Альфа-частица — это маленький, но тяжёлый осколок атомного ядра. Летит она недалеко, но бьёт сильно: оставляет плотный след повреждений, как пуля, прошивающая мишень. Именно поэтому альфа-излучение используют в медицине, чтобы точечно уничтожать раковые клетки. Но как именно клетка отвечает на такой удар — зависит от энергии частицы, от того, сколько их прилетело и как быстро, и от того, в какие места они попали. Раньше изучать это было трудно: частицы в воздухе быстро теряют энергию, и управлять ими получалось плохо.
Новая установка решает эту проблему. Источник альфа-частиц поместили в вакуумную камеру — там им не с чем сталкиваться по пути. Расстояние от источника до мишени меняется от 57 до 381 мм, и это позволяет менять поток частиц в сто раз. Энергию можно ослаблять, ставя на пути поглощающие слои, — от нуля до 4,6 МэВ. А мишень закреплена на подвижном столике, который движется по заданной программе: можно нарисовать частицами полоску, сетку или любую фигуру. Время облучения управляется затвором с точностью до 0,3 секунды.
Такая точность открывает путь к систематическим опытам. Можно отдельно менять энергию, отдельно — скорость подачи, отдельно — рисунок облучения. Это важно для улучшения таргетной альфа-терапии, когда радиоактивные атомы доставляют прямо к опухоли. И для защиты от радиации: мы лучше поймём, какие дозы и режимы безопасны, а какие нет.
Альфа-частица — это ядро атома гелия: два протона и два нейтрона. Её легко остановить даже листом бумаги, но внутри живой ткани она оставляет очень концентрированный след повреждений.