14 ноября 2022

В ростовском ИЦАЭ обсудили синхротроны и рентгеновское излучение

О применении рентгеновского и синхротронного излучения узнали участники научной онлайн-встречи «Польза рентгена», которая состоялась 11 ноября в рамках научно-просветительского проекта для школьников «Энергия разума». Проект реализуется Информационным центром по атомной энергии (ИЦАЭ) Ростова-на-Дону совместно с городским Информационно-методическим центром образования.

Об истории создания и сферах использования рентгена ребятам рассказал Олег Усольцев, кандидат физико-математических наук, заведующий научной лабораторией нанодиагностики Международного исследовательского института интеллектуальных материалов Южного федерального университета.

«Мой учитель однажды сказал: «В мире нет непрозрачных предметов – всё зависит от энергии излучения», – так начал свою лекцию учёный. – И правда: мы видим некоторые предметы непрозрачными лишь потому, что воспринимаем свет только в оптическом диапазоне. Это излучение «пробивает» не все вещества и материалы, поэтому многие предметы мы видим непрозрачными», — пояснил Олег.

Первым сделал материю прозрачной немецкий физик Вильгельм Рентген, который открыл рентгеновское излучение и сделал первый в истории рентгеновский снимок — фотографию руки его жены с кольцом на пальце. За это открытие он получил Нобелевскую премию.

Спикер отметил, что в повседневной жизни мы часто встречаем рентген: это и флюорография, и сканеры в аэропортах и на вокзалах, и даже огромные приспособления для заглядывания «внутрь» машин и кузовов грузовиков.

Но учëные поняли, что рентгеном можно просвечивать не только грудную клетку, но и что-то большее: например, новые материалы. Так появились синхротроны — приборы для генерации фотонов огромной энергии.

Синхротрон – это огромное кольцо, по которому «бегут» электроны. Поворачивая, они приобретают ускорение, из-за чего излучают. Это явление называется тормозным излучением. Такие лучи, во-первых, имеют очень маленькую длину волны, а во-вторых, концентрируются учëными в пучки, что позволяет изучать даже самые «непрозрачные» предметы.

В качестве примера спикер привёл картины. Когда с помощью рентгеновского излучения изучили картину Ван Гога «Лоскут травы», оказалось, что под ней спрятана ещё одна картина: художник не считал себя талантливым и «неудачные» с его точки зрения работы грунтовал и рисовал заново. Учёные даже смогли восстановить цвета, составив картотеку соответствия цветов элементам — именно поэтому картину смог увидеть свет.

Ещё одно рентгеновское приключение случилось с другой картиной Ван Гога — «Натюрмортом с луговыми цветами и розами». Многие думали, что это работа другого автора (из-за большой разницы в стилях), но рентгеновский анализ «увидел» под ней набросок другой, типично «вангоговской» картины, что доказало, что это картина Ван Гога.

По словам эксперта, исследования биологических объектов — одни из самых частых исследований на синхротронах: от древних костей до зëрнышек риса. Особенно интересны учëным создания трёхмерных моделей изученного материала или объекта.

«Больше всего меня впечатлило трёхмерное исследование лëгкого человека, больного коронавирусом. Ещё в то время о нём никто ничего особо не знал, но это исследование позволило понять, как эта болезнь влияет на лëгкие. Такое исследование на живом человеке, возможно, противоречит этическим нормам, но этот джентльмен согласился и позволил учёным узнать о коронавирусе намного больше», — рассказал Олег.

Таким образом, рентгеновские исследования — это нечто большее, чем флюорография в больнице или снимок костей. Это прорывное направление современной науки, которое позволит (и уже позволяет) изучать материалы и вещества более подробно.

Проект «Энергия разума» создан, чтобы знакомить школьников с различными областями науки и техники и формировать у них широкую картину современной научной жизни. Для ребят подготовлен цикл научных встреч с учёными и деятелями науки, а также викторины и интеллектуальные игры.