Sužinokite Visatos istoriją ir atskleiskite tamsiosios materijos sudėtį: megamokslo klasės instaliacijos Rusijoje, kurios keičia mokslą
įvairenybės / / September 28, 2023
Megascience klasės įrenginiai yra galingi moksliniai kompleksai iš esmės naujiems tyrimams. Idėja sukurti tokią pasirodė antroje pusėje. Priešdėlis „mega“ čia neatsitiktinis: tokie projektai išties gigantiški ir kuriami finansuojant bei dalyvaujant įvairių šalių ir mokslo šakų specialistams. Megascience struktūros susideda iš daugybės komponentų: tiek fizinių objektų, kaip didžiuliai dalelių greitintuvai ar teleskopai, tiek itin modernių informacinių sistemų duomenų apdorojimui.
Kompleksų užduotis taip pat yra išskirtinė: įsižiūrėk peržengti mokslo pagrindus ir atsakyti į esminius klausimus. Pavyzdžiui, suprasti, kaip atsirado Visata ir ar yra gyvybės už Žemės. Tačiau jie naudingi ne tik mokslinio susidomėjimo požiūriu. Tyrimų metu padaryti atradimai naudingi medicinoje, kompiuterinėse technologijose ir pramonėje.
7 megamokslo įrenginiai Rusijoje
1. PIK tyrimų reaktorius
Šios megamokslo klasės įrengimo projektas Gatčinoje pasirodė dar aštuntajame dešimtmetyje, tačiau pradėjo dirbti tik 2021 metų pradžioje. Uždelsta dėl avarijos Černobylio atominėje elektrinėje: po jos panašūs kompleksai pradėti pakartotinai tikrinti dėl saugumo, dalyvaujant tarptautinei ekspertų grupei. Procesas užsitęsė iki 1991 m., tačiau ten iškilo naujas sunkumas - SSRS žlugimas, dėl kurio projektas kuriam laikui buvo visiškai įšaldytas. Jie grįžo į darbą 2000-aisiais.
PIK yra vandeniu aušinamas neutroninis reaktorius. Taip vadinami prietaisai, kuriuose paprastas vanduo šalina šilumą, o deuteris, dar vadinamas sunkiuoju vandeniu, sulėtina branduolinę reakciją. Įrenginio užduotis – generuoti neutronus. Dabar jame veikia penkios tyrimo stotys iš 25, todėl mokslininkai vis dar tik tiria šias daleles. Visiškai PIK turėtų pradėti veikti iki 2024 metų pabaigos. Tada ten bus atliekami eksperimentai, skirti tirti mikropasaulio objektus, dalelių elgseną ir branduolines reakcijas, taip pat kurti naujas medžiagas, įskaitant biomediciną. Mokslininkai pasiūlytikad šios megamokslo instaliacijos pagalba bus galima rasti naują požiūrį į vėžio gydymą.
2. Collider NICA
Superlaidus greitintuvas Dubnoje buvo sukurtas branduolinių medžiagų tyrimams. Jo darbuose dalyvavo 19 šalių, o šiemet megamokslas turėtų pradėti veikti visu pajėgumu. Tokios sąrankos pagalba mokslininkai nori suprasti, kaip Didysis sprogimas paskatino protonų ir neutronų susidarymą. Tyrėjų teigimu, greitintuvas padės atkurti kvarko-gliuono plazmą – tai ypatinga dalelių fizikos medžiagos agregacijos būsena. Manoma, kad būtent joje Visata gyveno pirmosiomis savo gyvenimo akimirkomis.
Kvarko-gliuono plazma bus atkurta dėl skirtingų dalelių pluoštų, įskaitant mažos energijos sunkiuosius jonus, susidūrimo. Norėdami užfiksuoti šių eksperimentų rezultatus greitintuve paskelbta dvi eksperimentinės sąrankos: MPD ir SPD.
Viena iš užduočių yra padėti paleisti NICA ir kitus megamokslo klasės įrenginius Rusijoje nacionalinis projektas „Mokslas ir universitetai“. Dabar planuojama surinkti visus šalies sunkiasvorius kompleksus vienas tinklas. Be NICA, jame jau yra PIK reaktorius, SILA sinchrotrono šaltinis, Rusijos fotonų šaltinis RIF, KISS-Kurchatov sinchroninės spinduliuotės šaltinis, žiedo fotonų šaltinis SKIF, prototipas impulsinis neutronų šaltinis OMEGA, taip pat mokslinis ir edukacinis medicinos centras „Branduolinės medicinos kompleksas“. „Megascience“ įrenginiai yra skirtinguose šalies regionuose ir turėtų padėti Rusijos mokslininkams padaryti pasaulinės reikšmės atradimus.
Norėdami sužinoti daugiau
3. Tokamakas T-15MD
Tokamakas, taip pat žinomas kaip toroidinė kamera su magnetinėmis ritėmis, yra specialus reaktoriaus tipas, skirtas termobranduolinės sintezės kūrimui karštoje plazmoje. T-15MD įrenginys, palyginti su kitais megamokslais, yra gana kompaktiškas. Jis įsikūręs Maskvoje, Kurchatovo institute. Tai modernizuota T-15 reaktoriaus versija, kuri dirbo institucijos pagrindu nuo 1980 m. Jis buvo pristatytas nauju formatu 2021 m., tačiau bus toliau tobulinamas iki 2024 m.
Reakcijos, kurios bus sukurtos T-15MD, primena žvaigždžių branduoliuose vykstančius procesus, kuriuos lydi didžiulis energijos išsiskyrimas. Ir čia yra pagrindinis tokamako tikslas. Mokslininkai tikisi, kad eksperimentai ten pades žmonijai surasti naują saugų ir praktiškai neišsenkamą elektros šaltinį.
4. TAIGA gama spindulių observatorija
Šį kompleksą sudaro keli atmosferiniai teleskopai, daugiau nei šimtas plačiakampių optinių detektorių ir daug daugiau komponentų. Visa tai užima įspūdingą teritoriją – kelių kvadratinių kilometrų. Įsikūręs Observatorija Irkutsko valstybinio universiteto astrofizinėje vietoje Tunkino slėnyje: vieta puikiai tinka stebėti dangaus kūnus, nes yra toli nuo miestų ir retai ten nutinka Daugiausia debesuota.
TAIGA valdymo centras uždirbo 2021 metais. Pagrindinė šios instaliacijos užduotis – ieškoti itin didelės energijos gama spinduliuotės. Tokios reakcijos sukelia galaktikų sprogimus arba juodųjų skylių susiliejimą. Mokslininkai turi užfiksuoti gama spindulius naudodami jutiklius, kad suprastų Visatos prigimtį. Taip pat daugiau sužinoti apie nežemiškų didžiausią energiją turinčių objektų, tokių kaip supernovos ir blazarai – aktyvių galaktikos branduolių kilmę.
5. Baikalo-GVD (Baikalo giliavandenis neutrino teleskopas)
Dar viena mega mokslo observatorija. Beje, esančios jis yra netoli TAIGO - Baikalo ežero gelmėse - ir taip pat pradėjo dirbti 2021 m. Kuriant jį dalyvavo mokslininkai ir inžinieriai iš 11 tarptautinių tyrimų centrų. Vizualiai instaliacija nėra ypač panaši į klasikinį teleskopą: tai kabelių tinklas, ant kurio yra sferinis stiklas detektoriai, gaudantys neutrinus – taip vadinamos dalelės be krūvio, turinčios mažą masę ir didžiuliu greičiu, artėjančiu prie greičio Sveta. Jie praktiškai nesąveikauja su kitais elementais ir skraido visur. Beje, kol skaitėte straipsnį, šalia jūsų ir net per jus praskriejo daugiau nei šimtas milijardų neutrinų.
Šių dalelių vertė slypi jų unikalioje informacijoje. Mokslininkai teigia, kad neutrinai pades sužinoti apie procesus, vykstančius kažkur labai toli Visatoje, taip pat stebėti ištisų galaktikų evoliuciją ir didžiulės masės juodųjų skylių susidarymą – 10⁵–10¹¹ Saulės masių. O Baikalo teleskopas tokias daleles jau pagavo. Pavyzdžiui, 2021 m., kartu su kita panašia megamokslo klasės instaliacija – „IceCube“, kuri yra Pietų ašigalyje – įrašytas neutrinai iš tolimos galaktikos šerdies. Tai buvo pirmas kartas, kai neutrinų teleskopai skirtingose planetos vietose aptiko signalą iš to paties šaltinio.
6. Sinchrotroninis spinduolis "KISI-Kurchatov"
Šis mega-mokslo klasės kompleksas atidaryta dar 1999 metais. Jau XXI amžiuje jis buvo modernizuotas: dabar projektas apima net 16 stočių, kurių kiekvienoje galima atlikti lygiagrečius tyrimus. Beje, „KISS-Kurchatov“ kasmet atliekama apie 200 eksperimentų, kuriuose dirba apie 60 tiek vietinių, tiek užsienio mokslininkų grupių.
Pagrindinis šio megamokslo komplekso mechanizmas yra sinchrotroninės spinduliuotės šaltinis. Tai padeda išsamiai, iki atominio masto, tyrinėti įvairias gyvosios ir negyvosios gamtos medžiagas ir objektus. Sinchrotroninė spinduliuotė naudojama įvairiose mokslo srityse – nuo fizikos ir medicinos iki archeologijos. Pavyzdžiui, KISI-Kurchatov pagalba galite sekti senovės artefaktų kilmę ir patikrinti, kaip vaistai nuo vėžio sąveikauja su žmogaus ląstelės membrana.
7. JĖGA
Šis megamokslas dar tik ruošiamas. Jis atsiras netoli Maskvos esančiame Protvinos mieste ir apims du komponentus: ketvirtos kartos sinchrotroninės spinduliuotės šaltinį ir rentgeno laisvųjų elektronų lazerį. Mokslininkai teigia, kad šis derinys padės atskleisti, kaip atsirado atomai, molekulės, kvarkai ir kitos dalelės. Tai reiškia, kad reikia suprasti, kaip gimė ir vystėsi Visata.
Pagrindinis projekto STRENGTH tikslas – įgyti naujų žinių ir jomis remiantis kurti naujas technologijas įvairiose mokslo ir technologijų srityse, pavyzdžiui, medicinoje, medžiagų moksle, žemės ūkyje, energetika, IT. Iš viso beveik 190 tūkstančių kvadratinių kilometrų plote valios 52 eksperimentinės stotys ir duomenų apdorojimo centras. Joje tyrimus galės vykdyti apie 200 mokslo ir švietimo organizacijų bei 50 įmonių iš realių ūkio sektorių – pavyzdžiui, mechaninės inžinerijos, metalurgijos ir chemijos bei biologijos.
„Megascience“ klasės instaliacijos padeda mokslininkams perstumti ribas to, kas įmanoma, ir suprasti daugiau apie Visatos prigimtį. Tačiau ne visiems tyrimams reikalingi tokio masto kompleksai – kartais pakanka ir mažesnių įrankių. Svarbiausia, kad jie būtų modernūs. Universitetų, laboratorijų ir kitų organizacijų instrumentų bazės atnaujinimas taip pat yra užduotis nacionalinis projektas „Mokslas ir universitetai“. Ir jis tai daro kiekvienais metais. Vien 2022 m. prietaisų duomenų bazės atnaujinimas palietė 204 organizacijas 36 regionuose. Beje, dauguma prietaisų gaminami Rusijoje.
Sužinokite apie nacionalinį projektą