В меганауку со своим синхротроном

Ко Дню науки, который отмечается в России 8 февраля, главный эксперт ВНИИНМ Александр Семенов специально для «СР» подготовил статью о перспективах атомных НИИ в проектах класса mega-science.

Термин «megascience», который переводится как «сверхнаука» или «сверхзнания», появился сравнительно недавно, несмотря на то что некоторые проекты этой категории были задуманы и реализованы еще в прошлом веке. В первую очередь речь идет о работе на колоссальных дорогостоящих экспериментальных установках, которые позволяют получить эффект и знания, прежде недоступные. Многие проекты из-за высокой стоимости предполагают международную кооперацию — и для создания установок, и для их эксплуатации. Без развития научно-исследовательской инфраструктуры и строительства мощнейших исследовательских комплексов уже невозможен выход на принципиально новые рубежи в фундаментальной науке. Мегапроекты позволяют концентрировать ресурсы на приоритетных направлениях, осуществлять прорыв —сначала в фундаментальных знаниях, затем в технологиях.
Одно из наиболее перспективных направлений mega-science — синхротронные исследования. Синхротронные центры третьего, а в перспективе и четвертого поколения открывают уникальные возможности изучения микро- и наноструктуры объектов самой разной природы. Уникальность обеспечивается свойствами синхротронного излучения проникать вглубь объектов и благодаря малой длине волны формировать изображение с высокой разрешающей способностью. Синхротронное излучение позволяет составить объемные модели микроскопических объектов, непосредственно наблюдать процессы, происходящие внутри клетки живого организма, определять структуры кристаллов, микросхем, искусственных и природных нанообъектов, проводить фундаментальные исследования.
Наши ученые держатся в мейнстриме. Во-первых, Россия располагает собственным специализированным источником синхротронного излучения, который находится в Курчатовском институте — в составе уникального комплекса синхротронно-нейтронных исследований. Во-вторых, поднят вопрос о создании современного синхротронного центра нового поколения. Помимо этого в 2014 году Россия стала полноправным членом Европейского центра синхротронного излучения ESRF. Российской Федерации отошло 6 % общей доли управляющей компании ESRF. Отечественному научному сообществу стали доступны уникальные исследовательские и технологические возможности одного из лучших в мире синхротронных центров, построенного в французском Гренобле.
Мegascience — это колоссальные дорогостоящие экспериментальные установки, которые позволяют получить эффект и знания, прежде недоступные
Вопросом национального престижа является участие в техническом оснащении современных исследовательских центров мирового уровня. Поэтому в проекте ESRF предусматривается вклад России в виде не только финансовой составляющей, но и высокотехнологичной продукции, которая необходима Европейскому центру синхротронного излучения для экспериментов. В частности, на весь мир известны вигглеры (устройства для генерации синхротронного излучения) новосибирского Института ядерной физики им. Будкера СО РАН. Их используют специалисты Германии, Испании, США, Италии, Австралии и Бразилии.
Руку на пульсе синхротронных исследований держит и «Росатом». Обладающий уникальными материаловедческими компетенциями ВНИИНМ им. Бочвара готовится к выпуску изделий и устройств на основе бериллия. За последние годы для синхротронных центров в институте разработали новые виды продукции. К примеру, рефракционные рентгеновские линзы позволяют фокусировать синхротронное излучение по тому же принципу, по которому работают классические линзы в оптике видимого диапазона, с той лишь разницей, что в качестве оптической среды вместо стекла используется особо чистый бериллий. В декабре прошлого года опытная партия была успешно испытана в «Курчатнике». Линзы сфокусировали синхротронное излучение, на детекторе было получено отчетливое изображение источника. Сейчас представители института ведут переговоры с ESRF и другими крупными синхротронными центрами о создании линз с различными характеристиками — под специальные задачи биологии, медицины, археологии, микроэлектроники и теоретической физики. Россия закрепит свои позиции в области рентгеновской оптики и инструментального обеспечения синхротронных исследований новыми видами продукции и создаст предпосылки для многолетнего научного и коммерческого сотрудничества наших предприятий с ведущими международными центрами, в первую очередь с ESRF.