В Германии запущен самый мощный в мире рентгеновский лазер

Общая длина тоннеля, в котором располагается рентгеновский лазер XFEL, составляет 3,4 километра Увеличить картинку Общая длина тоннеля, в котором располагается рентгеновский лазер XFEL, составляет 3,4 километра (© picture alliance / dpa) В Германии создан самый мощный в мире рентгеновский лазер на свободных электронах. Новое изобретение поможет разгадать самые малые тайны природы и позволит продвинуться в изучении механизмов целого ряда болезней. Россия в этом проекте стала вторым по величине финансовым партнером. Всего в программе участвуют 12 европейских стран.

Рентгеновский лазер на свободных электронах (X-ray Free Electron Laser, XFEL) – международная программа по созданию крупнейшей в мире установки для наблюдения за ходом химических реакций. Созданный целой командой ученых на базе исследовательского центра Немецкого электронного синхротрона (Deutsches Elektronen-Synchrotron, DESY), этот уникальный инструмент позволит в режиме реального времени следить за изменениями в трехмерной структуре биомолекул. По словам исследователей, изобретение будет использоваться для экспериментов в области физики, химии, биологии и нанотехнологий, а кроме того, XFEL должен привести к быстрому прогрессу в понимании сложных механизмов многих заболеваний, например болезни Паркинсона и онкологических поражений.

picture alliance / dpa Увеличить картинку (© picture alliance / dpa) Стоимость проекта XFEL оценивается примерно в 1,2 миллиарда евро, в нем занято около 250 человек из 12 стран. Самая крупная финансовая доля у Германии – 54 процента. Расходы делят между собой федеральное правительство, земля Шлезвиг-Гольштейн и Гамбург. XFEL уже называют крупнейшим и самым дорогостоящим научным проектом в истории страны. На втором месте по участию в его финансировании – Россия, ее доля составила 23 процента. Вклад остальных стран – Дании, Франции, Греции, Венгрии, Италии, Польши, Словакии, Испании, Швеции и Швейцарии – в диапазоне от 1 до 3,5 процентов.

Бургомистр Гамбурга Олаф Шольц (Olaf Scholz) выразил надежду, что с помощью новой установки "международная команда исследователей сможет с атомной точностью расшифровывать вирусы и клетки, фиксировать химические реакции и получать все новые знания о еще неразгаданных тайнах природы". Координатор программы в DESY Винфрид Декинг (Winfried Decking) подчеркнул, что во время пробных запусков были собраны уникальные данные, получены бесценные знания и опыт, а финальный этап строительства установки стал "большим успехом для всей ускорительной команды и международных партнеров".

Рабочий отлаживает сверхпроводящий линейный ускоритель частиц Увеличить картинку Рабочий отлаживает сверхпроводящий линейный ускоритель частиц (© picture alliance / dpa) Можно сказать, что строительство лазера – это еще и масштабный географический проект. Общая длина его тоннеля – 3,4 километра. Он начинается у самого крупного в Германии центра физики частиц, расположенного в Гамбурге, и доходит до границы города Шенефельд (Шлезвиг-Гольштейн), где на территории 15 гектаров построены административные здания, научные станции и лаборатории. Система тоннелей лазера расположена под землей на глубине от 6 до 38 метров. Инжектор электронов, самая важная часть излучателя, вырабатывает сгустки электронов, для разгона которых используется сверхпроводящий линейный ускоритель. На первых 1,7 километра в специальных резонаторах эти электроны ускоряются и разгон частиц происходит при помощи микроволнового излучения до скоростей, сравнимых со скоростью света.

В изгибах тоннеля вырабатываются лазерные импульсы. Их качество и мощность зависят от того, насколько хорошо сфокусирован и плотен пучок электронов. После ускорительной части тоннеля лазер генерирует около 27 тысяч рентгеновских вспышек с длиной волны от 0,05 до 6 нанометров и продолжительностью до ста фемтосекунд – то есть менее одной триллионной доли секунды. Это позволяет проводить измерения на атомном масштабе длины, исследовать химические реакции, которые слишком быстры, чтобы изучать их иными методами. Ранее похожие лазеры уже создавались в США и Японии, но такая точность в исследовании биомолекул была им недоступна.

Проект сверхмощного рентгеновского лазера был разработан и представлен в DESY еще в 2002 году, но решение о его создании было принято лишь спустя пять лет. Еще десять лет заняло строительство всей конструкции лазера. В 2016 году была завершена постройка инжектора электронов и успешно произведен его пробный пуск. В сентябре нынешнего года лазер начнет свою работу на постоянной основе. Руководители проекта уверяют, что квоты на использование новой установки будут определяться пропорционально финансированию. Однако, по их словам, заявки на эксперименты смогут подавать все желающие, решение об их актуальности и возможности проведения опытов будет принимать команда уполномоченных экспертов.

Дарья Хрущёва

24.04.2017

В Германии запущен самый мощный в мире рентгеновский лазер

picture alliance / blickwinkelmm-images

Присоединяйтесь к нам

В Германии определили лауреатов премии за инновации

Инновационные изобретения в области анализа ДНК – центральная тема этого года

С 2010 года в Германии вручается премия за инновационные изобретения (der deutsche Innovationspreis). На эту награду за выдающиеся нововведения могут претендовать немецкие предприятия. Лауреатов 2017 года на днях определили в Мюнхене.

Термоядерный синтез: "горячее" обещание энергетического будущего

Запустила эксперимент по созданию сверхгорячей плазмы из водорода лично бундесканцлерин Меркель

В городке Грайфсвальд, что на северо-востоке Германии, сама бундесканцлерин дала старт эксперименту на уникальном термоядерном реакторе Wendelstein 7-X стоимостью миллиард евро. Ученые из Института имени Макса Планка задались целью получить сверхгорячую плазму из водорода – неисчерпаемого "зеленого" энергоисточника. Этот опыт должен стать важным шагом на пути к глобальной задаче – поставить на промышленные рельсы энергию солнца и звезд. В ближайшие десятилетия немецкие физики намерены доказать, что в управляемом термоядерном синтезе – спасение для будущих поколений.

Немецкие ученые смастерили самый маленький двигатель в мире

picture alliance / dpa

Немецким исследователям удалось создать самый маленький в мире тепловой двигатель. Наномашина состоит всего из одного атома, при этом в производительности микромотор не уступает традиционному двигателю. Из-за малой мощности инновационный движок не применить на практике, однако разработка имеет революционное значение для изучения термодинамики на квантовом уровне. Эта область фундаментальных исследований лежит в авангарде современной науки, нацеленной на миниатюризацию высокотехнологичных систем.