БУДУЩЕЕ
СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
В Институте ядерной физики
им. Г. И. Будкера СО РАН 19 июля открылась XVIII международная конференция по использованию синхротронного излучения «СИ-2010».
Ольга Савельева, «НВС»
Пленарное заседание началось с лекции академика Г. Н. Кулипанова. Геннадий Николаевич рассказал об истории источников синхротронного излучения, о проблемах, с которыми сталкивались учёные по мере развития науки и технологий, и о достижениях, ставших возможными благодаря решению задач, связанных с синхротронным излучением (СИ). Если к началу 80-х гг. в мире было всего три источника СИ (коллайдер СПИР в США, ускорительно-накопительный комплекс ДОРИС в Германии и накопитель ВЭПП-3 в ИЯФ), то в настоящее время их около 50, причём 15 расположены в Японии. Основное преимущество источников СИ перед другими видами оборудования — это то, что на них может работать большое количество исследовательских групп одновременно. Это не только повышение эффективности работы источников и оправдание больших капиталовложений в них, но и обмен экспериментальной культурой между представителями различных наук — физики, химии, геологии, биологии и даже археологии. Так центры по использованию СИ становятся реальным фактором для развития разных областей науки и укрепления междисциплинарных связей.
Пример таких связей продемонстрировал академик Н. Л. Добрецов, выступивший с докладом об экспериментах со сверхвысокими давлениями с использованием СИ для моделирования физико-химических процессов, идущих в ядре и мантии Земли. Например, алмазные наковальни, в которых создается большое давление и высокая температура, воспроизводят условия ядра Земли, хотя в перспективе ещё предстоит добиваться большей точности данных. Благодаря графикам, построенным на основе анализа экспериментов с применением СИ, появилась возможность утверждать, что в настоящий момент Земле грозит не глобальное потепление, а напротив, новый ледниковый период. Также в программе конференции стоит доклад Н. В. Полосьмак «Роль физических исследований с применением СИ в комплексном изучении уникальных археологических находок». Известно, что именно при помощи синхротронного излучения в своё время удалось установить повышенное содержание меди в волосах пазырыкской знатной женщины, мумия которой была найдена новосибирскими археологами на плато Укок. Превышение уровня меди в организме женщины могло быть следствием ритуального сожжения семян кориандра в бронзовых сосудах и стать причиной её ранней смерти.
В перспективе предполагается строительство источника третьего поколения для Сибирского центра синхротронного излучения. Доклад на эту тему прочёл старший научный сотрудник лаборатории сверхпроводящих устройств для генерации синхротронного излучения
к.ф.-м.н. Константин Владимирович Золотарёв, который затем ответил на наши вопросы.
— Чем принципиально будет отличаться источник, о котором шла речь в вашем докладе, от предыдущих?
— Есть три поколения источников синхротронного излучения. Первое — это машины, которые делались не для генерации синхротронного излучения, а для физики высоких энергий, преимущественно коллайдеры. Второе поколение — специализированные источники синхротронного излучения. Третье поколение — это улучшенная структура источников, предназначенных для того, чтобы увеличить яркость, сжать пучки, уменьшить эмитанс, т.е. фазовый объём пучка, в основном определяющий яркость. Сейчас разрабатываются источники четвёртого поколения, например, многооборотный источник «MARS», о котором рассказывал
ак. Н. Г. Кулипанов, или однопролётные системы-рекуператоры. В них пучок разгоняют, затем он один раз проходит через ондуляторы, из него вновь извлекается энергия, которая выдаётся на новый пучок, а этот пучок сбрасывается. Так можно получить значительно большую яркость.
— Каково научное и практическое значение этих центров?
— Есть научные задачи, а есть ремесленные, технологические — отработка технологий, катализаторов, наноматериалов, изучение окружающей среды, её мониторинг, обработка большого объёма материала, массы образцов. Это, конечно, не передний край физики, но для геологов, химиков и представителей многих других научных дисциплин имеет важное значение, являясь основой для теоретических обобщений.
— Какое-то коммерческое применение этих технологий возможно?
— Это представляет немалый интерес для изучения наносистем, поскольку синхротронное излучение, существующее в рентгеновском диапазоне, имеет нанометровые длины волн. А нанотехнологии уже применяются практически. Есть и технологии, полностью построенные на синхротронном излучении. Начинались они с микроэлектроники, потом появились LIGA-технологии для микромеханики — например, возможность изготавливать шестерёнки с микронными размерами, и для этого синхротронное излучение используется непосредственно для экспозиции. Это уже производство, и даже в нашем институте кое-что делается в этой сфере.
— Что это даст институту?
— Рабочие места по созданию и обслуживанию центра, возможность участия в современных исследовательских программах, научную кооперацию. Пользователи же у нас преимущественно со стороны. С развитием ускорительной науки в ИЯФ это напрямую не связано, но имеет большое значение для развития инновационной экономики в стране в целом.
В России, к сожалению, всего два центра синхротронного излучения. Долгое время Сибирский центр синхротронного излучения (СЦСИ) в ИЯФ был единственным российским центром, где велась постоянная работа на пучках СИ в рентгеновском диапазоне. Тесные связи с другими научными центрами в сибирском регионе (Томск, Красноярск, Иркутск, Барнаул) привели к созданию исследовательских коллективов, вовлеченных в различные совместные проекты по разным научным направлениям. Однако, как заметил К. В. Золотарёв, в настоящее время одной из главных проблем Сибирского центра СИ является отсутствие современного источника синхротронного излучения. Используемые в настоящее время накопители ВЭПП-3 и ВЭПП-4 не являются специализированными источниками СИ, и параметры их излучения не соответствуют современным требованиям. Эти накопители были построены более 30 лет назад, и в настоящее время на них часто случаются неисправности, дополнительно уменьшающие возможное пучковое время. Поэтому важность сооружения ещё одного источника СИ на территории России несомненна.
Ак. Н. Г. Кулипанов подчеркнул также необходимость международного сотрудничества для преодоления отсталости нашей страны в этой сфере. Конференции, подобные проводимой в ИЯФ, призваны обобщить отечественный и мировой опыт в области синхротронного излучения, теоретических аспектов его изучения и практического применения.
стр. 11
|
