Английский бриллиант разгонит электроны для любых интересов

Эксперименты в Diamond, находящемся в графстве Оксфордшир на юге Англии, призваны помочь в разработке не только концепций фундаментальной физики, но и во многих других областях – от медицины до экологии (иллюстрация с сайта diamond.ac.uk).

В Великобритании заработал крупный синхротрон, который пригодится и в науке, и в промышленности. Наверное, понимая, что это будет важнейшая веха в английской науке за последние несколько десятилетий, создатели решили не мелочиться, и назвали своё детище просто и броско – Diamond, то есть, «Бриллиант».

В разных зарубежных СМИ всё чаще стали появляться сообщения о работе Diamond, хотя он ещё не функционирует в полную мощь. Но уже некоторые испытания проводятся, в частности, «пролетела» новость о первом синхротронном пучке, который положил начало работе этого впечатляющего научного центра.

Вообще, «Бриллиант» иногда описывают как группу «супермикроскопов», которые будут рассматривать материю на уровне атомов и молекул. Конечно, если описывают синхротрон как отличный микроскоп, то это делается только чтобы «пожалеть» читателя.

Да, этот мощный аппарат позволит заглянуть «вглубь» материи, только принцип его работы не имеет ничего общего с оптической техникой.

Даже во время строительства этого синхротрона есть на что посмотреть и настроиться на оптимистический лад (фото с сайта diamond.ac.uk).

Сердце машины – огромное кольцо ускорителя протяжённостью в 561,6 метра, внутри которого должны разгоняться элементарные частицы с околосветовыми скоростями.

Синхротрон – ускоритель не для любых частиц, а именно для электронов. При работе с ними одна из основных задач – получение синхротронного излучения, связанного с их движением.

Строительство «Бриллианта» началось в 2003 году. Хотя некоторые элементы синхротрона уже вводят в эксплуатацию, в остальных его частях работа в самом разгаре (фото с сайта diamond.ac.uk).

Внутри внешнего кольца синхротрона находится так называемое ускоряющее кольцо – кольцевая вакуумная камера (смотрите иллюстрацию). Первоначально электроны разгоняются здесь. После того, как они получат требуемую для эксперимента энергию, электроны отклоняются магнитным полем во внешнее кольцо.

Электронные пучки внутри колец управляются мощными электромагнитами, находящимися вокруг канала. Энергию частицы получают от магнитного поля, а впоследствии теряют её.

В таких условиях энергия выделяется в форме так называемого синхротронного излучения — сверхсильных потоков рентгена, ультрафиолетового и инфракрасного света.

Слева: даже в коридорах строящихся помещений время от времени появляется и сам директор ускорителя Герд Метерлик (Gerd Materlik), благо, офисное здание поблизости. Справа: а вот и само офисное помещение (фото с сайта diamond.ac.uk).

Эти излучения регистрируются в специальных ответвлениях, которые отходят от кольца и направляются отдельные помещения, называемые станциями.

В настоящее время запланирована постройка сорока таких различных ответвлений, которые смогут работать одновременно и независимо друг от друга.

Слева: магниты Diamond производят удивительное впечатление. Справа: да и вовнутрь интересно заглянуть (фото с сайта diamond.ac.uk).

Станции регистрируют параметры синхротронного излучения, которое оказывается чрезвычайно интенсивным. К примеру, мощность только лишь рентгеновского излучения в миллионы раз превышает то, которое получается в медицинских рентгеновских аппаратах. Неудивительно, что такие параметры означают и широкие возможности.

Структура синхротрона «Бриллиант». 1 – линейный ускоритель; 2 – ускоряющее кольцо; 3 – кольцо накопителя; 4 – станции для проведения различных экспериментов; 5, 6 и 7 – структура станции: 5 – камера оптических наблюдений, 6 – экспериментальная камера, 7 – камера регистрации данных; 8 – радиочастотная система для контроля потерь энергии; 9 – центральное здание исследовательского центра (иллюстрация с сайта diamond.ac.uk).

Конечно, синхротронное излучение интересно не само по себе, а в связи с тем, как можно его использовать и что им можно «просветить».

Учёные и промышленники намерены вооружиться этими лучами, чтобы проводить работы по улучшению пищевых продуктов, искать новые технологии в производстве косметики, лекарств, измерять токсичность веществ, проводить экспертизу состояния сложных инженерных конструкций, которые используются, например, в авиастроительной промышленности.

Ну, что ты поделаешь с этими современными архитекторами – даже научные учреждения у них обязательно должны быть похожи на приземлившиеся НЛО (фото с сайта diamond.ac.uk).

По словам создателей, Diamond будет синхротроном третьего поколения со средним потреблением энергии. Что касается главной характеристики – энергии электронного пучка, то она составляет порядка 3 гигаэлектрон вольт. Это далеко не самое большое значение по сравнению с другими современными ускорителями (хотя надо учитывать, что в разных экспериментах достигаются разные энергии).

Но преимущество «Бриллианта» должно заключаться не столько в мощности, сколько в количестве исследовательских станций, а значит, и в широте решаемых задач.

Первое научное наблюдение синхротронного пучка, созданного 30 мая (фото с сайта diamond.ac.uk).

Официальное открытие Diamond, когда он должен будет начать функционировать уже не в тестовом режиме, должно состояться в 2007 году.

К этому времени планируется ввести в эксплуатацию семь экспериментальных станций:


  • Станцию экстремальных условий (здесь изучаемые материалы будут исследоваться в условиях с высокими значениями температур и давления);

  • Станцию материалов и магнетизма (тут будут проводить эксперименты с магнитными свойствами веществ на атомном уровне);

  • Три станции макромолекулярной кристаллографии (в этой лаборатории будет сделан акцент на изучении сложных химических соединений, например, белков);

  • Станцию микрофокусной спектроскопии (для изучения сложных неорганических образцов, например, геологических пород других планет);

  • Станцию нанотехнологий, название которой говорит само за себя.

Diamond обошёлся в £300 с лишним миллионов и занимает территорию площадью в пять футбольных полей (фото с сайта diamond.ac.uk).

Ещё 22 станции этого грандиозного прибора будут достроены к 2011 году, а когда планируют сконструировать остальные – пока не говорят.

Да и стоит ли? Ведь к тому времени могут появиться новые более актуальные задачи, а для этого, возможно, потребуются совсем другие условия и, соответственно, оборудование.



Ртутные часы поставили рекорд точности

17 июля 2006

Получен лазерный луч с сечением в виде концентрических колец

29 июня 2006

Самурай с лазерным мечом получил миллион евро

19 июня 2006

Пузырящаяся тишина обнаруживает незаметные звуки

14 июня 2006

Создан ультразвуковой лазер

9 июня 2006