Aflați istoria Universului și dezvăluie compoziția materiei întunecate: instalații de megaștiință din Rusia care schimbă știința

Facilitățile de clasă Megascience sunt complexe științifice puternice pentru cercetări fundamental noi. Ideea de a crea astfel a apărut în a doua jumătate a secolului al XX-lea. Prefixul „mega” nu este întâmplător aici: astfel de proiecte sunt cu adevărat gigantice și sunt create cu finanțarea și participarea specialiștilor din diferite țări și ramuri ale științei. Structurile Megascience constau din multe componente: atât obiecte fizice, cum ar fi acceleratoare uriașe de particule sau telescoape, cât și sisteme informatice ultramoderne pentru procesarea datelor.

Sarcina complexelor este, de asemenea, remarcabilă: uită-te în dincolo de elementele de bază ale științei și să răspundă la întrebări fundamentale. De exemplu, pentru a înțelege cum a apărut Universul și dacă există viață dincolo de Pământ. Dar ele sunt utile nu numai din punct de vedere al interesului științific. Descoperirile făcute prin cercetare sunt utile în medicină, tehnologia computerelor și industrie.

7 megainstalații științifice în Rusia

1. Reactor de cercetare PIK

Proiectul acestei instalații de clasă megaștiință în Gatchina a apărut în anii 1970, dar a început să lucreze abia la începutul anului 2021. Întârzierea s-a datorat accidentului de la centrala nucleară de la Cernobîl: după acesta, complexe similare au început să fie retestate pentru siguranță și cu participarea unui grup internațional de experți. Procesul a durat până în 1991, dar acolo a apărut o nouă dificultate - prăbușirea URSS, din cauza căreia proiectul a fost complet înghețat pentru o perioadă. S-au întors la muncă în anii 2000.

PIK este un reactor cu neutroni răcit cu apă. Acesta este numele dispozitivelor în care apa obișnuită elimină căldura, iar deuteriul, cunoscut și sub numele de apă grea, încetinește reacția nucleară. Sarcina instalației este de a genera neutroni. Acum există cinci stații de cercetare din 25 care funcționează pe el, așa că oamenii de știință încă studiază aceste particule. PIK ar trebui să fie pe deplin operațional până la sfârșitul anului 2024. Apoi se vor desfășura acolo experimente pentru a studia obiectele din microlume, comportamentul particulelor și reacțiile nucleare, precum și pentru a crea noi materiale, inclusiv pentru biomedicină. Oamenii de știință sugeracă cu ajutorul acestei megainstalații de știință se va putea găsi o nouă abordare a tratamentului cancerului.

2. Collider NICA

Cilizor supraconductor în Dubna a fost creat pentru cercetarea materiei nucleare. 19 țări au participat la lucrările la acesta, iar anul acesta megaștiința ar trebui să înceapă să funcționeze în forță. Cu ajutorul unei astfel de configurații, oamenii de știință vor să înțeleagă cum a dus Big Bang-ul la formarea de protoni și neutroni. Potrivit cercetătorilor, ciocnitorul va ajuta la recrearea plasmei cuarci-gluoni - aceasta este o stare specială de agregare a materiei în fizica particulelor. Se crede că în el a locuit Universul în primele momente ale vieții sale.

Plasma quarc-gluon va fi reprodusă datorită ciocnirii fasciculelor de diferite particule, inclusiv ioni grei de energii scăzute. Pentru a surprinde rezultatele acestor experimente în accelerator postat două configurații experimentale: MPD și SPD.

3. Tokamak T‑15MD

Un tokamak, cunoscut și ca o cameră toroidală cu bobine magnetice, este un tip special de reactor pentru crearea fuziunii termonucleare în plasmă fierbinte. Instalația T‑15MD, în comparație cu alte megaștiințe, este destul de compactă. Este situat la Moscova, la Institutul Kurchatov. Aceasta este o versiune modernizată a reactorului T-15, care a lucrat pe baza instituţiei încă din anii '80. A fost lansat într-un nou format în 2021, dar va continua să fie îmbunătățit până în 2024.

Reacțiile care vor fi create în T-15MD seamănă cu procese din nucleele stelelor, însoțite de o eliberare uriașă de energie. Și aici se află scopul principal al tokamak-ului. Oamenii de știință speră că experimente acolo va ajuta omenirea să găsească o nouă sursă sigură și practic inepuizabilă de electricitate.

4. Observatorul de raze gamma TAIGA

Acest complex include mai multe telescoape atmosferice, peste o sută de detectoare optice cu unghi larg și multe alte componente. Totul ocupă un teritoriu impresionant - câțiva kilometri pătrați. Situat observatorul de la situl astrofizic al Universității de Stat Irkutsk din Valea Tunkin: locație perfect pentru observarea corpurilor cerești deoarece este departe de orașe și se întâmplă rar acolo În general noros.

Centrul de control TAIGA câștigat în 2021. Sarcina principală a acestei instalații este de a căuta radiații gamma de ultra-înaltă energie. Astfel de reacții produc explozii de galaxii sau fuziuni ale găurilor negre. Oamenii de știință trebuie să capteze razele gamma folosind senzori pentru a înțelege natura Universului. Și, de asemenea, pentru a afla mai multe despre originea obiectelor extraterestre cu cea mai mare energie, cum ar fi supernovele și blazarii - nuclee galactice active.

5. Baikal-GVD (Baikal Deep-Sea Neutrino Telescope)

Un alt mega-observator științific. Apropo, situat nu este departe de TAIGA - la adâncurile lacului Baikal - și a început, de asemenea, lucrările în 2021. La crearea sa au participat oameni de știință și ingineri din 11 centre internaționale de cercetare. Din punct de vedere vizual, instalația nu seamănă în mod deosebit cu un telescop clasic: este o rețea de cabluri pe care sticla sferică. detectoare care prinde neutrini - acesta este numele dat particulelor fără sarcină cu o masă mică și o viteză uriașă care se apropie de viteza Sveta. Practic nu interacționează cu alte elemente și zboară peste tot. Apropo, în timp ce citii articolul, peste o sută de miliarde de neutrini au zburat lângă tine și chiar prin tine.

Valoarea acestor particule constă în informațiile lor unice. Oamenii de știință sugerează că neutrinii va ajuta aflați despre procesele care au loc undeva foarte departe în Univers și urmăriți, de asemenea, evoluția galaxiilor întregi și formarea găurilor negre de masă enormă - 10⁵–10¹¹ masele Soarelui. Și telescopul Baikal a prins deja astfel de particule. De exemplu, în 2021, simultan cu o altă instalație similară de clasă megaștiință - IceCube, care se află la Polul Sud - înregistrate neutrini din miezul unei galaxii îndepărtate. Aceasta a fost prima dată când telescoapele cu neutrini din diferite părți ale planetei au detectat un semnal din aceeași sursă.

6. Emițător de sincrotron „KISI-Kurchatov”

Acest mega complex de clasă de știință deschis în 1999. Deja în secolul XXI a fost modernizat: acum proiectul include până la 16 stații, la fiecare dintre ele pot fi efectuate cercetări paralele. Apropo, aproximativ 200 de experimente sunt efectuate anual la KISS-Kurchatov, la care lucrează aproximativ 60 de grupuri de oameni de știință, atât naționali, cât și străini.

Mecanismul principal al acestui complex megaștiințific este o sursă de radiație sincrotron. Ajută să studiezi în detaliu, până la scara atomică, diverse materiale și obiecte atât de natură vie, cât și neînsuflețite. Radiația sincrotron este utilizată în diferite domenii ale științei - de la fizică și medicină până la arheologie. De exemplu, cu ajutorul lui KISI-Kurchatov, puteți urmări originea artefactelor antice și puteți verifica modul în care medicamentele anticancer interacționează cu membrana celulară umană.

7. FORTA

Această megaștiință tocmai se pregătește. El va aparea în orașul Protvina de lângă Moscova și va include două componente: o sursă de radiație sincrotron de a patra generație și un laser cu electroni liberi cu raze X. Oamenii de știință sugerează că această combinație va ajuta la dezvăluirea modului în care au apărut atomii, moleculele, quarcii și alte particule. Aceasta înseamnă înțelegerea modului în care s-a născut și s-a dezvoltat Universul.

Obiectivul principal al proiectului STRENGTH este obținerea de noi cunoștințe și crearea de noi tehnologii bazate pe acestea în diverse domenii ale științei și tehnologiei, de exemplu în medicină, știința materialelor, agricultură, energie, IT. În total, pe o suprafață de aproape 190 de mii de kilometri pătrați voi 52 de stații experimentale și un centru de procesare a datelor. Aproximativ 200 de organizații științifice și educaționale și 50 de întreprinderi din sectoare reale ale economiei - de exemplu, inginerie mecanică, metalurgică și chimică și biologică - vor putea desfășura cercetări acolo.