Россия присоединится к работе Европейского синхротрона в Гренобле
Россия в лице Курчатовского института присоединится к работе Европейского синхротрона в Гренобле. Что такое синхротрон, зачем он российским ученым и как работает аналогичное оборудование в Курчатнике рассказывает «Газета.Ru».
Глава правительства Дмитрий Медведев одобрил присоединение России к Европейскому центру синхротронного излучения — European Synchrotron Radiation Facility (ESRF). Российские ученые, работающие в Европейском синхротронном центре, как те, что были там «гостями», сохранив российское место работы, так и соотечественники, работающие теперь в университетах Франции, Германии и других стран ЕС, — ждали этого события давно и восприняли новость о решении правительства как рождественский подарок. Зачем ученым синхротроны, какие выгоды России сулит участие в ESRF и сколько это будет стоить?
Синхротрон — высокоэнергетический «глаз» ученого
Синхротрон — это кольцевой ускоритель элементарных частиц, такой, как Большой адронный коллайдер, только заметно меньше. Впрочем, не такой он и маленький — кольцо БАК имеет длину около 30 км, а ESRF, расположенного в Гренобле на слиянии двух рек, — 844 метра. Только синхротроны используются в основном не для изучения самих частиц (как БАК), а для изучения широкого круга полезных объектов с помощью излучения, генерируемого при участии этих частиц. Грубо говоря, синхротрон заменяет любой аппарат, работающий на рентгеновском излучении, только энергия его гораздо выше.
В результате он позволяет решать неизмеримо более широкий круг задач: объект, который под рентгеновскими лучами кажется ученым «слепым», раскрывает свое устройство на синхротроне.
Речь идет и о структурном анализе (установление расположения атомов и молекул) кристаллических и аморфных материалов любого характера, в том числе наноматериалов, и об исследовании структуры белков и других крупных биологических молекул, и об изучении локальных особенностей материалов для более точного определения их физических свойств, и о рентгеновской спектроскопии, и о методах, позволяющих изучать и структуры жидкостей и растворов, и о микроскопии, и о томографии — послойном сканировании для получения трехмерного изображения (как КТ и МРТ в больнице), и о фотолитографии. Иными словами, синхротрон — инструмент, который позволяет ученым решать очень широкий круг задач из самых разных областей: материаловедения, биохимии, медицины, оптики, в том числе и прикладного характера. Он развязывает руки ученому, бьющемуся над определением строения объекта на лабораторном оборудовании.
Синхротрон ESRF
Комплекс построен в 1994 году совместными усилиями 19 стран (18 европейских стран — Австрия, Бельгия, Венгрия, Великобритания, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Норвегия, Польша, Португалия, Словакия, Финляндия, Франция, Чехия, Швейцария, Швеция — и Израиля). Как и большинство подобных проектов (взять тот же БАК в Женеве), постоянный штат в основном состоит из людей, которые поддерживают работоспособность прибора (это отнюдь не простая задача). В постоянном штате ESRF 600 человек. Ученые — пользователи станций, на которые подается пучок (именно они получают научные результаты — данные о строении вещества, материала), приезжают на оборудование для решения определенной задачи, а на постоянной основе являются сотрудниками одного из университетов или институтов страны-участницы. Таких «гостей» синхротрон в год принимает около 3,5 тыс. Ученый, считающий необходимым для решения своей задачи использование ESRF, готовит proposal — заявку на получение времени на пучке. Конкурсная комиссия рассматривает ее и, если задача кажется полезной, перспективной и интересной, ставит заявку в очередь. Подать ее могут и представители стран-неучастниц, но при рассмотрении они будут находиться в очень низком приоритете — очередь может стать очень длинной, а принятыми окажутся только самые прорывные и необходимые предложения.
В таком положении находились и российские ученые. Коллеги за рубежом помогали им с доступом, но это было достаточно сложно.
«Мы 20 лет активно работаем с нашими группами в Москве, Питере, Ростове, Екатеринбурге, Новосибирске, Калининграде. Но все это было вопреки! Теперь это приобретает цивилизованный вид», — сказал «Газете.Ru» физик Анатолий Снигирев, постоянный сотрудник ESRF.
Одобренный российским правительством документ предполагает присоединение России к конвенции от 16 декабря 1988 года о строительстве и эксплуатации установки «Европейский источник синхротронного излучения». Россия приобретает 6% доли в акционерной компании «Европейский центр синхротронного излучения», учрежденной этой конвенцией.
Цена вопроса
Представлять Россию в организации поручено НИЦ «Курчатовский институт» Михаила Ковальчука, туда и будут перечисляться деньги на участие. Как участнику проекта, России придется внести в 2014 году €10 млн на строительство научной установки, а также ежегодно с 2014 года перечислять взносы в размере €5,261 млн.
Что дальше?
Гренобль — город науки и высокотехнологичной промышленности (в этом году американский Forbes назвал его инновационным городом №5 в мире), вся научная и инновационная инфраструктура которого сконцентрирована вокруг микроэлектронного производства STMicroelectronics (учиться у Гренобля теперь будет российский центр микроэлектроники — Зеленоград). Именно этим объясняется интерес к приборам, позволяющим вести материаловедческие разработки ультравысокого уровня. Именно поэтому синхротрон — не единственный высококлассный международный проект в Гренобле, который может быть интересен России. Там же, в Институте Лауэ-Ланжевен (ILL), находится исследовательский нейтронный реактор. Он тоже необходим для изучения строения вещества, только в случае нейтронографических методов исследования в качестве излучения используются нейтроны, для производства которых и нужен реактор. ILL также международная организация, в нее кроме стран ЕС входит Индия.
«Россия была членом ILL. В свое время ее вклад оплачивался преимущественно горючим. Это реактор, работающий на обогащенном уране, который изготавливается либо в России/СССР, либо в США. Международное законодательство в этом вопросе в сильной степени обусловлено американской позицией в смысле его нераспространения.
Это вопрос политический. Мировое научное сообщество всегда очень приветствовало вступление России в ILL: исторически Россия была очень сильна в этой области.
Очень сильные традиции этой физики в Москве, в Дубне, в Гатчине», — рассказал «Газете.Ru» физик Константин Протасов, вице-президент гренобльского Университета Жозефа Фурье, который ведет исследования на ILL.
Учитывая, что имеющийся синхротрон в Курчатовском институте обслуживает лишь нужды сотрудников самого института и, судя по открытым базам научных публикаций, не производит научных данных достойного объема и качества, а нейтронный реактор ПИК в ядерном центре в Гатчине под Петербургом не могут достроить уже более 20 лет, участие в международных проектах может стать полезной и разумной экономичной альтернативой «домашним» проектам. Так, тот же Курчатник планирует построить свой синхротрон четвертого поколения за 38 млрд руб., что при текущем курсе означает около €845 млн. Судя по российскому опыту, в процессе строительства смета еще вырастет. Так что финансирования одного этого синхротрона хватит на столетия обеспечения полноправного участия российских ученых во всех значимых международных проектах.
Александра Борисова
