16
Календарь конференций
  • 8 апреля – 31 декабря

    Ежегодный Фестиваль школьных средств массовой информации на факультете журналистики МГУ

  • 25 – 29 августа

    Международный симпозиум по космическим лучам предельно высоких энергий UHECR-2020

  • 25 – 29 августа

    Симпозиум № 365 Международного астрономического союза «Динамика конвективных зон и атмосфер Солнца и звезд»

  • 1 – 30 ноября

    Внутривузовский этап в МГУ имени М.В. Ломоносова Всероссийского конкурса научно-исследовательских работ студентов и аспирантов "Наука будущего - наука молодых"

  • 10 – 11 ноября

    V Международная научно-практическая конференция «Инновационная экономика и менеджмент: методы и технологии»

  • 23 – 26 ноября

    Всероссийская конференция и XII научная молодежная Школа с международным участием

  • 17 – 18 декабря

    VII Международная научная конференция «Русская литература ХХ–XXI веков как единый процесс (проблемы теории и методологии изучения)»

  • 1 сентября – 31 декабря

    Форум «Гуманитарные науки и вызовы современности»

  • 8 апреля – 31 декабря

    Ежегодный Фестиваль школьных средств массовой информации на факультете журналистики МГУ

  • 2 февраля

    Международная научная конференция "Новые идеи и теоретические аспекты инженерной геологии"

Все конференции

Рентгеновский мираж

Международный коллектив ученых из МГУ, ОИВТ РАН (Россия), Канзайского института фотонных исследований и Высшей школы по созданию новой фотонной индустрии в Хамамацу (Япония) доказал, что существуют миражи в рентгеновской области спектра

Лет 10 назад я спрашивал у знающего человека: раз есть красные, зеленые и голубые лазеры, то может быть есть ультрафиолетовые и рентгеновские? Мне говорили: о да, лазеры, излучающие в ультрафиолете существуют, — очень опасная вещь для кожи, не говоря уж про глаза, но вот с рентгеновскими лазерами — сложность. Непонятно, что должно быть источником. Возможно, мой собеседник был просто не в курсе, что на самом деле идея таких лазеров существует уже много лет. Впервые она была обоснована в 1973 году на кафедре общей физики и волновых процессов физфака тогдашним ректором МГУ Ремом Хохловым. А в 1981-ом о возможности создания рентгеновских лазеров с ядерной накачкой заявили американцы, и на этой основе разработали свою знаменитую космическую программу «Звездных войн».

Сейчас рентгеновские лазеры уже вовсю работают — не на войну — на науку, а традиции, заложенные 40 лет на физфаке МГУ, продолжают жить. Весьма изящная работа, выполненная его сотрудниками в составе интернациональной группы ученых из России и Японии, была недавно опубликована в Nature Communications (DOI:10.1038/ncomms2923). При изучении свойств рентгеновского лазера исследователи впервые смогли наблюдать мираж в рентгеновском диапазоне спектра. Более того, в процессе поиска физических основ наблюдаемого явления, им удалось не только определить условия, необходимые для формирования в рентгеновском лазере миражей, но и впервые разработать теорию возникновения этого примечательного явления. «Мы построили общую теорию миража, и, насколько мы понимаем, в оптике ее раньше не было, — имелось только качественное объяснение», — комментирует статью участник работы со стороны физического факультета МГУ, доцент кафедры общей физики и волновых процессов Сергей Магницкий.

Миражи в оптическом диапазоне хорошо известны как красивое и загадочное явление, зарождающееся в атмосфере Земли. Всем известны примеры миражей в пустыне, — когда утомленный путешественник видит на земле нечто похожее на воду. Да и на раскаленном асфальте тоже иногда можно наблюдать ненастоящие лужицы.

Главная причина возникновения миражей — сильная неоднородность воздуха из-за разного прогрева его слоев. Распространение лучей в такой среде далеко от прямолинейного (очень сильно различаются показатели преломления различных слоев воздуха), и в итоге наблюдатель вместе (или вместо) отдалённого объекта видит его мнимое изображение, смещённое относительно оригинала.

Работая с рентгеновским лазером, исследователи наблюдали чередование темных и светлых колец — интерференционную картину рентгеновских лучей от двух когерентных источников. Явление было необычным, ведь в лазере источник (генератор) излучения, вообще говоря, один. «Происхождение этих колец было исключительно странным, и на первый взгляд, совершенно необъяснимым», — рассказывает Магницкий. Однако вскоре удалось разобраться в этом явлении и объяснить его природу, в том числе математически.

Хорошо известно, что в обычных средах показатель преломления для рентгеновского излучения очень мало отличается от единицы. В сущности по этой причине до сих пор, несмотря на более чем столетнюю историю широчайшего применения рентгеновского излучения, миражей в этом диапазоне не наблюдалось. Появление мощных лазерных установок полностью изменило ситуацию, так как позволило создавать новую среду — плазму с электронной плотностью, превышающей 1019 см-3, где рефракция рентгеновского излучения играет большую роль1. К таким средам относятся, например, активные среды рентгеновских лазеров.

Для описания наблюдаемого феномена, ученым удалось разработать универсальный алгоритм — они вывели уравнение, с помощью которого математически можно описать не только рентгеновский, но и любой другой мираж.

Для расчета распространения рентгеновских лучей в плазме ученые МГУ изобрели специальный подход, где учитывались ее гидродинамические параметры. Они показали, что в плазме создается второй, мнимый, источник излучения, который жестко связан по фазе с генератором – иными словами, когерентен с ним. Взаимодействие излучения этих источников приводит к образованию интерференционной картины — по сути миража, но с новым отличительным свойством — когерентностью.

По словам Сергея Магницкого, результаты работы можно дальше развивать в двух интересных практических направлениях. Во-первых, это рентгеновские голограммы, которые реализуемы из-за возникновения в плазме двух когерентных рентгеновских источников. Причем, изображения объектов могут быть получены с очень высоким разрешением порядка 10 нм. «В этом направлении мы уже активно работаем», — говорит ученый. Во-вторых, это так называемый клоукинг – специальные покрытия, с помощью которых объекты делают невидимыми. «В оптике (т.е. для видимого света. — Ред.) здесь достигнуты определенные успехи, — рассказывает Магницкий. — Теперь представьте, что в оптическом диапазоне все готово, достигнута невидимость каких-то вещей. Но если использовать рентгеновский источник излучения, то все они сразу станут видны. Раньше казалось, что клоукинг здесь невозможен, поскольку эффект от него — по сути разновидность миража, а рентгеновских миражей никто до нас не наблюдал. Наши результаты открывают возможность хотя бы начать думать о таких покрытиях, которые бы сделали объекты невидимыми и в рентгене». «Но клоукинг в рентгене – это перспектива весьма далекого будущего», — добавляет ученый.

к.х.н. Иван Охапкин,
Управление инновационной политики и международных научных связей

1 Рефракция, то есть, преломление рентгеновских лучей в такой среде появляется, потому что в ней возможны сильные неоднородности электронной плотности; по сути только к подобного рода неоднородностям рентгеновские лучи и «чувствительны»