Сазнајте историју Универзума и откријте састав тамне материје: инсталације класе меганаука у Русији које мењају науку
мисцеланеа / / September 28, 2023
Објекти класе Мегасциенце су моћни научни комплекси за фундаментално нова истраживања. Идеја за стварање такве појавио у другој половини 20. века. Префикс „мега“ овде није случајан: такви пројекти су заиста гигантски и настају уз финансирање и учешће стручњака из различитих земаља и грана науке. Меганаучне структуре се састоје од многих компоненти: како физичких објеката, као што су огромни акцелератори честица или телескопи, тако и ултрамодерних информационих система за обраду података.
Задатак комплекса је такође изванредан: Погледај у мимо основа науке и одговори на фундаментална питања. На пример, да разумемо како се појавио Универзум и да ли постоји живот изван Земље. Али они су корисни не само са становишта научног интереса. Открића остварена истраживањем корисна су у медицини, компјутерској технологији и индустрији.
7 меганаучних инсталација у Русији
1. ПИК истраживачки реактор
Пројекат ове инсталације класе меганауке у Гачини појавио још седамдесетих година прошлог века, али је почео да ради тек почетком 2021. године. До кашњења је дошло због несреће у нуклеарној електрани у Чернобиљу: након ње, слични комплекси су почели да се поново тестирају на безбедност и уз учешће међународног панела стручњака. Процес се развукао до 1991. године, али се ту појавила нова потешкоћа - распад СССР-а, због чега је пројекат неко време био потпуно замрзнут. Вратили су се на посао 2000-их.
ПИК је неутронски реактор са воденим хлађењем. Ово је назив за уређаје у којима обична вода уклања топлоту, а деутеријум, познат и као тешка вода, успорава нуклеарну реакцију. Задатак инсталације је да генерише неутроне. Сада на њему ради пет истраживачких станица од 25, тако да научници још само проучавају ове честице. ПИК би требало да буде у потпуности оперативан до краја 2024. године. Тада ће тамо бити спроведени експерименти за проучавање објеката у микросвету, понашања честица и нуклеарних реакција, као и за стварање нових материјала, укључујући и биомедицину. Научници предложитида ће уз помоћ ове меганаучне инсталације бити могуће пронаћи нови приступ лечењу рака.
2. Цоллидер НИЦА
Суперпроводни колајдер у Дубни је створен за истраживање нуклеарне материје. У раду на њему учествовало је 19 земаља, а ове године би меганаука требало да почне да делује пуном снагом. Уз помоћ такве поставке, научници желе да схвате како је Велики прасак довео до формирања протона и неутрона. Према истраживачима, колајдер ће помоћи да се поново створи кварк-глуонска плазма - ово је посебно стање агрегације материје у физици честица. Верује се да је управо у њему боравио Универзум у првим тренуцима свог живота.
Кварк-глуонска плазма ће се репродуковати услед судара снопова различитих честица, укључујући тешке јоне ниске енергије. Да би се резултати ових експеримената ухватили у акцелератору објављено две експерименталне поставке: МПД и СПД.
Помоћ у покретању НИЦА и других објеката меганаучне класе у Русији је један од задатака национални пројекат "Наука и универзитети". Сада се планира склапање свих тешких комплекса у земљи једна мрежа. Поред НИЦА, већ укључује ПИК реактор, синхротронски извор СИЛА, руски фотонски извор РИФ, КИСС-Курчатов синхрони извор зрачења, прстенасти извор фотона СКИФ, прототип пулсног неутронског извора ОМЕГА, као и научно-образовни медицински центар „Комплекс нуклеарне медицине“. Инсталације Мегасциенце налазе се у различитим регионима земље и требало би да помогну руским научницима да дођу до открића од светског значаја.
Да сазнате више
3. Токамак Т‑15МД
Токамак, познат и као тороидална комора са магнетним калемовима, је посебан тип реактора за стварање термонуклеарне фузије у врућој плазми. Инсталација Т‑15МД је, у поређењу са другим меганаукама, прилично компактна. Налази се у Москви, у Институту Курчатов. Ово је модернизована верзија реактора Т-15, који радили на бази установе од 1980-их година. Покренут је у новом формату 2021. године, али ће наставити да се побољшава до 2024. године.
Реакције које ће се створити у Т-15МД подсећају на процесе у језгри звезда, праћене огромним ослобађањем енергије. И ту лежи главна сврха токамака. Научници се надају да експерименти постоје помоћи ће човечанство да пронађе нови сигуран и практично непресушан извор електричне енергије.
4. ТАИГА Гама-зрака опсерваторија
Овај комплекс укључује неколико атмосферских телескопа, више од стотину широкоугаоних оптичких детектора и много више компоненти. Све то заузима импресивну територију - неколико квадратних километара. Налази се опсерваторија на астрофизичком локалитету Иркутског државног универзитета у долини Тункин: локација савршено за посматрање небеских тела јер је далеко од градова и ретко се тамо дешава Претежно облачно.
Контролни центар ТАИГА зарадила у 2021. Главни задатак ове инсталације је тражење ултрависоке енергије гама зрачења. Такве реакције производе експлозије галаксија или спајање црних рупа. Научници треба да ухвате гама зраке помоћу сензора да би разумели природу Универзума. И такође да сазнате више о пореклу ванземаљских објеката са највећом енергијом, као што су супернове и блазари - активна галактичка језгра.
5. Бајкал-ГВД (бајкалски дубокоморски неутрински телескоп)
Још једна меганаучна опсерваторија. Између осталог, налази се није далеко од ТАИГЕ - у дубинама Бајкалског језера - и такође је почео са радом 2021. У његовом креирању учествовали су научници и инжењери из 11 међународних истраживачких центара. Визуелно, инсталација није посебно слична класичном телескопу: то је мрежа каблова на којима је сферно стакло детектори који хватају неутрине - тако се називају честице без наелектрисања са малом масом и огромном брзином која се приближава брзини Света. Они практично не комуницирају са другим елементима и лете свуда. Иначе, док сте читали чланак, поред вас, па чак и кроз вас, летело је више од сто милијарди неутрина.
Вредност ових честица лежи у њиховим јединственим информацијама. Научници сугеришу да неутрини помоћи ће научите о процесима који се дешавају негде веома далеко у Универзуму, а такође пратите еволуцију читавих галаксија и формирање црних рупа огромне масе - 10⁵–10¹¹ масе Сунца. А бајкалски телескоп је већ ухватио такве честице. На пример, 2021. године, истовремено са другом сличном инсталацијом меганаучне класе - ИцеЦубе, која се налази на Јужном полу - снимљено неутрина из језгра далеке галаксије. Ово је био први пут да су неутрински телескопи у различитим деловима планете открили сигнал из истог извора.
6. Синхротронски емитер "КИСИ-Курчатов"
Овај комплекс меганаучне класе отворен још 1999. године. Већ у 21. веку је модернизован: сада пројекат укључује чак 16 станица од којих се на свакој могу вршити паралелна истраживања. Иначе, у КИСС-Курцхатов се годишње изведе око 200 експеримената, на којима ради око 60 група научника, како домаћих тако и страних.
Главни механизам овог комплекса меганауке је извор синхротронског зрачења. Помаже да се детаљно проуче, све до атомских размера, различити материјали и предмети како живе тако и неживе природе. Синхротронско зрачење се користи у различитим областима науке – од физике и медицине до археологије. На пример, уз помоћ КИСИ-Курцхатов, можете пратити порекло древних артефаката и проверити како лекови против рака утичу на мембрану људске ћелије.
7. СИЛА
Ова меганаука се управо припрема. Он Појавиће у граду Протвина код Москве и укључиваће две компоненте: извор синхротронског зрачења четврте генерације и ласер без рендгенских зрака. Научници сугеришу да ће ова комбинација помоћи да се открије како су настали атоми, молекули, кваркови и друге честице. То значи разумевање како је Универзум рођен и развијен.
Главни циљ пројекта СТРЕНГТХ је стицање нових знања и стварање нових технологија заснованих на њима разне области науке и технологије, на пример у медицини, науци о материјалима, пољопривреди, енергија, ИТ. Укупно, на површини од скоро 190 хиљада квадратних километара воља 52 експерименталне станице и центар за обраду података. Око 200 научних и образовних организација и 50 предузећа из реалног сектора привреде - на пример, машинског, металуршког и хемијско-биолошког - моћи ће тамо да спроводи истраживања.
Инсталације класе Мегасциенце помажу научницима да померају границе могућег и разумеју много више о природи Универзума. Али не захтевају сва истраживања комплексе таквог обима — понекад су довољни мањи алати. Главна ствар је да су модерни. Задатак је и ажурирање инструменталне базе универзитета, лабораторија и других организација национални пројекат "Наука и универзитети". И он то ради сваке године. Само у 2022. ажурирање базе података о инструментима утицало је на 204 организације у 36 региона. Иначе, већина уређаја се производи у Русији.
Сазнајте више о националном пројекту