На днях в Национальной лаборатории Брукхейвена американского Министерства энергетики (Лонг-Айленд штата Нью-Йорк), начал работать самый мощный в мире новый синхротронный источник рентгеновского излучения National Synchrotron Light Source-II (NSLS-II). Глобальный проект Министерства энергетики США обошелся в $912 млн. NSLS-II стал усовершенствованной версией существующего синхротрона NSLS, который вступил в строй в 1982 году. По сравнению со своим предшественником, NSLS-II вырабатывает рентген в 10 тысяч раз большей интенсивности, что открывает невиданные доселе исследовательские перспективы.
Открытие рентгеновских лучей в конце XIX века принципиально повлияло на все отрасли науки и техники. Сегодня они применяются практически во всех сферах, от медицины и биологии, физики, химии, материаловедения, машиностроения, химической промышленности до гуманитарных наук. Большинство открытий, связанных со строением материи, созданием новых материалов и веществ, без которых уже невозможно представить современную жизнь, в значительной степени обусловлены появлением рентгеновских лучей. И, конечно, они, будучи инструментом для исследования атомного строения веществ, внесли неоценимый вклад в химическую науку. Ко второй половине XX века знания в области физики рентгеновских лучей и возможности их практического применения, казалось бы, достигли апогея и, можно было бы подумать, что в этом направлении больше ничего существенного изобрести нельзя, однако именно тогда открыли рентгеновские лучи из источников синхротронного излучения.
Такие устройства чрезвычайно важны, поскольку позволяют ученым, наблюдая процессы биологического характера, изучать фундаментальную структуру различных материалов. Это обеспечит новые прорывы и достижения в областях альтернативной «безуглеродной» энергетики, сверхпроводников, а также в биологии, медицине и других сферах.
В частности, ускоритель-синхротрон National Synchrotron Light Source-II будет использоваться для проведения исследований в области материаловедения, нанотехнологий, биохимии. Его излучение позволит получать снимки объектов, которые слишком малы для того, чтобы их можно было рассмотреть каким-либо другим способом. Рентген позволит исследовать различные структуры в нанометровом масштабе, материалы, которые могут применяться для создания топливных элементов будущего, новейших катализаторов, сверхпроводников и электроники. Кроме того, NSLS-II будет использоваться для изучения структуры белков и других молекул биологического происхождения.
Немаловажно, что возможности установки смогут применять не только ученые США, но также исследователи всего мира, для которых на Лонг-Айленде построен университетский городок. Ежегодно сюда будут приезжать до 4 тысяч ученых и научных коллективов. Синхротрон NSLS-II оснащен 30 волноводами с экспериментальными камерами, что позволит производить одновременно множество независимых исследований.
Строит свою версию синхротронного источника рентгеновского излучения и Европа. Так, в 2016 году в швейцарском городе Лунд, средоточии разнообразных научно-исследовательских комплексов, будет запущена самая мощная в Европе рентгеновская установка MAX IV. Кстати, в 2019-м в этом же городе появится самый мощный в мире источник нейтронов, European Spallation Source (ESS). Совместная работа нового источника нейтронов с MAX IV повысит эффективность исследовательских работ как минимум в 30 и максимум в 1000 раз.
Это означает, что все эксперименты будут проходить намного быстрее, обеспечивая максимально точные данные. Это, в частности, разработки в сфере сверхпроводимости, материаловедения и других перспективных областях. Поскольку ESS и MAX IV будет разделять всего один километр, можно будет производить комплексные эксперименты, просвечивая образцы материалов одновременно рентгеновским и нейтронным излучением.
Источники синхронного излучения коллективного пользования являются не только средством наиболее эффективного решения технических и научных проблем — вокруг них формируются центры самых передовых разработок и концентрируется интеллектуальный потенциал со всего мира. Поэтому наличие таких центров в определенной стране является показателем высокого уровня ее экономики, а также обеспечивает активный научный и технологический обмен. Источники синхронного рентгеновского излучения сегодня существуют и строятся не только в США, Швейцарии, Германии, Великобритании, Франции и Японии, но и в странах, которые лишь становятся на путь высокотехнологического развития — Австралии, Иордании, Испании и Индии.
