Как управиться с рентгеном

Наука и технологии
«Эксперт» №25 (710) 28 июня 2010
Российские ученые обладают технологией, способной обеспечить прорывы сразу в нескольких областях науки и техники. Пока лишь одна отечественная компания создала на ее основе инновационный продукт с высоким экспортным потенциалом
Как управиться с рентгеном

В конце 1970-х тридцатилетний доктор физико-математических наук Мурадин Кумахов из НИИ ядерной физики МГУ оказался в числе номинантов на Нобелевскую премию — настолько впечатлил мировую науку открытый им эффект. «Когда обычная частица проходит между плоскостями кристаллической решетки — в своего рода каналах с характерными расстояниями порядка 1–2 ангстрем, — частоты колебаний частицы лежат в оптическом диапазоне. Но если частица релятивистская, из-за эффекта Доплера излучение смещается в рентгеновский и гамма-диапазоны. При этом его интенсивность возрастает в сотни и тысячи раз. Я назвал это явление эффектом при каналировании, — рассказывает Мурадин Кумахов. — Я доказывал, что в кристалле должно быть мощнейшее излучение, энергию которого можно менять, меняя ориентацию кристалла».

Советскому ученому никто не верил три года — до тех пор, пока предсказанный им эффект не обнаружили на крупнейшем в то время электронно-позитронном ускорителе «Стенфорд» в США. Вслед за «Стенфордом» факт усиления излучения в кристалле подтвердили все ведущие ядерные центры мира.

Нобелевку молодой доктор наук тогда так и не получил, но его все равно знает весь мир — имя Кумахова носит второе его открытие, не менее яркое, чем первое. В начале 1980-х Мурадин Кумахов, в то время уже руководитель лаборатории в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова, развил свою теорию, связанную с каналированием, и первым в мире предложил способ, позволявший управлять рентгеновским излучением.

Линза Кумахова

Ученый показал, что для того, чтобы повернуть рентгеновский луч на несколько градусов, его нужно запустить под определенным углом в узкий канал. Луч многократно отразится от внутренних стенок канала и выйдет из него уже в другом направлении. Данный прием позволяет также сфокусировать рентгеновское излучение. Для этого его нужно загнать в пучок из нескольких тысяч по-разному изогнутых каналов, каждый из которых повернет лучи на свой угол. В итоге на выходе получается фокусное пятно размером в несколько микронов.

Такую сложную многоканальную систему Мурадин Кумахов рассчитал и нарисовал на бумаге в 1984 году. Ему снова не поверили: классическая физика утверждала, что рентгеновским излучением невозможно управлять по определению — его коэффициент преломления близок к единице. Другими словами, проходя через разные среды, рентгеновские лучи практически не отклоняются от своего первоначального направления. Нужно было создать устройство, которое продемонстрировало бы очередной «теоретический эффект» Кумахова.

«В качестве аналога кристаллической решетки, которая образует систему каналов в кристаллах, я использовал капилляры, расположенные по отношению к источнику рентгеновского излучения таким образом, чтобы каждый из них захватывал определенную порцию фотонов. И я показал на практике, что при определенном соотношении радиуса кривизны капилляра, его диаметра и угла падения рентгеновских фотонов эти фотоны можно поворачивать, — объясняет автор открытия. — Такой прием был предложен впервые в

У микрокаппилярных систем Кумахова масса многообещающих бизнес-приложений

- ранняя диагностика онкологических заболеваний и остеопороза
- щадящая терапия онкологических заболеваний
- управление движением микро- и нанопотоков жидкостей в медицине
- системы питания топливных элементов
- очистка и фильтрация газов и жидкостей
- высокоточная хромография (разделение и анализ смесей)
- системы связи и телекоммуникаций
- хранение токсичных веществ и грессивных газов