Вперед в будущее: рентгеновский лазер XFEL на пути к научным прорывам
Мощнейший в мире Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах XFEL еще не успел официально открыться, но уже привлек к себе массу внимания ученых, которым не терпится испробовать новое достижение науки.
XFEL (X-ray Free-Electron Laser) - уникальный научный проект, в котором участвуют 12 стран. С его помощью ученые в реальном времени изучают структуру биологических молекул и различных веществ, следят за сверхбыстрыми химическими процессами. Это дает возможность лучше понять природу веществ и научиться конструировать принципиально новые материалы с заданными свойствами.
Россия внесла в проект XFEL значительный вклад. Финансовый взнос РФ составил 26% от общей суммы, которая составляет порядка 1,4 миллиарда евро (больше только у Германии как страны-организатора проекта - 57%), итоговый вклад РФ в строительство будет близок к 400 миллионам евро. Российские ученые, состоящие в штате XFEL, уступают по числу только германским коллегам. Также россияне входят в тройку лидеров по числу заявок на первые эксперименты на пучке.
Официальное открытие мегаустановки состоится 1 сентября в Гамбурге.
Не фантастика, а реальность
"Вот, у нас есть мечта, что когда-нибудь в будущем создадут лазер на свободных электронах", - говорил мой профессор, когда я еще учился в МГУ. Тогда это казалось фантастикой. В итоге лазер построили. И я участвую в проекте", - рассказывает ученый Дмитрий Хахулин, ведущий свои исследования на площадке XFEL.
Для работающих на проекте ученых не составляет ни малейшего труда рассказать, как устроен лазер, каковы принципы его работы и что с его помощью можно добиться. Все они настолько увлечены происходящим, что, кажется, способны говорить о мегаустановке бесконечно. Вот только обывателю зачастую трудно понять, о чем толкуют ученые мужи.
Увлеченно рассказывая об исследовании своей группы, Дмитрий говорит исключительно терминами, лишь иногда проливая свет на научные слова. "Фемтосекунда - это очень короткое время. Если так подумать, то 100 фемтосекунд сравнимы с одной секундой так же, как одна секунда сравнима с 300 тысяч лет", - разъясняет ученый.
Когда проект только начинался, он еще учился в Москве. После окончил аспирантуру в Копенгагене, где его научным руководителем был нынешний управляющий директор проекта Роберт Фейденхансель. На проект, однако, ученые пришли по отдельности: датчанин занял свой пост в январе этого года, а Дмитрий в день официального открытия лазера отметит уже третью годовщину на площадке XFEL.
"Это такая большая честь для меня. Я считаю, это большая удача для меня как для ученого присутствовать здесь и участвовать во введении в эксплуатацию. Это уникальная установка, во всем мире подобных существует всего несколько штук, можно сосчитать на пальцах одной руки, и то таких конкретно - ни одной", - рассказывает он.
Ученый с сожалением констатирует, что российское научное сообщество, которое работает на подобных установках, не очень развито или не очень хорошо информировано, что есть возможность приехать на проект XFEL.
"Я ездил на несколько конференций, встречался с русскими, и они говорили: "Нет, у вас какая-то вообще фантастика, нам туда не пробиться". Я говорил им, что нужно просто подать заявку, предлагал свою помощь. Как-то нужно донести эту информацию до российского научного сообщества, что здесь все на конкурсной основе. Есть инструмент, пишите заявку, это абсолютно не предвзято", - поясняет Дмитрий.
Исследования идут, а столовая - в проекте
Уже два инструмента в экспериментальном зале введены в строй, на них ведутся активные работы и исследования. Вот только в погоне за научными открытиями и свершениями сотрудники пока в прямом смысле питаются на улице.
"Около 12 часов приезжает вагончик с бутербродами. К сожалению, пока такой формат", - говорит Михаил Рычев, спецпредставитель НИЦ "Курчатовский институт" на проекте.
Но глядя на жизнерадостных ученых, с головой окунающихся в исследовательский процесс и, очевидно, не испытывающих особого дискомфорта из-за отсутствия здорового питания, невольно приходишь к мысли, что все же "науки юношей питают".
Перед исследовательским центром - просторный и ничем не заполненный участок земли. Из окна доносится шум - строится очередная система энергопитания. Здесь же совсем скоро построят столовую и гостевой дом.
"Эксперименты проходят 24 часа в сутки, есть дневная и ночная смены. И ученым, которые приезжают сюда ставить эксперименты, нужно жить максимально близко к площадке, чтобы хорошо высыпаться и продолжать исследования", - продолжает Рычев.
Наука без языковых границ
Рабочий язык проекта, конечно, английский. Именно на нем общаются между собой и решают исследовательские вопросы участники международных коллективов. В то же время часто можно услышать и немецкую речь, ведь германских ученых на проекте больше остальных.
Представитель пресс-службы проекта Бернд Эбелинг хорошо говорит по-русски. Первое, что приходит в голову: наверное, на языковые способности немца повлияло общение с россиянами, которых в штате довольно много. Но все гораздо проще. "Я часто бываю в России, и моя жена русская", - объясняет Бернд, улыбаясь.
На входе в штаб-квартиру проекта установлена стойка с мини-флагами всех стран участниц. Проводя журналистов по зданию, Бернд рассказывает, что флаг России периодически исчезает со своего места, и совсем недавно пропал вновь.
"Российский флаг так популярен", - шутит Бернд. К тому моменту когда журналисты подходят к стойке, российский флаг вновь красуется на своем законном месте. "Уже есть. Фух!" - смеется Бернд.
Экскурсия в подземелье
Чтобы пройти в тоннель, необходимо надеть специальную обувь на плоской подошве и каску. Также нужно взять с собой прибор, который при аварии позволит продержаться без кислорода примерно 20-30 минут. Бернд предупреждает, что прибор стоит больше тысячи евро. На логичный вопрос, какой штраф грозит в случае его повреждения, Бернд снова шутит: "Ну, надеюсь, что у вас хорошая страховка". А после добавляет уже серьезно: "Такого еще не случалось".
Экскурсию в тоннель со специальными магнитными системами - ондуляторами - проводит руководитель группы контроля ондуляторов Сурен Карабекян.
"Ускорительный тоннель один, его протяженность 2 километра. Он сейчас закрыт, потому что в нем уже идут эксперименты. Ускорительный тоннель разветвляется на два тоннеля, в обоих - аналогичные ондуляторные системы. Сейчас мы находимся в южном тоннеле", - поясняет Сурен.
Он рассказал, что на выходе имеется пять тоннелей, но на данном этапе используются только три, а два оставшихся держат в запасе на случай дальнейшего развития установки. Кроме того, в планах строительство еще пяти тоннелей симметрично в северном направлении.
"Ондуляторная система - сердце установки, потому что именно здесь производится рентгеновское лазерное излучение", - продолжает Сурен.
Это излучение, генерируемое под землей, в частности, с помощью системы из 35 ондуляторов, подается прямо в экспериментальный зал, расположенный под штаб-квартирой XFEL, где с помощью него ученые и проводят свои эксперименты. Электронный пучок "убивается" по дороге.
Подъем из шахты, как и спуск в нее, на лифте, стены в котором обиты материалом, на вид напоминающим ДСП. Лифт в тоннель с ондуляторами стал объектом народного творчества. Стены в нем украшены различными надписями, в том числе, из серии "Маша+Саша=Любовь", рисунками в виде сердец с именами внутри и прочим. На их фоне контрастирует надпись латинскими буквами Moskwich Lada Samara, посыл которой в лифте на площадке XFEL пока остается загадкой.
