В Гамбурге начал работу гигантский рентгеновский лазер XFEL, созданный при участии РФ: он может делать фото атомов
1 сентября 2017 года
1 сентября 2017 года в Германии начал работу крупнейший в мире Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах XFEL (X-Ray Free-Electron Laser), в создание которого значительный вклад [#1 внесла Россия]. Это сложнейшее инженерное сооружение расположилось под землей на глубине от шести до 38 метров в тоннелях длиной 3,4 километра и протянулось от исследовательского центра по физике частиц в Гамбурге DESY до города Шенефельд в Шлезвиг-Гольштейне.
В исследовательском центре проекта ученые со всего мира теперь могут ставить эксперименты с рентгеновскими вспышками.
Уникальным Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах делает высокая частота вспышек, а именно 27 тысяч в секунду. Такая частота импульсов позволяет делать эксперименты с так называемым временным разрешением. Иначе говоря, теперь ученые могут снимать кино о сверхбыстрых процессах, исследуя, как один атом взаимодействует с другим и что происходит на каждом из этапов. Предшественники XFEL с существенно меньшей частотой импульсов на такое способны не были, отмечает РИА «Новости».
Еще одна уникальная характеристика XFEL - яркость. За счет этого параметра работающие на лазере ученые могут, в частности, восстанавливать 3D-образ отдельных молекул, что крайне важно для фармакологии: понимание того, как выглядят белки, вирусы и другие биологические объекты в дальнейшем делает возможным разработку новых лекарственных препаратов.
В-третьих, генерируемые на лазере XFEL рентгеновские вспышки настолько сильные, что ученые могут использовать их для создания и исследования вещества в экстремальных условиях, примерно как те, которые господствуют в недрах звезд и планет.
Европейский XFEL позволяет выводить на следующий уровень исследования, которые ведутся на источнике синхротронного излучения. Дело в том, что лазер обладает параметрами, которых нет у синхротрона, например когерентностью. Поэтому, как правило, начиная исследования на синхротроне, ученые для продолжения своих исследований переходят на лазер на свободных электронах.
Как рассказал «Российской газете» спецпредставитель НИЦ «Курчатовский институт» в европейских исследовательских организациях Михаил Рычев, лазер XFEL сильно «заточен» на конкретное применение в «народном хозяйстве» и будет приносить практическую пользу прежде всего в медицине, фармакологии, химии, нанотехнологиях, энергетике, электронике, создании новых материалов и других сферах науки и техники.
«Если говорить совсем просто, то он позволит увидеть такие процессы, которые пока нам были недоступны. Часто приводят такую аналогию. Представим футбольный матч. Мы знаем составы команд до игры и знаем итоговый счет, но не можем увидеть, как забивались голы. Так вот и ученые сегодня не могут посмотреть, как протекают химические реакции, хотя знают все реагенты. Они видят только результат, «счет матча». Дело в том, что нет инструмента для наблюдения за взаимодействием атомов и молекул. Оно происходит за невероятно короткие промежутки времени - фемтосекунды (10 в минус 15 секунды). А лазер XFEL может создавать такие фантастически короткие импульсы и кадр за кадром демонстрировать, как «голы забивались», как в химической реакции работают атомы и молекулы. Это очень важно для понимания глубинных процессов прежде всего в материаловедении. Ведь так мы сможем создавать принципиально новые технологии, материалы с неизвестными, недостижимыми до этого свойствами», - говорит Рычев.
Лазер способен решить и еще одну очень важную для специалистов самых разных направлений задачу в одном рентгеновском импульсе наблюдать трехмерную структуру белков. Это обещает революцию в биологии, медицине, генетике.
Способен лазер заглянуть и в тайны Вселенной. Он поможет ученым изучать вещество в тех же экстремальных состояниях, которые господствуют в недрах звезд. Это позволит лучше понять, как устроен наш мир, как сформировалась Вселенная, что происходило в первые мгновения после Большого взрыва.
Планируется, что площадку XFEL будет посещать несколько сотен экспериментаторов из России в год.
Россия покрыла почти 30% затрат по созданию XFEL - около 400 млн евро
Россия присоединилась к проекту XFEL в 2009 году и на всех этапах вносила как интеллектуальный, так и финансовый вклад. Россия - вторая после Германии по финансовым затратам на создание лазера: 27% против 58%. Взнос России в итоге составил сумму, близкую к 400 млн евро. На другие страны, которые участвуют в проекте, приходится от 1 до 3% от общей суммы финансирования (Дания, Франция, Италия, Польша, Швеция, Швейцария, Словакия, Испания и Венгрия).
Российские ученые - вторые после германских коллег и по числу научных сотрудников в штате XFEL. Также россияне входят в тройку лидеров по числу заявок на первые эксперименты на пучке.
Специальный представитель национального исследовательского центра «Курчатовский институт» в европейских международных организациях Михаил Рычев в беседе с РИА «Новости» отметил роль российских научных институтов в проекте. «Очень хорошо справились со своими задачами коллеги из института ядерной физики в Троицке, которые делали ответственную часть ускорителя, она называется инжектор - то, с чего ускоритель начинается. Благодаря их вкладу его параметры даже превысили то, что было заложено в изначальном проекте, и это стало сюрпризом для всех участников, и это прямой вклад наших коллег из института ядерной физики в Троицке», - сообщил он.
Управляющий директор проекта XFEL Роберт Фейденхансель высоко оценил вклад России в создание Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах.
«Вклад России очень важен для нас. Сама идея создания такого лазера пришла к нам из России в начале 1980-х годов. Большое количество российских ученых здесь в Гамбурге и в России помогали нам строить установку. Также достаточный вклад внесли некоммерческие российские организации. Это для нас очень важно», - сказал Фейденхансель, отметив, что проект заинтересован в активном участии со стороны молодых российских ученых.
Источники править
Любой участник может оформить статью: добавить иллюстрации, викифицировать, заполнить шаблоны и добавить категории.
Любой редактор может снять этот шаблон после оформления и проверки.
Комментарии
Если вы хотите сообщить о проблеме в статье (например, фактическая ошибка и т. д.), пожалуйста, используйте обычную страницу обсуждения.
Комментарии на этой странице могут не соответствовать политике нейтральной точки зрения, однако, пожалуйста, придерживайтесь темы и попытайтесь избежать брани, оскорбительных или подстрекательных комментариев. Попробуйте написать такие комментарии, которые заставят задуматься, будут проницательными или спорными. Цивилизованная дискуссия и вежливый спор делают страницу комментариев дружелюбным местом. Пожалуйста, подумайте об этом.
Несколько советов по оформлению реплик:
- Новые темы начинайте, пожалуйста, снизу.
- Используйте символ звёздочки «*» в начале строки для начала новой темы. Далее пишите свой текст.
- Для ответа в начале строки укажите на одну звёздочку больше, чем в предыдущей реплике.
- Пожалуйста, подписывайте все свои сообщения, используя четыре тильды (~~~~). При предварительном просмотре и сохранении они будут автоматически заменены на ваше имя и дату.
Обращаем ваше внимание, что комментарии не предназначены для размещения ссылок на внешние ресурсы не по теме статьи, которые могут быть удалены или скрыты любым участником. Тем не менее, на странице комментариев вы можете сообщить о статьях в СМИ, которые ссылаются на эту заметку, а также о её обсуждении на сторонних ресурсах.