Прислал
Игорь Терехов
Более 250 миллионов евро — именно такой взнос сделала Россия в строительство новой научной мегаустановки — Европейского рентгеновского лазера на свободых электронах (European XFAL). Среди 14 государств-соинвесторов наша доля — вторая по величине. В проект, общей стоимостью около 1,2 млрд евро, его инициатор, Германия, внесла 50%, Россия — 25%, остальные страны, а это Великобритания, Венгрия, Греция, Дания, Италия, Испания, КНР, Польша, Словакия, Франция, Швеция и Швейцария, — от 1% до 3,5% каждая.
Наша страна и раньше участвовала в крупных международных научных проектах, но в последние несколько десятилетий ее участие часто сводилось к посылке группы специалистов, помогавших в сооружении самого объекта, и поставке для него отдельных блоков. Так, в строительстве знаменитого Большого адронного коллайдера принимало участие порядка 700 российских ученых, инженеров и техников, а на российских предприятиях было размещено заказов на 120 млн долларов (2% от общего бюджета). Теперь же мы оказались в числе основных соинвесторов. Учитывая, что время использования установки будет делиться между участниками проекта в соответствии с размером вклада, Россия, после того, как лазер будет запущен, получит четвертую часть его ресурсов.
Запуск уже не за горами. По плану, работы над созданием мегаустановки должны быть завершены к концу 2014 года, а уже в начале 2015-го на XFEL пройдут первые эксперименты. Совсем недавно в ходе проекта была поставлена важная «запятая»: в Гамбурге, в ведущем европейском центре синхротронного излучения DESY был сдан проложенный на глубине от 6 до 38 метров туннель, общей длинной более 5 километров, в котором и будет смонтирована установка.
Россия сейчас в XFEL — единственная из стран, кроме Германии, которая платит реальные деньги. Россия вносит миллионы долларов. И мы там не просто идейно присутствуем, а присутствуем людьми, технологиями, оборудованием, присутствуем на всех уровнях управления. То есть мы здесь стали уже не просто рабочей силой или арендаторами, а полноправными соучредителями и соруководителями. Вообще, вступить в этот проект, была наша идея, я имею в виду — Курчатовский институт. Мы вошли во все органы. Там есть Совет, который принимает основные решения. В него входят представители всех стран, которые платят деньги. Я являюсь членом этого Cовета XFEL. А поскольку мы и Германия платим 75%, то все решения в Совете принимаются двумя голосами: директора DESY Доша и моим. Есть вторая комиссия, есть SAC (Scientific Advisory Committee), есть научный комитет, комитет по машинам, финансовый комитет, есть еще множество комитетов, и везде есть наши люди. Здесь постоянно находится мой заместитель, спецпредставитель Курчатовского института в европейских проектах Михаил Рычев. Так что мы здесь присутствуем в полном масштабе и на всех уровнях.
Прислал
Игорь Терехов
Конечно, у российских налогоплатильщиков может возникнуть резонный вопрос: а что это за лазер, на который мы тратим такие деньги, и зачем он нам, вообще, нужен? По словам руководства РНЦ «Курчатовский институт», представляющем в проекте российскую сторону, нужен, и дело тут далеко не только в возрождении в стране интереса к Большой науке. В отличие от Адронного коллайдера, ориентированного на фундаментальную науку, на XFEL будут решаться вполне конкретные задачи по созданию новых материалов, лекарственных препаратов, расшифровке белковых структур и так далее.
На самом деле, «лазером» установка называется достаточно условно. В реальности это синхротрон IV поколения, огромный линейный ускоритель заряженных частиц, ориентированный на создание мощного потока синхротронного излучения — излучения с необычайно широким диапазоном, от инфракрасного до рентгеновского. Авторами идеи таких лазеров еще в начале 80-х годов прошлого века стали трое российских ученых из Новосибирска — Евгений Салдин, Анатолий Кндратенко и Ярослав Дербенев. Сейчас в мире функционирует всего 4 установки такого типа. Первую, FLASH построили здесь же, в DESY в 2004 году. У ее истоков так же стояли трое россиян, к тому времени работавших в DESY, уже упомянутый Евгений Салдин, Михаил Юрков и Евгений Шнейдмиллер. Но это была скорее экспериментальная 300-метровая модель, показывавшая работоспособность и потенциал подобных мегаустройств.
— Я тогда в DESY бывал наездами, половину времени проводил здесь, половину — в Дубне. 15 лет так работал. Приезжаю в 1999-м, и тут мне новость: директор говорит что в 2000 году недалеко от Гамбурга, в Ганновере должна проходить очередная ЭКСПО и мы получили под это бюджетные деньги. И наш рентгеновский лазер, который был только в зачаточном, проектном состоянии, должен стать на выставке действующим экспонатом. На самом деле, это была чистейшей воды авантюра. Я тогда у директора спросил: а что будет, если установка не заработает к выставке. Он так вздохнул, помолчал, и говорит: «Тогда я, сперва, уволю вас всех, а потом…, — пауза. — А потом уволюсь сам». Так что ставки были высоки. Тоннель 300-метровый здесь уже был, его копали для тестовой модели линейного колайдера. А туннель, как известно всем физикам, пустым не бывает. Если у ученого есть туннель, он обязательно соорудит в нем ускоритель. Быстро построили это красивое здание, к концу лета собрали установку. Нажимаем кнопку — не работает. Нет усиления. Остановили, проверили, запускаем снова — не работает. Почему — не понятно. Все параметры соблюдены, все — в пределах нормы, а не работает, хотя по теории все должно работать. Месяц ищем, в чем дело, два месяца ищем, — нет результатов. Вся группа с трепетом ждет расправы. В конце года я прихожу к директору с какими-то бумагами на подпись, а он мне рассказывает: «Знаете, я был во Франкфурте, читал лекцию про наш лазер. Мне там всего один вопрос задали. Когда ваша установка, наконец, заработает?» Заработала она только в феврале. Причина отказов оказалась до обидного простой: рабочие при сборке в одном месте поставили лишнюю прокладку, в итоге луч перекосило на какие-то доли миллиметра. Вот так бывает, что глобальные дела человеческие упираются в банальный человеческий фактор.
Прислал
Игорь Терехов
Вслед за FLASH уже большие лазеры на свободных электронах были построены в Стэндфорде (Калифорния, США, 2009 год), в Японии (2011) и в Швейцарии (2011). Однако новый лазер, строящийся в Гамбурге, превзойдет все до того бывшие и размерами, и мощностью, и яркостью, и еще кое-чем.
Именно в это «кое-чем» заключается его главная «изюминка». «Кое-что» — это скорострельность. Швейцарский лазер SCSS выдает в секунду 60 вспышек, японский SACLA — примерно столько же, самый быстрый, американский LCLS — вдвое больше, 120 вспышек. European XFEL в. ту же секунду будет «выстреливать» 27 000 импульсов. Такая высокая частота позволит работающим на нем ученым не просто «разглядывать» с помощью XFEL самые наноскопические объекты, но снимать настоящие фильмы из жизни микромира.
— С помощью Европейского XFEL мы можем, как в кино, увидеть, как протекает химическая реакция. Раньше мы видели, в терминах футбольного матча — состав команд перед игрой и счет после игры. Но как были забиты голы, как проходила сама игра, нам оставалось только догадываться. Это увидеть нам было невозможно. Для этого нужен очень короткий и очень яркий импульс, чтобы снимать процесс кадр за кадром. Теперь мы увидим, как атомы взаимодействуют друг с другом, и впервые сможем увидеть, как именно протекает химическая реакция. Мы увидим, как вирус, для того, чтобы пролезть внутрь клетки, сначала надевает на себя некую шубейку, чтобы его не опознали, залезает внутрь, потом ее сбрасывает и начинает там внутри свое черное дело. В этом смысле XFEL сделан не для исследования материи, не для того, чтобы понять, как была устроена Вселенная много миллиардов лет назад, а для того, чтобы послезавтра сделать лекарство, которое будет помогать людям.
Прислал
Игорь Терехов
В отличие от Большого Адронного коллайдера, XFEL — чисто прикладной аппарат, с помощью которого человек сможет быстро создавать материалы и медикаменты, на создание которых раньше уходили годы и десятилетия, сможет расшифровать структуру белков, найти уязвимые места в броне болезнетворных вирусов, расшифровывать молекулярный состав клетки, получать трехмерные голографические изображения нанообъектов, снимать химические реакции и процессы.
Готовый тоннель — это, конечно, еще не вся установка. Но уже добрая ее половина. Мы уже знаем на примере FLASH: если тоннель под ускоритель прорыт, его обязательно заполнят. Таков один из неписанных законов познания мира: наука не терпит пустоты. Рано или поздно она заполняется чем-то полезным. Кстати, в России, под Пущино на рубеже 1980–1990 годов был тоже прорыт тоннель длинной 22 километра. В нем предполагалось разместить отечественный линейный коллайдер. Если бы мы тогда успели это сделать, не возникла бы необходимость в строительстве Большого Адронного коллайдера. Но тогда у нашей науки кончились деньги, и тоннель был законсервирован. Может пора расконсервировать?
