Zjistěte historii vesmíru a odhalte složení temné hmoty: instalace megavědecké třídy v Rusku, které mění vědu
Různé / / September 28, 2023
Zařízení třídy Megascience jsou mocné vědecké komplexy pro zásadně nový výzkum. Nápad vytvořit takový se objevil ve druhé polovině 20. století. Předpona „mega“ zde není náhodná: takové projekty jsou skutečně gigantické a vznikají za financování a účasti odborníků z různých zemí a vědních oborů. Struktury megavědy se skládají z mnoha komponent: jak fyzických objektů, jako jsou obrovské urychlovače částic nebo dalekohledy, tak ultramoderní informační systémy pro zpracování dat.
Úloha komplexů je také vynikající: Koukni do nad rámec základů vědy a zodpovědět zásadní otázky. Například, abychom pochopili, jak vznikl vesmír a zda existuje život mimo Zemi. Ale jsou užitečné nejen z hlediska vědeckého zájmu. Objevy učiněné prostřednictvím výzkumu jsou užitečné v medicíně, výpočetní technice a průmyslu.
7 megascience instalací v Rusku
1. Výzkumný reaktor PIK
Projekt této megascience class instalace v Gatchina se objevil již v 70. letech 20. století, ale začal fungovat až na začátku roku 2021. Zpoždění bylo způsobeno havárií v jaderné elektrárně v Černobylu: po ní se podobné komplexy začaly znovu testovat z hlediska bezpečnosti a za účasti mezinárodního panelu odborníků. Proces se protáhl až do roku 1991, ale tam nastala nová potíž - rozpad SSSR, kvůli kterému byl projekt na čas zcela zmrazen. Vrátili se do práce v roce 2000.
PIK je vodou chlazený neutronový reaktor. Tak se nazývají zařízení, ve kterých obyčejná voda odebírá teplo a deuterium, známé také jako těžká voda, zpomaluje jadernou reakci. Úkolem zařízení je generovat neutrony. Nyní na něm běží pět výzkumných stanic z 25, takže vědci tyto částice stále jen studují. PIK by měl být plně funkční do konce roku 2024. Poté se tam budou provádět experimenty za účelem studia objektů v mikrosvětě, chování částic a jaderných reakcí, stejně jako vytváření nových materiálů, mimo jiné pro biomedicínu. Vědci navrhnoutže pomocí této megavědecké instalace bude možné najít nový přístup k léčbě rakoviny.
2. Urychlovač NICA
Supravodivý urychlovač v Dubně byl vytvořen pro výzkum jaderné hmoty. Do práce na něm se zapojilo 19 zemí a letos by měla megavěda začít fungovat naplno. S pomocí takového nastavení chtějí vědci pochopit, jak velký třesk vedl ke vzniku protonů a neutronů. Podle výzkumníků pomůže urychlovač znovu vytvořit kvark-gluonové plazma - to je zvláštní stav agregace hmoty v částicové fyzice. Věří se, že právě v něm sídlil vesmír v prvních okamžicích svého života.
Kvark-gluonové plazma bude reprodukováno díky srážce paprsků různých částic, včetně těžkých iontů o nízkých energiích. Zachytit výsledky těchto experimentů v urychlovači vyslán dvě experimentální nastavení: MPD a SPD.
Jedním z úkolů je pomoc se spuštěním NICA a dalších zařízení na vysoké úrovni v Rusku národní projekt "Věda a univerzity". Nyní se plánuje montáž všech těžkých komplexů v zemi jediná síť. Kromě NICA již zahrnuje reaktor PIK, synchrotronový zdroj SILA, ruský fotonový zdroj RIF, synchronní zdroj záření KISS-Kurchatov, prstencový fotonový zdroj SKIF, prototyp pulzního neutronového zdroje OMEGA a také vědecké a vzdělávací lékařské centrum „Komplex nukleární medicíny“. Instalace Megascience se nacházejí v různých regionech země a měly by pomoci ruským vědcům k objevům světového významu.
Chcete-li se dozvědět více
3. Tokamak T-15MD
Tokamak, známý také jako toroidní komora s magnetickými cívkami, je speciální typ reaktoru pro vytváření termojaderné fúze v horkém plazmatu. Instalace T‑15MD je ve srovnání s jinými megavědami poměrně kompaktní. Nachází se v Moskvě, v Kurchatovově institutu. Jedná se o modernizovanou verzi reaktoru T-15, který pracoval na základě instituce od 80. let 20. století. V roce 2021 byla uvedena na trh v novém formátu, ale do roku 2024 bude nadále vylepšována.
Reakce, které v T-15MD vzniknou, připomínají procesy v jádrech hvězd, doprovázené obrovským uvolněním energie. A zde spočívá hlavní účel tokamaku. Vědci doufají, že se tam experimentuje pomůže lidstvo najít nový bezpečný a prakticky nevyčerpatelný zdroj elektřiny.
4. Gamma-ray observatoř TAIGA
Tento komplex zahrnuje několik atmosférických dalekohledů, více než stovku širokoúhlých optických detektorů a mnoho dalších komponent. To vše zabírá impozantní území - několik kilometrů čtverečních. nachází se observatoř na astrofyzikálním místě Irkutské státní univerzity v Tunkinském údolí: umístění ideální pro pozorování nebeských těles, protože je daleko od měst a vyskytuje se tam jen zřídka Převážně zataženo.
Řídicí centrum TAIGA vydělal v roce 2021. Hlavním úkolem této instalace je vyhledávání ultravysokoenergetického záření gama. Takové reakce produkují exploze galaxií nebo splynutí černých děr. Vědci potřebují zachytit gama záření pomocí senzorů, aby pochopili povahu vesmíru. A také se dozvědět více o původu mimozemských objektů s nejvyšší energií, jako jsou supernovy a blazary – aktivní galaktická jádra.
5. Bajkal-GVD (Bajkalský hlubinný neutrinový dalekohled)
Další mega-vědecká observatoř. Mimochodem, nachází se není to daleko od TAIGA - v hlubinách jezera Bajkal - a také začal pracovat v roce 2021. Na jeho vzniku se podíleli vědci a inženýři z 11 mezinárodních výzkumných center. Vizuálně se instalace nijak zvlášť nepodobá klasickému dalekohledu: jedná se o síť kabelů, na kterých je kulové sklo detektory, které zachycují neutrina – tak se nazývají částice bez náboje s nepatrnou hmotností a obrovskou rychlostí blížící se rychlosti Sveta. Prakticky neinteragují s jinými prvky a létají všude. Mimochodem, když jste četli článek, vedle vás a dokonce vámi proletělo více než sto miliard neutrin.
Hodnota těchto částic spočívá v jejich jedinečné informaci. Vědci naznačují, že neutrina pomůže dozvědět se o procesech probíhajících někde velmi daleko ve vesmíru a také sledovat vývoj celých galaxií a vznik černých děr o obrovské hmotnosti - 10⁵–10¹¹ hmotnosti Slunce. A dalekohled Bajkal už takové částice zachytil. Například v roce 2021, současně s další podobnou instalací megascience třídy - IceCube, která se nachází na jižním pólu - zaznamenané neutrina z jádra vzdálené galaxie. Bylo to poprvé, kdy neutrinové teleskopy v různých částech planety detekovaly signál ze stejného zdroje.
6. Synchrotronový zářič "KISI-Kurchatov"
Tento mega-přírodovědný komplex otevřel zpět v roce 1999. Již v 21. století byl modernizován: nyní projekt zahrnuje až 16 stanic, na každé z nich lze provádět paralelní výzkum. Mimochodem, v KISS-Kurchatov se ročně provede asi 200 experimentů, na kterých pracuje asi 60 skupin vědců, domácích i zahraničních.
Hlavním mechanismem tohoto megavědního komplexu je zdroj synchrotronového záření. Pomáhá podrobně studovat až do atomového měřítka různé materiály a předměty živé i neživé přírody. Synchrotronové záření se využívá v různých oblastech vědy – od fyziky a medicíny až po archeologii. Například s pomocí KISI-Kurchatov můžete sledovat původ starověkých artefaktů a zkontrolovat, jak protirakovinné léky interagují s lidskou buněčnou membránou.
7. PLATNOST
Tato megavěda se teprve připravuje. On objeví se ve městě Protvina nedaleko Moskvy a bude zahrnovat dvě součásti: zdroj synchrotronového záření čtvrté generace a rentgenový laser s volnými elektrony. Vědci naznačují, že tato kombinace pomůže odhalit, jak atomy, molekuly, kvarky a další částice vznikly. To znamená pochopit, jak se vesmír zrodil a vyvíjel.
Hlavním cílem projektu SÍLA je získávání nových znalostí a vytváření nových technologií na jejich základě různé oblasti vědy a techniky, například v medicíně, vědě o materiálech, zemědělství, energie, IT. Celkem na ploše téměř 190 tisíc kilometrů čtverečních vůle 52 experimentálních stanic a centrum zpracování dat. Výzkum tam bude moci provádět asi 200 vědeckých a vzdělávacích organizací a 50 podniků z reálných odvětví hospodářství - například strojírenství, hutnictví, chemie a biologie.
Instalace třídy Megascience pomáhají vědcům posunout hranice toho, co je možné, a pochopit mnohem více o povaze vesmíru. Ale ne každý výzkum vyžaduje komplexy takového rozsahu – někdy stačí menší nástroje. Hlavní je, že jsou moderní. Úkolem je také aktualizace přístrojové základny univerzit, laboratoří a dalších organizací národní projekt "Věda a univerzity". A dělá to každý rok. Jen v roce 2022 se aktualizace přístrojové databáze dotkla 204 organizací ve 36 krajích. Mimochodem, většina zařízení se vyrábí v Rusku.
Informujte se o národním projektu