В Германии завершен важный этап ввода в эксплуатацию линейного ускорителя крупнейшего научного проекта European XFEL (European Х-ray Free Electron Laser, European XFEL): более чем 1,5 километровый линейный ускоритель XFEL охладили до температуры 2 Кельвина (-271 °С), сообщает пресс-служба European XFEL. Многие элементы криогенного и другого научного оборудования новой мега-установки были разработаны и изготовлены в Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН), а затем смонтированы специалистами института на площадках DESY. Эти работы продолжались почти 10 лет, а их стоимость превысила 20 миллионов евро, отмечается в пресс-релизе института.

Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах — международный проект по созданию самого крупного в мире лазера на свободных электронах, предназначенного для наблюдения за ходом химических реакций. Его запуск позволит ученым проводить недоступные в настоящее время эксперименты во многих областях науки – от материаловедения до структурной биологии, детально исследовать вирусы, расшифровывать молекулярный состав клеток, получать объемные изображения нанообъектов и изучать процессы, происходящие глубоко внутри планеты.

В строительстве лазера участвуют 12 стран, из которых основной вклад принадлежит Германии и России. Лазерная установка длиной 3,4 километра расположена в Германии на глубине от 6 до 38 метров под землёй и протянулась от лаборатории DESY в Гамбурге до окраины Шенефельда, где на территории 15 гектаров построены административные здания, экспериментальные станции и лаборатории. Как принимающая сторона Германия покрывает 58% расходов на строительство, на долю России приходится более 27%. 


Туннель основного ускорителя XFEL, фото - медиабанк XFEL

Чтобы достичь эффекта сверхпроводимости, при котором электрический ток проводится практически без потерь, элементы ускорителя охлаждаются жидким гелием до температуры минус 271 °C. Для получения этого режима используется переохлажденный жидкий гелий при давлении около 30 миллибар. Сверхпроводящие модули производились в нескольких странах Европы, собирались во Франции и поставлялись в DESY. Значительную роль в создании криогенной системы принадлежит ИЯФ СО РАН, который разработал и изготовил три криогенных стенда для их испытаний перед установкой в XFEL. В течение трех лет на стенде было проведено более 120 испытаний, 96 сверхпроводящих модулей установлены в туннель XFEL. Также сибирские ученые в течение трех лет занимались проверкой оборудования, как в ИЯФ СО РАН, так и непосредственно в Германии. Участие в проекте ученые оценивают как хороший опыт работы в рамках крупного международного проекта. Также важно то, что экспериментальное производство института получили новые новые технологические возможности.

«Работа созданного в ИЯФ СО РАН оборудования играет ключевую роль для всей системы распределения гелия на European XFEL. Оно включает в себя сложную систему гелиевых трубопроводов и распределительных боксов, работающих при температуре до 2 Кельвина. К этим компонентам предъявляются жесткие требования по механической точности, герметичности и теплоизоляции. Все оборудование идеально удовлетворяет техническим требованиям и европейским стандартам безопасности. В ходе проекта сложилось очень тесное и продуктивное сотрудничество между специалистами DESY и ИЯФ СО РАН», – так прокомментировал глава группы криогенных систем в DESY, руководитель рабочей группы в XFEL Бернд Петерсон (Bernd Petersen).

Строительство мега-установки началось в 2009 году. Следующим шагом ввода в эксплуатацию установки будет начало работ линейного ускорителя XFEL с электронным пучком. Как ожидается, что первые две пользовательские станции XFEL будут запущены в 2017 году. Первая будет называться «Фемтосекундные рентгеновские эксперименты» и получила неофициальное название «молекулярное кино», потому что она будет использоваться для изучения ультрабыстрых процессов в химии и биохимии и позволит ученым увидеть промежуточные этапы химических реакций. 

Второй пользовательский центр будет называться «Станция для исследования отдельных кластеров и биомолекул и параллельной фемтосекундной кристаллографии» и будет предназначена для анализа мельчайших структур, таких как вирусы и макромолекулы, на атомном уровне, отмечается в сообщении.