Ta reda på universums historia och reda ut sammansättningen av mörk materia: installationer i megavetenskapsklass i Ryssland som förändrar vetenskapen

Klassanläggningar i megavetenskap är kraftfulla vetenskapliga komplex för fundamentalt ny forskning. Tanken att skapa sådana dök upp under andra hälften av 1900-talet. Prefixet "mega" är inte av misstag här: sådana projekt är verkligen gigantiska och skapas med finansiering och deltagande av specialister från olika länder och vetenskapsgrenar. Megavetenskapliga strukturer består av många komponenter: både fysiska objekt, såsom enorma partikelacceleratorer eller teleskop, och ultramoderna informationssystem för databehandling.

Komplexens uppgift är också enastående: Titta in utöver vetenskapens grunder och svara på grundläggande frågor. Till exempel för att förstå hur universum uppstod och om det finns liv bortom jorden. Men de är användbara inte bara ur en synvinkel av vetenskapligt intresse. Upptäckter som gjorts genom forskning är användbara inom medicin, datateknik och industri.

7 megascience-installationer i Ryssland

1. PIK forskningsreaktor

Projekt av denna megavetenskapsklassinstallation i Gatchina

dök upp tillbaka på 1970-talet, men började arbeta först i början av 2021. Förseningen berodde på olyckan vid kärnkraftverket i Tjernobyl: efter det började liknande komplex testas om för säkerhets skull och med deltagande av en internationell expertpanel. Processen drog ut på tiden till 1991, men en ny svårighet uppstod där - Sovjetunionens kollaps, på grund av vilket projektet var helt fruset ett tag. De återgick till arbetet på 2000-talet.

PIK är en vattenkyld neutronreaktor. Detta är namnet på enheter där vanligt vatten tar bort värme och deuterium, även känt som tungt vatten, bromsar kärnreaktionen. Anläggningens uppgift är att generera neutroner. Nu finns det fem forskningsstationer av 25 som kör på den, så forskare studerar fortfarande bara dessa partiklar. PIK ska vara fullt operativt i slutet av 2024. Sedan kommer experiment att genomföras där för att studera föremål i mikrovärlden, partiklars beteende och kärnreaktioner, samt för att skapa nya material, bland annat för biomedicin. Forskare föreslåatt det med hjälp av denna megavetenskapliga installation kommer att vara möjligt att hitta ett nytt tillvägagångssätt för behandling av cancer.

2. Collider NICA

Supraledande kolliderare i Dubna skapades för kärnämnesforskning. 19 länder deltog i arbetet med det, och i år borde megascience börja fungera med full kraft. Med hjälp av ett sådant upplägg vill forskare förstå hur Big Bang ledde till bildandet av protoner och neutroner. Enligt forskare kommer kollideren att hjälpa till att återskapa kvarg-gluonplasma - detta är ett speciellt tillstånd av aggregation av materia i partikelfysik. Man tror att det var i det som universum bodde under de första ögonblicken av sitt liv.

Kvark-gluonplasma kommer att reproduceras på grund av kollision mellan strålar av olika partiklar, inklusive tunga joner med låg energi. För att fånga resultaten av dessa experiment i acceleratorn Postad två experimentella uppsättningar: MPD och SPD.

3. Tokamak T-15MD

En tokamak, även känd som en toroidkammare med magnetspolar, är en speciell typ av reaktor för att skapa termonukleär fusion i het plasma. T-15MD-installationen är, i jämförelse med andra megavetenskaper, ganska kompakt. Det ligger i Moskva, vid Kurchatov-institutet. Detta är en moderniserad version av T-15-reaktorn, som har jobbat på grundval av institutionen sedan 1980-talet. Den lanserades i ett nytt format 2021, men kommer att fortsätta att förbättras fram till 2024.

Reaktionerna som kommer att skapas i T-15MD liknar processer i stjärnornas kärnor, åtföljda av en enorm frigöring av energi. Och här ligger huvudsyftet med tokamak. Forskare hoppas att experiment där kommer att hjälpa mänskligheten att hitta en ny säker och praktiskt taget outtömlig elkälla.

4. TAIGA gammastrålningsobservatorium

Detta komplex omfattar flera atmosfäriska teleskop, mer än hundra optiska vidvinkeldetektorer och många fler komponenter. Det hela upptar ett imponerande territorium - flera kvadratkilometer. Belägen observatorium vid den astrofysiska platsen för Irkutsk State University i Tunkindalen: plats perfekt för att observera himlakroppar eftersom det är långt från städer och sällan händer där Övervägande molnigt.

TAIGA kontrollcenter tjänade år 2021. Huvuduppgiften för denna installation är att söka efter ultrahögenergi gammastrålning. Sådana reaktioner producerar galaxexplosioner eller sammanslagningar av svarta hål. Forskare måste fånga gammastrålar med hjälp av sensorer för att förstå universums natur. Och även för att lära sig mer om ursprunget för utomjordiska objekt med den högsta energin, som supernovor och blazarer - aktiva galaktiska kärnor.

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

Ännu ett megavetenskapligt observatorium. Förresten, belägen det är inte långt från TAIGA - vid Bajkalsjöns djup - och började också arbeta 2021. Forskare och ingenjörer från 11 internationella forskningscentra deltog i skapandet. Visuellt är installationen inte särskilt lik ett klassiskt teleskop: det är ett nätverk av kablar på vilket sfäriskt glas detektorer som fångar neutriner - detta är namnet på partiklar utan laddning med en liten massa och en enorm hastighet som närmar sig hastigheten Sveta. De interagerar praktiskt taget inte med andra element och flyger överallt. Förresten, medan du läste artikeln flög mer än hundra miljarder neutriner bredvid dig och till och med genom dig.

Värdet av dessa partiklar ligger i deras unika information. Forskare föreslår att neutrinos kommer att hjälpa lär dig om processerna som sker någonstans mycket långt i universum, och följ också utvecklingen av hela galaxer och bildandet av svarta hål med enorm massa - 10⁵–10¹¹ solens massor. Och Baikal-teleskopet har redan fångat sådana partiklar. Till exempel, 2021, samtidigt med en annan liknande installation i megavetenskap - IceCube, som ligger på Sydpolen - spelade in neutrinos från kärnan i en avlägsen galax. Detta var första gången som neutrinoteleskop i olika delar av planeten upptäckte en signal från samma källa.

6. Synkrotronsändare "KISI-Kurchatov"

Detta megavetenskapliga klasskomplex öppnad tillbaka 1999. Redan på 2000-talet moderniserades det: nu projektet inkluderar så många som 16 stationer, vid var och en av dessa kan parallell forskning bedrivas. Förresten genomförs cirka 200 experiment årligen på KISS-Kurchatov, på vilka cirka 60 grupper av forskare, både inhemska och utländska, arbetar.

Huvudmekanismen för detta megavetenskapskomplex är en källa till synkrotronstrålning. Det hjälper till att studera i detalj, ner till atomär skala, olika material och föremål av både levande och livlös natur. Synkrotronstrålning används inom olika vetenskapsområden - från fysik och medicin till arkeologi. Till exempel, med hjälp av KISI-Kurchatov, kan du spåra ursprunget till antika artefakter och kontrollera hur läkemedel mot cancer interagerar med det mänskliga cellmembranet.

7. TVINGA

Denna megavetenskap håller just på att förberedas. han Kommer komma i staden Protvina nära Moskva och kommer att omfatta två komponenter: en fjärde generationens synkrotronstrålningskälla och en röntgenfri elektronlaser. Forskare föreslår att denna kombination kommer att hjälpa till att avslöja hur atomer, molekyler, kvarkar och andra partiklar kom till. Detta innebär att förstå hur universum föddes och utvecklades.

Huvudsyftet med STRENGTH-projektet är att skaffa ny kunskap och skapa ny teknik utifrån den olika vetenskaps- och teknikområden, till exempel inom medicin, materialvetenskap, jordbruk, energi, IT. Totalt på ett område på nästan 190 tusen kvadratkilometer kommer 52 experimentstationer och ett databehandlingscenter. Omkring 200 vetenskapliga och utbildningsorganisationer och 50 företag från verkliga sektorer av ekonomin - till exempel maskinteknik, metallurgisk och kemisk och biologisk - kommer att kunna bedriva forskning där.