В научных лабораториях мира

В конце февраля в нашей газете было опубликовано сообщение заместителя директора ЛФЧ И. Н. Иванова о том, что на установке Tesla Test Facility (TTF) в лаборатории DESY (Гамбург) получено мощное излучение из лазера на свободных электронах с длиной волны 109 нанометров, что в настоящее время является мировым рекордом для источников когерентного излучения. Этот успех укрепил уверенность коллаборации TESLA в правильности выбранного направления генерации когерентного излучения, позволяющего создать в ближайшем будущем мощный, перестраиваемый по длине волны источник когерентного рентгеновского излучения. Недавно DESY посетил главный инженер ОИЯИ член-корреспондент РАН И. Н. МЕШКОВ. Сегодня он рассказывает о некоторых подробностях этого неординарного события в истории развития ускорительной техники.

Лазер на свободных электронах в DESY - это первый источник мощного когерентного излучения в области вакуумного ультрафиолета (то есть излучения с длиной волны в несколько сотен нм, которое распространяется только в вакууме из-за сильного поглощения в веществе). Со времени первого сообщения об этом успехе был проделан большой объем научной и технической работы, и в настоящее время продемонстрирована возможность плавной перестройки длины волны излучения от 80 до 160 нанометров.

Аналогичный прибор, но инфракрасного диапазона, был построен двумя годами ранее в Los Alamos National Laboratory в США. Особенности схемы ускорения, принятой в DESY, позволили получить на входе в ондулятор короткий сгусток электронов с энергией 200-250 МэВ и осуществить генерацию когерентного излучения при прохождении этого сгустка через ондулятор-"змейку" знакопеременного поперечного магнитного поля на основе постоянных магнитов. Безусловно, эти результаты заслуживают самых высоких оценок, и в своих докладах на сессиях ПКК я об этом говорил. Посудите сами - это видно по диаграммам, полученным при настройке пучка: при правильной настройке мощность излучения возрастает в сотни раз! И это излучение когерентно – то есть "змейка" длиной в 12 метров излучает как точечный источник.

Мне кажется, стоит здесь отметить такой факт. Около 20 лет назад идея подобного лазера на свободных электронах была предложена группой молодых физиков в Новосибирске, но научные идеи порой нелегко пробивают свой путь. Не получилось в Новосибирске - единомышленники попытались реализовать проект в Самаре, но начавшаяся в стране перестройка и ее последствие - экономический кризис остановили эти работы.

В Дубне ценность идеи оценил профессор В. П. Саранцев - возникла коллаборация с Самарой, а вскоре сюда был приглашен на работу М.В. Юрков - один из разработчиков проекта. Он вместе с коллегами из ОИЯИ участвует в проекте TESLA, и сейчас на TTF работает группа физиков и инженеров из научно-экспериментального отделения по ускорительной тематике ЛФЧ. Кстати, именно он, вместе с молодыми немецкими учеными В. Декингом и Х. Шларбом впервые получили процесс генерации излучения в DESY во время ночного сеанса 22 февраля. Во время моего короткого визита в DESY вышеупомянутый “экипаж первопроходцев” пригласил меня на очередной ночной сеанс работы, что дало мне возможность, что называется, всласть "покрутить" несколько часов ручки приборов на ТТF и самому настроить процесс генерации излучения (удовольствие, понятное любому физику-экспериментатору).

Перспективы сотрудничества по проекту TESLA являются очень многообещающими. Так, в 2003 году в DESY будет введена в строй вторая очередь лазера на свободных электронах, что позволит достичь длин волн до 5 нанометров. При этом пиковая мощность излучения составит величину порядка нескольких гигаватт при средней мощности в сто ватт. В конце текущего года коллаборация TESLA выпустит технический проект линейного коллайдера TESLA, важным элементом которого является комплекс рентгеновских лазеров на свободных электронах, перекрывающих диапазон длин волн до 0.1 нанометра – размер атома. Полученные пучки будут иметь очень широкую область приложений, и в определенной части диапазона и для ряда задач они могут конкурировать с синхротронным излучением. В перспективе - выход на промышленность, в высокотехнологичные отрасли. Так что в Германии и институтах – членах коллаборации TESLA этому проекту придают чрезвычайно важное значение. Наш институт является полноправным членом международной коллаборации TESLA. В частности, это означает, что мы, как члены коллаборации, имеем и будем иметь свободный доступ ко всем “know how” проекта. Для нас это очень важно в связи с проектом ДЭЛСИ, первый этап которого предусматривает монтаж в Дубне линейного ускорителя электронов на 800 МэВ из NIKHEF (Амстердам). На нем планируется построить комплекс лазеров на свободных электронах, подобных установке в DESY. К этим работам подключаются и наши коллеги из NIKHEF. А появится излучение – за исследователями-"пользователями" дело не станет. Вот почему опыт работ в DESY представляется нам таким ценным.