​СКИФ: новейший российский синхротрон
В наукограде Кольцово официально открыт «СКИФ» - Сибирский кольцевой источник фотонов. Это первый в России синхротрон с энергией пучка 3 ГэВ, который включает накопительное кольцо периметром 476 метров и 6 экспериментальных станций первой очереди.

Всего сейчас в мире 25 синхротронов третьего поколения (1990-2010 гг.). «СКИФ» же вошел в элитный клуб из шести проектов четвертого поколения.

В основе работы синхротронов лежит разгон электронов почти до скорости света внутри вакуумного магнитного кольца, создавая мощнейший пучок рентгеновского излучения и жесткого ультрафиолета. Этот пучок выводится по каналам на станции-лаборатории и позволяет просветить насквозь любой объект.

Возможность определить трехмерную структуру белка с точностью до ангстрема - это один из тех инструментов предельной науки, за которые нередко потом дают Нобелевские премии. Однако ключевая его роль не столько в фундаментальной науке, сколько в ее прикладном применении.

Любой исследователь или компания может подать заявку на машинное время синхротрона - это своего рода общественная инфраструктура. Например, Европейский ESRF объединяет 22 страны-участницы с общим бюджетом ~€100 млн в год, обслуживая 9 000+ пользователей из более чем 50 государств. Каждый вложенный евро в такие установки многократно окупается.

Медицина: расшифровка структуры рибосомы позволила создать антибиотики, блокирующие бактериальные клетки, не трогая человеческие. На этом принципе работает половина современных препаратов в этой сфере. Синхротрон дает в десятки раз меньшую дозу облучения, чем обычный медицинский рентген. Это база для разработки новых методов лучевой терапии и радиофармпрепаратов.

Просвечивая аккумуляторную ячейку, можно увидеть рост дендритов, вызывающих короткое замыкание и возгорание. Это помогает создавать безопасные батареи. Контроль качества композитного авиакрыла позволяет найти дефекты размером в микроны. Можно рассмотреть катализатор на атомном уровне и понять, какие активные центры работают, улучшая этим процессы в химии и нефтепереработке. В любом из этих случаев синхротрон ускоряет разработку в разы, а часто - на порядки.

Синхротроны «Сибирь-1» и «Сибирь-2» (второго поколения) морально устарели, и ученые давно были вынуждены ездить к европейским и американским станциям. Собственное кольцо поколения IV+ хотя номинально по энергии чуть уступает гиганту ESRF, плотность потока фотонов здесь гораздо выше.

Это означает, что измерения, для которых зарубежной установке нужен час, «СКИФ» сделает за 10-15 минут. Для скрининга тысяч образцов это критично. Кроме того, высокая яркость и почти параллельная коллимация лучей дают высочайшее разрешение в микроскопии и томографии.

Еще один козырь - цена в ₽47,3 млрд. Для машины такого класса это очень немного: бразильский Sirius обошелся втрое дороже. Причина? Наша инженерная школа серийно выпускает оборудование для синхротронов по всему миру. Это один из редких секторов, где мы остаемся в числе лидеров.

Лабораторный комплекс в Кольцово включает не только ускоритель - это мощный вычислительный кластер и центры подготовки образцов. Станции «Структурная диагностика», «Микрофокус», «Спектроскопия», «Белковая кристаллография» и др. - это только начало. Когда число лабораторий достигнет запланированных 30, сложится полноценная научная колония. Где каждая станция за 25-30 лет своей работы способна обслужить десятки тысяч исследований.

Институт открытой науки, выстроенный в XX веке, сегодня активно разрушается. Россию, например, фактически отстранили от работы на Большом адронном коллайдере (ЦЕРН), где мы были одним из ключевых разработчиков. В таких условиях приходится строить своё. И мы сделали это. За 5 лет в России создали одну из самых продвинутых лабораторий в мире. Теперь будем наблюдать, как она интегрируется в научное, технологическое и бизнес-сообщество, и сколько отраслей сумеют воспользоваться этим инструментом.
#синхротрон #наука #технологии #будущее