В Курчатовском институте начинается модернизация ускорителя частиц
Еще глубже проникнуть в тайны вещества, чтобы потом создавать экологически безопасные биоразлагаемые полимеры или новейшие лекарства, а еще аналоги костной и кожной ткани для лечения сложных травм. Все это — позволит новое оборудование, которое установят в Курчатовском институте, где в рамках года науки и технологий начинается модернизация ускорителя частиц. Уникальные эксперименты там проводят и сейчас.
Еще глубже проникнуть в тайны вещества, чтобы потом создавать экологически безопасные биоразлагаемые полимеры. Или новейшие лекарства, а еще аналоги костной и кожной ткани для лечения сложных травм. Все это позволит новое оборудование, которое установят в Курчатовском институте, где в рамках года науки и технологий начинается модернизация ускорителя частиц. Уникальные эксперименты там проводят и сейчас.
«Камера установлена внутри дефрактатора, она показывает непосредственно положение образцы, это нужно для контроля того, как образец находится под пучком, как он под пучком вращается. Во время эксперимента происходит вращение», — поясняет инженер-исследователь Курчатовского источника синхротронного излучения НИЦ «Курчатовский институт» Роман Светогоров.
Изучение материалов — на атомарном уровне. Это Курчатовский специализированный источник синхротронного излучения.
В его сердце — ускоритель электронов. Пучок идет по кольцу почти со скоростью света. На повороте электроны дают яркое рентгеновское излучение. Яркость сопоставима почти что с миллионом стандартных медицинских рентгеновских аппаратов, к которым мы привыкли. Далее попадает на одну из 16 экспериментальных станций, где и просвечивают материал. Создаются трехмерные модели. Эта установка была открыта в 1999 году. Первая модернизация — спустя 10 лет. И вот сегодня снова пришло время.
«В процессе модернизации, что будет сделано? Будет поменяно полностью инжектирующая система. То есть вместо этого маленького колечка будет большое кольцо размером со всю внутреннюю часть. Это позволит нам обеспечить бесконечное время жизни пучка», — заявила заместитель директора по научной работе НИЦ «Курчатовский институт» Юлия Дьякова.
Установка междисциплинарная, позволяет исследовать любой объект. Материалы для микроэлектроники. Сельское хозяйство, военно-промышленный комплекс, медицина. Так, например, изучив природные материалы, здесь научились создавать биоподобные — вот такие штифты способны сращивать сломанные кости и бесследно растворяться в организме. Биоразлагаемые полимеры. Или вот такие — искусственные противоожеговые покрытия. Нередко путь к созданию лекарства тоже начинается здесь. Изучают — белок вируса. Поняв структуру — можно предсказать, как его действие заблокировать. После модернизации — можно будет изучать воздействие самих медикаментов на организм человека — исследуя проникновения лекарств через мембраны клеток. Это длительный эксперимент — идет несколько дней. Сегодня же установка работает пока 23 часа в сутки.
«В связи с тем, что ускоритель конструировался давно, мы вынуждены раз в сутки перенакапливать пучок. То есть в предускорителе собираем, пучок выпускаем в большое кольцо и постепенно количество электронов в этом кольце падает. После модернизации у нас будет заменено полностью магнитная система, поставлен новый так называемый бустер, преднакопитель, и у нас будет бесконечно время жизни пучка. Это значит, что мы можем проводить длительные эксперименты», — поясняет заместитель директора по научной работе НИЦ «Курчатовский институт» Юлия Дьякова.
Кроме того после модернизации пучок станет более ярким. Можно будет просвечивать плотные объекты. А также с большей точностью определять структуру микрообъектов, в том числе белковых кристаллов. Сейчас здесь на уже модернизированной станции «Белок» исследуют кристалл металлорганического каркаса, за которым, говорят, будущее.
«Например, очень большой проблемой сейчас в активной водородной энергетике является вопрос хранения водорода. Потому что газообразный водород, мягко говоря, взрывоопасен и плюс энергетически не выгодно хранить его в газообразном состоянии. А металлорганический каркас представляет собой твердотельные структуры, в которые могут входить молекулы водорода и других газов. И таким образом мы храним газ внутри твердого порошка, это намного энергетически выгодно и безопаснее», — отмечает Роман Светогоров.
Модернизацию планируют завершить к 2025 году. На нее правительство России выделит 13 миллиардов рублей. Такие вложения в фундаментальную и прикладную науку сегодня необходимы, потому как наше будущее здесь — в настоящем.