Версия для печати

Ученые из Академгородка рассказали о практической пользе лазеров на свободных электронах

4 июля на базе Института ядерной физики начала свою работу научная конференция, посвященная синхротронному излучению лазеров на свободных электронах. Ученые рассказали журналистам, для чего нужны подобные лазеры и как благодаря им в перспективе смогут работать космические спутники.

«У нас ведутся исследования и по синхротронному излучению, и по лазеру на свободных электронах, – рассказал доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, заведующий научно-исследовательской лабораторией ИЯФ СО РАН Николай Винокуров.

– В Институте ядерной физики функционирует лазер на свободных электронах. На самом деле их три, и все они особенные. Лазеры дают инфракрасное излучение в разных диапазонах длин волн. И мы уже в течение нескольких лет работаем с этим излучением с научными пользователями из институтов Академгородка и других мест России. Это называется Центр коллективного пользования. В этом году мы провели эксперименты, более-менее успешные, на нашем новом лазере на свободных электронах, последнем из трёх. Это уникальный источник излучения, который мы создали сами. Такого нигде больше нет. Мы планируем улучшать параметры, хотя они и так рекордные по сравнению с мировыми достижениями. Поэтому у наших пользователей эксклюзивная возможность для проведения экспериментов».

Николай Винокуров также сообщил, что Институт ядерной физики приглашает заинтересованных в лазере пользователей с оригинальными идеями для проведения уникальных экспериментов.

Аналогичные научные конференции проводятся раз в два года. С 1975 года в ней принимают участие специалисты из разных областей науки: медицины, физики, биологии, химии, экологии и геологии.

«Как вы знаете, синхротронное излучение используется для изучения состояний материалов, то есть мы берём образец материала и рассматриваем, что у него внутри. Это очень мощный инструмент изучения. «Внутренний мир» тоже очень мощный: он определяет наше здоровье, будем мы жить или умрем. Конечно, нам очень интересно, как устроен невидимый мир, более того, мы хотим иметь возможность управлять им. Вот в этом нам как раз и помогает синхротронное излучение. И именно по этой причине установки синхротронного излучения растут во всём мире как грибы после дождя в лесу. ИЯФ – очень успешный институт, у него большие планы в отношении существующих установок и будущих. Главная причина, по которой я приехал сюда, – наше длительное сотрудничество с институтом на протяжении уже более тридцати лет», – рассказал Майкл Эриксон, профессор лаборатории MAX IV из Швеции.

«С помощью этого излучения можно проводить различные эксперименты. Уже сейчас наши коллеги из Института цитологии и генетики изучают воздействие излучения на биологические объекты и испытывают биочипы. Врачи тоже проводят свои исследования с помощью нашего излучения, например, определяют некоторые заболевания по составу крови. Все эти работы наших пользователей преследуют практические цели. С другой стороны, у нас есть задачи более исследовательской и фундаментальной направленности из разных областей науки. Наш комплекс закладывался для работ по так называемой фотохимии. Фотохимия – это та область химии, которая изучает течение химических реакций под действием излучения. И вот оказывается, что химические реакции могут проходить иначе. Можно делать вещества, которые по-другому не получаются. Однако наша установка позволяет не только заниматься изучением различных реакций: существуют и возможности технологических применений», – добавляет доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, заведующий научно-исследовательской лабораторией ИЯФ СО РАН Николай Винокуров.

Эдуард Прууэл, заместитель директора по научной работе Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева, в свою очередь пояснил: «Традиционно одна из задач, которой мы занимаемся в Институте гидродинамики, – исследование быстрых процессов взрывов, как в мирных, так и в военных целях. Оказалось, что такие разные объекты, как ускорители, это всё-таки тонкая техника. Здесь всё достаточно чисто и аккуратно. Те мощности, которые создаёт ИЯФ и планирует создавать в будущем, оказались совершенно адекватным инструментом для исследования наших процессов. Когда всё начиналось, мы были в эйфории: эта технология родилась впервые в мире, никто другой до нас не набрался смелости взрывать рядом с ускорителем, это было нашим первым достижением. Сейчас мы стараемся изучить динамические процессы во внутренних подробностях. Если раньше мы могли только исследовать внешние огрехи, то сейчас готовы просвечивать и определять внутреннюю структуру. Например, на ФЛГ можно за несколько секунд посмотреть состояние лёгких, на томографии – за десятки минут определить состояние внутренних органов человека. У нас задачи подобные, только наше время – это доли микросекунд. Современная техника с новыми мощностями позволяет провести исследование такого агрессивного объекта, как взрыв, в доли микросекунды. Взрывчатые вещества используются в добывающей промышленности: карьеры, шахты и так далее. Возникают вопросы, связанные с безопасностью и регулированием взрывов».

Доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института катализа Александр Шмаков рассказал, что для разработок его института лазер пока не представляет большого интереса: «Лазер на свободных электронах сейчас работает в низкой области энергии фотонов, а мы работаем в жёсткой рентгеновской области».

На научной конференции в Академгородке присутствовал и глава отдела спектроскопии из института в Германии Гарольд Шнайдер, который сообщил: «Я очень рад быть в Новосибирске, увидеть всех друзей и продолжить сотрудничество. Эта встреча очень полезна».

«На моей станции работают люди, научные интересы которых связаны с космосом, – рассказал кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ИЯФ Антон Николенко. – У нас есть источник синхротронного излучения, за стеной у нас находится накопитель ВЭПП-4, который примерно три четверти свободного времени работает на физику элементарных частиц. Взвешиваем элементарные частицы и изучаем, как устроена вселенная. А примерно 25 % времени выделено для работы синхротронного излучения. Накопитель как побочный продукт производит ещё и рентгеновское излучение, и мы его используем и предоставляем в качестве инструмента для различных пользователей».

«Для нас создание мощных лазеров на свободных электронах имеет и ещё одну важную направленность. Речь вот о чем: число космических спутников для коммуникаций постоянно растет. При этом у спутников есть определенное ограничение по электропитанию. Так, солнечные батареи дают примерно 10 киловатт. Если же спутники питать с Земли излучением, например инфракрасным, то можно сделать так, чтобы этому спутнику было доступно 100 киловатт мощности. Это очень интересно. Тема обсуждается, мы постепенно к этому идём. Если сделать несколько лазеров на свободных электронах, мы сможем получить новый качественный скачок в развитии космической связи. Мощные лазеры на свободных электронах имеют практическую ценность. Скорее всего, за ними будущее, это направление победит. Использование солнечной энергии спутниками можно сравнить с парусной энергией. Какие были хорошие парусники ни были, как бы они быстро ни ходили, всё равно победили пароходы. Почему? Потому что активный двигатель. Если мы можем обеспечить спутники энергией мощности с Земли с помощью лазеров на свободных электронах, у нас появляются совсем новые возможности, как при появлении пароходов во времена парусников», – пояснил доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, заведующий научно-исследовательской лабораторией ИЯФ СО РАН Николай Винокуров.

Научная конференция продлится в Академгородке до 8 июля 2016 года.

Наука в Сибири