АРЕАЛ: СОЗДАЕТСЯ ЛАЗЕР НА СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНАХ

Институт синхротронных исследований Кендл (www.candle.am) перешел к новому, чрезвычайно важному этапу работы - реализации проекта по созданию лазера на свободных электронах на ускорительном комплексе АРЕАЛ. Сегодня это важнейшее направление ускорительной физики. 

ЛАЗЕРЫ НА СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНАХ СОЗДАЮТСЯ НА САМЫХ СОВРЕМЕННЫХ ускорителях мира и есть только в немногих развитых странах. Эти мощные источники когерентного излучения позволяют исследовать материю на принципиально новом уровне, это путь к новым открытиям, разработке новых технологий, умножению знаний о жизни и свойствах материи. Лазеры на свободных электронах - источники излучения будущего и именно с ними связаны грядущие прорывы в науке и технологиях. Ультракороткие прецизионные электронные пучки, получаемые на ускорителе АРЕАЛ, позволяют создать лазеры принципиально нового типа – так называемые самоиндуцируемые лазеры на свободных электронах. Это свидетельствует о том, что ускорительный комплекс АРЕАЛ уже сегодня отвечает самым высоким требованиям и имеет значительный потенциал к дальнейшему развитию.

 30 мая сделан еще один важный шаг в развитии АРЕАЛа: в рамках долгосрочного договора о сотрудничестве Германский национальный центр ДЕЗИ (Гамбург) на безвозмездной основе отправил Институту синхротронных исследований Кендл прецизионный супермагнит длиной 6 метров и весом в 7 тонн как вклад в развитие проекта АРЕАЛ. Супермагнит имеет высокоточное периодическое магнитное поле вдоль оси, где ускоренные электроны АРЕАЛ, двигаясь по спирали, будут генерировать лазер на свободных электронах. Параллельно полным ходом идут работы по увеличению энергии электронов ускорителя АРЕАЛ до 50 мегаэлектронвольт.

 За короткое время вокруг комплекса АРЕАЛ сформировался коллектив ученых - пользователей из различных лабораторий. В экспериментальных программах на комплексе АРЕАЛ участвуют научные коллективы, студенты и ученые из Ереванского государственного университета, Государственного инженерного университета, Ереванского медицинского университета, Государственного аграрного университета, Ереванского физического института, Института молекулярной биологии НАН РА и др. Тематика исследований охватывает широкий круг задач - от разработки новых материалов и лекарств до новых методик диагностики и лечения онкологических заболеваний, свойств материалов в экстремальных условиях.

 КОМПЛЕКС АРЕАЛ СЕГОДНЯ ЯВЛЯЕТСЯ ЕДИНСТВЕННОЙ В МИРЕ УСТАНОВКОЙ, управляемой высокоточным ультрабыстрым лазером, которая позволяет одновременно ускорять электроны, проводить двухфотонные флюоресцентные эксперименты и лазерное микроконструирование. Уникальные исследовательские возможности АРЕАЛ привлекают все большее число новых пользователей из разных областей науки - физики, биологии, медицины, нанотехнологии, экологии. Недавно Госкомитет по науке РА провел очередной конкурс на проведение экспериментальных исследований на ускорителе АРЕАЛ. От исследовательских групп разных направлений было получено 10 предложений, из которых будут отобраны наиболее перспективные, нацеленные на получение новых научных результатов.

 В процессе создания лазера на свободных электронах в институте Кендл будет создан ряд новых экспериментальных лабораторий - по биологии, материаловедению, биомедицине, биотехнологии и др. Научные группы будут использовать новые возможности комплекса АРЕАЛ для проведения экспериментальных работ, что принципиально повысит уровень исследовательских возможностей для армянских ученых и зарубежных пользователей. Напомним еще раз, что сегодня в мире многие прорывные технологии разрабатываются именно с применением таких пучков и установок, чем и обусловлена особая актуальность лазера на свободных электронах. В июле текущего года в институте Кендл планируется провести международное научное совещание по ультрабыстрым пучкам и их применению, где будут обсуждаться различные сценарии экспериментальных программ.

 И еще одно важное направление, по которому сегодня работает институт - разработка компонентов ускорителя, необходимых для лазера на свободных электронах. Важный этап этих работ уже завершен, были успешно проведены испытания ускоряющей структуры, изготовленной в институте. На основе композитных соединений керамики с медью, получить которые технологически очень сложно, коллективом ученых и инженеров института были созданы основы для создания так называемых высокочастотных окон, дорогостоящих и важных узлов современных ускорителей. Сама ускорительная физика - сфера очень наукоемкая, связанная с развитием многих смежных областей, поэтому ее развитие в нашей стране позволяет ожидать результаты в самых разных сферах науки и технологий.

Сфера ускорительной физики требует непрерывного процесса расширения возможностей и повышения технических характеристик установки. Предыдущий этап развития ускорительного комплекса АРЕАЛ оказался успешным, были выполнены все поставленные перед коллективом института задачи. Результаты проведенных исследований опубликованы в ведущих международных журналах, поэтому выход на новый этап внушает обоснованный оптимизм.

 НЕУКЛОННО ПОВЫШАЮЩИЙСЯ СТАТУС ИНСТИТУТА КЕНДЛ И ОТСУТСТВИЕ сравнимых исследовательских возможностей на всем постсоветском пространстве и в регионе способствуют расширению зарубежных научных контактов. Если прежде в основном активно развивалось сотрудничество института Кендл с европейскими научными центрами, то в последнее время расширяются контакты с Россией. В прошлом году в институте Кендл побывал всемирно известный ученый, академик Российской академии наук Юрий Оганесян. В своем интервью армянскому телеканалу А3 он сказал: "Они делают совершенно великолепные работы. И, я думаю, это далеко не все, что можно делать на КЕНДЛ. В планах АРЕАЛа – перейти от 5 к 50 мегаэлектронвольт. Это обязательно надо делать. Возможно, по деньгам это несколько дороже, но по сути своей это проще, чем то, что уже было сделано… это тот самый пучок, который надо немножко ускорить. А все, что нужно для этого, – уже есть".

Уровень работ, проводимых на ускорительном комплексе Ареал, его исследовательские возможности произвели сильное впечатление и на основателя российского Фонда содействия инновациям Ивана Бортника. В результате в этом году совместно с ведущим российским разработчиком в области ультрабыстрых лазеров – научной компанией Авеста начат проект "Разработка лазерных технологий для исследования ультрабыстрых процессов на комплексе АРЕАЛ". Проект осуществляется при поддержке российского Фонда содействия инновациям и Государственного комитета по науке РА в рамках программы российско-армянского сотрудничества по передовым технологиям.

В рамках проекта компания Авеста изготовит перестраиваемый лазер с ультракоротким импульсом и сопутствующее измерительное и диагностическое оборудование, которое будет установлено на ускорителе АРЕАЛ. Таким образом, в процесс развития ускорительного комплекса АРЕАЛ вступает и российская сторона, что расширит исследовательские возможности и для российских ученых и круг задач, которые могут быть выполнены на этой установке. Осенью прошлого года на ускорителе АРЕАЛ проводила исследования группа ведущих российских ученых из отдела радиационной биологии Федерального медицинского биофизического центра Москвы. Результаты проведенных здесь уникальных экспериментов с использованием ультракоротких пучков АРЕАЛ имеют важное научное и практическое значение для эффективного лечения онкологических заболеваний.

 Исследования ультрабыстрых процессов как сегодня, так и в будущем, будут оставаться на переднем фронте науки и создания новых технологий, позволяющих познать тайны наномира и процессы на атомном и клеточном уровне. Малые времена, так же бесконечны, как большие времена, а значит, постижение окружающего нас мира и свойств материи в нанокосмосе - процесс практически бесконечный. Сегодня АРЕАЛ генерирует пучки в фемтосекундной области ( фемтосекунда - квадриллионная часть секунды, квадриллион: единица с 15 нулями), но уже следующее поколение ученых будет исследовать процессы в тысячи раз короче - в аттосекундной области длительности импульсов. И лазер на свободных электронах на АРЕАЛе – это прорыв в будущее и по технологиям, и по научной программе.

- СТРАТЕГИЧЕСКИ ВАЖНО, ЧТО ОСНОВНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ НАШИХ исследований было выбрано верно. Изучение ультрабыстрых процессов обещает науке еще очень много интересных, возможно, даже непредсказуемых открытий и достижений, включая и те, которые будут иметь большое практическое значение, - сказал директор института Кендл доктор физико-математических наук, профессор Василий ЦАКАНОВ. - При этом чрезвычайно важно постоянно совершенствовать ускоритель, системы синхронизации и контроля для исследований сверхбыстрых процессов. Новое оборудование позволит армянским и зарубежным ученым проводить передовые исследования, имеющие также большое практическое значение. Важно, что у нас есть видение поэтапного развития АРЕАЛа и института в целом вплоть до 2035 года, и мы успешно выполняем поставленные задачи. Каждый этап будет основываться на совершенно новых технологиях, соответствующих мировым тенденциям, для этого на ускорителе АРЕАЛ будет задействована экспериментальная станция BETA ( Booster for Emerging Technology Accelerators) для разработки новых плазменных и лазерных методов ускорения частиц, что приведет к получению совершенно новых результатов, которые сегодня невозможно предугадать.

Динамичное развитие ускорительного комплекса АРЕАЛ и все более усложняющиеся задачи, с которыми последовательно и успешно справляется коллектив, свидетельствуют о том, что выбранное нами направление развития полностью соответствует нашим возможностям, а также современным научным тенденциям и приоритетам. Лазер на свободных электронах нового поколения, который, несомненно, будет создан на ускорительном комплексе АРЕАЛ, значительно повысит международный статус нашей страны и обеспечит условия для передовых научных исследований и разработок, результаты которых, я надеюсь, найдут применение в нашей стране, - сказал В. Цаканов.