DESY – крупнейший исследовательский центр по физике элементарных чатсиц

Российский вклад в DESY

В нашем городе расположены не только всемирно известные промышленные предприятия и крупнейший порт Германии. Здесь, в международном научно-исследовательском центре DESY, рождается будущее науки.

DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) занимается разработкой, строительством и эксплуатацией ускорителей элементарных частиц, исследованием физических свойств материи и возможностей использования синхротронного излучения в химии, молекулярной биологии и медицине. Основанный полвека назад, в 1959 году, он входит в крупнейшую научную организацию Германии – Общество германских научно-исследовательских центров, носящее имя одного из величайших ученых XIX века Германа фон Гельмгольца (Die Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren).

DESY на 90% финансируется из федерального бюджета Германии, остальное доплачивает  Гамбург, а также земля Бранденбург, где в городе Цойтен есть филиал центра. Гамбургская «штаб-квартира» DESY находится в районе Баренфельд (Notkestraße 85). Здесь работает 1900 человек, примерно 600 из них – ученые. Результатами экспериментов, которые проводятся на гигантских ускорителях, пользуется 3000 исследователей из 45 стран, в том числе и из бывшего СССР. На огромной территории научного центра повсюду слышна иностранная и, конечно же, русская речь. Программисты Юрий Нечаев и Виктор Соловьев в свое время перебрались в DESY из подмосковного Института физики высоких энергий в Протвино. Они охотно согласились рассказать о своей работе нашим читателям.

Виктор Соловьев и Юрий Нечаев

– Все началось в середине 90-х с командировок, – рассказывает Юрий, – а закончилось постоянным контрактом. Мы с Виктором разрабатываем системы контроля и управления ускорителями, пишем программы визуализации данных. Эти программы учитывают сотни тысяч параметров и обеспечивают контроль за правильностью прохождения пучка к экспериментальным установкам. А если случается сбой – повысилась температура или изменилась траектория электронов – программа показывает, где это произошло, куда бежать и что делать.

– А почему ускорители такие большие?

– Потому, что скорости электронов очень высоки. Чтобы заставить их изменить траекторию, частицы надо поместить в магнитное поле. Чем выше скорость, тем сильнее должно быть магнитное поле. Ускорители представляют собой туннель (часто подземный), прямой или кольцевой. У нас здесь есть несколько кольцевых ускорителей – DORIS, PETRA. А летом состоится пуск новой установки – электронно-позитронного тандемного коллайдера PETRA III. Он представляет собой источник концентрированного пучка рентгеновского излучения, с помощью которого можно исследовать мельчайшие структуры и делать внутримолекулярные фотоснимки. Таким способом, например, определяют структуру протеинов и выясняют их функции в организме. На новом коллайдере будет производиться 14 экспериментов для изучения структуры различных веществ.

В 2009 году в DESY стартовал еще один проект, который можно назвать проектом тысячелетия: началось строительство лазерного ускорителя частиц на свободных электронах под названием XFEL. К 2014 году будет построен новый исследовательский туннель длиной 3,4 км, снабженный шестью измерительными агрегатами. Благодаря ускорению электронов в нем будут происходить вспышки сильнейшего рентгеновского излучения, которое используют, в частности, для управления химическими реакциями, а также для исследований на атомарном уровне при производстве лекарств. В проекте принимает участие и Россия, которая предоставила четверть необходимых средств – 250 миллионов евро.

– Немцев это сильно удивило, – говорит Виктор Соловьев, – потому что в последнее время Россия не участвовала в таких больших проектах. Финансирование уже началось – так же, как и земляные работы. Туннель будет целиком проложен под землей на глубине от 20 до 50 метров. Но для людей, живущих непосредственно над ускорителем, абсолютно никаких проблем со здоровьем не возникнет, потому что новая техника связана с изучением электромагнитных излучений. Это уже не физика высоких энергий, а физика света, которая решает прикладные задачи, поставленные промышленностью – в спектроскопии, кристаллографии, испытании новых материалов, нанотехнологии. Это уже коммерческое применение ускорителей. Если раньше физики занимались изучением строения частиц, то сейчас в центре внимания – разработка новых материалов и различных приборов на основе этих материалов. В это готовы вкладывать средства предприятия и Германии, и России. У нас очень оптимистичные прогнозы. Кстати, строительство этого нового лазерного ускорителя было предложено российским ученым Михаилом Юрковым. Теперь в DESY грузовиками постоянно завозят аппаратуру.

Фото: Vincent Pál

Виктор и Юрий насчитали среди постоянных сотрудников DESY около 40 русскоязычных специалистов из многих регионов России и СНГ. А в числе 700 студентов и будущих докторов наук, которые готовят здесь дипломные работы и диссертации, оказался Сергей Бобровский. В 1995 году он в возрасте 13 лет переехал в Германию из Киева и теперь занимается исследованием новых путей физической науки. А в свободное время проводит экскурсии для русскоязычных посетителей (на снимке). Вашему корреспонденту удалось побывать на одной из них вместе со школьниками из Новосибирска. Они приехали в Гамбург в рамках проекта «Вместе познавать окружающий мир» фонда «Германо-российский молодежный обмен» (Stiftung Deutsch-Russischer Jugendaustausch).

Те, кто захочет последовать их примеру и посетить DESY, могут в каждое первое воскресенье месяца, в 10.00, прийти к главному входу (Notkestraße 85). Справки по телефону: 040/8998-3613. Продолжительность экскурсии 2,5–3 часа, включая теоретический доклад минут на 45 и знакомство с территорией DESY – технопарком под открытым небом, где выставлены модели ускорителей предыдущих поколений.

Для справки:

Автор: Martin Msgmsg

Ускоритель – это установка, в которой с помощью электрических и магнитных полей в вакууме получаются направленные пучки электронов, протонов, ионов и других заряженных частиц. Ускорение производится с помощью электромагнитного поля, способного изменять энергию частиц, обладающих электрическим зарядом. Скорости нередко повышаются до значений, близких к скорости света. Когда частица ускоряется, она излучает свет, поэтому ее заставляют двигаться, как в лыжном слаломе, – она постоянно меняет свое направление, а ее свет создает направленное излучение, которое позволяет изучать структуру материи.