Zistite históriu vesmíru a odhaľte zloženie temnej hmoty: inštalácie na vysokej úrovni v Rusku, ktoré menia vedu
Rôzne / / September 28, 2023
Zariadenia triedy Megascience sú výkonnými vedeckými komplexmi pre zásadne nový výskum. Myšlienka vytvoriť takéto objavil v druhej polovici 20. storočia. Predpona „mega“ tu nie je náhodná: takéto projekty sú skutočne gigantické a vznikajú s financovaním a účasťou odborníkov z rôznych krajín a vedných odborov. Štruktúry megavedy pozostávajú z mnohých komponentov: fyzických objektov, ako sú obrovské urýchľovače častíc alebo teleskopy, ako aj ultramoderné informačné systémy na spracovanie údajov.
Úloha komplexov je tiež vynikajúca: pozrieť sa do nad rámec základov vedy a odpovedať na základné otázky. Napríklad pochopiť, ako vznikol vesmír a či existuje život mimo Zeme. Ale sú užitočné nielen z hľadiska vedeckého záujmu. Objavy uskutočnené prostredníctvom výskumu sú užitočné v medicíne, výpočtovej technike a priemysle.
7 megavedeckých zariadení v Rusku
1. Výskumný reaktor PIK
Projekt tejto megavedeckej inštalácie v Gatchine objavil ešte v 70. rokoch 20. storočia, no začal fungovať až začiatkom roka 2021. Oneskorenie bolo spôsobené haváriou v jadrovej elektrárni v Černobyle: po nej sa podobné komplexy začali opätovne testovať z hľadiska bezpečnosti a za účasti medzinárodného panelu odborníkov. Proces sa vliekol až do roku 1991, ale tam sa objavila nová ťažkosť - rozpad ZSSR, kvôli ktorému bol projekt na chvíľu úplne zmrazený. Vrátili sa do práce v roku 2000.
PIK je vodou chladený neutrónový reaktor. Takto sa označujú zariadenia, v ktorých obyčajná voda odoberá teplo a deutérium, známe aj ako ťažká voda, spomaľuje jadrovú reakciu. Úlohou zariadenia je generovať neutróny. Teraz na ňom beží päť výskumných staníc z 25, takže vedci tieto častice stále len študujú. PIK by mal byť plne funkčný do konca roka 2024. Potom sa tam uskutočnia experimenty na štúdium objektov v mikrosvete, správania častíc a jadrových reakcií, ako aj na vytváranie nových materiálov, a to aj pre biomedicínu. Vedci navrhnúťže pomocou tejto megavedeckej inštalácie bude možné nájsť nový prístup k liečbe rakoviny.
2. Zrážač NICA
Supravodivý urýchľovač v Dubni bol vytvorený pre výskum jadrovej hmoty. Do prác na ňom sa zapojilo 19 krajín a tento rok by mala megaveda začať fungovať naplno. S pomocou takéhoto nastavenia chcú vedci pochopiť, ako Veľký tresk viedol k vytvoreniu protónov a neutrónov. Podľa výskumníkov urýchľovač pomôže obnoviť kvark-gluónovú plazmu – ide o zvláštny stav agregácie hmoty v časticovej fyzike. Verí sa, že práve v ňom sídlil vesmír v prvých chvíľach svojho života.
Kvark-gluónová plazma sa bude reprodukovať v dôsledku kolízie lúčov rôznych častíc, vrátane ťažkých iónov s nízkou energiou. Zachytiť výsledky týchto experimentov v urýchľovači zverejnené dve experimentálne nastavenia: MPD a SPD.
Jednou z úloh je pomôcť spustiť NICA a ďalšie zariadenia na vysokej úrovni v Rusku národný projekt "Veda a univerzity". Teraz sa plánuje montáž všetkých ťažkých komplexov v krajine jediná sieť. Okrem NICA už zahŕňa reaktor PIK, synchrotrónový zdroj SILA, ruský fotónový zdroj RIF, synchrónny zdroj žiarenia KISS-Kurchatov, prstencový fotónový zdroj SKIF, prototyp pulzného neutrónového zdroja OMEGA, ako aj vedecké a vzdelávacie medicínske centrum „Komplex nukleárnej medicíny“. Inštalácie Megascience sa nachádzajú v rôznych regiónoch krajiny a mali by pomôcť ruským vedcom pri objavovaní svetového významu.
Naučiť sa viac
3. Tokamak T-15MD
Tokamak, tiež známy ako toroidná komora s magnetickými cievkami, je špeciálny typ reaktora na vytváranie termonukleárnej fúzie v horúcej plazme. Inštalácia T‑15MD je v porovnaní s inými megavedami pomerne kompaktná. Nachádza sa v Moskve v Kurchatovovom inštitúte. Ide o modernizovanú verziu reaktora T-15, ktorý pracovali na základe inštitúcie od 80. rokov 20. storočia. V roku 2021 bol uvedený na trh v novom formáte, no do roku 2024 sa bude naďalej zlepšovať.
Reakcie, ktoré v T-15MD vzniknú, pripomínajú procesy v jadrách hviezd, sprevádzané obrovským uvoľnením energie. A tu leží hlavný účel tokamaku. Vedci dúfajú, že sa tam experimentuje pomôže ľudstvo nájsť nový bezpečný a prakticky nevyčerpateľný zdroj elektrickej energie.
4. Gamma-lúčové observatórium TAIGA
Tento komplex zahŕňa niekoľko atmosférických ďalekohľadov, viac ako sto širokouhlých optických detektorov a mnoho ďalších komponentov. To všetko zaberá impozantné územie - niekoľko kilometrov štvorcových. Nachádza observatórium na astrofyzikálnom mieste Irkutskej štátnej univerzity v Tunkinskom údolí: umiestnenie ideálne na pozorovanie nebeských telies, pretože je ďaleko od miest a vyskytuje sa tam len zriedka Prevažne zamračené.
Kontrolné centrum TAIGA zarobené v roku 2021. Hlavnou úlohou tejto inštalácie je vyhľadávanie ultravysokoenergetického žiarenia gama. Takéto reakcie spôsobujú výbuchy galaxií alebo zlúčenie čiernych dier. Vedci potrebujú zachytiť gama lúče pomocou senzorov, aby pochopili povahu vesmíru. A tiež dozvedieť sa viac o pôvode mimozemských objektov s najvyššou energiou, ako sú supernovy a blazary – aktívne galaktické jadrá.
5. Bajkal-GVD (Bajkalský hlbokomorský neutrínový teleskop)
Ďalšie mega-vedecké observatórium. Mimochodom, Nachádza nie je to ďaleko od TAIGA - v hĺbke jazera Bajkal - a tiež začalo pracovať v roku 2021. Na jeho vzniku sa podieľali vedci a inžinieri z 11 medzinárodných výskumných centier. Vizuálne sa inštalácia nijako zvlášť nepodobá klasickému teleskopu: ide o sieť káblov, na ktorých je guľové sklo detektory, ktoré zachytávajú neutrína - tak sa nazývajú častice bez náboja s malou hmotnosťou a obrovskou rýchlosťou blížiacou sa rýchlosti Sveta. Prakticky neinteragujú s inými prvkami a lietajú všade. Mimochodom, keď ste čítali článok, vedľa vás a dokonca cez vás preletelo viac ako sto miliárd neutrín.
Hodnota týchto častíc spočíva v ich jedinečnej informácii. Vedci naznačujú, že neutrína pomôže dozvedieť sa o procesoch, ktoré sa odohrávajú niekde veľmi ďaleko vo vesmíre, a tiež sledovať vývoj celých galaxií a tvorbu čiernych dier s obrovskou hmotnosťou - 10⁵–10¹¹ hmotnosti Slnka. A Bajkalský ďalekohľad už také častice zachytil. Napríklad v roku 2021 súčasne s ďalšou podobnou inštaláciou triedy megavedy - IceCube, ktorá sa nachádza na južnom póle - zaznamenané neutrína z jadra vzdialenej galaxie. Bolo to prvýkrát, čo neutrínové teleskopy v rôznych častiach planéty zachytili signál z rovnakého zdroja.
6. Synchrotrónový žiarič "KISI-Kurchatov"
Tento mega-prírodovedný komplex otvorené ešte v roku 1999. Už v 21. storočí bol modernizovaný: teraz projekt zahŕňa až 16 staníc, na každej z nich možno vykonávať paralelný výskum. Mimochodom, v KISS-Kurchatov sa ročne uskutoční asi 200 experimentov, na ktorých pracuje asi 60 skupín vedcov, domácich aj zahraničných.
Hlavným mechanizmom tohto komplexu megavedy je zdroj synchrotrónového žiarenia. Pomáha podrobne študovať až do atómovej mierky rôzne materiály a predmety živej i neživej prírody. Synchrotrónové žiarenie sa využíva v rôznych oblastiach vedy – od fyziky a medicíny až po archeológiu. Napríklad s pomocou KISI-Kurchatov môžete sledovať pôvod starovekých artefaktov a skontrolovať, ako protirakovinové lieky interagujú s ľudskou bunkovou membránou.
7. SILA
Táto megaveda sa len pripravuje. On objaví sa v meste Protvina pri Moskve a bude obsahovať dva komponenty: zdroj synchrotrónového žiarenia štvrtej generácie a röntgenový voľný elektrónový laser. Vedci naznačujú, že táto kombinácia pomôže odhaliť, ako vznikli atómy, molekuly, kvarky a ďalšie častice. To znamená pochopiť, ako sa vesmír zrodil a vyvinul.
Hlavným cieľom projektu SILA je získavanie nových poznatkov a vytváranie nových technológií na ich základe rôzne oblasti vedy a techniky, napríklad v medicíne, materiálovej vede, poľnohospodárstve, energetika, IT. Celkovo na ploche takmer 190 tisíc kilometrov štvorcových bude 52 experimentálnych staníc a centrum spracovania dát. Výskum v ňom bude môcť vykonávať približne 200 vedeckých a vzdelávacích organizácií a 50 podnikov z reálnych odvetví hospodárstva – napríklad strojárskeho, hutníckeho, chemického a biologického.
Inštalácie triedy Megascience pomáhajú vedcom posunúť hranice toho, čo je možné, a pochopiť oveľa viac o povahe vesmíru. Nie každý výskum však vyžaduje komplexy takéhoto rozsahu – niekedy stačia menšie nástroje. Hlavná vec je, že sú moderné. Úlohou je aj aktualizácia prístrojovej základne univerzít, laboratórií a iných organizácií národný projekt "Veda a univerzity". A robí to každý rok. Len v roku 2022 sa aktualizácia prístrojovej databázy dotkla 204 organizácií v 36 krajoch. Mimochodom, väčšina zariadení sa vyrába v Rusku.
Informujte sa o národnom projekte