Цифровой журнал «Компьютерра» № 35 - Коллектив Авторов

Кстати, это — первый в мире «многопроходный» ускоритель-рекуператор. В 2009 г. мы запустили второй ЛСЭ. Он использует электроны с удвоенной (по сравнению с первым ЛСЭ) энергией и, вследствие этого, работает в более коротковолновом диапазоне длин волн — 50-80 микрон, со средней мощностью 0,5 кВт. В 2010 г. мы вывели излучение нового ЛСЭ на существующие пользовательские станции.

- Строительство ЛСЭ пришлось на 90е, как вы справлялись?

- Все знают, что в 90х гг. был провал в финансировании. Что-то мы успели сделать до него, после же продавали разработанное и изготовленное нами научное оборудование заграницу. Другими источниками финансирования были Министерство науки и Российская академия наук, в частности, интеграционные гранты Президиума Сибирского отделения РАН. Так, из разных мест, мы набрали средства.

Что касается «заграничных» разработок, то мы отослали оборудование старого ЛСЭ в Университет Дьюка, не бесплатно, естественно. Кроме того, мы делали ондуляторы для разных мировых центров — Университета Дьюка, Брукхейвенской национальной лаборатории, Аргоннской национальной лаборатории, и тоже на этом зарабатывали.

Еще мы сделали компактный ЛСЭ для Корейского института атомной энергии и (для них же) ускоритель, который является копией инжекционной части нашего ускорителя, а так же бустер (специальный ускоритель) и новый высокочастотный резонатор для Университета Дьюка. Таким образом, мы сами зарабатывали во время провала финансирования.

Затем стала расти доля государственного финансирования. Для строительства нашего ЛСЭ понадобились относительно небольшие деньги. Это связано еще и с тем, что все оборудование сделано на нашем экспериментальном производстве, в нашем институте.

- В чем уникальность нашего ЛСЭ?

- С самого начала работы мы получили мощность примерно полкиловатта, которая является рекордной для этого диапазона длин волн, но не предельна для ЛСЭ вообще. Электронный пучок, и излучение идут не непрерывно, а периодически в виде коротких сгустков. Поэтому пиковая мощность нашего излучения гораздо выше средней — порядка одного мегаватта.

- Какие еще есть подобные установки в мире?

- ЛСЭ сейчас довольно много, но в основном они имеют меньшую среднюю мощность, потому что не используют ускорителей-рекуператоров. Таких ускорителей в мире всего три — в лаборатории им. Джефферсона (США), в Японском институте исследований по атомной энергии (у них машина работает в импульсном режиме, то есть не непрерывно, поэтому средняя мощность поменьше) и у нас.

- В чем сложность получения терагерцового излучения?

- Сложность состоит в том, что пока его не было, то не было и соответствующей техники для работы с ним, например, измерителей мощности на этот диапазон, стандартной оптики, линз, потому что почти все материалы непрозрачны в этом диапазоне.

- Где применяется ЛСЭ?

- С излучением нашего ЛСЭ работает около 10 научных групп. Специфика этой работы заключается в том, что поскольку до этого никогда не было такого излучения, наши потенциальные пользователи не знают, что с ним можно делать.

Они пробуют работать, и у многих что-то не получается, поэтому они уходят. Но, к счастью, уходят не все, у некоторых есть интересные научные результаты. И мы небезосновательно надеемся, что со временем пользователей будет все больше и больше.

Сейчас у нас активно работают группы из Института химической кинетики и горения СО РАН и Института цитологии и генетики СО РАН, Института физики полупроводников СО РАН, Новосибирского и Московского государственных университетов. Планируют начать исследования сотрудники Института неорганической химии СО РАН, Института теоретической и прикладной механики СО РАН и Международного томографического центра.

- Есть ли куда совершенствоваться новосибирскому ЛСЭ? Что должно стать следующим шагом?

- Сейчас мы строим третий ЛСЭ, который будет на том же ускорителе, в этом году мы заканчиваем монтаж магнитной и вакуумной систем. Мы надеемся, что в будущем году мы его запустим, и он будет работать в диапазоне длин волн от 5 до 20 мкм, и тогда появятся еще более широкие возможности для работы наших пользователей.

К оглавлению

Астрофизик Сергей Попов (ГАИШ) о чёрных дырах

Алла Аршинова

ОпубликованоАлла Аршинова

Черная дыра — одно из самых загадочных космических тел, с которым связано много вопросов и заблуждений. Почему черную дыру неправильно сравнивать с пылесосом? Почему, вопреки расхожему представлению, в нее очень сложно попасть? Как выглядит предмет, «упавший» в нее? Об этом и многом другом рассказывает кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга Московского государственного университета, Сергей Попов.

- Сергей Борисович, что такое гравитационное притяжение, как оно связано с черными дырами?

Современной стандартной теорией гравитации является Общая теория относительности (ОТО). Это геометрическая теория гравитации. Ученые при этом понимают, что любая современная теория гравитации и ОТО в частности — это не последний шаг. Не надо думать, что ОТО для ученых это священная корова, которую они лелеют и не трогают. Физика, как и любая другая область, делится на две части. Одни ученые используют уже имеющийся результат, то есть самую стандартную, самую проверенную теорию на сегодняшний день, и сейчас это ОТО. И есть люди, которые занимаются изучением теории гравитации. И они пытаются продвинуться дальше, сделать более общую, проверенную модель.

Так вот современная теория гравитации — геометрическая. С точки зрения этого подхода, массивные тела искажают геометрию пространства. Чтобы объяснить, что такое черная дыра, уместно привести следующий образ. Представьте резиновую плоскость, на которую положили шарик, и он продавил воронку. В реальности примерно так же возникает «яма» в пространстве, и когда тела притягиваются, они как бы скатываются в нее. С такой иллюстрацией очень легко объяснить, что такое черная дыра. Вы кладете на эту резиновую плоскость шарик, потом кладете более тяжелый шарик такого же размера или более маленький той же массы, он продавливает сильнее, и, наконец, область пространства-времени, как капелька, отделяется, замыкается от этой плоскости и становится обособленной областью. В некотором смысле это и есть черная дыра. Черная дыра — это область пространства-времени, которая вот так замкнулась, в нее можно попасть, а выбраться из нее уже нельзя. Геометрический образ наиболее адекватен. Гравитация действительно сворачивает пространство-время так, что образуется замкнутая полость, с точки зрения стороннего наблюдателя похожая на сферу. Это, пожалуй, самый близкий образ, который можно дать в рамках современных геометрических теорий.

- Как образуются черные дыры?

Образуются черные дыры одним основным способом: каким-то образом в маленький объем помещается большая масса. В принципе, конечно, любое тяжелое тело всегда стремится схлопнуться, поэтому природа образует черные дыры. С другой стороны, есть силы давления, которые этому противодействуют. Мы сидим на стульях и не проваливаемся к центру Земли, потому что не только мы давим на пол, но и пол давит на нас. Чтобы сделать черную дыру, нужно каким-то образом выключить эти силы давления. В твердых телах это сделать тяжело. Вот оно, давление, куда его деть? Его, правда, можно превзойти. А «выключить» давление в звездах немного проще. Звезда имеет внутреннее давление, то есть высокую температуру и плотность, в ней происходят термоядерные реакции, и они идут до определенного предела: топливо закончится, и конец. Так вот, самый простой способ сделать черную дыру — это взять достаточно массивную звезду, подождать, пока она использует все доступное топливо (а ждать придется недолго, массивные звезды живут несколько миллионов лет), тогда ядро звезды потеряет устойчивость, давление внутри будет уже слишком низкое, они начнут схлопываться. Это самый обычный путь образования черных дыр, и в галактике типа нашей черные дыры образуются примерно раз в тысячу лет, что, в общем, по галактическим меркам часто. В видимой части Вселенной примерно сто миллиардов крупных галактик. Получается, чаще чем раз в секунду в видимой части Вселенной образуется черная дыра. Это достаточно много.

- Что происходит с телами, попавшими в черную дыру? Можно ли сделать предположение о том, что происходит за горизонтом событий?