Laser cu electroni liberi de la Novosibirsk

Novosibirsk Free Electron Laser (FEL) este o facilitate mare pentru cercetare în diferite domenii științifice. Una dintre principalele facilități ale utilizatorului „ Centrului Siberian pentru Sincrotron și Radiație Terahertz ”, situat în Academgorodok din Novosibirsk [1] .

Istorie

În 2003, prima etapă a instalației a fost finalizată - a fost lansat un laser terahertz care funcționează la o energie de 12 MeV și o lungime de undă de 220-90 microni. În 2009, a fost activat un al doilea laser, folosind fascicule de electroni cu o energie de 22 MeV, radiația acestui laser este în domeniul infraroșu (lungime de undă - 80-35 microni). Punerea în funcțiune a celui de-al treilea laser a fost finalizată în 2015; acesta funcționează la o energie de 40 MeV în intervalul 5-15 microni [2] .

Descriere

Frecvența de emisie FEL poate varia într-o gamă largă de regiuni teraherți și infraroșu ale spectrului. Sursa de electroni din laser este un accelerator cu mai multe ture cu recuperare de energie, care are cinci goluri rectilinii, dintre care trei sunt echipate cu lasere cu electroni liberi care funcționează în diferite intervale de lungimi de undă (90–240 µm pentru primul, 37–80 µm). pentru al doilea, 37–80 µm pentru al treilea — 5–20 µm) [3] .

Cercetare

Un laser cu electroni liberi este folosit pentru experimente în biologie, medicină, fizică, chimie și știința materialelor. Vă permite să explorați posibilitatea manipulării magnetizării magneților monomoleculari, cu ajutorul acesteia se efectuează experimente cu absorbția radiației terahertzi în vapori de apă, se studiază efectul radiației terahertzi asupra bioorganismelor [4] .

Experimente biologice

Iradierea neuronilor

Cu ajutorul FEL, a fost realizat un studiu privind efectul radiațiilor terahertzi asupra celulelor vii. Experimentul a fost realizat de Alexander Savelievici Ratushnyak de la Institutul de Tehnologii Computaționale din Filiala Siberiană a Academiei Ruse de Științe . Omul de știință a concentrat radiația de teraherți asupra neuronilor. De obicei, aceste celule, după ce au fost îndepărtate din organism și plasate într-un mediu nutritiv, încep să se miște și să se unească în grupuri, creând o nouă rețea neuronală, în timp ce au procese speciale. Cu toate acestea, atunci când au fost expuși la radiații de teraherți, aceștia au fost într-o stare staționară pentru o anumită perioadă, iar apoi, în loc de procese, au apărut „tentaculele” atipice pentru neuroni. În plus, au căutat să părăsească zona de radiații [5] .

Efecte asupra țesutului muscular

Cercetătorii de la Institutul de Cinetică Chimică și Combustie , Institutul de Fizică Nucleară și Universitatea Medicală de Stat din Novosibirsk au studiat efectul radiației concentrate de mare putere terahertz asupra țesuturilor musculare ale vacilor și șobolanilor folosind FEL, iar daune specifice au apărut ca urmare a iradierii. . Un experiment similar, realizat pe un laser CO2 utilizat pe scară largă în medicină, a arătat că deteriorarea periodică a fibrelor musculare este inerentă doar probelor care au fost iradiate pe FEL, în timp ce laserul CO2 nu a dat rezultate similare [6] .

Magneți monomoleculari

Laserul cu electroni liberi este utilizat de Centrul Internațional de Tomografie al Filialei Siberiene a Academiei Ruse de Științe pentru studiul magneților monomoleculari, în viitor, aceștia sunt planificați să fie utilizați pentru a oferi o densitate ultra-înaltă a înregistrării informațiilor pe un purtător. . Rezultatele acestor studii au fost publicate în Journal of Magnetic Resonance [7] [8] .

Efecte nocive asupra sănătății umane

În procesul de lucru cu FEL, unul dintre oamenii de știință a dezvoltat contractura miogenă pe braț . Deoarece radiația terahertz nu este vizibilă, poate fi cunoscută numai prin prezența căldurii. Angajatul a verificat în mod constant prezența grinzii cu mâna, în urma căreia a primit avarii. Cu toate acestea, după ceva timp, funcționarea membrului superior a fost restabilită [5] .

Vezi și

Note

  1. Un nou ondulator de design a fost dezvoltat pentru laserul cu electroni liberi din Novosibirsk. Institutul de Fizică Nucleară numit după G. I. Budker SO PAH. Arhivat pe 16 decembrie 2019 la Wayback Machine pe 11.06.2019.
  2. Oamenii de știință siberieni au fost primii din lume care au studiat efectul radiațiilor terahertz asupra mușchilor. TASS. Arhivat 16 decembrie 2019 la Wayback Machine 21.02.2019.
  3. Laserul cu electroni liberi din Novosibirsk: realizări și perspective. Biblioteca științifică electronică. . Preluat la 16 decembrie 2019. Arhivat din original la 16 decembrie 2019.
  4. A fost dezvoltat un nou ondulator de design pentru FEL. Știința în Siberia. Arhivat pe 16 decembrie 2019 la Wayback Machine pe 11.06.2019.
  5. 1 2 Ce poate face laserul cu electroni liberi de la Novosibirsk. Știri despre știința siberiană. Arhivat pe 16 decembrie 2019 la Wayback Machine pe 17.05.2018.
  6. Oamenii de știință de la Novosibirsk au investigat efectul radiațiilor puternice de teraherți asupra țesutului muscular. Știri despre știința siberiană. Arhivat 16 decembrie 2019 la Wayback Machine 20.02.2019.
  7. Laserul cu electroni liberi din Novosibirsk a fost modernizat pentru a studia magneții de dimensiunea unei molecule. Centrul International Tomografic SB RAS. . Preluat la 16 decembrie 2019. Arhivat din original la 16 decembrie 2019.
  8. Configurare EPR în bandă X cu excitarea luminii THz a laserului cu electroni liberi de la Novosibirsk: obiective, mijloace, plusuri utile. Jurnalul de rezonanță magnetică. . Preluat la 16 decembrie 2019. Arhivat din original la 16 decembrie 2019.