Ученый работает в сфере мегасайенс - самых сложных и дорогих на сегодня научных установок, таких как знаменитый Большой адронный коллайдер. Их стоимость доходит до сотен миллионов, а некоторых и до нескольких миллиардов долларов. В таких системах частицы разгоняются почти до скорости света. Без преувеличения, сердце любого циклического ускорителя - это магниты. Именно они фокусируют пучок заряженных частиц, удерживают его на орбите и направляют на мишень. Чтобы им управлять, требуются сильные токи и магнитные поля. Их создают, используя эффект сверхпроводимости.
- Во всем мире в таких магнитах используют кабель из сверхпроводящего материала, который помещают в жидкий гелий при температуре почти абсолютного нуля, минус 269 °C, - говорит Ходжибагиян. - Ее поддержание при эксплуатации коллайдеров, которые работают годами, "съедает" большую часть расходов. Мы нашли способ перейти от гелиевых температур охлаждения магнитов к температурам жидкого азота, минус 196 °C. Казалось бы, в чем проблема? Почему в современных ускорителях нельзя сделать такую замену? Дело в том, что применяемые сегодня сверхпроводящие кабели работают только с жидким гелием, с низкими температурами. При их повышении эффект сверхпроводимости исчезает.
- Мы решили сделать кабель высокотемпературным, способным работать с жидким азотом. И тут начались проблемы, - поясняет ученый. - Хотя уже есть высокотемпературные сверхпроводящие проводники, но они существуют только в виде ленты шириной в несколько миллиметров, толщиной несколько микрон и токонесущей способностью в несколько сотен ампер. Эта лента очень хрупкая, требует нежного обращения.
Как сделать из такой ленты кабель? Задача оказалась очень нетривиальной. Чтобы обеспечить сильные токи, в конструкции кабеля надо было расположить до 50 параллельных лент. Они наматываются по спирали во много слоев вокруг охлаждающей трубки. Кроме того, они не должны не то чтобы перемещаться, а вообще не двигаться под действием сил Лоренца. Иначе в проводнике будет выделяться тепло и возможна поломка. А главная проблема состояла в том, как намотать кабель, чтобы хрупкая лента не ломалась, не потеряла своих свойств и хорошо охлаждалась.
Ученому с коллегами пришлось решать множество сложных инженерных задач. В итоге впервые в мире для магнитов разработан новый сверхпроводящий кабель, работающий при температуре жидкого азота. Как результат, во много раз будут сокращены затраты на эксплуатацию ускорителя. Важно, что разработана и технология серийного выпуска нового кабеля для ускорителей и индуктивных накопителей энергии.
Магниты из высокотемпературного сверхпроводящего кабеля будут установлены в обновленном ускорителе Нуклотрон уникального комплекса NICA, пуск которого намечен на конец этого года в Дубне. Такой кабель может применяться не только в коллайдерах, но и в мощных накопителях энергии в транспортных средствах, в объектах с источниками возобновляемой энергии и в других областях.
