Исследователи разработали новый метод получения рентгеновского и гамма излучения
Фото: Sk.ru.
Международная группа исследователей, в которую вошли ученые Сколковского института науки и технологий, разработала новый метод получения рентгеновского и гамма излучения, лишенный эффекта расширения спектра при повышении мощности источника. Открытие поможет повысить яркость излучения будущих синхротронных установок для проведения более точных исследований в разных областях науки, сообщила в четверг пресс-служба института.
Синхротронами называют источники синхротронного излучения (источники СИ). Они представляют собой ускорительные комплексы, в которых электроны, двигаясь по изогнутой траектории со скоростью, близкой к скорости света, генерируют излучение, применяемое при проведении исследований в биологии, химии, физике и др. Без синхротронных источников сегодня невозможно развитие многих направлений науки.
"Новое изобретение может существенно увеличить яркость современных и будущих синхротронных источников для исследований в медицине, ядерной физике и материаловедении. Часть расчетов была проведена на флагманском суперкомпьютере Сколтеха "Жорес", названном в честь нобелевского лауреата Жореса Алферова", - говорится в сообщении.
При обратном эффекте Комптона электрон передает энергию фотону, при которой его скорость ограничивается скоростью света, а вот длину его волны можно менять, преобразовывая из видимого диапазона в рентген и гамма излучение за счет изменения энергии электронов. Источники рентгеновского и гамма излучения, основанные на этом принципе, широко распространены. Их недостаток заключается в том, что повышение интенсивности излучения расширяет его спектр, что замедляет электроны, а они в свою очередь передают меньше энергии фотонам, что снижает эффективность работы установки. Ученые нашли метод получения излучения, при котором удается избежать нежелательного эффекта расширения спектра излучения.
"Мы предложили очень простой способ убрать паразитное уширение комптоновской линии излучения для мощных лазерных импульсов и значительно увеличить выход рентгеновских и гамма фотонов. Для этого необходимо в каждый момент времени аккуратно подстраивать частоту лазерного импульса под текущее значение интенсивности, то есть "чирпировать" импульс. Для достижения оптимального эффекта мы предложили использовать два линейно и противоположно чирпированных лазерных импульса, бегущих на определенном расстоянии друг от друга", - приводятся в сообщении слова Сергея Рыкованова, профессора центра Сколтеха по научным и инженерным технологиям для задач с большими массивами данных.
Открытие позволит сделать будущие источники, в том числе синхротронные, более яркими за счет сохранения фотонами энергии, которая теряется при расширении пучка излучения. Чем выше яркость излучения, тем больше глубинных слоев вещества (органического и неорганического) можно "просветить" для исследования. Результаты работы были опубликованы в престижном научном журнале Physical Review Letters, изобретение сейчас проходит процедуру международного патентования.
Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) - негосударственное научно-образовательное учреждение, созданное в России в 2011 году при участии Массачусетского технологического института (МТИ). Институт готовит новые поколения исследователей и предпринимателей, развивает научные знания и содействует технологическим инновациям с целью решения важнейших проблем, стоящих сегодня перед Россией и миром.
Суперкомпьютер "Жорес" - разработка ученых и инженеров центра по научным и инженерным вычислительным технологиям для задач с большими массивами данных (CDISE) Сколковского института науки и технологий (Сколтех). Центр решает широкий круг междисциплинарных задач на стыке машинного обучения, искусственного интеллекта, наук о данных и математического моделирования.
В новом суперкомпьютере для передачи информации между узлами используются оптоволоконные каналы и полупроводниковые лазеры, основанные на полупроводниковых гетероструктурах. За их открытие в 2000 году Нобелевскую премию получил академик Жорес Алферов.
Источник: tass.ru