Строительство протонного синхроциклотрона (СЦ) на рекордную для этого типа ускорителей энергию 1000 МэВ было начато осенью 1959 года. В разработке, создании и наладке СЦ основное участие принимали НИИЭФА им. Д.В.Ефремова и ФТИ им. А.Ф.Иоффе. Научным руководителем по сооружению и запуску синхроциклотрона был назначен заведующий циклотронной лабораторией ФТИ Дмитрий Георгиевич Алхазов. К работе по созданию синхроциклотрона был привлечен целый ряд молодых сотрудников ФТИ: Н.К. Абросимов, Н.Н. Чернов, А.В. Куликов, С.П. Дмитриев, Г.Ф.Михеев, Г.А.Рябов, В.А. Елисеев, И.А Петров, Ю.Т. Миронов. Заместителем научного руководителя по сооружению синхроциклотрона был назначен Н.К. Абросимов. В первой половине 1967 года на синхроциклотроне были закончены все строительно-монтажные работы, запущены системы электроснабжения и водоохлаждения, смонтирован электромагнит и вакуумная камера, в камере получен вакуум. Были завершены работы по формированию магнитного поля СЦ. Осталась только высокочастотная система, которая была привезена в Гатчину весной 1967 года из НИИЭФА. И, как оказалось, неудачная.
В ночь на 5 ноября 1967 года состоялся физический пуск ускорителя, при этом энергия протонов была доведена только до 750 МэВ. Проектная энергия 1 ГэВ в ходе пробного пуска не была достигнута из-за недостатков высокочастотной системы.
В течение 1968 и 1969 года коллективом сотрудников ускорительного Отдела (УО) был осуществлен первый этап реконструкции СЦ, который позволил достичь проектной энергии протонов 1 ГэВ, и обеспечил высокоэффективный вывод пучка. Существенные изменения были внесены сотрудниками УО в конструкцию вариатора частоты, который в варианте НИИЭФА не обеспечивал необходимого перекрытия по емкости. Для увеличения конечной емкости вариатора были введены дополнительные индуктивности для индуктивных статорных пакетов. Для снижения напряжения на роторе вариатора была значительно увеличена емкость заземляющих ротор вариатора "земляных" статорных пакетов и полицилиндрических конденсаторов. В НИИЭФА была разработана система связи высокочастотного генератора с резонансной системой, в которой был использован вращающийся синхронно с вариатором частоты переменный конденсатор связи. Вместо этого в УО была разработана и осуществлена состоящая из коаксиальных фидеров статическая система прямой и обратной связи, обеспечивающая постоянство коэффициента трансформации напряжения от анода генераторной лампы к ускоряющей щели, а также надежное подавление паразитных поперечных колебаний дуанта.
Пришлось отказаться и от созданной в НИИЭФА системы вывода пучка из ускорительной камеры. Была разработана и изготовлена новая регенеративная система вывода, состоящая из регенератора и выводного магнитного канала. Оптимальные параметры системы были определены расчетным путем, что было революционным прорывом для того времени. На основе теоретического анализа потерь пучка в процессе вывода (с целью увеличения коэффициента вывода) были значительно расширены (по сравнению с первоначальным вариантом) эффективные апертуры магнитного канала и регенератора, оптимизированы фокусирующие градиенты секций канала и проведено тщательное шиммирование системы. Все это, вместе взятое, позволило после тщательной настройки системы получить рекордную для того времени эффективность вывода пучка, составляющую величину около 30%.
Одновременно с созданием системы вывода пучка из ускорителя была разработана система транспортировки пучков в экспериментальный зал к мишеням физических установок. Высокий коэффициент вывода пучка из ускорителя позволил отказаться от внутренних мишеней для получения пучков π-мезонов и перейти целиком на более удобные для формирования пучков вторичных частиц внешние мишени.
Вместо разработанного в НИИЭФА ионного источника с подогревным катодом, требующего частой замены нити накала, был использован разработанный в ЛЯП ОИЯИ ионный источник с холодным катодом типа Пенинга.
Эксплуатация СЦ в полном объёме началась с апреля 1970 года. И не на пустом месте - для организации исследований на синхроциклотроне еще в 1963 году в филиале ФТИ (Гатчина) была образована Лаборатория Физики Высоких Энергий (ЛФВЭ), основу которой составил коллектив лаборатории рентгеновских и гамма-лучей ФТИ. Первым заведующим ЛФВЭ стал А.П.Комар, руководивший этой лабораторией вплоть до 1971 года. Далее, до июля 2017 года - и уже отделением - руководил А.А. Воробьев. Сейчас отделение возглавляет О.Л. Федин.
Именно в ЛФВЭ, в тесном контакте с УО, началась целенаправленная подготовка к будущим экспериментам на синхроциклотроне. Разрабатывалась различная аппаратура: магнитные спектрометры, сцинтилляционные годоскопы, масс-сепаратор, водородная пузырьковая камера, тяжеложидкостная диффузионная камера, мишень поляризованных протонов и т.д.