Новые магниты в ускорителе выведут исследования на новый уровень | Популярный Университет

Новые магниты в ускорителе выведут исследования на новый уровень

Во французском городе Гренобль открылся полностью реконструированный синхротрон. Обновлённый ускоритель позволит вывести рентгеноструктурные исследования на качественно новый уровень, утверждают учёные. О возможностях новой установки физики рассказали в журнале Science.

Синхротрон — это распространённый тип кольцевого ускорителя заряженных частиц. Его используют в качестве источника так называемого синхротронного излучения, необходимого для исследований биологам, химикам, физикам, геологам, медикам, инженерам и  многим другим специалистам. Наиболее важная роль — в биологии и медицине. С помощью синхротронов расшифровывают сложные структуры белков, не поддающиеся анализу другими методами. Ускоритель позволяет на молекулярном уровне  выявлять механизмы возникновения патологий и действия лекарственных препаратов, совершенствовать способы профилактики и лечения заболеваний.

В синхротронном ускорителе электроны движутся с околосветовой скоростью. В местах, где их траектория искривляется с помощью магнитных полей, они испускают электромагнитные волны — синхротронное излучение. Источниками этих полей выступают либо поворотные магниты, имеющиеся в любом кольцевом ускорителе, либо специальные сборки из магнитов с чередующейся полярностью (ондуляторы и вигглеры). Получаемое излучение имеет очень широкий диапазон: от инфракрасного до рентгеновского. Последнее — наиболее важное в практическом плане. По яркости оно в триллионы раз превосходит излучение, получаемое в рентгеновских трубках. Более яркий пучок позволяет уменьшить время, необходимое для сбора данных с образца, давая возможность изучать быстропротекающие процессы. Более узконаправленный пучок позволяет «точечно» сканировать образец, собирая информацию о структуре и составе вещества с пространственным разрешением до долей микрометра.

Инженерам удалось ещё больше увеличить яркость синхротронного излучения. Для этого они в 30 раз уменьшили ширину электронного пучка внутри ускорителя. Заменив магниты на новые и более сложные, удалось сузить электронный луч до размеров два на 20 микрометров. Обновлённый ускоритель имеет по семь дипольных (против двух в старой версии) и 24 секступольных магнитов на каждый из 32-х сегментов кольцевидной установки. В общей сложности реконструированный ускоритель имеет более 1000 новых магнитов. Процесс реконструкции занял 13 месяцев и обошёлся международному научному центру в 150 млн. евро.

По словам директора центра, усовершенствованный синхротрон должен открыть качественно новые возможности в рентгеноструктурном анализе. С помощью рентгеновского излучения повышенной яркости можно будет исследовать образцы с метровой толщиной. Это позволит сохранить целостность объекта исследования и существенно улучшить качество получаемой информации.

Автор: Альберт Ахмадеев
Редактор: Анастасия Воротников

Понравился наш материал? Подписывайся на «Популярный университет» в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Поделиться

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: