Uzziniet Visuma vēsturi un atklājiet tumšās matērijas sastāvu: megazinātnes klases instalācijas Krievijā, kas maina zinātni
Literārs Mistrojums / / September 28, 2023
Megascience klases iekārtas ir spēcīgi zinātniski kompleksi principiāli jauniem pētījumiem. Ideja tādu izveidot parādījās 20. gadsimta otrajā pusē. Prefikss “mega” šeit nav nejaušs: šādi projekti ir patiesi gigantiski un tiek veidoti ar dažādu valstu un zinātnes nozaru speciālistu finansējumu un līdzdalību. Megascience struktūras sastāv no daudzām sastāvdaļām: gan fiziskiem objektiem, piemēram, milzīgiem daļiņu paātrinātājiem vai teleskopiem, gan ultramodernām informācijas sistēmām datu apstrādei.
Arī kompleksu uzdevums ir izcils: Ieskaties pārsniedz zinātnes pamatus un atbild uz fundamentāliem jautājumiem. Piemēram, lai saprastu, kā parādījās Visums un vai ir dzīvība ārpus Zemes. Bet tie ir noderīgi ne tikai no zinātniskās intereses viedokļa. Pētījumos veiktie atklājumi ir noderīgi medicīnā, datortehnoloģijās un rūpniecībā.
7 megazinātnes instalācijas Krievijā
1. PIK pētniecības reaktors
Šīs megazinātnes klases instalācijas projekts Gatčinā parādījās vēl pagājušā gadsimta 70. gados, bet darbu sāka tikai 2021. gada sākumā. Kavēšanās bija saistīta ar avāriju Černobiļas atomelektrostacijā: pēc tās līdzīgu kompleksu drošību sāka atkārtoti pārbaudīt, piedaloties starptautiskai ekspertu grupai. Process ievilkās līdz 1991. gadam, taču tur radās jauna grūtība - PSRS sabrukums, kura dēļ projekts uz laiku tika pilnībā iesaldēts. Viņi atgriezās darbā 2000. gados.
PIK ir ar ūdeni dzesējams neitronu reaktors. Tā sauc ierīces, kurās parastais ūdens noņem siltumu, bet deitērijs, kas pazīstams arī kā smagais ūdens, palēnina kodolreakciju. Instalācijas uzdevums ir ģenerēt neitronus. Tagad tajā darbojas piecas pētniecības stacijas no 25, tāpēc zinātnieki joprojām tikai pēta šīs daļiņas. PIK pilnībā jāsāk darboties līdz 2024. gada beigām. Pēc tam tur tiks veikti eksperimenti, lai pētītu objektus mikropasaulē, daļiņu uzvedību un kodolreakcijas, kā arī radītu jaunus materiālus, tostarp biomedicīnai. Zinātnieki ieteiktka ar šīs megazinātnes instalācijas palīdzību būs iespējams atrast jaunu pieeju vēža ārstēšanā.
2. Collider NICA
Supravadošs paātrinātājs Dubnā tika izveidots kodolvielu izpētei. Darbā pie tā piedalījās 19 valstis, un šogad megazinātnei jāsāk darboties pilnā sparā. Ar šādas iestatīšanas palīdzību zinātnieki vēlas saprast, kā Lielais sprādziens izraisīja protonu un neitronu veidošanos. Pēc pētnieku domām, koliders palīdzēs atjaunot kvarka-gluona plazmu - tas ir īpašs vielas agregācijas stāvoklis daļiņu fizikā. Tiek uzskatīts, ka tieši tajā Visums dzīvoja pirmajos dzīves mirkļos.
Kvarka-gluona plazma tiks reproducēta dažādu daļiņu, tostarp zemas enerģijas smago jonu, staru sadursmes dēļ. Lai fiksētu šo eksperimentu rezultātus akseleratorā izlikts divi eksperimentāli iestatījumi: MPD un SPD.
Viens no uzdevumiem ir palīdzēt uzsākt NICA un citas megazinātnes klases iekārtas Krievijā nacionālais projekts "Zinātne un universitātes". Tagad valstī plānots montēt visus lieljaudas kompleksus vienots tīkls. Papildus NICA tajā jau ir PIK reaktors, SILA sinhrotrona avots, Krievijas fotonu avots RIF, KISS-Kurchatov sinhronā starojuma avots, gredzena fotonu avots SKIF, impulsu neitronu avota prototips OMEGA, kā arī zinātniski izglītojošais medicīnas centrs “Komplekss nukleārās medicīnas”. Megascience instalācijas atrodas dažādos valsts reģionos, un tām vajadzētu palīdzēt Krievijas zinātniekiem veikt pasaules nozīmes atklājumus.
Lai uzzinātu vairāk
3. Tokamak T-15MD
Tokamaks, kas pazīstams arī kā toroidāla kamera ar magnētiskām spolēm, ir īpaša veida reaktors kodolsintēzes radīšanai karstā plazmā. T‑15MD instalācija, salīdzinot ar citām megazinātnēm, ir diezgan kompakta. Tas atrodas Maskavā, Kurčatova institūtā. Šī ir modernizēta T-15 reaktora versija, kas ir strādājuši uz iestādes bāzes kopš 80. gadiem. Tas tika palaists jaunā formātā 2021. gadā, bet tiks turpināts uzlabot līdz 2024. gadam.
Reakcijas, kas tiks radītas T-15MD, atgādina procesus zvaigžņu kodolos, ko pavada milzīga enerģijas izdalīšanās. Un šeit ir tokamaka galvenais mērķis. Zinātnieki cer, ka tur eksperimentēs palīdzēs cilvēce, lai atrastu jaunu drošu un praktiski neizsmeļamu elektroenerģijas avotu.
4. TAIGA Gamma staru observatorija
Šis komplekss ietver vairākus atmosfēras teleskopus, vairāk nekā simts platleņķa optiskos detektorus un daudzas citas sastāvdaļas. Tas viss aizņem iespaidīgu teritoriju – vairākus kvadrātkilometrus. Atrodas observatorija Irkutskas Valsts universitātes astrofizikālajā vietā Tunkinas ielejā: atrašanās vieta lieliski piemērots debess ķermeņu novērošanai, jo atrodas tālu no pilsētām un tur notiek reti Pārsvarā mākoņains.
TAIGA vadības centrs nopelnījis 2021. gadā. Šīs instalācijas galvenais uzdevums ir meklēt īpaši augstas enerģijas gamma starojumu. Šādas reakcijas izraisa galaktiku sprādzienus vai melno caurumu saplūšanu. Zinātniekiem ir jātver gamma stari, izmantojot sensorus, lai izprastu Visuma būtību. Un arī uzzināt vairāk par ārpuszemes objektu ar visaugstāko enerģiju izcelsmi, piemēram, supernovām un blazāriem - aktīviem galaktikas kodoliem.
5. Baikāla-GVD (Baikāla dziļjūras neitrīna teleskops)
Kārtējā megazinātniskā observatorija. Starp citu, atrodas tas nav tālu no TAIGAS - Baikāla ezera dziļumā - un arī sāka darbu 2021. gadā. Tās tapšanā piedalījās zinātnieki un inženieri no 11 starptautiskiem pētniecības centriem. Vizuāli iekārta nav īpaši līdzīga klasiskajam teleskopam: tas ir kabeļu tīkls, uz kura ir sfērisks stikls detektori, kas tver neitrīnos - tā sauc daļiņas bez lādiņa ar niecīgu masu un milzīgu ātrumu, kas tuvojas ātrumam Sveta. Viņi praktiski nesadarbojas ar citiem elementiem un lido visur. Starp citu, kamēr jūs lasījāt rakstu, jums blakus un pat cauri lidoja vairāk nekā simts miljardu neitrīno.
Šo daļiņu vērtība slēpjas to unikālajā informācijā. Zinātnieki liek domāt, ka neitrīno palīdzēs uzzināt par procesiem, kas notiek kaut kur ļoti tālu Visumā, kā arī sekot līdzi veselu galaktiku evolūcijai un milzīgas masas melno caurumu veidošanās - 10⁵–10¹¹ Saules masas. Un Baikāla teleskops jau ir noķēris šādas daļiņas. Piemēram, 2021. gadā vienlaikus ar citu līdzīgu megazinātnes klases instalāciju - IceCube, kas atrodas Dienvidpolā - ierakstīts neitrīno no attālas galaktikas kodola. Šī bija pirmā reize, kad neitrīno teleskopi dažādās planētas daļās atklāja signālu no viena un tā paša avota.
6. Sinhrotronu emitētājs "KISI-Kurchatov"
Šis mega-zinātņu klases komplekss atvērts vēl 1999. gadā. Jau 21. gadsimtā tas tika modernizēts: tagad projekts ietilpst pat 16 stacijas, katrā no kurām var veikt paralēlus pētījumus. Starp citu, KISS-Kurčatovā katru gadu tiek veikti aptuveni 200 eksperimenti, kuros strādā apmēram 60 gan vietējo, gan ārvalstu zinātnieku grupas.
Šī megazinātņu kompleksa galvenais mehānisms ir sinhrotrona starojuma avots. Tas palīdz detalizēti, līdz pat atomu mērogā izpētīt dažādus gan dzīvās, gan nedzīvās dabas materiālus un objektus. Sinhrotronu starojumu izmanto dažādās zinātnes jomās – no fizikas un medicīnas līdz arheoloģijai. Piemēram, ar KISI-Kurchatov palīdzību jūs varat izsekot seno artefaktu izcelsmei un pārbaudīt, kā pretvēža zāles mijiedarbojas ar cilvēka šūnu membrānu.
7. SPĒKS
Šī megazinātne tikai tiek gatavota. Viņš parādīsies Protvinas pilsētā netālu no Maskavas un ietvers divas sastāvdaļas: ceturtās paaudzes sinhrotronu starojuma avotu un rentgena brīvo elektronu lāzeru. Zinātnieki norāda, ka šī kombinācija palīdzēs atklāt, kā radās atomi, molekulas, kvarki un citas daļiņas. Tas nozīmē saprast, kā Visums ir dzimis un attīstījies.
Projekta STRENGTH galvenais mērķis ir iegūt jaunas zināšanas un uz tām balstītas jaunas tehnoloģijas dažādās zinātnes un tehnoloģiju jomās, piemēram, medicīnā, materiālzinātnē, lauksaimniecībā, enerģētika, IT. Kopumā gandrīz 190 tūkstošu kvadrātkilometru platībā gribu 52 eksperimentālās stacijas un datu apstrādes centrs. Tajā pētījumus varēs veikt aptuveni 200 zinātnes un izglītības organizācijas un 50 uzņēmumi no reālajām tautsaimniecības nozarēm - piemēram, mašīnbūves, metalurģijas un ķīmiskās un bioloģiskās.
Megascience klases instalācijas palīdz zinātniekiem nobīdīt iespējamās robežas un saprast daudz vairāk par Visuma būtību. Bet ne visiem pētījumiem ir nepieciešami šāda mēroga kompleksi - dažreiz pietiek ar mazākiem rīkiem. Galvenais, lai tie būtu moderni. Arī augstskolu, laboratoriju un citu organizāciju instrumentu bāzes atjaunināšana ir uzdevums nacionālais projekts "Zinātne un universitātes". Un viņš to dara katru gadu. 2022. gadā vien instrumentu datu bāzes atjaunināšana skāra 204 organizācijas 36 reģionos. Starp citu, lielākā daļa ierīču tiek ražotas Krievijā.
Uzziniet par valsts projektu