Весной 2018 года Европейский
импульсный источник организовал экскурсию для группы научных журналистов, ESS — многопрофильный исследовательский центр на юге Швеции, возле старинного университетского городка Лунда. Там строится объект, который со временем станет самым длинным линейным протонным ускорителем с самым ярким нейтронным источником. Он будет готов к 2023 году, однако даже сейчас о только строящемся объекте есть что рассказать.
Есть в Асгарде место Хлидскьяльв. Когда Один восседал там на престоле, видел он все миры и все дела людские, и была ему ведома суть всего видимого.
Младшая Эдда. Видения Гюльви
Место для нейтронов
Исследования с применением нейтронов начались с послевоенных экспериментов Клиффорда Шалла и Эрнеста Уоллена в Окриджской национальной лаборатории США и их канадского коллеги Бертрама Брокхауса из Ядерной лаборатории в Чок-Ривер. Эти исследования позволили впервые получить снимки молекулярных структур вещества, а Шалл и Брокхаус удостоились Нобелевской премии 1994 года «за создание нейтронной спектроскопии». Уоллен не дожил до заслуженного признания.
Свои опыты Шалл и Уоллен ставили на нейтронах, которые получались как побочный продукт ядерной реакции в окриджском атомном реакторе. А первый крупный источник, сделанный специально для нейтронной спектроскопии, построили в гренобльском Институте Лауэ и Ланжевена в 1971 году. Однако со временем нейтронные источники на ядерных реакторах приблизились к пределу своих возможностей, и на смену им пришла новая технология — импульсных источников. Главным в ней является ускоритель протонов. Разогнанные в нем сгустки частиц бомбардируют мишень из какого-либо тяжелого металла. Влетающая в ядро высокоэнергичная частица взаимодействует с его отдельными нуклонами и выбивает их из ядра. Остаток находится в состоянии сильного возбуждения, которое снимется за счет испускания гамма-квантов, протонов, нейтронов и более сложных частиц. При этом заряженные частицы быстро теряют энергию на ионизацию материала мишени, а протоны оказываются основной вылетающей из нее компонентой. Их собирают, формируют пучок и отправляют в исследовательский прибор. Первый такой источник построили в Аргонской национальной лаборатории Минэнерго США в 1981 году, а закрыли в 2008-м. Импульсные источники отличаются от реакторных стабильностью работы, безопасностью, высокой яркостью и возможностью создания направленного пучка.
Европейская ассоциация пользователей нейтронных источников (European Neutron Scattering Association, ENSA) высказывалась за строительство самого мощного источника еще с 1993 года, однако этот проект получил зеленый свет лишь в 2011-м, когда 17 стран подписали меморандум о взаимопонимании и определили место постройки будущего комплекса в Швеции с центром обработки и хранения данных в Дании, в Копенгагенском университете. Изначально на роль дома для ESS претендовали еще два города: испанский Бильбао и Дебрецен в Венгрии, но в итоге выбор пал на городок Лунд на юге Швеции. Его выгодно отличали несколько параметров. Во-первых, это старинный студенческий городок; в Лундском университете сегодня находится часть лабораторий, которые позднее переедут в строящиеся для них здания на территории ESS. Во-вторых, он расположен вблизи уже действующего комплекса MAX 4 — мощнейшего источника синхротронного излучения. Это позволит проводить комплексные материаловедческие исследования с применением обоих источников. В-третьих, транспортная доступность: город находится вблизи международного аэропорта Копенгагена и добраться до него можно на поезде за 40 минут. От железнодорожной станции до самого комплекса будет курсировать трамвай, линия которого сейчас строится. Строительство же самого ESS началось в 2014 году.