​Специалистов для одной из станции первой очереди центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» готовят в лаборатории Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН, созданной в рамках нацпроекта «Наука». На станции планируют исследовать процессы, протекающие в земных глубинах и недрах других планет.

«Аппарат DISCOVERER-1500, который стоит в лаборатории, моделирует условия, соответствующие тому, что происходит на глубине порядка 1000 км: давление до 30 ГПа и температура до 2000 °C, во время экспериментов они поддерживаются от нескольких минут до 4—5 суток», — говорит ведущий научный сотрудник ИГМ СО РАН, врио заведующего лабораторией фазовых превращений и диаграмм состояния вещества Земли при высоких давлениях доктор геолого-минералогических наук Антон Фарисович Шацкий. 1500-тонный прессовый аппарат и другие установки позволяют геологам воспроизводить процессы, близкие к природным, чтобы выращивать алмазы и изучать глубинное строение нашей планеты. В лаборатории создают параметры, сопоставимые с параметрами верхней мантии (глубина до 410 км), переходной зоны (410—660 км) и частично нижней мантии (660—1000 км) Земли.
 
В результате геологи получают минералы и кристаллические фазы (то, что в природе еще не нашли), которые нужно идентифицировать: как известно, даже одинаковые по составу вещества могут иметь разные кристаллические структуры, например, углерод — это и алмаз, и графит. «До определенного давления минералы плавно сжимаются, сохраняя свою кристаллическую структуру, а затем не выдерживают и перестраиваются в более плотную. Большинство простых систем, таких как углерод, хорошо знакомы ученым, вместе с тем множество более сложных систем остаются неисследованными. Их изучение неизбежно связанно с открытием новых кристаллических соединений. Проблема в том, что мы можем работать с образцом только после того, как его извлекли из пресса, однако структура многих веществ при снижении давления разрушается, и мы не можем ее увидеть», — рассказывает Антон Шацкий, который координирует блок экспериментальных исследований в лаборатории.
 
Преодолеть эту проблему и заглянуть в вещество, сжатое и разогретое до колоссальных давления и температуры, позволяет синхротронное излучение (СИ), которое генерируется в циклических ускорителях при повороте заряженных частиц в магнитном поле. Оно более чем в миллион раз интенсивней излучения от рентгеновских аппаратов. «Фундаментальная физика изучает явления, происходящие при соударении частиц, разогнанных на ускорителях до огромных скоростей. Синхротронное излучение, испускаемое заряженными частицами, в таких исследованиях нежелательно, оно приводит к потере энергии, — объясняет Антон Шацкий. — Однако большая интенсивность излучения позволяет реализовать уникальные эксперименты по исследованию микроструктуры вещества, требующие высокого пространственного и временного разрешения. Это крайне полезно для тех, кто занимается структурой разных веществ — специалистов в области прикладной физики, химии твердого тела, биологи, археологии и, конечно, наук о Земле».
 
Лаборатория  фазовых превращений и диаграмм состояния вещества Земли при высоких давлениях организована в рамках нацпроекта «Наука». В ее составе 14 человек, две трети из них — молодые ученые. Заведующий лаборатории — доктор геолого-минералогических наук Константин Дмитриевич Литасов. Основные направления работы: изучение вещества при высоком давлении с использованием прессовых аппаратов и алмазных наковален в лаборатории и на источниках СИ; квантово-химическое (Ab initio) моделирование вещества при высоких давлениях с использованием суперкомпьютеров; исследование минералов высоких давлений в метеоритах и породах, образовавшихся при их ударе о Землю; синтез и изучение свойств нанополикристаллических алмазов, легированных примесями; подготовка кадров для ЦКП СКИФ. У руководителей лаборатории более чем 15-летний опыт экспериментов на источниках СИ (SPring-8, PFAR, ESRF и др.). 
 
Геологические задачи и задачи материаловедения планируется решать на одной из шести станций первой очереди источника синхротронного излучения ЦКП СКИФ, который будет построен в рамках программы «Академгородок 2.0». Для этого линию «Исследование материалов при высоком давлении и температуре» (часть станции «Диагностика в высокоэнергетическом рентгеновском диапазоне») оснастят многопуансонным прессовым аппаратом, обеспечивающим многостороннее сжатие объемных образцов. Предполагается, что работать на нем будут специалисты лаборатории фазовых превращений и диаграмм состояния вещества Земли при высоких давлениях ИГМ СО РАН.
 
«Наша лаборатория является единственной в стране, где уже установлено и успешно используется данное оборудование, — пояснил Антон Шацкий. —Мы организуем стажировки молодых сотрудников в зарубежных центрах высокого давления, а также поездки на линии синхротронного излучения с целью приобретения навыков, которые позволят успешно работать на нашем ускорителе и проводить рентгенографические in situ (непосредственно в установке. — Прим. ред.) эксперименты».
 
«СКИФ — грандиозная установка, коллектив для нее нужно формировать заранее, чтобы не было дефицита кадров, — рассказывает ведущий инженер проектного офиса ЦКП СКИФ старший научный сотрудник Института ядерной физики СО РАН кандидат физико-математических наук Константин Эдуардович Купер. — ИГМ СО РАН сильно продвинулся области высоких давлений, ведь больше ни у кого не стоит таких задач научных, как здесь. В институте этим занимается не одно поколение ученых».
 
Александра Федосеева

На фото:   руководители лаборатории Константин Литасов (стоит, крайний слева) и Антон Шацкий (сидит, крайний справа) с коллегами     возле прессового аппарата

Источники

Глубинные процессы Земли будут изучать на синхротроне ЦКП «СКИФ»
Наука в Сибири (sbras.info), 25/07/2019
Сибирские ученые смогут изучать процессы Земли на глубине до 1000 км
ИА Regnum, 25/07/2019
В Новосибирске подготовят изучающих ядро Земли геологов к работе на синхротроне
Индикатор (indicator.ru), 25/07/2019
В Новосибирске подготовят изучающих ядро Земли геологов к работе на синхротроне
Новости@Rambler.ru, 25/07/2019
В Сибири с помощью аппарата "СКИФ" изучат процессы в недрах планет
The world news (theworldnews.net), 25/07/2019
В Сибири с помощью аппарата "СКИФ" изучат процессы в недрах планет
Российская газета (rg.ru), 25/07/2019
В Сибири с помощью аппарата "СКИФ" изучат процессы в недрах планет
Курские известия (kursk-izvestia.ru), 25/07/2019
В Сибири изучат земные процессы на большой глубине
Goroday (goroday.ru), 26/07/2019
Глубинные процессы Земли будут изучать на синхротроне ЦКП "СКИФ"
Сибирское отделение Российской академии наук (sbras.ru), 26/07/2019

Похожие новости

  • 15/08/2017

    Новосибирские физики разработали новый ускоритель для подольского опытно-экспериментального завода

    Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН разработал и поставил новый ускоритель серии ЭЛВ на Подольский опытно-экспериментальный кабельный завод – ОАО «Экспокабель». Ускорители такого типа используются для облучения проводов с полиэтиленовой изоляцией, чтобы повысить их термоустойчивость, которая имеет принципиальное значение, например, в нефтедобывающей промышленности, судостроении, авиапромышленности.
    1050
  • 11/05/2017

    Новосибирские ученые создали модель вулкана с помощью электронной пушки

    ​​Ученые Института ядерной физики (ИЯФ) и Института геологии и минералогии (ИГМ) Сибирского отделения РАН создали первую в мире модель вулканических процессов с помощью уникальной установки для электронно-лучевой сварки.
    1257
  • 27/11/2016

    В Новосибирске создадут систему электронного охлаждения для коллайдера NICA

    ​​Ученые Института ядерной физики имени Г.И Будкера (ИЯФ СО РАН) изготовят систему электронного охлаждения и каналы транспортировки пучков для коллайдера NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility), сообщает пресс-служба ИЯФ СО РАН.
    1435
  • 26/07/2018

    Какие возможности открывает строительство синхротрона для ученых НГУ

    ​В феврале 2018 года президент Владимир Путин поддержал реализацию проекта «СКИФ» в Новосибирске. Современный центр научных исследований с использованием синхротронного излучения должен решить глобальную государственную задачу — не допустить превращения России в научно-технологическую периферию и кадрового донора.
    786
  • 28/05/2019

    Росатом создал сверхпроводники, которые помогут «увидеть» начало Вселенной

    ​Чепецкий механический завод (ЧМЗ, Глазов, Удмуртия, входит в топливную компанию ТВЭЛ госкорпорации "Росатом") в 2018 году изготовил сверхпроводящие элементы, необходимые для создания в Германии ускорительного комплекса ионов и антипротонов FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research).
    236
  • 29/12/2018

    Провожая 2018-й: об интересных, ярких и значимых исследованиях сибирских ученых

    ​Специалисты из лаборатории биоинформатики Института вычислительных технологий СО РАН разработали программное обеспечение для создания моделей организма человека и его частей, например сердечно-сосудистой системы.
    1286
  • 18/07/2019

    Чем новосибирский СКИФ будет лучше иностранных синхротронов

    ​Огромный синхротрон начнут строить в Кольцово уже через два года. Ожидается, что новая установка даст большой импульс к развитию российской науки. Почему учёные так надеются на новую установку, на что потратят почти 40 млрд рублей и чем новосибирский СКИФ будет лучше иностранных синхротронов? Выясняли «Новосибирские новости».
    226
  • 06/02/2019

    Ученые ТГУ изготовят детекторы для новосибирского «СКИФа»

    ​В ТГУ прошла рабочая встреча с сотрудниками Института ядерной физики им. Г.И. Будкера (ИЯФ СО РАН). Представители научных организаций обсудили сотрудничество в разработке детекторов для новосибирского Центра коллективного пользования «СКИФ», а также совместные образовательные программы по подготовке специалистов для работы на синхротроне.
    475
  • 03/09/2017

    Дмитрий Маркович: Масштабы молодёжи нас устраивают

    ​2017 год стал для Института теплофизики СО РАН годом перемен — здесь впервые за 20 лет сменился директор. Коллектив одного из крупнейших академических институтов энергетического профиля России возглавил доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН Дмитрий Маркович.
    1491
  • 25/06/2018

    Павел Логачев: источник синхротронного излучения будет центром, который объединит разные научные направления

    ​В проекте Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ) уже сейчас задействовано много институтов, а в будущем установка станет крупным центром общего пользования. Представители нескольких научных направлений рассказали, почему источник синхротронного излучения (СИ) важен для Академгородка и его ученых.
    823