сегодня: 19.12.2018

[сделать стартовой]

Рубрики
Общество
Экономика
Политика
Спорт
Наука
Культура
Образование
Здравоохранение
Информационные технологии
Силовые структуры
Криминал
Происшествия
Экология
Недвижимость
Нск-риэлт
Байкал
Национальные проекты
Лес - богатство Сибири
Нефть и газ Сибири
Сибирский уголь
Научно-технический прогресс
Сибиряки
Мир вокруг нас
Интервью
Актуально

Сибирский федеральный округ
Наука и жизнь

Луна образовалась в результате ядерного взрыва


Видеокамеры для "супермена"


"Конец света" в прямом смысле слова


Земные океаны и атмосфера появились благодаря метеоритной бомбардировке


Солнце на Земле


Искусственный интеллект совсем рядом



ТОП-20 инженерных чудес света



Четвероногий друг


Новости Байкала

2018-02-28 16:28:00 /РИА "Сибирь" /Новосибирск

Новосибирские ученые считают: России нужны новые центры синхротронного излучения


Этот вездесущий
синхротрон



8 февраля 2018 года в ходе своего визита в Новосибирск президент РФ Владимир Путин встретился с учеными. Среди многих актуальных проблем обсуждали необходимость создания в России новых источников синхротронного излучения (СИ).

Кому, кроме физиков, нужны такие установки и чем они отличаются от коллайдеров? Что можно изучать с их помощью? В каких ещё странах есть источники СИ, и зачем они нужны в России?
Об этом изданию "Наука в Сибири" рассказал научный сотрудник Института геологии и минералогии имени В. С. Соболева СО РАН, кандидат геолого-минералогических наук Сергей Ращенко.

Ученый более 8 лет сотрудничает с Сибирским центром синхротронного и терагерцового излучения (в Институте ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН). Сергей Ращенко исследует вещества в условиях высоких давлений; имеет опыт работы на источниках синхротронного излучения S
pring-8 (Япония) и Petra-III (Германия). Сергей Ращенко - автор и соавтор более 40 научных статей, из которых 16 подготовлены по результатам экспериментов с использованием синхротронного излучения.

Что такое синхротрон и чем он отличается, например, от коллайдера?

- В строгом смысле термином "синхротрон" обозначается распространённый тип кольцевого ускорителя заряженных частиц, к которому относятся и большинство коллайдеров (включая Большой адронный). Однако сегодня этим звучным термином чаще всего называют источники синхротронного излучения (источники СИ) - ускорительные комплексы, в которых электроны движутся по изогнутой траектории со скоростью близкой к скорости света и при этом испускают особое излучение.

Именно это излучение необходимо для проведения исследований биологам, химикам, геологам, инженерам. В этом и заключается специфика источников СИ - в отличие от ускорителей-коллайдеров, предназначенных для решения узкоспециальных задач физики элементарных частиц. Источники СИ являются большими центрами мультидисциплинарных исследований, без которых сегодня невозможно развитие многих фундаментальных и прикладных направлений.

Коллайдерами называют ускорители встречных пучков заряженных частиц, в которых они разгоняются до экстремальных скоростей и сталкиваются, порождая новые частицы. Регистрируя "новорождённые" частицы, физики изучают природу материи.

Какая особенность синхротронного излучения делает его необходимым инструментом для научных исследований?

-
Синхротронное излучение испускается движущимися с высокой скоростью заряженными частицами в точках, где их траектория искривляется с помощью магнитных полей. Источниками этих полей выступают либо так называемые поворотные магниты, имеющиеся в любом кольцевом ускорителе, либо специальные сборки из магнитов с чередующейся полярностью (ондуляторы и вигглеры).

СИ представляет собой совокупность электромагнитных колебаний с различной длиной волны, в том числе инфракрасного излучения, видимого света и ультрафиолета. Однако наиболее важной составляющей является излучение рентгеновского диапазона, по яркости которого СИ в триллионы раз превосходит традиционные рентгеновские трубки. В этом отношении для технологий, использующих рентгеновское излучение, появление источников СИ сыграло роль, аналогичную появлению лазеров в оптических технологиях. Другими важными характеристиками СИ является его узкая направленность, позволяющая эффективно управлять пучками излучения с помощью рентгеновской оптики, и непрерывный спектр, который дает возможность легко перестроиться на длину волны, необходимую для эксперимента.

Для каких исследований нужно такое рентгеновское излучение?

-
Спектр применения СИ необычайно широк. Так, например, его проникающая способность активно используется в мониторинге процессов, недоступных для наблюдения другими методами. Ярким примером является поставленный на источнике СИ D
iamond (Великобритания) эксперимент по наблюдению за тем, что происходит внутри закрытого бетонного контейнера с отработавшим ядерным топливом. СИ широко применяется учёными и инженерами коммерческих компаний и для отслеживания деградации катодных материалов аккумуляторов непосредственно в режиме их зарядки-разрядки. Понимание этого процесса нужно, чтобы в перспективе создавать более энергоемкие и долговечные устройства. 

Построение трёхмерных изображений методами рентгеновской томографии и микроскопии на базе СИ применяется в археологии и палеонтологии, позволяя визуализировать мельчайшие детали объектов, даже если они скрыты в массе вмещающей породы.

Наиболее важную роль, однако, источники СИ играют в биологии и медицине, где с их помощью расшифровываются сложные структуры белков, не поддающиеся анализу другими методами. Это позволяет выявлять механизмы возникновения патологий и действия лекарственных препаратов на молекулярном уровне и соответствующим образом совершенствовать способы профилактики и лечения заболеваний.

В целом, современные источники СИ представляют собой крупные международные центры мультидисциплинарных исследований. Так, в 2017 году один только Европейский источник СИ (ESRF) обеспечил проведение 1850 экспериментов по 12 научным направлениям от геологии до медицины.

Насколько сложно получить возможность провести исследование на зарубежном источнике СИ? Есть ли современные источники СИ в России?

-
Для того, чтобы провести эксперимент на зарубежном источнике СИ коллективного пользования, необходимо подать заявку с подробным описанием эксперимента и его научной значимости на конкурс, который проводится дважды в год. Поскольку количество заявок значительно превышает технические возможности источников СИ, из более чем тысячи запросов, поступающих на каждый конкурс, экспертам приходится отбирать только 40-50%. Так, например, уже в этом году наша научная группа, занимающаяся поведением вещества в условиях высоких давлений, подала семь таких заявок, и для нас будет большой удачей, если хотя бы 2-3 из них будут одобрены. Поскольку в нашей и многих других областях исследований именно использование СИ определяет соответствие исследования мировому уровню, активное взаимодействие с источниками СИ необходимо для поддержания конкурентоспособности российской науки.

В нашей стране на сегодняшний день действуют два источника СИ - в Курчатовском институте в Москве и в Институте ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН в Новосибирске (работает с 1973 года). Хотя на этих источниках и проводится большое количество экспериментов с использованием СИ, их не хватает для удовлетворения потребностей российских учёных ни по объёму предоставляемого для экспериментов времени, ни по техническому уровню (многие современные методы исследования требуют более совершенных источников СИ, доступных только за рубежом). Именно поэтому в последнее время обсуждается необходимость создания в России современных источников СИ и связанной с ними научной инфраструктуры.

Чем определяется совершенство источников СИ?

-
Чаще всего при сравнении источников СИ используется физический параметр, называемый эмиттанс. Чем он меньше, тем более ярким и узконаправленным получается пучок СИ. Более яркий пучок позволяет уменьшить время, необходимое для сбора данных с образца, давая возможность изучать быстропротекающие процессы. Более узконаправленный пучок позволяет «точечно» сканировать образец, собирая информацию о структуре и составе вещества с пространственным разрешением до долей микрометра.

Сейчас эмиттанс наиболее современных источников СИ за рубежом составляет 1-3 нанометра?радиан (для сравнения: эмиттансы источников СИ в России составляют 98 и 292 нм?рад соответственно). Однако недавно были разработаны подходы, позволяющие усовершенствовать характеристики ускорителей, и ещё на порядок понизить эмиттанс до значений около 0,1 нм?рад. В связи с этим ведущие зарубежные источники СИ запланировали на ближайшие годы проведение масштабных реконструкций. В сложившейся ситуации создание в России источников СИ уже на основе новой технологии позволит «одним прыжком» догнать зарубежных лидеров, от которых мы сильно отстали за последние 30 лет. 

Насколько масштабны должны быть новые источники СИ?

-
В отличие от новых коллайдеров, зачастую требующих рекордных размеров и энергий, для источника СИ оптимальны относительно небольшие периметры (300-1500 м) и энергии (3-6 ГэВ). Гораздо более важным параметром для него является конфигурация магнитов, которые управляют циркулирующими в ускорителе электронами, поскольку именно от неё зависит эмиттанс источника СИ. В области создания таких магнитов опыт российских физиков признан во всём мире.

"Наука в Сибири". 



Cмотрите также:  Наука  Новосибирская область
Архив
пн вт ср чт пт сб вск
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 
Поиск по сайту
Что? Где? Когда?
*******

12-13 января 2019 года пройдет второй Байкальский международный турнир по подледной рыбалке "BOTIF-2019"

******
Сохраним Байкал!

Экологический кризис на Байкале: новый эпизод с сине-зелеными водорослями
Пробиотики вместо антибиотиков

Уникальные бактериальные препараты производят в наукограде Кольцово
Все о клещах

Новосибирские ученые: как уберечься от заболеваний, переносимых клещами

Планета Земля

2036 год: Апофеоз или Апокалипсис?


Катастрофы: возможность или неизбежность

шампунь для объема волос отзывы


О проекте Контакты Партнеры  
Rambler's Top100
Copyright © 2004-2009, РИА "Сибирь"
E-mail: rian@cn.ru
Телефон: 8(383) 214-20-12