Запущений найяскравіший генератор синхротронного випромінювання

Фахівці Інституту ядерної фізики сибірського виготовили і запустили в Іспанії надпровідний генератор синхротронного випромінювання – найяскравіший в світі в діапазоні «м’якого» рентгену, який дозволить з високою точністю вивчати хімічні і біологічні процеси, наприклад, поведінку атомів під час хімічних реакцій і структуру білкових молекул, розповів РІА Новини керівник проекту Микола Мезенцев.

Синхротронне випромінювання випускають при прискоренні або гальмуванні заряджені частинки, наприклад, електрони, які летять з швидкості світла. Вперше фізики зіткнулися з цим явищем в 1940-е роки на електронних синхротронах, кільцевих прискорювачах, коли виявили, що на це випромінювання витрачається значна частка енергії.

Проте вже в 1960-ті роки вчені виявили, що це випромінювання є прекрасним інструментом для вивчення внутрішньої структури речовини. Синхротронные установки давали вузький монохроматичний промінь дуже високої яскравості, значно перевершував за своїми параметрами випромінювання рентгенівських установок. За допомогою цього випромінювання можна було бачити на просвіт структуру речовини на атомарному рівні, структуру білкових молекул.

Фізики з Інституту ядерної фізики імені Будкера Сибірського відділення РАН (ИЯФ РАН) створюють вигглеры – «насадки» на синхротрон, в яких потік електронів проходить крізь «пиріг» з шарів магнітного поля різного спрямування. Магнітне поле примушує електрони змінювати напрямок руху і породжувати потужний потік синхротронного випромінювання. Сибірські вчені зробили установку, зібрану з надпровідних магнітів, в яких електрони 119 разів змінюють напрямок свого польоту, що дозволяє домогтися надвисокої яскравості випромінювання.

Таку установку, призначену для генерації фотонів з енергією 10-50 килоэлектронвольт, сибірські вчені запустили в центрі синхротронного випромінювання ALBA CELLS, відкритому в 2011 році неподалік від Барселони.

«Випромінювання, яке генерує наше обладнання, володіє унікальними властивостями – щільність потоку фотонів настільки висока, що дозволяє в дуже високій якості бачити досліджуваний зразок, будь то жива клітина або наноструктура нового матеріалу», – сказав Мезенцев.

За його словами, якщо на установках попереднього покоління на отримання зображення йшли секунди, то новий яскравий джерело видає його менше ніж за мільйонну частку секунди.

«З’явилася можливість дослідження в динаміці швидкоплинних процесів, які були недоступні,» – додав учений.

Він зазначив, що у світі зараз йде гонка за збільшення яскравості джерел синхротронного випромінювання, а також скорочення тривалості світлових імпульсів. З появою джерел з короткими пучками електронів і високої яскравості з’явиться можливість аналізувати процеси, що відбуваються за фемтосекунду (10-15 секунд).

Така коротка спалах дозволяє «сфотографувати» дуже швидкі процеси, наприклад, побачити, що відбувається з атомами вибухової речовини під час детонації – сьогодні такі дослідження проводяться тільки в ИЯФ.

«Порівняно з попередніми установками, які ми робили для інших зарубіжних центрів, яскравість пучка (в іспанській установці) збільшена в сотні разів в тій же області енергії. Це дозволяє проводити експеримент на якісно іншому рівні вимірювань. Детальна і чітка промальовування структури досліджуваного об’єкта без супутніх шумів дає можливість приблизно на порядок краще визначити структуру речовини», – говорить Мезенцев.

«Зокрема, від цих дрібних деталей безпосередньо залежить активність і принцип дії розроблюваних лікарських препаратів», – додав він.

На даний момент в ИЯФ для різних зарубіжних центрів синхротронного випромінювання вже виготовлено 15 таких генераторів.

Вже розпочаті роботи по створенню вигглеров для біомедичних досліджень за контрактами з австралійським та американським центрами. В найближчий місяць планується укласти контракти на створення подібних установок з німецькими вченими та Європейською організацією ядерних досліджень (ЦЕРН) в Женеві, а також для центру синхротронного випромінювання в Курчатовском інституті в Москві.

РИА Новости

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *