Ontdek de geschiedenis van het heelal en ontrafel de samenstelling van donkere materie: installaties van megawetenschapsklasse in Rusland die de wetenschap veranderen
Gemengde Berichten / / September 28, 2023
Megascience-klassefaciliteiten zijn krachtige wetenschappelijke complexen voor fundamenteel nieuw onderzoek. Het idee om zoiets te creëren verscheen in de tweede helft van de 20e eeuw. Het voorvoegsel ‘mega’ is hier niet toevallig: dergelijke projecten zijn echt gigantisch en komen tot stand met de financiering en deelname van specialisten uit verschillende landen en takken van de wetenschap. Megawetenschappelijke structuren bestaan uit vele componenten: zowel fysieke objecten, zoals enorme deeltjesversnellers of telescopen, als ultramoderne informatiesystemen voor gegevensverwerking.
De taak van de complexen is ook uitstekend: kijk in verder gaan dan de basisprincipes van de wetenschap en fundamentele vragen beantwoorden. Bijvoorbeeld om te begrijpen hoe het heelal verscheen en of er leven buiten de aarde is. Maar ze zijn niet alleen nuttig vanuit het oogpunt van wetenschappelijk belang. Ontdekkingen die door onderzoek zijn gedaan, zijn nuttig in de geneeskunde, computertechnologie en de industrie.
7 megawetenschapsinstallaties in Rusland
1. PIK-onderzoeksreactor
Project van deze megawetenschapsinstallatie in Gatchina verscheen in de jaren zeventig, maar begon pas begin 2021 te werken. De vertraging was te wijten aan het ongeval in de kerncentrale van Tsjernobyl: daarna werden soortgelijke complexen opnieuw getest op veiligheid, en met de deelname van een internationaal panel van experts. Het proces duurde tot 1991, maar daar deed zich een nieuwe moeilijkheid voor: de ineenstorting van de USSR, waardoor het project een tijdje volledig bevroren was. In de jaren 2000 gingen ze weer aan het werk.
PIK is een watergekoelde neutronenreactor. Dit is de naam voor apparaten waarbij gewoon water warmte afvoert en deuterium, ook wel zwaar water genoemd, de kernreactie vertraagt. De taak van de installatie is het genereren van neutronen. Nu zijn er vijf van de 25 onderzoeksstations actief, dus wetenschappers bestuderen alleen nog maar deze deeltjes. PIK zou eind 2024 volledig operationeel moeten zijn. Vervolgens zullen daar experimenten worden uitgevoerd om objecten in de microwereld, het gedrag van deeltjes en kernreacties te bestuderen, en om nieuwe materialen te creëren, onder meer voor de biogeneeskunde. Wetenschappers voorstellendat het met behulp van deze megawetenschappelijke installatie mogelijk zal zijn een nieuwe aanpak voor de behandeling van kanker te vinden.
2. Botser NICA
Supergeleidende botsing in Doebna werd gecreëerd voor onderzoek naar nucleaire materie. Negentien landen namen deel aan de werkzaamheden hieraan, en dit jaar zou de megawetenschap op volle kracht moeten gaan functioneren. Met behulp van een dergelijke opstelling willen wetenschappers begrijpen hoe de oerknal heeft geleid tot de vorming van protonen en neutronen. Volgens onderzoekers zal de botsing helpen bij het opnieuw creëren van quark-gluon-plasma - dit is een speciale aggregatietoestand van materie in de deeltjesfysica. Er wordt aangenomen dat het universum daarin verbleef tijdens de eerste momenten van zijn leven.
Quark-gluonplasma zal worden gereproduceerd als gevolg van de botsing van bundels van verschillende deeltjes, waaronder zware ionen met lage energie. Om de resultaten van deze experimenten in de versneller vast te leggen Geplaatst twee experimentele opstellingen: MPD en SPD.
Het helpen lanceren van NICA en andere faciliteiten van megawetenschappelijk niveau in Rusland is een van de taken nationaal project "Wetenschap en Universiteiten". Het is nu de bedoeling dat alle zware complexen in het land worden geassembleerd enkel netwerk. Naast NICA omvat het al de PIK-reactor, de SILA-synchrotronbron, de Russische fotonenbron RIF, de synchrone stralingsbron KISS-Kurchatov, ringfotonbron SKIF, prototype gepulseerde neutronenbron OMEGA, evenals het wetenschappelijke en educatieve medische centrum “Complex of Nuclear Medicine”. Megawetenschappelijke installaties bevinden zich in verschillende regio's van het land en zouden Russische wetenschappers moeten helpen ontdekkingen van wereldbelang te doen.
Meer leren
3. Tokamak T-15MD
Een tokamak, ook wel een toroïdale kamer met magnetische spoelen genoemd, is een speciaal type reactor voor het creëren van thermonucleaire fusie in heet plasma. De T‑15MD-installatie is, in vergelijking met andere megawetenschappen, vrij compact. Het is gevestigd in Moskou, aan het Kurchatov Instituut. Dit is een gemoderniseerde versie van de T-15-reactor, die heb gewerkt op basis van de instelling sinds de jaren tachtig. Het werd in 2021 in een nieuw formaat gelanceerd, maar zal tot 2024 verder worden verbeterd.
De reacties die in T-15MD zullen ontstaan, lijken op processen in de kernen van sterren, waarbij een enorme hoeveelheid energie vrijkomt. En hier ligt het hoofddoel van de tokamak. Wetenschappers hopen dat er experimenten plaatsvinden zal helpen mensheid om een nieuwe veilige en vrijwel onuitputtelijke bron van elektriciteit te vinden.
4. TAIGA Gammastralingobservatorium
Dit complex omvat verschillende atmosferische telescopen, meer dan honderd optische groothoekdetectoren en nog veel meer componenten. Het beslaat allemaal een indrukwekkend gebied - enkele vierkante kilometers. Gelegen observatorium op de astrofysische locatie van de Irkoetsk State University in de Tunkin-vallei: locatie perfect voor het observeren van hemellichamen omdat het ver van steden ligt en daar zelden gebeurt Overwegend bewolkt.
TAIGA-controlecentrum verdiend in 2021. De belangrijkste taak van deze installatie is het zoeken naar gammastraling met ultrahoge energie. Dergelijke reacties veroorzaken explosies van sterrenstelsels of samensmeltingen van zwarte gaten. Wetenschappers moeten gammastraling opvangen met behulp van sensoren om de aard van het heelal te begrijpen. En ook om meer te leren over de oorsprong van buitenaardse objecten met de hoogste energie, zoals supernova's en blazars - actieve galactische kernen.
5. Baikal-GVD (Baikal diepzee-neutrino-telescoop)
Nog een megawetenschappelijk observatorium. Trouwens, gelegen het ligt niet ver van TAIGA - op de diepten van het Baikalmeer - en begon ook in 2021 met de werkzaamheden. Wetenschappers en ingenieurs van 11 internationale onderzoekscentra namen deel aan de oprichting ervan. Visueel lijkt de installatie niet bepaald op een klassieke telescoop: het is een netwerk van kabels waarop bolvormig glas zit detectoren die neutrino's vangen - dit is de naam die wordt gegeven aan deeltjes zonder lading met een kleine massa en een enorme snelheid die de snelheid benadert Sveta. Ze hebben praktisch geen interactie met andere elementen en vliegen overal heen. Terwijl je het artikel aan het lezen was, vlogen er trouwens ruim honderd miljard neutrino’s naast je en zelfs door je heen.
De waarde van deze deeltjes ligt in hun unieke informatie. Wetenschappers suggereren dat neutrino's zal helpen leer over de processen die ergens heel ver in het heelal plaatsvinden, en volg ook de evolutie van hele sterrenstelsels en de vorming van zwarte gaten met een enorme massa - 10⁵–10¹¹ de massa van de zon. En de Baikal-telescoop heeft dergelijke deeltjes al opgevangen. In 2021 bijvoorbeeld, gelijktijdig met een andere soortgelijke installatie van megawetenschapsklassen - IceCube, die zich op de Zuidpool bevindt - opgenomen neutrino's uit de kern van een ver sterrenstelsel. Dit was de eerste keer dat neutrinotelescopen in verschillende delen van de planeet een signaal van dezelfde bron detecteerden.
6. Synchrotron-zender "KISI-Kurchatov"
Dit mega-wetenschapsklassencomplex geopend terug in 1999. Al in de 21e eeuw werd het gemoderniseerd: nu het project omvat maar liefst 16 stations, waar op elk station parallel onderzoek kan worden gedaan. Overigens worden er bij KISS-Kurchatov jaarlijks ongeveer 200 experimenten uitgevoerd, waaraan ongeveer 60 groepen wetenschappers, zowel binnen- als buitenland, werken.
Het belangrijkste mechanisme van dit megawetenschapscomplex is een bron van synchrotronstraling. Het helpt om in detail, tot op atomaire schaal, verschillende materialen en objecten van zowel de levende als de levenloze natuur te bestuderen. Synchrotronstraling wordt op verschillende wetenschapsgebieden gebruikt: van natuurkunde en geneeskunde tot archeologie. Met de hulp van KISI-Kurchatov kun je bijvoorbeeld de oorsprong van oude artefacten volgen en nagaan hoe antikankermedicijnen interageren met het menselijke celmembraan.
7. KRACHT
Deze megawetenschap wordt net voorbereid. Hij zal verschijnen in de stad Protvina nabij Moskou en zal twee componenten omvatten: een synchrotronstralingsbron van de vierde generatie en een röntgenvrije elektronenlaser. Wetenschappers suggereren dat deze combinatie zal helpen onthullen hoe atomen, moleculen, quarks en andere deeltjes zijn ontstaan. Dit betekent dat we begrijpen hoe het heelal is ontstaan en ontwikkeld.
Het hoofddoel van het STRENGTH-project is het verkrijgen van nieuwe kennis en het creëren van nieuwe technologieën die daarop zijn gebaseerd verschillende gebieden van wetenschap en technologie, bijvoorbeeld in de geneeskunde, materiaalkunde, landbouw, energie, ICT. In totaal op een oppervlakte van bijna 190 duizend vierkante kilometer zullen 52 experimentele stations en een dataverwerkingscentrum. Ongeveer 200 wetenschappelijke en educatieve organisaties en 50 ondernemingen uit reële sectoren van de economie – bijvoorbeeld de machinebouw, de metallurgische, chemische en biologische sector – zullen daar onderzoek kunnen doen.
Megascience-klasse installaties helpen wetenschappers de grenzen van wat mogelijk is te verleggen en veel meer te begrijpen over de aard van het heelal. Maar niet voor al het onderzoek zijn complexen van een dergelijke omvang nodig; soms zijn kleinere hulpmiddelen voldoende. Het belangrijkste is dat ze modern zijn. Het actualiseren van de instrumentenbasis van universiteiten, laboratoria en andere organisaties is ook een taak nationaal project "Wetenschap en Universiteiten". En hij doet het elk jaar. Alleen al in 2022 had de update van de instrumentatiedatabase gevolgen voor 204 organisaties in 36 regio’s. Overigens worden de meeste apparaten in Rusland geproduceerd.
Maak kennis met het nationale project