Наскоро в близост до Москва е приключила изработката на първия 10-метров сегмент от акумулиращия пръстен на синхротронно-лазерния комплекс „СИЛА“. Руските учени приключиха основния етап от разработването на технологиите за инсталацията, която ще позволи да се изследва структурата на веществата на атомно ниво и да се наблюдават свръхбързи физични процеси.
Специалистите са приключили основния етап от научноизследователските и експериментално-конструкторските работи, като са подготвили технологиите за ускорителя, акумулаторния пръстен и експерименталните станции. Всички компоненти на първия фрагмент са изработени и сглобени в едно помещение, което позволява да се премине към следващия етап на проекта. Бъдещият комплекс ще обедини два мощни източника на електромагнитно излъчване. Първият представлява синхротрон, в който електроните се движат почти със скоростта на светлината по затворена траектория. Магнитите принуждават частиците да променят посоката си, в резултат на което възниква интензивно излъчване, включително рентгеново. С негова помощ изследователите ще могат да изучават вътрешната структура на материалите, без да разрушават пробите.
Вторият източник представлява рентгенов лазер със свободни електрони. За разлика от обикновените лазери, при които светлината възниква при преходи на електрони между енергийните нива на атомите, подобна инсталация използва сноп от ускорени електрони, преминаващ през специална система от магнити. Лазерът генерира изключително къси и интензивни импулси, които позволяват наблюдение на процеси, протичащи за милионни части от милиардна част от секундата.
Според проектните параметри периметърът на пръстенa ще надхвърли 1100 метра, а енергията на електроните ще достигне 6 гигаелектронволта (GeV). За сравнение, енергията на снопа на новосибирския синхротрон „СКИФ“ е 3 GeV. Енергията на частиците обаче сама по себе си не определя качеството на научната инсталация. Възможностите на синхротрона се влияят също така от яркостта на излъчването, точността на управлението на снопа и характеристиките на експерименталните станции.
//ОЩЕ ПО ТЕМАТА:
„Росатом“ приключи строителството на синхротрона „СКИФ“Една от особеностите на „СИЛА“ се състои в обединяването на синхротронен източник от четвърто поколение и рентгенов лазер на свободни електрони в рамките на единен научен комплекс. Разработчиците разчитат да получат достъп както до интензивно излъчване за подробно изучаване на структурата на веществото, така и до свръхкъси импулси за изследване на бързо протичащи процеси. Според оценките на създателите, комбинацията от планираните характеристики ще направи инсталацията уникална.
Научната инфраструктура трябва да включва над 50 експериментални станции. На тях ще могат да се изучават поведението на материалите при екстремни температури и налягания, да се изследват химичните реакции, структурата на протеините и взаимодействието на веществата с електрически и магнитни полета. Подобни експерименти са необходими при разработването на лекарствени препарати, нови полупроводници, батерии, катализатори и конструкционни материали.
Рентгеновият лазер открива особено интересни възможности. Свръхкратките импулси позволяват да се получи информация за състоянието на веществото, преди интензивното излъчване да успее да промени съществено изследваната проба. Този подход се прилага в структурната биология и изследванията на динамиката на молекулите. Учените ще могат да изучават не само разположението на атомите, но и промените, които настъпват по време на химични реакции и други физични процеси.
Първият десетметров фрагмент все още не означава, че самият ускорител е готов. Пръстенът се състои от множество повтарящи се участъци, съдържащи магнити, вакуумни камери и друго оборудване. Създаването на един пълен сегмент позволява да се изпробва разположението и съвместимостта на компонентите преди по-нататъшното им производство. За получаване на първия електронен сноп ще бъде необходимо да се изгради и настрои значително по-сложна система.