Scopri la storia dell'Universo e svela la composizione della materia oscura: installazioni megascientifiche in Russia che stanno cambiando la scienza

Le strutture delle classi Megascience sono potenti complessi scientifici per ricerche fondamentalmente nuove. L'idea di crearlo apparso nella seconda metà del 20° secolo. Il prefisso "mega" non è casuale qui: tali progetti sono davvero giganteschi e vengono creati con il finanziamento e la partecipazione di specialisti di diversi paesi e rami della scienza. Le strutture della megascienza sono costituite da molti componenti: sia oggetti fisici, come enormi acceleratori di particelle o telescopi, sia sistemi informativi ultramoderni per l'elaborazione dei dati.

Eccezionale è anche il compito dei complessi: guarda dentro andare oltre le basi della scienza e rispondere a domande fondamentali. Ad esempio, per capire come è apparso l'Universo e se c'è vita oltre la Terra. Ma sono utili non solo dal punto di vista dell'interesse scientifico. Le scoperte fatte attraverso la ricerca sono utili in medicina, informatica e industria.

7 installazioni megascientifiche in Russia

1. Reattore di ricerca PIK

Progetto di questa installazione di megaclasse di scienze a Gatchina apparso negli anni '70, ma ha iniziato a funzionare solo all'inizio del 2021. Il ritardo è dovuto all'incidente della centrale nucleare di Chernobyl: in seguito, complessi simili hanno iniziato a essere nuovamente testati per la sicurezza e con la partecipazione di un gruppo internazionale di esperti. Il processo si trascinò fino al 1991, ma lì sorse una nuova difficoltà: il crollo dell'URSS, a causa del quale il progetto fu completamente congelato per un po'. Sono tornati al lavoro negli anni 2000.

PIK è un reattore di neutroni raffreddato ad acqua. Questo è il nome dei dispositivi in ​​cui l'acqua normale rimuove il calore e il deuterio, noto anche come acqua pesante, rallenta la reazione nucleare. Il compito dell'installazione è generare neutroni. Ora ci sono cinque stazioni di ricerca su 25 che lavorano su di esso, quindi gli scienziati stanno ancora solo studiando queste particelle. PIK dovrebbe essere pienamente operativo entro la fine del 2024. Quindi verranno condotti esperimenti per studiare gli oggetti nel micromondo, il comportamento delle particelle e le reazioni nucleari, nonché per creare nuovi materiali, anche per la biomedicina. Scienziati suggerireche con l’aiuto di questa installazione megascientifica sarà possibile trovare un nuovo approccio alla cura del cancro.

2. Collider NICA

Collider superconduttore a Dubna è stata creata per la ricerca sulla materia nucleare. 19 paesi hanno partecipato ai lavori e quest'anno la megascienza dovrebbe iniziare a funzionare a pieno regime. Con l’aiuto di un simile apparato, gli scienziati vogliono capire come il Big Bang abbia portato alla formazione di protoni e neutroni. Secondo i ricercatori, il collisore aiuterà a ricreare il plasma di quark e gluoni: questo è uno stato speciale di aggregazione della materia nella fisica delle particelle. Si ritiene che sia stato in esso che risiedeva l'Universo nei primi momenti della sua vita.

Il plasma di quark e gluoni verrà riprodotto a causa della collisione di fasci di particelle diverse, inclusi ioni pesanti di bassa energia. Per catturare i risultati di questi esperimenti nell'acceleratore pubblicato due setup sperimentali: MPD e SPD.

3. Tokamak T‑15MD

Un tokamak, noto anche come camera toroidale con bobine magnetiche, è un tipo speciale di reattore per creare la fusione termonucleare nel plasma caldo. L'installazione del T‑15MD, rispetto ad altre megascienze, è piuttosto compatta. Si trova a Mosca, presso l'Istituto Kurchatov. Questa è una versione modernizzata del reattore T-15, che ho lavorato sulla base dell’istituzione dagli anni ’80. È stato lanciato in un nuovo formato nel 2021, ma continuerà a essere migliorato fino al 2024.

Le reazioni che si creeranno in T-15MD assomigliano ai processi nei nuclei delle stelle, accompagnati da un enorme rilascio di energia. E qui sta lo scopo principale del tokamak. Gli scienziati sperano che gli esperimenti lì aiuterà l’umanità a trovare una nuova fonte di energia elettrica sicura e praticamente inesauribile.

4. Osservatorio dei raggi gamma TAIGA

Questo complesso comprende diversi telescopi atmosferici, più di un centinaio di rilevatori ottici grandangolari e molti altri componenti. Tutto occupa un territorio impressionante: diversi chilometri quadrati. Situato osservatorio presso il sito astrofisico dell'Università statale di Irkutsk nella valle di Tunkin: ubicazione perfetto per osservare i corpi celesti perché è lontano dalle città e raramente accade lì Prevalentemente nuvoloso.

Centro di controllo TAIGA guadagnato nel 2021. Il compito principale di questa installazione è la ricerca di raggi gamma ad altissima energia. Tali reazioni producono esplosioni di galassie o fusioni di buchi neri. Gli scienziati devono catturare i raggi gamma utilizzando sensori per comprendere la natura dell'Universo. E anche per saperne di più sull'origine degli oggetti extraterrestri con la massima energia, come le supernove e i blazar, i nuclei galattici attivi.

5. Baikal‑GVD (telescopio per neutrini per acque profonde del Baikal)

Un altro mega osservatorio scientifico. A proposito, situato non è lontano da TAIGA – nelle profondità del Lago Baikal – e anch’esso ha iniziato i lavori nel 2021. Alla sua creazione hanno partecipato scienziati e ingegneri provenienti da 11 centri di ricerca internazionali. Visivamente l'installazione non somiglia particolarmente a un classico telescopio: si tratta di una rete di cavi su cui poggia un vetro sferico rivelatori che catturano i neutrini: questo è il nome dato alle particelle senza carica con una massa minuscola e una velocità enorme che si avvicina alla velocità Sveta. Praticamente non interagiscono con altri elementi e volano ovunque. A proposito, mentre stavi leggendo l'articolo, più di cento miliardi di neutrini sono volati accanto a te e addirittura attraverso di te.

Il valore di queste particelle risiede nelle loro informazioni uniche. Gli scienziati suggeriscono che i neutrini aiuterà conoscere i processi che si verificano in qualche parte molto lontana dell'Universo e seguire anche l'evoluzione di intere galassie e la formazione di buchi neri di massa enorme - 10⁵–10¹¹ le masse del Sole. E il telescopio Baikal ha già catturato tali particelle. Ad esempio, nel 2021, contemporaneamente a un'altra installazione simile di classe megascientifica - IceCube, che si trova al Polo Sud - registrato neutrini dal nucleo di una galassia lontana. Questa è stata la prima volta che i telescopi per neutrini in diverse parti del pianeta hanno rilevato un segnale proveniente dalla stessa fonte.

6. Emettitore di sincrotrone "KISI-Kurchatov"

Questo mega complesso di lezioni di scienze ha aperto nel 1999. Già nel XXI secolo venne modernizzato: ora il progetto include fino a 16 stazioni, in ciascuna delle quali è possibile condurre ricerche parallele. A proposito, ogni anno al KISS-Kurchatov vengono condotti circa 200 esperimenti, sui quali lavorano circa 60 gruppi di scienziati, sia nazionali che stranieri.

Il meccanismo principale di questo complesso megascientifico è una fonte di radiazione di sincrotrone. Aiuta a studiare in dettaglio, fino alla scala atomica, vari materiali e oggetti sia di natura vivente che inanimata. La radiazione di sincrotrone viene utilizzata in vari campi della scienza, dalla fisica e medicina all'archeologia. Ad esempio, con l'aiuto di KISI-Kurchatov, puoi rintracciare l'origine di antichi manufatti e verificare come i farmaci antitumorali interagiscono con la membrana cellulare umana.

7. FORZA

Questa megascienza è appena in fase di preparazione. Lui apparirà nella città di Protvina vicino a Mosca e comprenderà due componenti: una sorgente di radiazione di sincrotrone di quarta generazione e un laser a elettroni liberi a raggi X. Gli scienziati suggeriscono che questa combinazione aiuterà a rivelare come si sono formati atomi, molecole, quark e altre particelle. Ciò significa comprendere come è nato e si è sviluppato l’Universo.

L'obiettivo principale del progetto STRENGTH è acquisire nuove conoscenze e creare nuove tecnologie basate su di esse vari campi della scienza e della tecnologia, ad esempio la medicina, la scienza dei materiali, l'agricoltura, energia, informatica. In totale, su una superficie di quasi 190mila chilometri quadrati Volere 52 stazioni sperimentali e un centro elaborazione dati. Circa 200 organizzazioni scientifiche ed educative e 50 imprese provenienti da settori reali dell'economia - ad esempio ingegneria meccanica, metallurgica, chimica e biologica - potranno condurre ricerche lì.