На каком поле взойдут открытия?

Источник материала:

По иронии судьбы фундаментальные научные идеи, производящие революцию в технике и общественной жизни, поначалу почти никогда не представляются их авторам как явление, пригодное для практического использования. Любая тайна микромира, открывшаяся ученому, безумно интересна ему сама по себе. И только через годы исследователю становится понятно, что обнаруженный им феномен может вызывать не только познавательный интерес.

Именно такая метаморфоза произошла с трудами профессора Владимира Барышевского, который прославился тем, что единственным из белорусских ученых стал автором двух открытий. В 1979 году было зарегистрировано обнаруженное им «Явление ядерной процессии спина нейтронов», а через два года такой же документ он получил на «Вращение плоскости поляризации гамма-квантов в веществе с поляризованными электронами». Цену новому слову в изучении элементарных частиц наука определила сразу, и уже в 1986 году Владимир Григорьевич возглавил НИИ ядерных проблем, созданный при Белорусском государственном университете специально под его открытия. И только почти два десятилетия спустя эти и другие его теоретические труды и эксперименты воплотились в первый в мире объемный лазер на свободных электронах (ОЛСЭ).

Новизна созданной в Беларуси установки заключается в том, что удалось получить поток излучения, которое равномерно распределяется по всему сечению пучка электронов, а не сосредоточено в узком луче, как это обычно бывает у лазеров. Благодаря такому эффекту генератор не сжигает сам себя, и мощность излучения можно наращивать в гораздо более значительных пределах. Причем, что очень важно, возбуждается генерация без больших затрат энергии. Кроме того, не имеющая аналогов система управления частотой позволяет, не меняя энергии частиц, легко перестраивать излучение. И не на несколько процентов, что до сих пор считалось большим достижением для лучших лазеров, а по широкому спектру частот – от сверхвысоких до ультрафиолета.

— Вообще-то, не распадись Советский Союз, мы сделали бы опытную установку гораздо раньше, — замечает ученый. – Но, и обладая гораздо более скромными финансовыми возможностями, смогли все же довести дело до логического завершения. То есть, построив ОЛСЭ, мы получили возможность более глубоко исследовать процессы генерации в различных диапазонах, совершенствовать конструкцию, чтобы подготовить почву для реализации практических приложений. Задача это очень масштабная, требующая привлечения больших сил и средств, поэтому работу следует развивать с международным участием. Да, наш приоритет признают в мире, но и пробовать свои силы в этой области начали очень серьезные и финансово обеспеченные исследовательские центры. Поэтому без инвестиций мы через какое-то время рискуем потерять позиции и лишиться возможности своевременно выйти на рынок с принципиально новой продукцией.

Но о какой продукции идет речь? Прежде всего, белорусский лазер должен произвести переворот в энергоснабжении. Оказывается, объемный поток излучения можно передавать по металлическим трубам-волноводам. При этом потери электроэнергии будут во много раз ниже, чем при транспортировке с помощью воздушных линий электропередачи или по высоковольтному кабелю. Возможно, считают ученые, пока это и не белорусская проблема, поскольку такую систему целесообразно использовать при передаче электроэнергии на большие расстояния. Это направление актуально, например, для России, которая могла бы реализовать свою давнюю мечту – организовать электроснабжение европейской части страны за счет колоссального потенциала Сибири. В перспективе возможно создание и системы электроснабжения планетарного масштаба.

В области энергетики же находится и другое интересное применение нового лазера. Поскольку ему доступна область СВЧ, то он может быть использован для нагрева плазмы в установках термоядерного синтеза. И выполнять эту работу он должен гораздо эффективнее, чем существующие источники.

Очень заинтересовались белорусской разработкой ученые Объединенного института ядерных исследований, расположенного в подмосковной Дубне, которые в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) готовят уникальный эксперимент на строящемся ускорителе элементарных частиц. Как выяснилось, другой системы, способной столь полно использовать подведенную энергию для обеспечения рекордного темпа ускорения, не существует. Правда, нет в природе пока и объемного лазера на свободных электронах, обладающего необходимыми для ЦЕРНа характеристиками. Но его создание – дело времени, и белорусские ученые на правах авторов идеи примут в разработке самое активное участие.

— Если же с высот мировой науки спуститься к более простым земным проблемам, то и здесь нашему лазеру найдется дело, — говорит заведующий лабораторией сильноточной электроники НИИ ядерных проблем Виктор Столярский. – Например, благодаря тому, что он будет способен работать в диапазоне волн на уровне долей микрона, вполне реально создать диагностическую систему, которая позволит проводить диагностику рака кожи более эффективно, чем современные рентгеновские аппараты. Ведь энергия кванта у объемного лазера неизмеримо ниже, чем у рентгеновского излучения, поэтому ткани организма при обследовании практически не будут повреждаться. Но это не все. По информативности нарисованная им картинка должна далеко превзойти возможности лучших томографов и даст возможность выявлять патологию на самых ранних стадиях. Впрочем, не только патологию. Поскольку такое просвечивание практически безвредно, оно найдет применение, например, в таможнях, при досмотре пассажиров в аэропортах. Можно будет его использовать и для поиска людей, пострадавших при стихийных бедствиях или террористических актах, так как наш лазер позволит спасателям видеть сквозь стены.

Благодаря очень точной настройке частоты появляется возможность избирательно управлять химическими реакциями при получении, например, полимеров с необычными свойствами. В качестве мельницы, способной избирательно разрушать пустую породу, он может работать на обогатительных фабриках, увеличивая выход из руды ценных компонентов. Есть идеи использовать этот же эффект и при сверхтонкой очистке материалов для микроэлектроники, модификации их кристаллической структуры. Поскольку такой лазер может быстро перестраиваться в широком диапазоне частот, то он способен произвести революцию в радиолокации.

Хотя изучение самого физического эффекта продолжается, ученые считают, что к работе над специализированными установками уже пора приступать. Впрочем, для этого нужны прозорливые и состоятельные заказчики. Но есть ли они у нас?

.