🚀 Учёные Национального источника синхротронного излучения II (NSLS-II) в Брукхейвенской национальной лаборатории (США) используют уникальный электронный пучок для революционных экспериментов. Но за кулисами команда инженеров и физиков работает не только над поддержанием системы, но и над улучшением её эффективности, открывая новые горизонты для науки!
💡 После многолетних разработок команда представила прототип магнитной решётки «комплексного изгиба». Этот дизайн может изменить будущее ускорителей NSLS-II, предлагая новые возможности для управления электронным пучком.
🌀 Синхротроны, такие как NSLS-II, используют магниты для фокусировки электронов, которые движутся по кольцевой траектории, генерируя мощные рентгеновские лучи 🧲. Эти лучи направляют на экспериментальные станции, где их применяют в самых разных исследованиях — от материаловедения до биологии.
📜 Десятилетиями мировая наука полагалась на решётку Часмана-Грина, созданную в 1970-х. Сегодня NSLS-II использует 30 таких элементов, поддерживающих почти 60 экспериментальных линий. Но прогресс не стоит на месте!
🔍 В 2018 году команда под руководством Тимура Шафтана начала разрабатывать новую решётку с ultra-фокусировкой, что позволило минимизировать «эмиттанс» пучка — показатель его рассеивания. Чем уже пучок, тем ярче излучение! Для этого решили использовать постоянные магниты вместо электромагнитов.
⚡ Постоянные магниты компактнее, требуют на 80% меньше энергии (снижение с 1.7 МВт до 0.3 МВт!) и не нуждаются в сложной инфраструктуре. Однако их создание — настоящий вызов: нужна ювелирная точность в дизайне и сборке.
🌐 Прототипы уже тестируются в ускорительном тоннеле. Если испытания пройдут успешно, яркость пучка может вырасти в 10–100 раз 🔥, а освободившееся пространство позволит добавить новые научные инструменты.
🤖 Для решения проблем с фокусировкой и диагностикой учёные применили машинное обучение и нанометровую точность измерений. «Мы столкнулись с невероятными сложностями, но нашли инновационные решения», — отметил Гуймей Ван, руководитель группы.
🔬 Следующий шаг — установка двух полноразмерных прототипов в 2025 году. «Мы планируем успех, но важно провести все тесты до мелочей», — подчеркнул инженер Бернард Кошук.
🧪 Команда также исследует возможности ИИ для оптимизации дизайна магнитов. «ИИ — мощный инструмент, который экономит время, если правильно им управлять», — говорит физик Патрик Н’Готта.
🌟 «Комплексный изгиб станет основой модернизации NSLS-II. Наша работа формирует будущее ускорителей!» — резюмирует Тимур Шафтан.
По материалам Брукхейвенской национальной лаборатории.