В Пекине готовят к запуску "Источник высокоэнергетических фотонов" (High Energy Photon Source – HEPS) стоимостью 665 миллионов долларов США – он станет первым в Азии источником синхротронного излучения четвертого поколения, что поставит Китай среди немногих стран в мире, которые располагают такой технологией, пишет Nature.
В круглом здании HEPS, расположенном в пекинском районе Хуайжоу, исследователи настраивают тысячи компонентов, которые помогут создать источник света, способный проникать глубоко в предметы и раскрывать их молекулярную и атомную структуру в режиме реального времени. К концу июня команда HEPS планирует завершить установку системы вакуумных камер – важного компонента для поддержания яркости и стабильности света.
Внутри своего накопительного кольца, окружность которого составляет 1.36 километра, HEPS будет ускорять электроны до энергии 6 гигаэлектронвольт. Это позволит производить высокоэнергетические или «жесткие» рентгеновские лучи, которые смогут исследовать образцы в нанометровых масштабах. Его временное разрешение будет в 10,000 раз лучше, чем у синхротронов третьего поколения, таких как Шанхайский центр синхротронного излучения с окружностью 432 метра – в настоящее время это самый современный действующий синхротрон в Китае.
HEPS откроется для исследователей в 2025 году. Эксперименты будут проводиться в таких областях как биомедицина, энергетика, современные материалы и физика конденсированного состояния. Ожидается, что в дальнейшем HEPS будет вмещать до 90 лучей.
Например, чтобы определить атомную структуру белков, исследователям необходимо очистить и превратить эти молекулы в упорядоченные кристаллические структуры, которые можно визуализировать с помощью рентгеновских лучей. Старые синхротроны требуют больших образцов, которые трудно производить, что делает практически невозможным изучение более мелких кристаллов белка. Ожидается, что жесткое рентгеновское излучение HEPS будет достаточно мощным, чтобы детально проанализировать даже самые мелкие образцы. Новый синхротрон также позволит исследователям значительно ускорить проведение экспериментов.
В настоящее время в мире насчитывается около 70 синхротронов, которые либо работают, либо строятся. Но лишь немногие из них входят в клуб четвертого поколения, излучающий самый яркий и сфокусированный свет. К ним относятся Лаборатория MAX IV (Швеция), Сириус в Кампинасе (Бразилия), Чрезвычайно блестящий источник Европейской установки синхротронного излучения в Гренобле (Франция) и Усовершенствованный источник фотонов в Лемонте (США).
Разработчики нового пекинского синхротрона говорят, что электронный луч HEPS будет самым узким в мире, что позволит создавать особенно интенсивное рентгеновское излучение. Это позволит исследователям получить больше информации из своих образцов, чем они могли бы с более ранними источниками света, но с той же дозой радиации. "Такие изображения с высоким разрешением окажут большое влияние на понимание учёными свойств материи и на разработку новых материалов", – говорит физик Гарри Вестфаль, директор Бразильской лаборатории синхротронного света и член Международного консультативного комитета HEPS.
На данный момент исследователи проверяют стабильность и безопасность луча. «Это сложный процесс, требующий поэтапной корректировки. Ни один луч не идеален вначале», – говорят в руководстве HEPS.
Ранее сообщалось, что ученые решили еще две задачи на пути к запуску полноценной термоядерной энергетики: повышение плотности плазмы и удержание этой более плотной плазмы.