Μάθετε την ιστορία του Σύμπαντος και ξετυλίξτε τη σύνθεση της σκοτεινής ύλης: εγκαταστάσεις της κατηγορίας μεγαεπιστήμης στη Ρωσία που αλλάζουν την επιστήμη
μικροαντικείμενα / / September 28, 2023
Οι εγκαταστάσεις της τάξης Megascience είναι ισχυρά επιστημονικά συγκροτήματα για θεμελιωδώς νέα έρευνα. Η ιδέα να δημιουργήσουμε τέτοια εμφανίστηκε στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα. Το πρόθεμα «μέγα» δεν είναι τυχαίο εδώ: τέτοια έργα είναι πραγματικά γιγαντιαία και δημιουργούνται με τη χρηματοδότηση και τη συμμετοχή ειδικών από διαφορετικές χώρες και κλάδους της επιστήμης. Οι δομές της Μεγαεπιστήμης αποτελούνται από πολλά στοιχεία: τόσο φυσικά αντικείμενα, όπως τεράστιοι επιταχυντές σωματιδίων ή τηλεσκόπια, όσο και υπερσύγχρονα συστήματα πληροφοριών για την επεξεργασία δεδομένων.
Το έργο των συγκροτημάτων είναι επίσης εξαιρετικό: κοίτα μέσα πέρα από τα βασικά της επιστήμης και να απαντήσει σε θεμελιώδη ερωτήματα. Για παράδειγμα, για να καταλάβουμε πώς εμφανίστηκε το Σύμπαν και αν υπάρχει ζωή πέρα από τη Γη. Αλλά είναι χρήσιμα όχι μόνο από την άποψη του επιστημονικού ενδιαφέροντος. Οι ανακαλύψεις που γίνονται μέσω της έρευνας είναι χρήσιμες στην ιατρική, την τεχνολογία υπολογιστών και τη βιομηχανία.
7 εγκαταστάσεις μεγαεπιστήμης στη Ρωσία
1. Ερευνητικός αντιδραστήρας PIK
Έργο αυτής της εγκατάστασης τάξης μεγαεπιστήμης στο Γκάτσινα εμφανίστηκε πίσω στη δεκαετία του 1970, αλλά άρχισε να εργάζεται μόλις στις αρχές του 2021. Η καθυστέρηση οφειλόταν στο ατύχημα στον πυρηνικό σταθμό του Τσερνομπίλ: μετά από αυτό, παρόμοια συγκροτήματα άρχισαν να ελέγχονται εκ νέου για ασφάλεια και με τη συμμετοχή διεθνούς επιτροπής εμπειρογνωμόνων. Η διαδικασία κράτησε μέχρι το 1991, αλλά μια νέα δυσκολία προέκυψε εκεί - η κατάρρευση της ΕΣΣΔ, λόγω της οποίας το έργο πάγωσε εντελώς για λίγο. Επέστρεψαν στη δουλειά τη δεκαετία του 2000.
Το PIK είναι ένας υδρόψυκτος αντιδραστήρας νετρονίων. Αυτό είναι το όνομα για συσκευές στις οποίες το συνηθισμένο νερό αφαιρεί τη θερμότητα και το δευτέριο, γνωστό και ως βαρύ νερό, επιβραδύνει την πυρηνική αντίδραση. Το καθήκον της εγκατάστασης είναι να παράγει νετρόνια. Τώρα υπάρχουν πέντε ερευνητικοί σταθμοί από τους 25 που λειτουργούν σε αυτό, οπότε οι επιστήμονες εξακολουθούν να μελετούν αυτά τα σωματίδια. Το PIK θα πρέπει να είναι πλήρως λειτουργικό έως το τέλος του 2024. Στη συνέχεια θα διεξαχθούν πειράματα εκεί για τη μελέτη αντικειμένων στον μικρόκοσμο, τη συμπεριφορά των σωματιδίων και τις πυρηνικές αντιδράσεις, καθώς και για τη δημιουργία νέων υλικών, συμπεριλαμβανομένης της βιοϊατρικής. Επιστήμονες προτείνωότι με τη βοήθεια αυτής της εγκατάστασης μεγαεπιστήμης θα είναι δυνατό να βρεθεί μια νέα προσέγγιση στη θεραπεία του καρκίνου.
2. Collider NICA
Υπεραγώγιμος επιταχυντής στη Ντούμπνα δημιουργήθηκε για την έρευνα πυρηνικής ύλης. 19 χώρες συμμετείχαν στις εργασίες για αυτό, και φέτος η megascience θα πρέπει να αρχίσει να λειτουργεί σε πλήρη ισχύ. Με τη βοήθεια μιας τέτοιας διάταξης, οι επιστήμονες θέλουν να καταλάβουν πώς η Μεγάλη Έκρηξη οδήγησε στον σχηματισμό πρωτονίων και νετρονίων. Σύμφωνα με τους ερευνητές, ο επιταχυντής θα βοηθήσει στην αναδημιουργία του πλάσματος κουάρκ-γλουονίου - αυτή είναι μια ειδική κατάσταση συσσωμάτωσης της ύλης στη σωματιδιακή φυσική. Πιστεύεται ότι σε αυτό κατοικούσε το Σύμπαν στις πρώτες στιγμές της ζωής του.
Το πλάσμα κουάρκ-γλουονίου θα αναπαραχθεί λόγω της σύγκρουσης δέσμης διαφορετικών σωματιδίων, συμπεριλαμβανομένων βαρέων ιόντων χαμηλής ενέργειας. Για να αποτυπωθούν τα αποτελέσματα αυτών των πειραμάτων στον επιταχυντή αναρτήθηκε δύο πειραματικές ρυθμίσεις: MPD και SPD.
Η παροχή βοήθειας στην έναρξη λειτουργίας του NICA και άλλων εγκαταστάσεων κατηγορίας μεγαεπιστήμης στη Ρωσία είναι ένα από τα καθήκοντα εθνικό έργο "Επιστήμη και Πανεπιστήμια". Τώρα σχεδιάζεται να συναρμολογηθούν όλα τα συγκροτήματα βαρέως τύπου στη χώρα ενιαίο δίκτυο. Εκτός από τη NICA, περιλαμβάνει ήδη τον αντιδραστήρα PIK, την πηγή σύγχροτρον SILA, τη ρωσική πηγή φωτονίων RIF, τη σύγχρονη πηγή ακτινοβολίας KISS-Kurchatov, πηγή φωτονίων δακτυλίου SKIF, πρωτότυπη πηγή παλμικών νετρονίων OMEGA, καθώς και το επιστημονικό και εκπαιδευτικό ιατρικό κέντρο «Σύμπλεγμα Πυρηνικής Ιατρικής». Οι εγκαταστάσεις Megascience βρίσκονται σε διαφορετικές περιοχές της χώρας και θα βοηθήσουν Ρώσους επιστήμονες να κάνουν ανακαλύψεις παγκόσμιας σημασίας.
Να μάθω περισσότερα
3. Tokamak T‑15MD
Το tokamak, γνωστό και ως δακτυλιοειδές θάλαμος με μαγνητικά πηνία, είναι ένας ειδικός τύπος αντιδραστήρα για τη δημιουργία θερμοπυρηνικής σύντηξης σε καυτό πλάσμα. Η εγκατάσταση T‑15MD, σε σύγκριση με άλλες μεγάλες επιστήμες, είναι αρκετά συμπαγής. Βρίσκεται στη Μόσχα, στο Ινστιτούτο Kurchatov. Πρόκειται για μια εκσυγχρονισμένη έκδοση του αντιδραστήρα T-15, η οποία εχει δουλεψει στη βάση του θεσμού από τη δεκαετία του 1980. Κυκλοφόρησε σε νέα μορφή το 2021, αλλά θα συνεχίσει να βελτιώνεται μέχρι το 2024.
Οι αντιδράσεις που θα δημιουργηθούν στο T-15MD μοιάζουν με διαδικασίες στους πυρήνες των άστρων, που συνοδεύονται από τεράστια απελευθέρωση ενέργειας. Και εδώ βρίσκεται ο κύριος σκοπός του τοκαμάκ. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι τα πειράματα εκεί θα βοηθήσει η ανθρωπότητα να βρει μια νέα ασφαλή και πρακτικά ανεξάντλητη πηγή ηλεκτρικής ενέργειας.
4. Παρατηρητήριο ακτίνων γάμμα TAIGA
Αυτό το συγκρότημα περιλαμβάνει πολλά ατμοσφαιρικά τηλεσκόπια, περισσότερους από εκατό ευρυγώνιους οπτικούς ανιχνευτές και πολλά άλλα εξαρτήματα. Όλα καταλαμβάνουν μια εντυπωσιακή περιοχή - αρκετά τετραγωνικά χιλιόμετρα. Βρίσκεται αστεροσκοπείο στην αστροφυσική τοποθεσία του Κρατικού Πανεπιστημίου του Ιρκούτσκ στην κοιλάδα Tunkin: τοποθεσία ιδανικό για παρατήρηση ουράνιων σωμάτων γιατί είναι μακριά από πόλεις και σπάνια συμβαίνει εκεί Κυρίως συννεφιά.
Κέντρο Ελέγχου TAIGA κερδηθείς το 2021. Το κύριο καθήκον αυτής της εγκατάστασης είναι η αναζήτηση ακτινοβολίας ακτίνων γάμμα εξαιρετικά υψηλής ενέργειας. Τέτοιες αντιδράσεις προκαλούν εκρήξεις γαλαξιών ή συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών. Οι επιστήμονες πρέπει να συλλάβουν τις ακτίνες γάμμα χρησιμοποιώντας αισθητήρες για να κατανοήσουν τη φύση του Σύμπαντος. Και επίσης για να μάθετε περισσότερα για την προέλευση των εξωγήινων αντικειμένων με την υψηλότερη ενέργεια, όπως οι σουπερνόβα και οι blazars - ενεργοί γαλαξιακούς πυρήνες.
5. Baikal-GVD (τηλεσκόπιο Baikal Deep-Sea Neutrino Telescope)
Άλλο ένα μεγα-επιστημονικό παρατηρητήριο. Παρεμπιπτόντως, που βρίσκεται δεν απέχει πολύ από την TAIGA - στα βάθη της λίμνης Βαϊκάλης - και άρχισε επίσης να λειτουργεί το 2021. Στη δημιουργία του συμμετείχαν επιστήμονες και μηχανικοί από 11 διεθνή ερευνητικά κέντρα. Οπτικά, η εγκατάσταση δεν μοιάζει ιδιαίτερα με ένα κλασικό τηλεσκόπιο: είναι ένα δίκτυο καλωδίων στα οποία σφαιρικό γυαλί ανιχνευτές που πιάνουν νετρίνα - αυτό είναι το όνομα που δίνεται στα σωματίδια χωρίς φορτίο με μια μικροσκοπική μάζα και μια τεράστια ταχύτητα που πλησιάζει την ταχύτητα Σβέτα. Πρακτικά δεν αλληλεπιδρούν με άλλα στοιχεία και πετούν παντού. Παρεμπιπτόντως, ενώ διαβάζατε το άρθρο, περισσότερα από εκατό δισεκατομμύρια νετρίνα πέταξαν δίπλα σας και ακόμη και μέσα σας.
Η αξία αυτών των σωματιδίων έγκειται στις μοναδικές πληροφορίες τους. Οι επιστήμονες προτείνουν ότι τα νετρίνα θα βοηθήσει μάθετε για τις διεργασίες που συμβαίνουν κάπου πολύ μακριά στο Σύμπαν και επίσης παρακολουθήστε την εξέλιξη ολόκληρων γαλαξιών και το σχηματισμό μαύρων οπών τεράστιας μάζας - 105–1011 οι μάζες του Ήλιου. Και το τηλεσκόπιο Baikal έχει ήδη πιάσει τέτοια σωματίδια. Για παράδειγμα, το 2021, ταυτόχρονα με μια άλλη παρόμοια εγκατάσταση κατηγορίας megascience - το IceCube, που βρίσκεται στο Νότιο Πόλο - έχει καταγραφεί νετρίνα από τον πυρήνα ενός μακρινού γαλαξία. Αυτή ήταν η πρώτη φορά που τηλεσκόπια νετρίνων σε διαφορετικά μέρη του πλανήτη ανίχνευσαν σήμα από την ίδια πηγή.
6. Εκπομπός συγχρόνου "KISI-Kurchatov"
Αυτό το συγκρότημα τάξεων μεγα-επιστήμης άνοιξε πίσω το 1999. Ήδη τον 21ο αιώνα εκσυγχρονίστηκε: τώρα το έργο περιλαμβάνει έως και 16 σταθμούς, σε κάθε έναν από τους οποίους μπορεί να διεξαχθεί παράλληλη έρευνα. Παρεμπιπτόντως, περίπου 200 πειράματα πραγματοποιούνται ετησίως στο KISS-Kurchatov, στα οποία εργάζονται περίπου 60 ομάδες επιστημόνων, τόσο εγχώριων όσο και ξένων.
Ο κύριος μηχανισμός αυτού του συμπλέγματος μεγαεπιστήμης είναι μια πηγή ακτινοβολίας σύγχροτρον. Βοηθά στη λεπτομερή μελέτη, μέχρι την ατομική κλίμακα, διαφόρων υλικών και αντικειμένων ζωντανής και άψυχης φύσης. Η ακτινοβολία synchrotron χρησιμοποιείται σε διάφορους τομείς της επιστήμης - από τη φυσική και την ιατρική μέχρι την αρχαιολογία. Για παράδειγμα, με τη βοήθεια του KISI-Kurchatov, μπορείτε να παρακολουθείτε την προέλευση αρχαίων αντικειμένων και να ελέγξετε πώς αλληλεπιδρούν τα αντικαρκινικά φάρμακα με την ανθρώπινη κυτταρική μεμβράνη.
7. ΔΥΝΑΜΗ
Αυτή η μεγαεπιστήμη μόλις προετοιμάζεται. Αυτός θα εμφανιστει στην πόλη Protvina κοντά στη Μόσχα και θα περιλαμβάνει δύο στοιχεία: μια πηγή ακτινοβολίας σύγχροτρον τέταρτης γενιάς και ένα λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων ακτίνων Χ. Οι επιστήμονες προτείνουν ότι αυτός ο συνδυασμός θα βοηθήσει να αποκαλυφθεί πώς δημιουργήθηκαν τα άτομα, τα μόρια, τα κουάρκ και άλλα σωματίδια. Αυτό σημαίνει να κατανοήσουμε πώς γεννήθηκε και αναπτύχθηκε το Σύμπαν.
Ο κύριος στόχος του έργου STRENGTH είναι η απόκτηση νέας γνώσης και η δημιουργία νέων τεχνολογιών που βασίζονται σε αυτήν διάφορους τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας, για παράδειγμα στην ιατρική, την επιστήμη των υλικών, τη γεωργία, ενέργεια, πληροφορική. Συνολικά, σε μια έκταση σχεδόν 190 χιλιάδων τετραγωνικών χιλιομέτρων θα 52 πειραματικοί σταθμοί και ένα κέντρο επεξεργασίας δεδομένων. Περίπου 200 επιστημονικοί και εκπαιδευτικοί οργανισμοί και 50 επιχειρήσεις από πραγματικούς τομείς της οικονομίας - για παράδειγμα, μηχανολόγοι μηχανικοί, μεταλλουργικοί και χημικοί και βιολογικοί - θα μπορούν να διεξάγουν έρευνα εκεί.
Οι εγκαταστάσεις της τάξης Megascience βοηθούν τους επιστήμονες να σπρώξουν τα όρια του δυνατού και να κατανοήσουν πολύ περισσότερα για τη φύση του Σύμπαντος. Αλλά δεν απαιτούν όλες οι έρευνες συμπλέγματα τέτοιας κλίμακας - μερικές φορές αρκούν μικρότερα εργαλεία. Το κυριότερο είναι ότι είναι μοντέρνα. Η ενημέρωση της βάσης οργάνων των πανεπιστημίων, των εργαστηρίων και άλλων οργανισμών είναι επίσης καθήκον εθνικό έργο "Επιστήμη και Πανεπιστήμια". Και το κάνει κάθε χρόνο. Μόνο το 2022, η ενημέρωση της βάσης δεδομένων οργάνων επηρέασε 204 οργανισμούς σε 36 περιφέρειες. Παρεμπιπτόντως, οι περισσότερες συσκευές παράγονται στη Ρωσία.
Ενημερωθείτε για το εθνικό έργο