Кольца испускают излучение вообще-то в широком диапазоне длин волн – от инфракрасных до рентгеновских лучей. На практике, однако, физики не используют видимую часть спектра, поскольку есть очень хорошие перестраиваемые лазеры, даюшие еще более яркие пучки видимого света. Но для более коротких длин волн – ультрафиолетовый свет и рентгеновские лучи – конкурентов по яркости синхротронному излучению нет.
Резкий рост яркости излучения в последнем поколении накопительных колец был достигнут по нескольким причинам. Первая – это появление мощных и недорогих микропроцессоров. Их внедрение буквально во все элементы и подсистемы ускорителя позволяет очень эффективно управлять поведением пучка частиц. Операторам удается удерживать пучок толщиной с волос в пределах нескольких сотых долей его толщины. Именно такая точность в управлении пучком частиц и позволяет увеличить его яркость.
Другой ключевой фактор – использование приборов под названием «ондулятор». Это устройство немного изгибает путь электронов то в одну, то в другую сторону – много раз на длине в несколько метров. Каждая смена направления приводит к испусканию синхротронного излучения, отдельные волны накладываются друг на друга. Получается эффект, подобный лазеру: некоторые длины волн усиливаются и в результате интенсивность излучения резко растет.
Сияющее будущее?
Теперь на современных установках изучаются объекты и явления, которые были абсолютно недоступны пять-шесть лет назад, воплощаются десятки проектов по исследованию таких сложных процессов, как функционирование белков в живых организмах. Другие экспериментаторы реализуют сложные технологические процессы, третьи ищут ответы на научные загадки.
Познакомимся с несколькими примерами экспериментов: исследование малярийных паразитов, создание технологий для все более мелких транзисторов будущего, попытка понять, как работают поверхностные катализаторы, создание мгновенных «фотографий» живых тканей для понимания действия молекулы миоглобина.
Среди инфекционных болезней малярия занимает второе место после туберкулеза. По оценке Всемирной организации здравоохранения, каждый год от малярии гибнет до 2,7 миллионов человек, в основном детей. Эффективной вакцины нет, а сопротивляемость профилактическим лекарствам постоянно растет. В Лоуренсовской национальной лаборатории в Беркли источник синхротронного излучения используют для изучения жизненного цикла малярийного паразита. Женская особь комара внедряет его в кровяную клетку человека,'там он размножается и заражает другие кровяные клетки. Питается он гемоглобином.