Сегодня - 24.08.2019

Совсем «недетская» физика

02 августа 2013

Геннадий КулипановУ  новосибирских школьников во время летних каникул есть возможность не только отдохнуть, но и погрузиться в мир «взрослой» науки. В детском санатории «Юбилейный» г. Бердска в рамках «Академического часа» заместитель директора Института ядерной физики им Г. И. Будкера СО РАН академик Геннадий Николаевич Кулипанов рассказал юным слушателям о том, что из себя представляет и где применяется синхротронное излучение.

«Вы вряд ли поймете все, но я посчитаю свою задачу выполненной, если вам будет, по крайней мере, интересно. Буду очень рад, если в результате моей лекции какая-то часть из присутствующих здесь в качестве экзамена для сдачи ЕГЭ выберет физику», — с этих слов начал выступление Геннадий Николаевич.

Академик поведал ребятам, что синхротронное излучение — это один из важнейших видов изучения магнитного. Оно стало известным благодаря рождению Крабовидной туманности, зафиксированного астрономами в 1054 году. Открытие принадлежит японским и китайским монахам — три недели они наблюдали в дневном  небе яркую «Звезду-гостью» и оставили свидетельства об этом в своих хрониках.


Геннадий Николаевич отметил, что роль ученого в обществе всегда была непростой: «В любое время находятся люди, которые занимаются делом на первый взгляд бессмысленным. И действительно, зачем наблюдать за звездным небом, когда, казалось бы, гораздо правильней решать более насущные проблемы — обрабатывать землю, выращивать скот, обеспечивать себя продуктами? Даже сейчас ученые, которые занимаются экспериментами на Большом андронном коллайдере, или современные астрофизики большинству людей кажутся странными».


Спустя почти тысячелетие после наблюдений китайских монахов, было высказано предположение, что явление, описанное ими (как и многие другие космические процессы) — результат синхротронного излучения ультрарелятивистских электронов в межзвёздных магнитных полях. В 1947-м году в США в компании «Дженерал Электрик» был разработан первый искусственный источник синхротронного изучения. Несколькими годами позже он появился в России. За 900 лет, которые понадобились для этого открытия, была создана вся современная наука. На взгляд обывателя срок большой. Но не для ученых. Свет от звезды идет 6500 лет, так что, с точки зрения современных физиков, 900 лет — совсем небольшой отрезок времени.

Синхротронное излучение применяется в самых разных областях: физике, биологии, химии, и даже в геологии  и медицине. На «Академическом часе» Геннадий Николаевич Кулипанов рассказал о нескольких самых ярких открытиях, сделанных с помощью этого явления:

Биологи «сфотографировали» процесс сокращения мышцы

Немецкие биологи, которые занимались исследованием структуры мышцы, первыми сообразили, что синхротронное излучение важно не только для физики. Они решили провести эксперимент по получению рентгенограммы. Результаты оказались впечатляющими: «фотографию» на рентгеновском аппарате снимали 24 часа, а изображение на пучке синхротронного излучения  сделали всего за 12 секунд. Это излучение позволило ученым делать снимки  процессов сокращения мышцы со скоростью один кадр в две миллисекунды.

Химики смогли снять кино

Химикам твердого тела синхротронное излучение дало возможность проследить кинетику химических реакций и заснять процессы появления нового материала, которые идут за миллисекунды. Удалось получить десяток кадров и разглядеть, какие промежуточные продукты возникают во время твердотельной реакции.

Геологи сделали прогноз погоды на миллион лет назад

Синхротронное излучение используется и для изучения палеоклимата. Чтобы предсказать, какая погода будет завтра, важно знать, какой она была 10-20-100-миллион лет назад. Самый простой способ таких исследований — изучение срезов деревьев. Известно, что они имеют годовые кольца. Можно брать древесину из каждого слоя и проводить на ней рентгенофлуоресцентный элементный анализ  — синхротронное излучение направляется на атомы, каждый из которых имеет характерную длину волны. Проследив концентрацию хлора, которая находится в прямой зависимости от количества осадков, можно определить, насколько засушливым или дождливым был тот или иной год.

С помощью рентгенофлуоресцентного элементного анализа ученые исследуют не только стволы деревьев, но и донные осадки озер, и даже пыль с луны.

Все перечисленное — только часть применений синхротронного излучения. Чтобы узнать больше, нужно познакомиться с наукой поближе. В завершение выступления Геннадий Николаевич сказал ребятам, что будет рад видеть их и на экскурсиях, которые регулярно проводятся по ИЯФ СО РАН, и среди учеников ФМШ. «Я буду доволен, если в результате сегодняшней лекции хотя бы 5 человек заинтересуются физикой», – заключил он.

Диана Хомякова

Фото автора

Голосов еще нет
Поделись с друзьями: 
 

comments powered by HyperComments

Система Orphus