Архив   Авторы  
Лауреат «молодежной» премии РАН Александр Благов

Светить везде
Общество и наукаТехнология

Молодые российские ученые просканировали с помощью рентгена все закоулки Вселенной - от космоса до микромира. Эти достижения были удостоены специальных премий РАН



 

Специальные премии Российской академии наук по 25 и 50 тысяч рублей, которые 67 молодых ученых и студентов получили в начале апреля, это, конечно, не Нобелевка и не Государственная премия, свидетельствующие о заслугах всенародно признанного лауреата. Скорее это отметка о хорошо проделанной работе и выражение надежды на то, что на научный небосклон взойдет новая звезда. Впрочем, как выяснилось, идей, способных определить будущее науки, молодым ученым не занимать. Да и спектр исследований, отмеченных «молодежной» премией РАН, оказался весьма широк. Об этом свидетельствуют разработки, связанные с использованием рентгеновских лучей для изучения двух противоположностей: космоса и микромира.

Когда речь заходит о рентгене, всякий вспоминает о визитах к врачу, «подглядывающему» внутрь организма. Чем эти лучи могут помочь при изучении не сломанных костей, а бескрайнего космического пространства? Тем, что они легко преодолевают не только человеческое тело, но и межзвездные облака пыли и газа, поглощающие видимый свет. В результате с помощью рентгеновского телескопа удается рассмотреть многие интересные объекты, не наблюдаемые другими методами. Именно за сканирование Вселенной с помощью рентгеновских лучей получили премии молодые сотрудники Института космических исследований РАН кандидаты физико-математических наук Сергей Цыганков, Роман Кривонос и Павел Штыковский.

Когда российские ученые высказали идею провести космическое сканирование, западные коллеги поначалу отнеслись к ней настороженно. Ведь для этого нужно было в течение весьма длительного времени наблюдать участки Вселенной, расположенные вдали от плоскости Галактики. Помогло удачное стечение обстоятельств - в распоряжении молодых россиян оказалась рентгеновская обсерватория INTEGRAL, представляющая собой совместный проект Европейского космического агентства, NASA и Роскосмоса. Наши ученые могли использовать четверть времени его рабочего графика. Наблюдения закончились к началу 2007 года и привели к невероятным результатам. Исследователям удалось составить каталог, содержащий четыре сотни источников лучей, из них более ста оказались активными ядрами близких галактик. Большинство других источников - нейтронные звезды и черные дыры в нашей Галактике. Для сравнения: предыдущий каталог, созданный тридцать лет назад по данным обсерватории HEAO-1 в аналогичном диапазоне энергий, содержал всего несколько внегалактических объектов.

В чем причина интереса астрофизиков именно к таким объектам? У галактик с активными ядрами ярко светится именно небольшая центральная область. Предполагается, что там расположены гигантские черные дыры массой в миллиарды солнц. Вокруг них возникают огромные облака раскаленного газа, который попадает в черную дыру и при этом излучает мощный рентгеновский спектр, поэтому такие ядра хорошо видны в соответствующем диапазоне. Рентгеновские наблюдения удачно дополнили данные оптических телескопов о расположении галактик в ближайшей к нам области пространства. А результат - подтверждение того, что Вселенная обладает ячеистой структурой, в которой есть сгущения галактик размером в десятки миллионов световых лет и области разрежения.

«Меня больше всего интересовал поиск так называемых массивных рентгеновских двойных - систем, состоящих из нейтронной звезды или черной дыры и звезды-сверхгиганта», - рассказывает один из лауреатов Павел Штыковский. Нейтронная звезда сдирает с гиганта очень много вещества, и вокруг нее возникает плотное облако газа, который с огромным ускорением падает на звезду и излучает рентгеновские лучи. Облако газа оказывается столь плотным, что это излучение с трудом вырывается наружу. Обсерватория INTEGRAL позволила разглядеть его и понять необычные процессы, которые происходят буквально на поверхности нейтронной звезды, разобраться, как именно газ падает на ее поверхность.

Помимо изучения физики нейтронных звезд рентгеновские двойные дают интересную информацию о строении нашей Галактики. Ведь время жизни гигантов невелико, и они сосредоточены в областях активного звездообразования. Мы наблюдаем Млечный Путь только с торца, поскольку сами находимся в одном из его спиральных рукавов. Видимый свет с трудом пробивается сквозь толщу межзвездного газа и пыли, а свет рентгеновских двойных проходит через них. Изучив их скопления и структуру, можно понять, где находятся зоны зарождения новых звезд. Согласно теоретическим выкладкам такие области должны быть сосредоточены именно в спиральных рукавах. INTEGRAL удвоил число массивных рентгеновских двойных, обнаруженных в Млечном Пути. К тому же появилась возможность провести их детальное статистическое исследование. К удивлению ученых, расположение найденных объектов не повторяет точно спиральную структуру Галактики, а немного смещено относительно нее. Чтобы объяснить эту особенность, Павел Штыковский придумал новую модель, в которой связал скорости движения отдельных звезд и спиральной волны плотности вещества, перемещающейся при движении Галактики.

Другая перспективная область применения рентгеновского излучения - микромир. Но физикам, которые занимаются его исследованиями, недостаточно просто зафиксировать какой-то луч. Им желательно, чтобы это был луч с совершенно определенной длиной волны и прошел через заранее выбранный участок образца. А для этого свойствами луча надо уметь манипулировать. «Цель моей работы - научиться управлять рентгеновским лучом с помощью ультразвука низкой частоты. Эта работа имеет прямое отношение к очень перспективному направлению - рентгеновской оптике», - говорит еще один лауреат «молодежной» премии РАН кандидат физико-математических наук Александр Благов из Института кристаллографии РАН им. А. В. Шубникова.

Путь луча при прохождении через кристалл зависит от двух факторов: длины волны и периода решетки кристалла. Если на управляющий кристалл действовать ультразвуком, длина волны которого сравнима с размером самого кристалла, то атомы вещества «выстроятся» по особому ранжиру - расстояние между ними при движении вдоль кристалла будет все время возрастать или уменьшаться. Направив рентгеновский луч сквозь выбранную область кристалла, можно получить два разных оптических прибора. Во-первых, это монохроматор: с его помощью «вырезают» рентгеновский луч с определенной длиной волны. А во-вторых, линза, которая фокусирует луч. Пока что справедливость своей идеи молодой ученый из Института кристаллографии доказал, используя обычный рентгеновский источник. Настоящий же успех придет, если метод будет подтвержден на сверхмощных излучениях, которые дает синхротронный источник Курчатовского института. Эти уникальные приборы, в которых источником излучения служит в конечном счете ядерный реактор, считаются основными для исследований в области нанотехнологий. «Сейчас структуру материалов изучают с помощью ускоренных электронов. Они не могут просветить толщу вещества, поэтому исследования ведут на тончайших пленках. Рентгеновские лучи позволяют заглянуть глубоко внутрь материала. Сведя с помощью новых линз диаметр рентгеновского луча до нановеличин, удастся исследовать тонкости строения материалов с тем же разрешением, что и электронным микроскопом», - говорит Александр Благов.

О том, что его исследование действительно способно обозначить перспективы в определенной области науки, свидетельствует тот факт, что работа Благова оказалась в центре дискуссий старших коллег, обсуждающих развитие технологий воздействия на кристаллы. Кто-то из них считает, что найдено решение наболевшей проблемы. «Тема совместного воздействия на кристаллы рентгеновским излучением и ультразвуком ненова. Многие этим занимались. Но как-то так получилось, что звуки низкой частоты, у которых длина волны больше размера кристалла, оставались вне поля зрения исследователей. И вот оказалось, что именно такие звуковые волны могут дать интересный способ управления рентгеновскими лучами», - поясняет доктор физико-математических наук Владимир Альшиц из Института кристаллографии РАН. А кто-то попросту не верит, что такой способ управлять рентгеновским излучением может быть эффективным. «Сейчас в мире уже созданы рентгеновские микроскопы с разрешением в 20-60 нанометров. Например, такой микроскоп стоит в Гренобле, при Европейском синхротронном источнике. Там для управления рентгеновскими лучами применяют совсем другие способы. Использовать ультразвук для этих целей пытались японцы, но как-то об их особых успехах мне слышать не доводилось», - говорит доктор физико-математических наук Дмитрий Рощупкин, заместитель директора Института проблем технологии микроэлектроники РАН. Что же, похоже, молодому ученому осталось совсем немного - убедить в результатах своей работы сомневающихся. И тогда, как знать, ему достанется уже совсем не «молодежная» научная премия.

Добавить в:  Memori  |  BobrDobr  |  Mister Wong  |  MoeMesto  |  Del.Icio.Us  |  Google Bookmarks  |  News2.ru  |  NewsLand.ru

Политика и экономика

Что почем
Те, которые...

Общество и наука

Телеграф
Культурно выражаясь
Междометия
Спецпроект

Дело

Бизнес-климат
Загранштучки

Автомобили

Новости
Честно говоря

Искусство и культура

Спорт

Парадокс

Анекдоты читателей

Анекдоты читателей
Популярное в рубрике
Яндекс цитирования NOMOBILE.RU Семь Дней НТВ+ НТВ НТВ-Кино City-FM

Copyright © Журнал "Итоги"
Эл. почта: itogi@7days.ru

Редакция не имеет возможности вступать в переписку, а также рецензировать и возвращать не заказанные ею рукописи и иллюстрации. Редакция не несет ответственности за содержание рекламных материалов. При перепечатке материалов и использовании их в любой форме, в том числе и в электронных СМИ, а также в Интернете, ссылка на "Итоги" обязательна.

Согласно ФЗ от 29.12.2010 №436-ФЗ сайт ITOGI.RU относится к категории информационной продукции для детей, достигших возраста шестнадцати лет.

Партнер Рамблера