​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

  • 29/07/2020

    Российские учёные рассказали о своём участии в проекте ITER

    ​​Надежный, экологически чистый и мощный источник энергии – одна из главных потребностей человечества сегодня. В числе наиболее перспективных кандидатов на решение этой задачи рассматривают термоядерный синтез.
    478
  • 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.
    1487
  • 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.
    2446
  • 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).
    707
  • 24/09/2019

    Новосибирские физики обсудили с коллегами со всего мира новое в работе с ускорителями частиц

    ​Новосибирские физики делятся опытом с учеными из разных стран. В Институте Ядерной физики - международное совещание: эксперты обсуждают новое в работе с ускорителями частиц. В чем новосибирские исследователи сегодня мировые лидеры? Прототип секции охлаждения электронного кулера для российского коллайдера «Ника», который сейчас строят в Подмосковье, представили в Институте ядерной физики СО РАН новосибирские ученые.
    621
  • 14/09/2020

    Магнитная структура накопителя ЦКП СКИФ позволит получить когерентное излучение для нанотомографии

    Установку класса мегасайенс Центр коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») – источник синхротронного излучения (СИ) поколения «4+» с энергией 3 ГэВ – планируется использовать для исследований в области структурной вирусологии, кристаллографии белков, материаловедении и многих других.
    227
  • 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.
    1619
  • 26/02/2020

    Ученые ищут микрочастицы Тунгусского метеорита в озерах

    Все предположения о природе Тунгусского метеорита или Тунгусского космического тела (ТКТ), взорвавшегося и упавшего в Восточной Сибири в 1908 г. до сих пор остаются только гипотезами. Ученые Института ядерной физики им.
    673
  • 21/08/2020

    Исследован прототип насоса для получения сверхвысокого вакуума в накопительном кольце ЦКП СКИФ

    ​Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН совместно с заводами ООО «Призма» (Искитим) и АО «Полема» (Тула) запускают разработку и производство магниторазрядных насосов и нераспыляемых геттеров (газопоглотителей).
    429
  • 04/06/2020

    Эксперимент геологов и физиков внес вклад в понимание природы железных метеоритов

    Научная группа Института физики высоких давлений им. Л. Ф. Верещагина РАН (ИФВД РАН), Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН (ИГМ СО РАН), Новосибирского государственного университета (НГУ) совместно со специалистами Института ядерной физики им.
    456