань.
И дело даже не в форме, достаточно вглядеться в лица той России, которую мы потеряли...
Ну и о пресловутых сравнениях с 1913 годом - теперь, спустя 100 лет весьма поучительно смотреть на фотографии (которые сами по себе - замечательное достижение в фотографическом деле): документ эпохи.
Например, "лампочка Ильича", говорите? А без большевиков освещали бы избы лучинами? Ну-ну... :)
Машинный зал Гиндукушской ГЭС на реке Мургаб. 1911
А вот новая гостиница в Гаграх, 1905—1915.
И столб с проводами виден в кадре.
Фотографии Прокудина-Горского помогают наглядно увидеть ту ушедшую эпоху, почувствовать её очарование.
Под катом - биография фотографа, вкратце о его методе и фотографии Рязани, сделанные сто лет тому назад...
Автопортрет С. М. Прокудина-Горского у реки Скурицхали, 1912. Полная версия
Сергей Михайлович Прокудин-Горский (18 (30) августа 1863, Фуникова Гора, Покровский уезд, Владимирская губерния, Российская империя — 27 сентября 1944, Париж, Франция) — русский фотограф, химик (ученик Менделеева), изобретатель, издатель, педагог и общественный деятель, член Императорского Русского географического, Императорского Русского технического и Русского фотографического обществ. Внёс значительный вклад в развитие фотографии и кинематографии. Пионер цветной фотографии в России, создатель «Коллекции достопримечательностей Российской империи».
Сергей Михайлович Прокудин-Горский родился 18/30 августа 1863 года в родовом имении Прокудиных-Горских Фуникова Гора в Покровском уезде Владимирской губернии. 20 августа (1 сентября) 1863 года он был крещен в ближайшей к имению церкви Архангела Михаила Архангельского погоста.
До 1886 года учился в Александровском лицее, однако не закончил полного курса.
С октября 1886 по ноябрь 1888 года слушал лекции по естественному разделу на физико-математическом факультете Санкт-Петербургского университета.
С сентября 1888 по май 1890 года был слушателем Императорской Военно-медицинской академии, которую также по какой-то причине не окончил. Изучал также живопись в Императорской Академии художеств.
В мае 1890 года поступил на службу в Демидовский дом призрения трудящихся, в качестве его действительного члена. Это социальное учреждение для девочек из бедных семей было основано в 1830 году на средства известного мецената Анатолия Демидова и состояло в Ведомстве учреждений императрицы Марии Федоровны. В том же 1890 году женился на Анне Александровне Лавровой (1870—1937) — дочери русского металловеда и директора товарищества гатчинских колокольных, медеплавильных и сталелитейных заводов Лаврова. Сам Прокудин-Горский стал директором правления на предприятии своего тестя.
В 1897 году Прокудин-Горский начал делать доклады о технических результатах своих фотографических исследований Пятому отделу Императорского русского технического общества (ИРТО) (он продолжил эти доклады до 1918 года). В 1898 году Прокудин-Горский стал членом Пятого фотографического отдела ИРТО и выступил с сообщением «О фотографировании падающих звёзд (звёздных дождей)». Уже в то время он являлся российским авторитетом в области фотографии, ему была поручена организация курсов практической фотографии при ИРТО. В 1898 году Прокудин-Горский опубликовал первые книги из серии работ по техническим аспектам фотографии: «О печатании с негативов» и «О фотографировании ручными фотоаппаратами». В 1900 году Русское техническое общество показало чёрно-белые фотографии Прокудина-Горского на Всемирной Парижской выставке.
2 августа 1901 года в Петербурге открылась «фотоцинкографическая и фототехническая мастерская» С. М. Прокудина-Горского, где в 1906—1909 годах располагалась лаборатория и редакция журнала «Фотограф-любитель», в котором Прокудин-Горский опубликовал серию технических статей о принципах воспроизведения цвета.
В 1902 году Прокудин-Горский в течение полутора месяцев обучался в фотомеханической школе в Шарлоттенбурге (около Берлина) под руководством доктора Адольфа Мите. Последний в том же 1902 году создал свою модель камеры для цветной съёмки и проектор для демонстрации цветных снимков на экране.
13 декабря 1902 года Прокудин-Горский впервые объявил о создании цветных диапозитивов по методу трёхцветной фотографии А. Мите, а в 1905 году запатентовал свой сенсибилизатор, значительно превосходивший по качеству аналогичные разработки иностранных химиков, в том числе сенсибилизатор Мите. Состав нового сенсибилизатора делал бромосеребряную пластину одинаково чувствительной ко всему цветовому спектру.
В 1903 году Прокудин-Горский опубликовал брошюру «Изохроматическое фотографирование ручными фотоаппаратами».
Точная дата начала цветных съемок Прокудиным-Горским в Российской империи до сих пор не установлена. Наиболее вероятным является, что первая серия цветных снимков была сделана в ходе поездки по Финляндии в сентябре-октябре 1903 года.
В 1904 году Прокудин-Горский снимал цветные фотографии Дагестана (апрель), Черноморского побережья (июнь) и Лужского уезда Санкт-Петербургской губернии (декабрь).
В апреле — сентябре 1905 года Прокудин-Горский совершил первую большую фотопоездку по Российской империи, в ходе которой снял около 400 цветных фотографий Кавказа, Крыма и Украины (включая 38 видов Киева). Все эти снимки он планировал издать в виде фотооткрыток по договору с Общиной Святой Евгении. Однако из-за политических потрясений в стране и вызванного ими финансового кризиса договор был расторгнут в том же 1905 году, и свет увидели лишь около 90 открытых писем.
С апреля по сентябрь 1906 года Прокудин-Горский проводил много времени в Европе, участвуя в научных конгрессах и фотовыставках в Риме, Милане, Париже и Берлине. Он получил золотую медаль на Международной выставке в Антверпене и медаль за «Лучшую работу» в области цветной фотографии от фотоклуба в Ницце.
Алим-хан (1880—1944), эмир Бухары. 1907
В декабре 1906 года Прокудин-Горский первый раз отправился в Туркестан: для фотографирования солнечного затмения 14 января 1907 года в горах Тянь-Шаня близ станции Черняево над Салюктинскими копями. Хотя затмение не удалось запечатлеть из-за облачности, в январе 1907 года Прокудин-Горский сделал много цветных снимков Самарканда и Бухары.
21 сентября 1907 года Прокудин-Горский делает сообщение о произведённых им исследованиях пластинок Люмьер для цветной фотографии, после доклада и обсуждения были проектированы цветные диапозитивы Ермилова Н. Е., Шульц, Натомб и др.
В мае 1908 года Прокудин-Горский ездил в Ясную Поляну, где сделал серию снимков (более 15), в том числе несколько цветных фотографических портретов Льва Николаевича Толстого. В своих записях Прокудин-Горский отметил, что писатель «особенно живо интересовался всеми новейшими открытиями в различных областях, а равно и вопросом передачи изображения в истинных цветах». Кроме того, известны два сделанных Прокудиным фотопортрета Фёдора Шаляпина в сценических костюмах. По некоторым сведениям, Прокудин-Горский фотографировал также членов царской семьи, но эти фотоснимки обнаружить пока не удалось.
30 мая 1908 года в залах Академии художеств прошёл показ цветных проекций фотографий, сделанных Прокудиным-Горским. Его снимки древних ваз — экспонатов Эрмитажа — впоследствии были использованы для реставрации их утраченного цвета.
Прокудин-Горский выступал с лекциями о своих достижениях в области цветной фотографии, используя диапозитивы, в Императорском Русском техническом обществе, Петербургском фотографическом обществе и в других учреждениях города.
В это время Сергей Михайлович задумал грандиозный проект: запечатлеть в цветных фотографиях современную ему Россию, её культуру, историю и модернизацию.
Прокудин-Горский в мае 1909 года получил аудиенцию у императора Николая II, который поручил ему заснять всевозможные стороны жизни всех областей, составлявших тогда Российскую империю. Для этого фотографу был выделен специально оборудованный железнодорожный вагон. Для работы на водных путях правительство выделило небольшой пароход, способный идти по мелководью, с командой, а для реки Чусовой — моторную лодку. Для съёмок Урала и Уральского хребта в Екатеринбург был прислан автомобиль «Форд». Прокудину-Горскому были выданы царской канцелярией документы, дававшие доступ во все места империи, а чиновникам было предписано помогать Прокудину-Горскому в его путешествиях.
Все съёмки Сергей Михайлович проводил на свои средства, которые постепенно истощились.
…работа моя была обставлена очень хорошо, то с другой, она была очень трудна, требовала огромного терпения, знания, опыта и часто больших усилий.
…
Делать снимки приходилось в самых различных и часто очень трудных условиях, а затем вечером надо было снимки проявить в лаборатории вагона, и иногда работа затягивалась до поздней ночи, особенно если погода была неблагоприятна и нужно было выяснить, не окажется ли необходимым повторить съёмку при другом освещении прежде, чем уехать в следующий намеченный пункт. Затем с негативов там же в пути делались копии и вносились в альбомы
Паровоз с пароперегревателем Шмидта, 1910.
Паровоз с паровой машиной компаунд и пароперегревателем Шмидта показан на железной дороге между Пермью и Екатеринбургом в регионе Уральских гор в восточной части Eвропейской России. Вагон на заднем плане, как считают, является передвижной фотографической лабораторией Прокудина-Горского.
Нило-Столобенская пустынь на озере Селигер. 1910
В 1909—1916 годах Прокудин-Горский объездил значительную часть России, фотографируя старинные храмы, монастыри, заводы, виды городов и разнообразные бытовые сцены.
В марте 1910 года состоялось первое представление царю фотографий водного пути Мариинского канала и промышленного Урала, сделанных Прокудиным-Горским. В 1910—1912 годах в рамках запланированной фотографической экспедиции по Камско-Тобольскому водному пути Прокудин совершил большое путешествие по Уралу.
Три поколения, 1910.
А.П.Калганов позирует с его сыном и внучкой для портрета в индустриальном городе Златоуст в Уральском горном регионе России. Сын и внучка работают в Златоустовском оружейном предприятии, оно - главный поставщик вооружений Русской армии начиная с начала 1800-ых. Калганов демонстрирует традиционное русское платье и стиль бороды, в то время как два более молодых поколения имеют более ориентированное на Запад, современное платье и стиль причёски.
В январе 1911 года он прочитал в Академии художеств в Петербурге лекцию «Достопримечательности по Мариинскому водному пути и Верхней Волге, и несколько слов о важности цветной фотографии». В 1911 году Прокудин-Горский дважды совершил фотоэкспедиции в Туркестан, снимал памятники в Ярославской и Владимирской губерниях.
Иконостас православной церкви в Смоленске. 1912
В 1911—1912 годах к празднованию столетия победы в Отечественной войне 1812 года Прокудин-Горский фотографировал места, связанные с Наполеоновской кампанией в России.
1911. Памятник на редуте Раевского
1911. Иконостас в Бородинской церкви
1911. Икона Смоленской Божьей Матери, принадлежавшая Багратиону
1911. В Бородинском музее
В 1912 году Прокудин-Горский фотографировал Камско-Тобольский водный путь и Оку. В том же году закончилась официальная поддержка проекта Прокудина-Горского по фотообзору России. В 1913—1914 годах Прокудин-Горский участвовал в создании акционерного общества «Биохром», которое, в числе прочего, предлагало услуги по цветной фотографии и по печатанию чёрно-белых и цветных фотографий.
Постройка шлюза близ села Кузьминского
В последующие годы в Самарканде Прокудин-Горский испытал изобретённый им киноаппарат для цветной киносъёмки. Впрочем, качество снятого фильма оказалось неудовлетворительным. С началом Первой мировой войны Прокудин-Горский создавал фотохронику боевых действий, но впоследствии был вынужден отказаться от дальнейших фотографических опытов и занялся цензурой прибывающих из-за границы кинематографических лент, анализом фотопрепаратов и обучением экипажей самолётов аэрофотосъёмке.
Летом 1916 года Прокудин-Горский совершил свою последнюю фотоэкспедицию — сфотографировал недавно построенный южный участок Мурманской железной дороги и Соловецкие острова. Официальная поддержка проекта Прокудина-Горского по фотообзору России временно возобновилась.
Вскоре после Октябрьской революции 1917 года Прокудин-Горский участвовал в создании Высшего института фотографии и фототехники (ВИФФ), который был официально учреждён декретом от 9 сентября 1918 года, уже после отъезда Прокудина-Горского за границу. В последний раз его коллекция фотографий демонстрировалась в России 19 марта 1918 года в Зимнем дворце.
В 1920—1922 годах Прокудин-Горский написал серию статей для «British Journal of Photography» (Британский журнал по фотографии) и получил патент на «фотоаппарат для цветной кинематографии». Переехав в 1922 году в Ниццу, Прокудин-Горский работал вместе с братьями Люмьер.
До середины 1930-х годов фотограф занимался просветительской деятельностью во Франции и даже собирался сделать новую серию фотографий художественных памятников Франции и её колоний. Эта идея частично была реализована его сыном Михаилом Прокудиным-Горским.
Скончался Сергей Михайлович Прокудин-Горский в Париже спустя несколько недель после освобождения города от немцев войсками союзников. Похоронен на русском кладбище Сент-Женевьев-де-Буа
Метод Прокудина-Горского
Для тех, кто интересуется фотографией: в начале XX века ещё не существовало многослойных цветных фотоматериалов, поэтому Прокудин-Горский использовал чёрно-белые фотопластинки (которые он сенсибилизировал по собственным рецептам) и фотоаппарат собственной конструкции (точное его устройство неизвестно; вероятно, он был похож на фотоаппарат системы немецкого химика А. Мите). Через цветные светофильтры синего, зелёного и красного цветов делались последовательно три быстрых снимка одного и того же сюжета, после чего получались три чёрно-белых негатива, расположенных один над другим на одной фотопластинке. Снимки производились не на три разные пластины, а на одну, в вертикальном положении, что позволяло ускорить процесс съёмки, производя всего лишь сдвиг пластины.
С этого тройного негатива изготовлялся тройной же позитив (вероятно, методом контактной печати). Для просмотра таких фотографий использовался проектор с тремя объективами, расположенными перед тремя кадрами на фотопластинке. Каждый кадр проецировался через светофильтр того же цвета, как и тот, через который он был снят. При сложении трёх изображений (красного, зелёного и синего) на экране получалось полноцветное изображение.
Состав нового сенсибилизатора, запатентованного Прокудиным-Горским, делал бромосеребряную пластину одинаково чувствительной ко всему цветовому спектру. «Петербургская газета» сообщила в декабре 1906 года, что, совершенствуя чувствительность своих пластин, исследователь предполагает демонстрировать «моментальные снимки в натуральных цветах, что представляет большой успех, так как до сего времени никем не получено». Возможно, показы проекций фотографии Прокудина-Горского стали первыми в мире демонстрациями слайдов.
Прокудин-Горский внёс вклад в два существующих на тот период направления усовершенствования цветной фотографии: уменьшения выдержки (по своему методу Прокудину-Горскому удалось сделать возможной экспозицию за секунду) и, во-вторых, увеличения возможности тиражирования снимка. Со своими идеями он выступал на международных конгрессах по прикладной химии.
Существовал также способ, с помощью которого изображение с фотопластинок можно было получить на бумаге. До 1917 года в России были напечатаны более сотни цветных фотографий Прокудина-Горского, из которых 94 в виде фотооткрыток, и значительное число — в книгах и брошюрах. Так, в книге П. Г. Васенко «Бояре Романовы и воцарение Михаила Фёдоровича на царство» (СПб., 1913) были напечатаны 22 высококачественные цветные репродукции фотографий Прокудина-Горского, в том числе снимки, сделанные в Москве. К 1913 году технология позволяла печатать цветные фотографии Прокудина-Горского почти в современном качестве (см. «Русское народное искусство на Второй Всероссийской кустарной выставке в Петрограде в 1913 г.» — Пг., 1914). Некоторые цветные фотографии Прокудина-Горского были изданы в большом формате в виде «настенных картин» (например, портрет Л. Толстого). Точное число напечатанных в России до 1917 года цветных фотографий Прокудина-Горского пока остаётся неизвестным.
Судьба коллекции Прокудина-Горского
Следует отметить, что Прокудин-Горский не был единственным, кто снимал цветные фотографии в России до 1917 года. Однако только он один использовал метод цветоделения (метод Адольфа Мите). Другие фотографы делали цветную съёмку по совершенно иной технологии, а именно по методу автохрома (например, профессор Ермилов Н. Е., генерал Вишняков, фотограф Штейнберг, Петров, Трапани). Этот метод был проще в применении, но давал довольно зернистое изображение, краски которого быстро выцветали. Кроме того, только коллекция Прокудина-Горского была сделана (и сохранилась) в таком значительном объёме.
Уцелевшая часть коллекции фотографий Прокудина-Горского была куплена у его наследников в 1948 году Библиотекой Конгресса США и долгое время (до 1980 года) оставалась неизвестной широкой публике.
В 2000 году компания JJT по контракту с Библиотекой Конгресса США выполнила сканирование всех 1902 стеклянных негативов из коллекции Прокудина-Горского. Сканирование выполнялось в режиме Grayscale
c 16-битной глубиной цвета и разрешением свыше 1000 точек на дюйм. Файлы с отсканированными изображениями имеют размер около 70 Мбайт!
Все эти файлы размещены на сервере Библиотеки Конгресса и находятся в бесплатном доступе. Отсканированные изображения инвертированы (преобразованы в позитивы цифровыми методами).
В 2001 году Библиотека Конгресса открыла выставку «Империя, которой была Россия». Для неё были отобраны 122 фотографии и с помощью компьютера восстановлены цветные изображения. При фотографировании по методу Прокудина-Горского отдельные снимки делались не одновременно, а с некоторым промежутком времени. Вследствие этого движущиеся объекты: текущая вода, движущиеся по небу облака, дым, качающиеся ветки деревьев, движения лиц и фигур людей в кадре и т. д. воспроизводились на фотографиях с искажениями, в виде смещённых разноцветных контуров. Эти искажения крайне сложно исправлять вручную. В 2004 году Библиотекой Конгресса был заключён контракт с Блез Агвера и Аркас на разработку инструментов для устранения артефактов, вызванных смещением объектов в процессе съёмки.
Всего «американская» (то есть хранящаяся в Библиотеке Конгресса США) часть коллекции Прокудина-Горского насчитывает 1902 тройных негатива и 2448 чёрно-белых отпечатков в контрольных альбомах (в совокупности — около 2600 оригинальных изображений). Работы по совмещению отсканированных тройных негативов и реставрация полученных таким путём цветных цифровых изображений продолжаются по сегодняшний день. Для каждого из негативов имеются следующие цифровые файлы: один из трех черно-белых кадров фотопластинки (размер около 10 Мбайт); фотопластинка целиком (размер около 70 Мбайт); цветное изображение грубого совмещения, без точного сведения деталей по всей площади (размер около 40 Мбайт). Для части негативов подготовлены также цветные изображения со сведенными деталями (размер файлов около 25 Мбайт). Для всех этих изображений имеются файлы уменьшенного разрешения размером 50−200 Кбайт для быстрого доступа в ознакомительных целях. Кроме того, на сайте находятся сканы страниц контрольных альбомов Прокудина-Горского и отсканированные с высоким разрешением те фотографии из этих альбомов, для которых нет стеклянных негативов. Все перечисленные файлы доступны всем желающим на сайте Библиотеки Конгресса США.
После появления в свободном доступе на сайте Библиотеки Конгресса отсканированных фотопластинок Прокудина-Горского в России возник Народный проект восстановления наследия Прокудина-Горского.
В 2007 году в рамках проекта «Российская империя в цвете» Издательства Белорусского Экзархата были разработаны специальный алгоритм и программа для совмещения трёхкомпонентных фотографий С. М. Прокудина-Горского. Это позволило совместить все снимки и выложить их на всеобщее обозрение на сайте «Российская империя в цвете ».
Мне конечно было особенно интересно посмотреть на Рязань. :)
1912. Успенский собор с востока.
1912. Деталь стены Успенского собора.
1912. Вход в Успенский собор.
1912. В кремле: Христорождественский собор, Успенский собор (с запада) и колокольня.
1912. Река Трубеж и собор Рождества Христова.
1912. Спасский монастырь с северо-запада.
1912. Церковь во имя Архистратига Михаила, бывшая великокняжеская, рядом с Успенским собором.
1912. Архиерейский дом.
Церковь Бориса и Глеба, вид с юго-востока.
1912. Общий вид Рязани с севера.
1912. Общий вид Рязани с колокольни Успенского собора с северо-запада.
1912. Вид на Рязань с юго-востока.
Зарайский уезд Рязанской губернии.