Электроны на свободе

В немецком научном центре создают уникальный лазер стоимостью миллиард евро

В Гамбурге в научном центре DESY скоро построят самый мощный в мире рентгеновский лазер на свободных электронах, который будет самым совершенным инструментом для нанотехнологий. Его идея принадлежит российским ученым.

Ожидается, что новый рентгеновский лазер XFEL сможет даже снимать видеоролики с химическими реакциями между отдельными молекулами. Пунктирная линия — поток молекул, красным и синим показаны лучи лазера. Это упрощённая схема опыта (иллюстрация DESY)

Проект XFEL (Х-Ray Free Electron Laser) уникален. Яркость нового лазера в миллион раз больше, чем у лучших в мире источников синхротронного излучения. Он создается на базе огромного ускорителя электронов, который разгонит их до скоростей, близких к световой. Если такие стремительные частицы поместить в магнитное поле, они начинают излучать электромагнитные волны в широком диапазоне: от СВЧ до жесткого рентгена.

В чем отличие такого лазера от уже известных очень мощных источников синхротронного излучения, в которых тоже с огромными скоростями движутся электроны? Дело в том, что в синхротроне их излучение не лазерное, то есть не упорядоченное. А для превращения в лазерное в XFEL реализована идея российских ученых из новосибирского Института ядерной физики Евгения Салдина, Анатолия Кондратенко и Ярослава Дербенева. Они показали, как подобрать параметры магнитной системы, чтобы навести порядок в неупорядоченном движении электронов, и тогда мощность излучения может увеличиваться более чем в миллион раз.

Такой лазер позволит решать задачи, которые до сих пор были недоступны. Скажем, наконец разобраться со структурой белков, что открывает фантастические возможности в медицине, генетике, биологии. Например, зная это, можно создавать любые лекарства, понять причины неизлечимых пока недугов.

«И конечно, лазер на свободных электронах на сегодня самый идеальный инструмент для нанотехнологий. Ведь он фиксирует события, которые происходят в нанометре, на атомарном уровне. Это открывает огромные возможности для изучения химических и физических процессов в молекулах, а также при создании новых материалов и наноструктур», – считает заместитель директора Лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований Евгений Сыресин.

Правда, скорее всего, японцы и американцы запустят свои установки намного быстрее, чем в германском научном центре DESY. Ведь там установки строятся на средства одной страны, что не требует длительного согласования. Тогда как на XFEL огромную сумму – миллиард евро пришлось собирать по всей Европе. Долгое время проект оставался под вопросом, пока Россия не согласилась внести 250 миллионов евро. (Германия как хозяин установки взяла на себя около 500 миллионов евро, остальные 14 стран-участниц вместе обещали выделить еще 250 миллионов евро.)

• Нужны ли нам такие огромные расходы? Главный инженер Объединенного института ядерных исследований член-корреспондент РАН Григорий Ширков считает, что

«Россия от участия в проекте XFEL, несомненно, выиграет, поскольку сама будет создавать новые технологии и получит доступ к самым передовым технологиям других европейских стран. Кроме того, благодаря участию в проекте XFEL мы сможем сразу перескочить одну ступень в создании новых источников синхротронного излучения».

Юрий Медведев

http://www.rg.ru/…nologii.html

Russia-DESY Workshop «New generation of light sources»

3–4 июля 2006 года в РНЦ «Курчатовский институт» под председательством чл.-корр. РАН М.В. Ковальчука и директора германского синхротрона DESY (г. Гамбург) проф. А. Вагнера прошло международное рабочее совещание по источникам света нового поколения – лазерам на свободных электронах (ЛСЭ). В работе совещания приняли участие представители крупнейших отечественных научных центров, использующих синхротронное излучение (РНЦ КИ, ИЯФ им. Будкера СО РАН, ОИЯИ и др.), и синхротрона DESY, где создан лазер на свободных электронах в области вакуумного ультрафиолета и сооружается лазер в рентгеновской области спектра…

http://www.kcsr.kiae.ru/…l-report.php

Да, всё здесь поражает. И характеристики будущего «прибора». И «выдающаяся» скорость согласования в Евросоюзе… ;-))) Ведь с тех пор прошло более 2 лет!.. Но вот если сделают и наладят, то это обещает добиться огромного прорыва в науке: и в медицине, и в биологии, и в нанотехнологиях… Успехов вам, ребята!..