Двух миллиграммов мамонта теперь достаточно

В. Пархомчук презентует АМС.
Этот первый в России ускорительный масс-спектрометр (АМС) создан несколько лет назад в Институте ядерной физики им.Г.И.Будкера СО РАН. «Сейчас он находится в опытной эксплуатации. Мы учимся на нём работать: пробуем определять содержание изотопа С-14 в образцах, чтобы в будущем узнавать возраст геологических и археологических находок», - рассказал член-корреспондент РАН, заведующий научно-исследовательской лабораторией ускорителей в Институте ядерной физики СО РАН Василий Васильевич Пархомчук.
В. Пархомчук презентует АМС.
Ускорительный масс-спектрометр.
Время жизни изотопа С-14 сравнимо со временем жизни нашей цивилизации - 5 тысяч лет. В древности содержание С-14 было примерно таким же. Когда дерево, животное или человек умирали, то содержание С-14 оказывалось близким к единице. А дальше, если кости или дерево пролежали пять тысяч лет, то количество углерода в два раза уменьшилось, ещё пять тысяч – ещё в два раза. Поэтому по количеству С-14 учёные с помощью АМС могут определить, когда остановилась жизнедеятельность того или иного организма.
Ускорительный масс-спектрометр.
Пультовая.
В пультовой комнате идёт настройка источника иона. В АМС помещены 23 различных образца, которые исследователи в ближайшие дни будут датировать. «Вчера вставили эти свежие образцы, а сейчас идёт тренировка – изучаем ток цезия и ионного пучка, измеряем напряжение и так далее», - комментирует В.В.Пархомчук.
Пультовая.
Общий вид АМС.
Диаметр всей установки масс-спектрометра три метра, а высота около шести метров. Внутри находится электроионизационный газ – это шестифтористая сера, которая позволяет получать миллион вольт без пробоев.
Общий вид АМС.
АМС меньше своих зарубежных аналогов.
«Реально мы начали собирать установку в 2005 году и по сравнению с масс-спектрометрами, которые делают за границей, она получилась небольшая. Наверное, можно было её сделать ещё меньше, но у нас не было такой задачи», - отметил Василий Васильевич Пархомчук, возглавлявший создание АМС.
АМС меньше своих зарубежных аналогов.
Фрагмент археологической находки.
Экспедиция археологов СО РАН нашла в Монголии древнюю стоянку и захоронение на глубине 20 метров. Учёные получили образцы и дальше нужно было определить, к какому времени относятся эти находки. «Археологи передали нам для исследования кусочек изделия – не совсем понятно, что это, но похоже на стальной наконечник копья. На самом деле этот предмет длинный, но для подробного изучения нам дали только этот маленький фрагмент», - объяснил В.В.Пархомчук.
Фрагмент археологической находки.
Он же.
Учёные взяли этот кусочек «копья», сделали из него специальную пробу и поместили в масс-спектрометр. Но после того, как исследователи измерили содержание С-14 в образце, оказалось, что изотопа углерода в нём в два раза больше, чем во всех современных образцах. Как будто это копьё принадлежит гостям из будущего или имеет космическое происхождение – например, изготовлено из метеоритного металла. Теперь специалистам предстоит разобраться действительно ли это великое открытие или просто ошибка.
Он же.
АМС.
«Сейчас мы, прежде всего, пробуем работать на АМС с образцами различных пород: например, сравниваем илы из древних озёр и из современных, изучаем образцы из горных ледников, рассматриваем археологические объекты», - рассказал исполнительный директор Центра коллективного пользования «Геохронология кайнозоя», доктор исторических наук Василий Николаевич Зенин.
АМС.
Элемент АМС.
По органическим остаткам, которые находились в керамических сосудах, учёные из лаборатории Аризоны продатировали много археологических объектов на Дальнем Востоке. «Способами химического анализа, применявшимися в России до настоящего момента, подобные результаты получить нереально, а с помощью масс-спектрометра, для которого достаточно нескольких миллиграмм вещества, это возможно», - отметил В.Н.Зенин.
Элемент АМС.
Лаборатория пробоподготовки.
Для того, чтобы обеспечивать масс-спектрометр образцами для датирования, в ЦКП «Геохронология Кайнозоя» создали специальную химическую лабораторию пробоподготовки.
Лаборатория пробоподготовки.
В ней из находки получают коллаген.
В лаборатории пробоподготовки исследователи берут, например, фрагмент кости, механически перетирают его до белого порошка, потом, химически его обрабатывают и получают коллаген.
В ней из находки получают коллаген.
Затем он очищается от примесей...
Полученный раствор специалисты очищают от примесей, которые могли туда попасть за тысячи лет, и сушат, чтобы остался чистый порошок.
Затем он очищается от примесей...
...анализируется...
После этого будущую пробу отправляют на анализ, где смотрят соотношение элементов: если оказывается, что коллаген чистый, то из него получают графит, прессуют и упаковывают. Такую капсулу уже можно помещать прямо в масс-спектрометр и ждать результата.
...анализируется...
... и из него получается графит...
Цель учёных СО РАН разработать методику получения графита из всех существующих образцов органических материалов. «Чтобы не получилось, что мы работаем только с древесным углём или костью. Надо и нагар с древних сосудов анализировать, и пытаться выделить остатки органических материалов из теста, частицы которого остались на древних керамических сосудах.
... и из него получается графит...
... который анализируется в АМС.
«Сейчас мы уже на год вперёд заготовили себе образцы из археологических стоянок Сибири, Израиля, Средней Азии, Дальнего Востока. Сейчас все ждут, когда у нас появятся первые нормальные результаты, и по мере их поступления мы либо растеряем последних клиентов, либо устанем отбиваться от новых. Я надеюсь на последнее», - прокомментировал Василий Николаевич Зенин.
... который анализируется в АМС.
В. Пархомчук презентует АМС.
Ускорительный масс-спектрометр.
Пультовая.
Общий вид АМС.
АМС меньше своих зарубежных аналогов.
Фрагмент археологической находки.
Он же.
АМС.
Элемент АМС.
Лаборатория пробоподготовки.
В ней из находки получают коллаген.
Затем он очищается от примесей...
...анализируется...
... и из него получается графит...
... который анализируется в АМС.

С помощью ускорительного масс-спектрометра в Центре коллективного пользования «Геохронология кайнозоя» Института археологии и этнографии СО РАН можно узнать возраст археологической находки по одной ниточке или нескольким крупинкам древнего теста, прилипшего к глиняному горшку. Журналист COPAH.info побывал в ЦКП, чтобы узнать, как работает уникальная установка и почему предмет, найденный при раскопках в Монголии, возможно, имеет инопланетное происхождение.
Материалы по теме:
Ученые СО РАН создали первый в России ускорительный масс-спектрометр

Подготовила Ангелина Иванова

Если вы хотите не просто посмотреть фото, но и узнать о возможностях ускорительного масс-спектрометра  необходимо перейти в режим «Просмотра».