27 тысяч кадров в секунду: лазер XFEL открывает новые горизонты

Лазеры в науке Комментарии к записи 27 тысяч кадров в секунду: лазер XFEL открывает новые горизонты отключены

10 лет исполнилось амбициозному европейскому научному проекту — созданию крупнейшего в мире лазера на свободных электронах, который может отслеживать самые быстрые химические реакции. В работе над установкой, которая располагается в немецком Гамбурге, принимали участие 12 стран, включая Россию. Два года назад оборудование ввели в эксплуатацию, и уже есть первые результаты.

XFEL — рентгеновский лазер на свободных электронах. 3,5-километровый тоннель.

На одном конце генератор импульсов, на другом научные инструменты. Между ними труба. Генератор выстреливает в нее пучки электронов, которые, разгоняясь до околосветовых скоростей, производят рентгеновское излучение. Приборы улавливают и получают снимки всего, через что оно прошло. Например, рентген молекулы белка. XFEL — уникальная установка, и поэтому любая аналогия будет хромать, но ближе всего — кинокамера. Только обычный пленочный аппарат делает 24 кадра в секунду, а эта машина 27 тысяч кадров в секунду.

Но главное в этой кинокамере — ее выдержка, то есть продолжительность одного импульса: несколько квадрильонных долей секунды. А это как раз скорость протекания химических реакций. Рентгеновские снимки выстраивают в ряд, а ряд снимков — это уже кино.

«Мы хотим посмотреть на биомолекулы, которые могут быть важны для медицины или технических разработок. К примеру, биомолекулы, которые принимают участие в трансформации света в химическую энергию. Как они меняются с течением времени? Как они меняются, если я бью по ним лучом света? Как она двигается? Мы делаем маленькие фильмы», — поясняет старший научный сотрудник Адриан Манкузо.

Понятный образ — футбол: раньше ученые наблюдая за преобразованием вещества узнавали только счет игры, теперь они приобретают возможность увидеть сам матч от начала и до конца.

«Вот сегодня мы технологии делаем как. Вот взяли минерал, и мы знаем, как он устроен, как расположены атомы и какие свойства. И потом мы пытаемся это воспроизвести. Но ведь эти атомы в процессе либо рождения Вселенной, либо химической реакции, пришли в эти положения. И нам бы надо увидеть не конечное положение этого, а как они двигались сюда. И тогда мы у природы подсмотрим, как она создавала все в подлунном мире. Вот этот прибор является важнейшей вехой», — подчеркивает президент Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук.

В основе XFEL лежит советская технология рентгеновских лазеров. России принадлежит 27% процентов в проекте и она — основной его интеллектуальный донор. Но через несколько лет российским ученым, возможно, не придется ездить с экспериментами в Гамбург. XFEL — вещь фантастическая, но национальный проект «Наука» может и его сделать вчерашним днем.

«Есть еще одно решение, очень важное для России, и мы планируем, что к концу 2024 года мы его оформим, как большой проект. Это создание вообще новой установки, которая будет существенно выше классом, чем те, которые сейчас существуют в мире», — заявила заместитель председателя правительства РФ Татьяна Голикова.

Запуск российского лазера может быть осуществлен в 2027 году. К этому времени ученое сообщество как раз научится работать на XFEL, чтобы перейти к чему-то помощнее. И это точно будет очень интересное кино.

Источник: https://www.vesti.ru/doc.html?id=3212830

Рекомендуем для Вас


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top