В Сибири зажгут второе солнце
В наукограде Кольцово под Новосибирском приступили к строительству источника синхротронного излучения поколения 4+ — "СКИФ". Вокруг разместят тридцать экспериментальных станций. По ключевым параметрам — эмиттансу и яркости — этой установке пока нет равных в мире. Она позволит совершать открытия нобелевского уровня в биологии, химии, физике, материаловедении, станет драйвером для высокотехнологичных отраслей промышленности. Директор ЦКП "СКИФ" Института катализа СО РАН, заместитель директора Института ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН по научной работе Евгений Левичев рассказал РИА Новости о принципе ее работы и специфике.
Ученых нередко упрекают за то, что их исследования слишком фундаментальны и не несут практической пользы. Однако развитие ускорительной техники полностью это опровергает. Действительно, огромные установки, сравнимые по стоимости с запуском в космос, сначала сооружали, чтобы проникнуть в тайны мироздания. Со временем, однако, их все чаще использовали и для других задач. Сейчас в мире действуют сотни ускорителей, в том числе около шестидесяти синхротронов. Синхротрон — это кольцо из вакуумной трубы, в которой разгоняются легкие заряженные частицы, такие как электроны.
"По законам электродинамики любое заряженное тело, испытывая ускорение, излучает. Чем быстрее движется частица, тем интереснее свойства излучения. Во-первых, на околосветовой скорости оно резко смещается в коротковолновую область — рентгеновский спектр. Во-вторых, появляется узкая направленность, электроны излучают не во все стороны, как в антенне, а в очень остром конусе по направлению движения, почти как лазер", — объясняет Евгений Левичев.
Этот феномен открыли в 1947 году на синхротроне компании "Дженерал Электрик" в США. Сначала сочли ненужным побочным эффектом, заставляющим частицы терять энергию. Но спустя годы поняли, что синхротронное излучение гораздо лучше того, что дает рентгеновская трубка. А ведь с ее помощью к тому времени уже изучили кристаллические решетки минералов, расшифровали структуру ДНК.
Синхротронному излучению человечество обязано многими научными достижениями и несколькими нобелевскими премиями. Ученые смогли расшифровать структуру фермента для синтеза АТФ — энергетической валюты клеток, понять устройство ионного канала клеточной мембраны, рибосомы, процесс синтеза белков, открыть зеленый флуоресцентный белок, серпантинные рецепторы. Первые синхротроны предназначались для изучения элементарных частиц, время для других задач выделяли по остаточному принципу. Сейчас источники синхротронного излучения (ИССИ) строят как огромные центры коллективного пользования, где ученые разных стран одновременно проводят десятки экспериментов. Причем бесплатно.
"Установился такой порядок. Исследователи подают заявки, их рассматривает экспертная комиссия, и если одобряет, то предоставляют время на пучке и обслуживание. Единственное условие — результаты должны быть опубликованы в виде научной статьи. Только коммерческие компании, часто не готовые раскрывать свои данные, оплачивают работу на установке", — рассказывает ученый.
Важнейшие характеристики ИССИ — эмиттанс и зависящая от него яркость. Евгений Левичев сравнивает источник с фонариком: "Допустим, мы хотим хорошо осветить нечто мелкое. Если фонарик большой, то на объект попадает мало фотонов и мы ничего не разглядим. Значит, источник света нужен соразмерный. При этом угловая расходимость луча тоже должна быть малой, иначе фотонов снова не хватит. Произведение угловой расходимости на размер источника называют эмиттансом, или фазовым объемом".
Яркость — число излучаемых в секунду гамма-квантов, деленное на эмиттанс, — тем больше, чем сильнее ток пучка и меньше эмиттанс. Исследователям нужны ИССИ высокой яркости. У синхротронов первого поколения был большой эмиттанс, порядка 300 нанометров на радиан. Отработавшие срок ускорители физике частиц уже не требуются, но способны еще послужить на благо науки. Две такие машины есть у ИЯФ — ВЭПП-3 и ВЭПП-4. Источники синхротронного излучения второго поколения с эмиттансом 50-100 нанометров на радиан появились в 1980-е. Один из них — "КИСИ-Курчатов" в Москве — построили новосибирские физики. Третье поколение — один нанометр на радиан, четвертое — и того меньше.
"Мы теперь лучше понимаем законы движения частиц в ускорителях, создаем элементы на компьютеризированных станках, разрабатываем алгоритмы управления. Спроектировали машину с эмиттансом 75 пикометров на радиан. Пока это мировой рекорд", — говорит физик. Новую установку назвали "СКИФ" — Сибирский кольцевой источник фотонов. Это ИССИ поколения 4+ с яркостью на пределе физической возможности, позволяющей наблюдать в реальном времени быстропротекающие процессы и значительно ускорить эксперименты. "Если съемка дифракционной картины на ИССИ-3 занимает, условно, минуту, то на "СКИФ" — доли секунды. Можно будет снимать рентгеновские фильмы о взаимодействии лекарства и вируса, химических реакциях в катализе", — перечисляет Левичев.
"СКИФ" обходит предшественников и по степени когерентности, когда все электроны в пучке излучают на одной волне. За это отвечают магнитные системы — ондуляторы. Только в ИЯФ умеют делать их сверхпроводящими. Когерентное излучение позволит создать томографический, то есть объемный, снимок. "Это уникально. Ученые еще думают, для каких задач такое использовать", — замечает ученый. Физики ИЯФ считаются одними из лучших разработчиков ускорителей заряженных частиц в мире. Основатель института академик Будкер еще в 1960-е ставил перед научным коллективом самые амбициозные задачи. Так, Новосибирск вошел в тройку лабораторий мира, где построили первые коллайдеры. ВЭП-1 из ИЯФ — прапрадед Большого адронного коллайдера в ЦЕРН. А кроме того, при ИЯФ действует экспериментальный завод, на котором трудится тысяча человек.
"Во время перестройки, когда финансирование резко снизилось, институт старался не просто выжить, а работать на перспективу. Мы начали выполнять контракты для лабораторий по всему миру. На вырученные средства создавали в ИЯФ новые установки, самые передовые машины. Наше оборудование сейчас по всему миру — от США до Японии. Мы как спортсмены, которые постоянно тренируются. Когда нам поручили строить "СКИФ", мы были в очень хорошей форме. Мы понимаем процессы, которые происходят в таких ускорителях, у нас прекрасный инструментарий", — объясняет Евгений Левичев.
Решение проектировать "СКИФ" приняли в 2018-м. Заказчик и застройщик — ФИЦ Институт катализа СО РАН. И вот на международном научно-технологическом форуме "Технопром-2021" в Новосибирске дали старт строительству. Машина состоит из нескольких частей. Линейный ускоритель стреляет пучком электронов в кольцевой ускоритель-бустер относительно небольшого размера. Там частицы ускоряются до околосветовой скорости и поступают в накопитель-синхротрон размером почти полкилометра, от которого по периметру отходят десятки каналов вывода на пользовательские станции. Все сооружения наземные.
В накопителе пучок летит по металлической трубе, покрытой изнутри нераспыляемыми геттерами — материалами, поглощающими остаточные газы и создающими полный вакуум. На трубе установлены вигглеры и ондуляторы — системы магнитов, фокусирующие пучок и придающие ему нужные свойства. В каналах вывода — средства электронно-оптической фокусировки. Нужно сказать, что рентгеновскими фотонами совсем не просто управлять, поскольку они проникают сквозь материалы. Но в России умеют делать уникальные линзы и многослойные зеркала, которые отклоняют рентгеновские лучи и формируют пучок правильного размера на образце.
В планах — построить еще два ИССИ под руководством НИЦ "Курчатовский институт": на Дальнем Востоке и в подмосковном Протвино (на шесть гигаэлектронвольт). У "СКИФ" своя специфика, вытекающая из его параметров. Он будет обслуживать порядка пятидесяти институтов в Новосибирской области, решающих задачи из области биологии, физики, химии, геологии, археологии. Безусловно, столь масштабная установка привлечет ученых со всего мира. Да и жизнь вносит свои коррективы. Во время пандемии COVID-19 вырос интерес к использованию ИССИ для изучения вирусов и других микробиологических объектов. Разработчикам пришлось срочно планировать отдельную станцию для ГНЦ "Вектор", а также создавать цифровой двойник "СКИФ".
Источник
Меню
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Последние новости
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - ...
Последние аномальные новости

Блогер решил провести ночь в доме с привидениями

Викинги побывали в Канаде в 1021 году

Военные начали испытывать электровелосипеды

Впервые зафиксировали резкое выключение белого карлика

Вундеркинд из Екатеринбурга поуправлял энергоблоком на АЭС

Где отметить Хэллоуин в Хабаровске

Георгий Каширский – пророк Енотаевский

Два мальчика встретили длинноухих пришельцев

Загадочный след в небе над Сахалином

Инопланетяне не хотят контактировать с людьми

Китай смог добыть кислород из грунта прямо на Луне

Компании Маска разрешили построить 51 станцию автомобильной подземки

Мужчина проглотил телефон и полгода проходил с ним

НАСА опубликовало звуки Марса

НАТО начало секретные учения на случай ядерной войны

Нашествие пауков началось в Северной Ирландии

Нашли дорогу, ведущую в Рай или в Ад

НПО СтарЛайн разработает беспилотный грузовик

Обнаружили экзопланеты-близнецы, размером с Нептун

Остров Шемья - цель №1 военных России в США

После землетрясения около Японии всплыли корабли-призраки

Российские инженеры создали четвероногого робота

Сколько зарабатывают петербургские колдуны

Солнечный ветер чуть ли не сдул орбитальную обсерваторию

США запретят свободно продавать хакерские инструменты

США могут вступить в войну с Россией из-за Белоруссии

Увидели следы столкновения двух экзопланет

Уникальный отпечаток пальцев мозга формируется за 100 сек

Хакер похитил БД о всех гражданах Аргентины

Шесть невозможностей. Загадки квантового мира

В Башкирии поймали чупакабру

В прошлый раз Земля опрокинулась набок из-за смещения полюсов

В Хабаровском крае есть чем удивить охотников за артефактами

Великобритания намерена использовать тепло ЦОД для отопления домов

Восстание Машин начнется с России

Женщина нашла на даче неведому зверушку

Женщину не выпустили в США из-за долга в шесть копеек

Из бургеров будут делать безопасное топливо

Лик Бога запечатлели в небе в Испании

Мистический камень в Нагорном парке Баку

НАСА разработало план по спасению человечества

Новый Год люди праздновать не будут

Новый телескоп может обнаружить инопланетян до их вторжения

Обнаружены следы недавней вулканической активности на Луне

Планеты в системе TRAPPIST-1 лежат точно в одной плоскости

Подросток сделал себе инъекцию ртути, чтобы стать Росомахой

После Великого задымления начнется Апокалипсис

Почку ГМ-свиньи подключили к человеку

Предсказанное Эдгаром Кейси время началось

Проживающая 35 лет в бочке женщина согласилась переехать

Рыба может убить иммунную систему человека

Сектанты убили трех человек во время жертвоприношения

Синтезировано вещество для очищения планеты

Составили карту всех рек на Титане

У 70-летней женщины родился первенец

Ученые опознали глубоководных монстров

Флот инопланетян замечен возле Солнца

Эвакуацию начнут с резерваций, аулов и деревень

Экстремально распухшая экзопланета

Ясновидящий рассказал о начале Третьей мировой войны

В британских школах запускают распознавание лиц

В ранней Солнечной системе существовала огромная брешь

В США наступает грузовой армагеддон

Власти Канады насильно лечат индейцев, индейцы уходят в прерию

Дайверы обнаружили похожее на трубу существо

Девочка установила 187 зарегистрированных рекордов

Женщина нашла тайную комнату под кроватью номера

Женщина умерла от таинственной жажды

Жизнь во Вселенной есть, ее не может не быть

Загадочное существо, обнаружено на берегу Австралии

Извержение на Ла Пальма предсказано в мультике I Pet Goat II

ИИ исследует воздействие космической радиации

Мужчина создал лекарство от смертельной болезни сына

Нашу Вселенную создали в лаборатории

Офтальмолог объявила о пандемии близорукости

Певица рассказала о дружбе с инопланетянами

Полицейские изъяли у фермера 1001 куст конопли

Пришельцы показали мне моего инопланетного сына

Российский электронный паспорт представят в двух видах

Россию призвали готовиться к третьей мировой войне

Ростех выпустит трекеры для контроля за местоположением

Рыбаки поймали существо весом две тонны

Создан незаразный коронавирус

Создана умная трость для слепых

Счастливый и здоровый ягненок с пятой ногой на голове

Таинственный полый остров обнаружен на Google Maps

Треугольный НЛО обнаружили на старом снимке НАСА

У берегов Корнуолла заметили морское чудовище

Убийца-вампир сбежал и был разорван толпой

Факторы, помогающие сохранить здоровье и долголетие

Где в Крыму заказать электромонтажные работы

В Японии решили искать мертвецов ради выгоды

Вещий сон принес мужчине миллион долларов

Девочка сообщила родителям, что скоро все мы умрем

Евреев обвинили в возникновении коронавируса

Жительница Омска отказалась переезжать из бочки

Инопланетяне отключили ядерные ракеты

Корпорации правят миром

Летающее такси поднимутся в воздух в 2022 году

Мужчина за сутки выпил в 51-м пабе

Мужчина поймал рекордно большую ленточную цихлу

На Титане открыта разновидность тектоники плит

На Фиджи уволят 344 учителя в рамках политики 'нет прививки, нет работы'

На юге Омской области местные жители увидели НЛО

Нашествие жирных ядовитых змей началось в Австралии

Огромную доисторическую щуку поймали в Канзасе

Озеро Тахо побило рекорд по высыханию

Пассажир сделал снимок северного сияния во время полета

Перед концом человек чувствует запах смерти

Призрака сняли на кладбище в Ист-Болдре

Производитель батончиков начал производить растительную говядину

Профессор развеяла восемь мифов о вакцинации

Реальные факты, стоящие за самыми известными мифами

Ребенок пропал без вести во время семейного путешествия

Самое древнее в мире изображение призрака

Сделано 6.66 миллиардов уколов вакцин

Странная история, которую рассказал мальчик

Убивать врачей-садистов с помощью сверхспособностей

Часть экспертов допускает появление ковида из-за эксперимента

Человечество погибнет из-за дефицита кислорода

Чемпионка России подозревается в ритуальном убийстве

ТОП-5 способов использовать ненужную шубу

На что все-таки влияет ИКС, зачем он нужен и как используется

Армия Китая готовится к сдвигу полюсов

Армянский Стоунхендж

Атомная бомбардировка астероидов может спасти Землю

Аэротакси с большой дальностью полета

Было ли у Вселенной начало и есть ли у нее смысл

В Арзамасской крепости нашли крест изгоняющий дьявола

Вещества, содержащиеся в игрушках и косметике, могут вызвать смерть

Гипотезу происхождения индейцев от японцев опровергли

За Нептуном могла находиться еще одна гигантская планета

Загадочное существо нашли на побережье Квинсленда

Засекли целый фейерверк загадочных радиовсплесков

Земля окружена гигантским магнитным туннелем

ИИ научили предсказывать банкротство компаний

Китай создал собственную Зону 51

Майнер биткоинов собирается обогревать зимой целый город

Мошенники клонировали голос для хищения $35 млн

Мужчина случайно пробежал марафон

Полярные сияния на экзопланетах могут быть источниками радиоволн

Проапгрейдили цифрового двойника Земли для моделирования климата

Продукт, снижающий риск смерти

Робогепарда научили приземляться по-кошачьи

Родильный Пуп-камень

Создана точная карта самого северного петроглифа

Старые пророчества про Нибиру и Последние Времена

Субмарина ВМС США могла столкнуться с НЛО

Теперь можно везде оплатить лицом проезд в метро Москвы

Туристические полёты Virgin Galactic отложены до конца 2022 года

Фермеры бросают поля. Продукты скоро подорожают

Чудодейственная часовня Иоанна Крестителя

Экзопланета, плотность которой вчетверо меньше плотности воды

Салюты в Казани

Бог послал человека найти пропавшего ребенка

Большинство американцев не исключают покупки дома с привидениями

Водяной пар обнаружен в атмосфере Европы

Вундеркинду из МГУ поступают угрозы

Где в Ярославле отметить Хэллоуин

Девушка сделала ДНК-тест и не нашла себя среди живых

Диск Сабу - доказательство высоких технологий в древности

Для поиска инопланетян начнут использовать квантовые компьютеры

Долгожитель посоветовал не напрягаться из-за проблем

Затопленная Молога показалась на поверхности

Изумрудное северное сияние над поселком Дальние Зеленцы

Искусственный интеллект научили выявлять инсульт по КТ

Коронавирус мог передаться человеку через диких животных

Лунный календарь на ноябрь 2021 года

Мир погружается в хаос, можно включать обратный отсчет

Мрачное будущее Земли после смерти Солнца

НЛО летал вечером над Брестом

Петроглифы Сикачи-Алян ровесники Египетских пирамид

Прогноз по картам Таро на ноябрь 2021

Сенситиву было показано превращение Индии в Хиросиму

Скайнет демонстрирует признаки пробуждения

Стало известно время схода Земли с орбиты

Стейки станут роскошью из-за изменений климата

Таинственный призрак в Паттайе

Удивительные Амурские столбы

Фэн-шуй прогноз на ноябрь 2021 года

Чем опасны солнечные и лунные затмения в ноябре

Черное зеркало Джона Ди

Что вызвало аномальное извержение кометы возле Юпитера

Ядерная война стала ближе

Автономные роботакси Aurora будут доступны по подписке

Аномалии в распаде ультрахолодных молекул NaK и NaRb

Подписка на новости
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика