Версия для печати

Академику Иванову Сергею Владиславовичу - 70 лет!

Академик
Иванов Сергей Владиславович

Сергей Владиславович Иванов родился 22 октября 1955 года в Архангельске.

В 1979 году окончил Факультет автоматики и электроники Московского инженерно-физического института (МИФИ), в 1982 году — очную аспирантуру МИФИ. С 1982 года по настоящее время — в Государственном научном центре РФ «Институт физики высоких энергий» (ГНЦ ИФВЭ, г. Протвино Московской области): младший научный сотрудник, старший научный сотрудник, начальник Лаборатории, начальник Отделения ускорителя У70, отвечающего за развитие и эксплуатацию протонного синхротрона У70 (энергия 70 ГэВ) и его инжекционного комплекса, заместитель директора ГНЦ ИФВЭ по науке. В 2015-2024 гг. — директор ФГБУ «Институт физики высоких энергий им. А.А. Логунова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт». С 2024 года — научный руководитель по ускорительным технологиям.

Долгое время являлся профессором Кафедры электрофизических установок Факультета автоматики и электроники НИЯУ МИФИ.

Кандидат физико-математических наук с 1983 года, доктор физико-математических наук с 2007 года.

Член-корреспондент РАН c 2006 года, академик РАН c 2011 года — Отделение физических наук.

Академик С.В. Иванов — известный российский физик, специалист по физике пучков заряженных частиц и ускорительной технике. Основная часть его научных работ посвящена вопросам динамики заряженных пучков в ускорителях, в частности, он изучал вопросы когерентных неустойчивостей интенсивных пучков и методы их подавления, физические основы разработки и эксплуатации современных технологических систем циклических ускорителей протонов и ионов. В сфере его научных интересов системы обратной связи, стохастические эффекты, медленный вывод частиц.

Долгое время являлся членом Экспертной комиссии по динамике пучка Международного комитета по будущим ускорителям (ICFA Beam Dynamics Panel).

Говоря о научной деятельности С.В. Иванова, необходимо несколько слов сказать о введении в эксплуатацию в 1967 году в Протвино крупнейшего ускорителя своего времени — протонного синхротрона на энергию 70 ГэВ (10^9 электронвольт) У-70 — он до сего дня остается самым высокоэнергетичным ускорителем России. Идею сооружения под Серпуховом протонного суперускорителя на энергию 70 ГэВ (Гига-электрон-Вольт), предназначенного для физических исследований, активно поддержал И.В. Курчатов. Главная задача ускорителя — проведение исследований фундаментальных свойств материи и элементарных частиц с помощью ускорителя заряженных частиц. Наличие подобного класса установок, объединяемого общим названием «исследовательские мегаустановки» — это индикатор научного, технологического уровня страны.

Ускоритель — огромная сверхсложная инженерная система, представляющая собой свернутую в кольцо гигантскую по окружности вакуумную камеру, размещенную в электромагните общим весом 20 тыс.т. При разгоне частиц до скоростей, близких к скорости света, и их взаимодействии с мишенью рождается множество разнообразных вторичных частиц, которые регистрируются сложнейшими детекторами ядерного излучения. Этот ускоритель сделал Институт научным центром мирового уровня. Опыт сооружения «советского коллайдера» в Протвино впоследствии оказался очень востребованным при создании Большого адронного коллайдера (БАК, LHC) в CERN. Весь город Протвино был создан именно под задачи строительства Института и с 2008 года имеет статус наукограда РФ.

С.В. Ивановым, в годы его директорства, проведена глубокая модернизация комплекса технологических систем обратной связи по пучку, улучшившая характеристики пучка У-70.

Научная деятельность С.В. Иванова связана с проблематикой основной деятельности Института физики высоких энергий. Основная часть его научных работ посвящена вопросам динамики заряженных пучков в ускорителях. В частности, изучались вопросы когерентных неустойчивостей интенсивных пучков и методы их подавления. С.В. Иванов внёс вклад в создание физических основ разработки и эксплуатации современных технологических систем циклических ускорителей протонов и ионов, разрабатывал принципы создания и использования технологических систем, необходимых для поддержания работоспособности циклических ускорителей протонов и ионов.

Основные научные результаты С.В. Иванова:

Исследовал динамику пучков заряженных частиц, создал методику расчётов порогов когерентных неустойчивостей пучка в протонном синхротроне, а также средств подавления этих неустойчивостей (применена на крупнейшем в России действующем ускорителе заряженных частиц У-70 в Протвино). Методика применена при разработке системы демпфирования высших видов колебаний в ускоряющих резонаторах УНК.

Участвовал в расчетах, моделировании, разработке и наладке других электрофизических систем Ускорительного комплекса У-70 ГНЦ ИФВЭ. На комплексе У-70 впервые получено ускорение ионов дейтерия до удельной кинетической энергии 23.6 ГэВ на нуклон и ядер углерода до энергии 34.1 ГэВ на нуклон.

Научная деятельность С.В. Иванова связана с расчетными и экспериментальными исследованиями по динамике ускоренного пучка протонов большой интенсивности и пучков ядер углерода. Им получен ряд результатов, важных как с методической точки зрения, так и в плане разработки конкретных технических требований к элементам вакуумной камеры ускорителя, ускоряющим устройствам, системам подавления неустойчивостей и т.д. Он участвовал в разработке методики расчета порогов продольных неустойчивостей сгруппированного пучка, изучении возможности повышения порогов продольных когерентных неустойчивостей с помощью резонаторов Ландау. Им изучены особенности развития неустойчивостей пучка при частичном заполнении орбиты сгустками, проведен расчет порогов неустойчивости встречных сгруппированных пучков, находящихся в общей вакуумной камере синхротрона, изучены особенности продольной динамики сгустка протонов при наличии доминирующего индуктивного импеданса, создаваемого мелкими неоднородностями вакуумной камеры ускорителя.

С.В. Ивановым впервые разработаны и осуществлены новые методы и подходы на ускорительном комплексе У-70. Одним из таких методов является обобщённый импедансный подход к анализу систем продольной обратной связи по пучку в протонном синхротроне. На основе подхода разработано физическое обоснование систем электроники низкого уровня мощности для проекта УНК, комплекса систем обратной связи для проекта Ускорительно-накопительного комплекса.

Им разработана теория шумовых эффектов в протонном синхротроне, в рамках которой было дано динамическое обоснование уравнения диффузии, проведено численное решение краевой задачи и осуществлены эксперименты на пучке. Эта теория стала основой для создания и последующего введения в эксплуатацию системы медленного стохастического вывода пучка из системы У-70, обеспечивающая большую растяжку и хорошую временную структуру выведенного пучка.

С.В. Иванов провел законченный цикл исследований по продольной диффузии сгруппированного пучка, находящегося под действием внешнего шума ускоряющего поля в синхротроне. Им изучены такие важные вопросы, как оценка времени жизни сгустков, особенности диффузии частиц в гало пучка за пределами стационарных сепаратрис, влияние широкополосных шумов, спектр мощности которых охватывает произвольное число гармоник частоты обращения пучка по орбите. Введение в строй системы стохастического вывода значительно расширило возможности У-70 при работе на экспериментальную программу по физике высоких энергий. При его активном участии создана система медленного вывода пучка ядер углерода промежуточной энергии для использования в прикладных исследованиях в интересах радиобиологии и лучевой терапии.

С.В. Иванов активно участвовал в разработке Физического обоснования проекта Ускорительно-накопительного комплекса на энергию 3000 ГэВ.

Физика ускорителей часто воспринимается как инструмент для изучения микромира, и не все знают, что есть широкий круг прикладных задач, которые успешно решаются с помощью этой науки. Среди них —стерилизация медицинских изделий, развитие кабельной промышленности, утилизация отходов и даже обеспечение продуктами удаленных территорий.

В последние годы С.В. Иванов вместе с коллегами работал над модернизацией ускорителя под пучок ядер углерода — прорывной проект с большими перспективами в лечении онкологии. Получение пучков частиц той энергии, которые необходимы для медицинских целей — пока ещё не лечение, а радиобиологические и предклинические исследования. Углеродный пучок при продвижении в тканях человека почти не рассеивается и меньше облучает здоровые ткани и органы. Работа идет в тесной связке с Медицинским радиобиологическим научным центром им. А.Ф. Цыба в Обнинске. Физики под руководством С.В. Иванова уже дают реальный углеродный пучок для радиобиологов МРНЦ, Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН из Пущина, коллег из Федерального медицинского биофизического центра им. А.И. Бурназяна ФМБА и Института медико-биологических проблем РАН. Это — медицина будущего, которая уже входит в нашу жизнь.

В последние годы С.В. Иванов активно и плодотворно занимается проблемами ускорения и вывода лёгких ядер в ускорительном комплексе У-70. Решение этих вопросов значительно расширит перспективы как фундаментальных, так и прикладных исследований для ряда промышленных отраслей и медицины.

С.В. Иванов занимается подготовкой инженеров, специализирующихся в области пучков заряженных частиц, а также конструирования и производства электрофизических установок и технологий их применения в различных отраслях науки, техники, промышленности, медицины.

Десять лет С.В. Иванов возглавлял Институт физики высоких энергий (ИФВЭ), в котором 1967 году был введён в действие ускоритель протонов на энергию 70 млрд. электрон-вольт (У-70), остававшийся в течение пяти лет крупнейшей в мире ускорительной установкой. Иногда его называют «Серпуховский ускоритель», поскольку Протвино находится примерно в 16 км от Серпухова. Впервые в мировой практике от ускорителя протонов были получены интенсивные пучки электронов, позитронов и фотонов с энергией, превышающей энергии существовавших ускорителей электронов. В состав входят каскад из четырех ускорителей заряженных частиц, широкая сеть каналов транспортировки и формирования выведенных пучков и экспериментальные физические установки на этих каналах. Синхротрон У-70 завершает каскад ускорения, а частицы для него готовит инжекционный каскад, три ускорителя заряженных частиц ─ два линейных (И-100, ЛУ-30) и быстрый кольцевой бустер (У-1.5), которые последовательно ускоряют частицы, протоны или ядра углерода.

Физики со всего мира были заинтересованы экспериментальными возможностями, которые открывались на пучке У-70. Ряд систем ускорителя, включая систему вывода пучка, уже тогда создавался в сотрудничестве с западными учеными — например, пузырьковые камеры, аналоговый детектор заряженных частиц, которые были необходимы на первом этапе развития экспериментальной физики, и т.д. Большая часть оборудования, конечно, создавалась усилиями отечественной науки и техники, даже первый мощный компьютер, работавший в Институте — БЭСМ-6 с операционной системой «Дубна» — был отечественного производства.

Миссия Института — экспериментальные и теоретические исследования в области физики элементарных частиц и фундаментальных взаимодействий — в том разделе, который называется физикой с ускоренными пучками и неподвижной мишенью. Пучок ускоренных частиц взаимодействует с плотной внешней или внутренней (то есть находящейся внутри вакуумной камеры установки) мишенью, и на основе этого собирается информация, которая потом обрабатывается феноменологически и количественно, извлекаются те взаимосвязи и взаимодействия, которые присутствуют в изучаемых реакциях. Полученные результаты передаются физикам-теоретикам, а они, исходя из полученных данных, подтверждают либо опровергают предположения о фундаментальных законах, которые действуют в физике частиц.

В Институте трудятся около 1400 человек, многие из них так или иначе задействованы в работе ускорителя У-70. Это и физики-исследователи, и специалисты, отвечающие за функционирование всей этой сложнейшей инженерной системы, и математики, занятые сбором и обработкой больших объемов данных, отдел теоретической физики и другие профильные отделы. Этот раздел науки, которым занимаются в ИФВЭ, называется «экспериментальная физика элементарных частиц».

Во многих странах мира, которые встали на путь устойчивого промышленного и технологического развития, ускорительные комплексы разного масштаба обязательно создаются, поскольку эти мега-проекты сводят воедино и науку, и новые технологии, и образование, и подготовку кадров. Ученые ИФВЭ долгое время работали на установках в ЦЕРНе и участвовали во всех крупнейших экспериментах на Большом адронном коллайдере: ATLAS, CMS, LHCb, ALICE и других.

В ИФВЭ совместно с РФЯЦ-ВНИИЭФ было создано новое научное направление для исследования быстропротекающих процессов и материалов в экстремальных условиях — протонная радиография, успешно выполнены приоритетные эксперименты. Ускорители в Протвино были построены с расчётом на работу с протонами, однако уже несколько лет на их базе ведутся эксперименты по ускорению ионов, в том числе ионов углерода. Помимо научных исследований, ускорение углеродных ионов может иметь и практическое применение по направлениям радиобиологии и медицины.

Созданный для проведения исследований фундаментальных свойств материи и законов микромира, ИФВЭ стал одним из признанных мировых исследовательских центров в области физики частиц, ядерной физики и ускорительных технологий, накопив уникальный опыт фундаментальных и прикладных исследований.

Миссия ИФВЭ по сей день сохраняет свою актуальность и нацелена на получение новых фундаментальных знаний о строении материи, развитие отечественной ускорительной и экспериментальной базы, воспитание новых поколений высококвалифицированных исследователей и инженеров. Не очень давно статус ИФВЭ изменился, Институт перешёл под начало «Курчатовского института», стал федеральным бюджетным учреждением.

С.В. Иванов подготовил одного кандидата физико-математических наук.

Является автором около 100 научных работ. Специалистам известны труды С.В. Иванова, написанные индивидуально и в соавторстве: «Пороги продольной неустойчивости сгруппированного пучка в протонных синхротронах», «Исследование методов подавления продольной неустойчивости сгруппированного пучка при помощи затухания Ландау», «Longitudinal Coupling Impedance Imposed by a Beam Feedback in a Synchrotron. Nuclear Instruments & Methods in Physics Research A», «Анализ устойчивости комплекса обратных связей высокочастотной системы синхротрона У70», «Экспериментальное исследование режима стохастического медленного вывода пучка из синхротрона У70», «Цепь обратной связи для стохастического вывода протонов из синхротрона ИФВЭ. Разработка и эксперименты на пучке» и др.

Член Бюро Отделения физических наук РАН, председатель Научного совета ОФН РАН по проблеме «Ускорители заряженных частиц», член Научно-технического совета, член Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций.

Награжден медалью ордена «За заслуги перед Отечеством» I и II ст.

Удостоен премии им. В.И. Векслера РАН — за серию работ «Разработка и внедрение метода стохастического медленного вывода пучка в синхротроне У-70».

Отмечен юбилейной медалью «300 лет Российской академии наук».