Сайт использует файлы cookies для правильного отображения элементов. Если вы не выражаете согласия на использование файлов cookie, поменяйте настройки браузера.

Ok
Switłana Owczarowa

SOLARIS: засияет ли «технологическое солнце» под Краковом?

SOLARIS – это не только будоражащий воображение роман знаменитого польского писателя Станистала Лема, но и первый польский синхротрон, построенный в Кракове на базе Ягеллонского университета.

Синхротрон — это не странное слово и не просто название здания размером с футбольное поле, построенное за миллионы долларов. Это источник высокоинтенсивного рентгеновского излучения и центр коллективного пользования, собирающий под своей крышей специалистов совершенно из разных сфер науки – биологов, физиков, химиков, нанотехнологов, медиков, геологов и многих других.

Польша является единственной страной в своем регионе, которая решилась создать на своей территории такую уникальную установку и открыть двери для десятков научных сотрудников. Любая установка такого масштаба невероятно сложна в строительстве и дальнейшем обслуживании, и требует постоянного финансирования. Польша решила воспользоваться чуть более простой схемой и не строить источник с нуля, а позаимствовать разработки у Швеции, обновляющей свой ускоритель. С самого начала работы над проектом ускорителя и до сегодняшнего дня, польские и шведские коллеги продолжают тесно сотрудничать.

Мечту о собственном синхротроне в Польше начали осуществлять еще в далеком 1998 году, когда группа профессоров из Института физики Ягеллонского университета и Университета науки и технологии AGH обратилась в комитет по научным исследованиям с инициативой создания национального радиационного центра. Официальное одобрение данная инициатива получила только в 2006 году. Позже – в 2009 году, Ягеллонский университет подписал соглашение о сотрудничестве со шведской лабораторией MAX-lab университета Лунда, а в апреле 2010 года Министерство науки и высшего образования Польши подписало с Ягеллонским университетом контракт по софинансированию этого проекта. К концу 2014 года уже было возведено знание для будущего научного «солнца» под Краковом и установлено непосредственно кольцо ускорителя заряженных частиц. Через год — в 2015 году — ученые увидели первый свет в конце исследовательского тоннеля и торжественно открыли новый синхротрон.

Такие машины дают огромные возможности для анализа практически любых материалов: от анализа содержащихся в наскальном рисунке древних людей химических элементов для понимания уровня их развития, до решения структур белковых молекул, что каждый день дает шанс победить неизлечимые болезни.

Источник: synchrotron.uj.edu.pl

Физическая идея работы таких машин заключается в эффекте получения тормозного синхротронного излучения. Это точно такое же излучение с которым многие из нас сталкиваются, делая рентгеновский снимок в больнице, но других энергий и в миллионы раз интенсивнее. Синхротрон выглядит как большое кольцо из которого выходят специальные каналы, по которым и летит синхротронное излучение. Заряженные частицы (чаще всего используемые — это электроны, протоны и позитроны) с помощью электрического поля разгоняются в этом кольце до огромных энергий, а на каждом повороте, реализуемого с помощью магнитных полей, теряют энергию в виде фотонов с разной энергией. Именно эти фотоны, различным образом взаимодействуя с изучаемыми материалами дают ученым возможность получить ту или иную информацию об образце. Существует множество синхротронных методов, каждый из которых даст вам определенную информацию об исследуемом материале.

SOLARIS является одним из синхротронов работающий в так называемом «мягком диапазоне». Это означает, что энергия электронов в кольце у него меньше, чем у старших и более «жестких» собратьев, например таких как ESRF (Гренобль, Франция), PETRA III (Гамбург, Германия) или DIAMOND (Дидкот, Англия). Чем меньше энергия электронов, тем менее энергетичные фотоны они будут излучать. Эта особенность SOLARIS дает исследователям возможность работать с легкими элементами (химические элементы, идущие в периодической таблице элементов до кальция) что невозможно при высокой энергии электронов в кольце синхротрона.

Источник: synchrotron.uj.edu.pl

На данный момент на SOLARIS работает две синхротронные станции PEEM/XAS и UARPES. PEEM/XAS — это станция предназначенная для микроскопии и спектроскопии в диапазоне мягких рентгеновских лучей. Она подходит для исследования специфических свойств элементов поверхностей, поверхностей раздела, тонких пленок и наноматериалов. А станция UARPES позволяет измерять фундаментальные величины, то есть энергию и импульс, описывая фотоэлектронное состояние.

Источник: synchrotron.uj.edu.pl

Также на официальном сайте SOLARIS анонсировано открытие еще двух станций, которые расширят перечень возможных методик, которые можно будет применять на польском синхротроне. Первая из станций будет иметь возможность изучать новые материалы для спинтроники, магнитоэлектроники и топологические изоляторы с помощью изменяемой поляризации используемых фотонов (зависимость движения векторов электромагнитного поля). Вторая же будет работать на постоянно поляризованных фотонах и охватит такие техники исследований, как биомолекулярная микроскопия, исследование магнитного порядка и отдельных доменов структур.

Наличие синхротрона в стране в современном научном мире является показателем высокого уровня науки и открывает возможности для реализации невероятного количества исследований ради которых польским ученым ранее пришлось бы ехать в другие страны.

Вскоре в здании SOLARIS появится еще одна установка, которая в последние годы стала объектом желания и тайной зависти многих научных институтов по всему миру – криоэлектронный микроскоп. С помощью этой установки сейчас получают трехмерные структуры мембранных белков, являющихся рецепторами в живых организмах. Понимание их структуры, может дать ученым возможность, например, ингибировать их активность (заткнуть воронку, по которой что-то поступает или выходит из клетки, подходящей именно для этого рецептора пробкой), если это необходимо для лечения болезни.

В Польше SOLARIS является первопроходцем и можно только позавидовать тем ученым и организациям, которые работают над его строительством и постоянной модернизацией, ведь они приобретают незаменимый источник излучения и уникальный опыт работы, что поможет Польше войти в круг наиболее научно развитых стран мира.

Если что-то из описанного выше осталось для вас непонятным, то очень советуем посетить SOLARIS и увидеть все воочию. В данном научном центре есть экскурсии для организованных групп. Больше подробностей можно найти по ссылке.

Данная публикация была создана при финансовой поддержке Международного Вишеградского Фонда — www.visegradfund.org

Facebook Comments

***

Редакция «Eastbook RU» может не разделять точку зрения, изложенную в авторском материале.

Главное фото: Источник: synchrotron.uj.edu.pl
Switłana Owczarowa
Switłana Owczarowa
Главный редактор русской версии Eastbook.eu
Читай все статьи