Odkrijte zgodovino vesolja in razkrijte sestavo temne snovi: megaznanstvene instalacije v Rusiji, ki spreminjajo znanost

Objekti razreda Megascience so močni znanstveni kompleksi za bistveno nove raziskave. Ideja za ustvarjanje takih pojavil v drugi polovici 20. stoletja. Predpona "mega" tukaj ni naključna: takšni projekti so resnično velikanski in nastajajo s financiranjem in sodelovanjem strokovnjakov iz različnih držav in vej znanosti. Megaznanstvene strukture so sestavljene iz številnih komponent: tako fizičnih objektov, kot so ogromni pospeševalci delcev ali teleskopov, kot ultra-modernih informacijskih sistemov za obdelavo podatkov.

Izjemna je tudi naloga kompleksov: Poglej v presegajo osnove znanosti in odgovarjajo na temeljna vprašanja. Na primer, da bi razumeli, kako se je pojavilo vesolje in ali obstaja življenje zunaj Zemlje. Vendar so uporabni ne le z vidika znanstvenega interesa. Raziskovalna odkritja so uporabna v medicini, računalniški tehnologiji in industriji.

7 megaznanstvenih naprav v Rusiji

1. Raziskovalni reaktor PIK

Projekt te instalacije razreda megascience v Gatchini pojavil že v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja, a je začel delovati šele v začetku leta 2021. Zamuda je bila posledica nesreče v jedrski elektrarni v Černobilu: po njej so se podobni kompleksi začeli ponovno preizkušati glede varnosti in s sodelovanjem mednarodne skupine strokovnjakov. Postopek se je vlekel do leta 1991, a se je pojavila nova težava - razpad ZSSR, zaradi česar je bil projekt za nekaj časa popolnoma zamrznjen. V 2000-ih so se vrnili na delo.

PIK je vodno hlajen nevtronski reaktor. Tako se imenujejo naprave, pri katerih navadna voda odvzema toploto, devterij, znan tudi kot težka voda, pa upočasni jedrsko reakcijo. Naloga naprave je ustvarjanje nevtronov. Zdaj na njem deluje pet raziskovalnih postaj od 25, tako da znanstveniki te delce še vedno samo preučujejo. PIK naj bi v celoti zaživel do konca leta 2024. Nato bodo tam izvajali poskuse za preučevanje predmetov v mikrosvetu, obnašanja delcev in jedrskih reakcij ter za ustvarjanje novih materialov, tudi za biomedicino. Znanstveniki predlagatida bo s pomočjo te megaznanstvene instalacije mogoče najti nov pristop k zdravljenju raka.

2. Trkalnik NICA

Superprevodni trkalnik v Dubni je bil ustvarjen za raziskave jedrske snovi. Pri delu na njem je sodelovalo 19 držav, letos pa naj bi megascience začela delovati na polno. S pomočjo takšne postavitve želijo znanstveniki razumeti, kako je veliki pok privedel do nastanka protonov in nevtronov. Trkalnik bo po mnenju raziskovalcev pomagal poustvariti kvark-gluonsko plazmo – to je posebno stanje agregacije snovi v fiziki delcev. Verjame se, da je v njej vesolje bivalo v prvih trenutkih svojega življenja.

Kvark-gluonska plazma se bo razmnoževala zaradi trka žarkov različnih delcev, vključno s težkimi ioni nizkih energij. Za zajemanje rezultatov teh poskusov v pospeševalniku objavljeno dve eksperimentalni postavitvi: MPD in SPD.

3. Tokamak T-15MD

Tokamak, znan tudi kot toroidna komora z magnetnimi tuljavami, je posebna vrsta reaktorja za ustvarjanje termonuklearne fuzije v vroči plazmi. Namestitev T‑15MD je v primerjavi z drugimi megaznanostmi precej kompaktna. Nahaja se v Moskvi, na inštitutu Kurchatov. To je posodobljena različica reaktorja T-15, ki so delali na podlagi zavoda od osemdesetih let prejšnjega stoletja. Leta 2021 je bil predstavljen v novi obliki, vendar se bo do leta 2024 še izboljševal.

Reakcije, ki bodo nastale v T-15MD, spominjajo na procese v jedrih zvezd, ki jih spremlja ogromno sproščanje energije. In tu je glavni namen tokamaka. Znanstveniki upajo, da poskusi tam bo pomagal človeštvo najti nov varen in praktično neizčrpen vir električne energije.

4. Observatorij gama žarkov TAIGA

Ta kompleks vključuje več atmosferskih teleskopov, več kot sto širokokotnih optičnih detektorjev in veliko drugih komponent. Vse skupaj zavzema impresivno ozemlje - nekaj kvadratnih kilometrov. Nahaja se observatorij na astrofizikalnem mestu Irkutske državne univerze v dolini Tunkin: lokacija kot nalašč za opazovanje nebesnih teles, ker je daleč od mest in se tam redko zgodi Večinoma oblačno.

Nadzorni center TAIGA zaslužil leta 2021. Glavna naloga te naprave je iskanje ultravisokoenergetskega sevanja žarkov gama. Takšne reakcije povzročijo eksplozije galaksij ali združitev črnih lukenj. Znanstveniki morajo ujeti žarke gama s pomočjo senzorjev, da bi razumeli naravo vesolja. In tudi, da bi izvedeli več o izvoru nezemeljskih objektov z največjo energijo, kot so supernove in blazarji – aktivna galaktična jedra.

5. Baikal‑GVD (Bajkalski globokomorski nevtrinski teleskop)

Še en mega-znanstveni observatorij. Mimogrede, nahaja ni daleč od TAIGE - v globinah Bajkalskega jezera - in je prav tako začel z delom leta 2021. Pri njegovem ustvarjanju so sodelovali znanstveniki in inženirji iz 11 mednarodnih raziskovalnih središč. Vizualno instalacija ni posebej podobna klasičnemu teleskopu: gre za mrežo kablov, na katerih je sferično steklo detektorji, ki lovijo nevtrine - tako se imenujejo delci brez naboja z majhno maso in ogromno hitrostjo, ki se približuje hitrosti Sveta. Praktično ne komunicirajo z drugimi elementi in letijo povsod. Mimogrede, medtem ko ste brali članek, je ob vas in celo skozi vas letelo več kot sto milijard nevtrinov.

Vrednost teh delcev je v njihovi edinstveni informaciji. Znanstveniki domnevajo, da nevtrini bo pomagal spoznati procese, ki se dogajajo nekje zelo daleč v vesolju, ter spremljati razvoj celih galaksij in nastanek črnih lukenj ogromne mase - 10⁵–10¹¹ mase Sonca. In bajkalski teleskop je takšne delce že ujel. Na primer, leta 2021, hkrati z drugo podobno instalacijo razreda megascience - IceCube, ki se nahaja na južnem polu - posneto nevtrini iz jedra oddaljene galaksije. To je bilo prvič, da so nevtrinski teleskopi na različnih delih planeta zaznali signal iz istega vira.

6. Sinhrotronski oddajnik "KISI-Kurchatov"

Ta mega-znanstveni razredni kompleks odprli davnega leta 1999. Že v 21. stoletju je bil posodobljen: zdaj projekt vključuje kar 16 postaj, na vsaki pa je mogoče izvajati vzporedne raziskave. Mimogrede, v KISS-Kurchatovu letno izvedejo približno 200 poskusov, na katerih dela približno 60 skupin znanstvenikov, tako domačih kot tujih.

Glavni mehanizem tega megaznanstvenega kompleksa je vir sinhrotronskega sevanja. Pomaga pri podrobnem preučevanju, vse do atomskega merila, različnih materialov in predmetov tako žive kot nežive narave. Sinhrotronsko sevanje se uporablja na različnih področjih znanosti – od fizike in medicine do arheologije. Na primer, s pomočjo KISI-Kurchatov lahko sledite izvoru starodavnih artefaktov in preverite, kako zdravila proti raku vplivajo na človeško celično membrano.

7. SILA

Ta megaznanost se šele pripravlja. On se bo prikazal v mestu Protvina pri Moskvi in ​​bo vključeval dve komponenti: vir sinhrotronskega sevanja četrte generacije in laser brez rentgenskih žarkov. Znanstveniki domnevajo, da bo ta kombinacija pomagala razkriti, kako so nastali atomi, molekule, kvarki in drugi delci. To pomeni razumevanje, kako se je vesolje rodilo in razvilo.

Glavni cilj projekta STRENGTH je pridobivanje novega znanja in na njegovi osnovi ustvarjanje novih tehnologij različna področja znanosti in tehnologije, na primer v medicini, znanosti o materialih, kmetijstvu, energija, IT. Skupaj na površini skoraj 190 tisoč kvadratnih kilometrov volja 52 eksperimentalnih postaj in center za obdelavo podatkov. Tam bo lahko raziskovalo približno 200 znanstvenih in izobraževalnih organizacij ter 50 podjetij iz realnih sektorjev gospodarstva - na primer strojništva, metalurgije in kemije ter biologije.