Descubre la historia del Universo y desentraña la composición de la materia oscura: instalaciones de megaciencia en Rusia que están cambiando la ciencia

Las instalaciones de megaciencia son poderosos complejos científicos para investigaciones fundamentalmente nuevas. La idea de crear tal apareció en la segunda mitad del siglo XX. El prefijo "mega" no es casual aquí: estos proyectos son verdaderamente gigantescos y se crean con la financiación y la participación de especialistas de diferentes países y ramas de la ciencia. Las estructuras de megaciencia constan de muchos componentes: tanto objetos físicos, como enormes aceleradores de partículas o telescopios, como sistemas de información ultramodernos para el procesamiento de datos.

Destaca también la tarea de los complejos: pase a ver más allá de los conceptos básicos de la ciencia y responder preguntas fundamentales. Por ejemplo, para entender cómo apareció el Universo y si hay vida más allá de la Tierra. Pero son útiles no sólo desde el punto de vista del interés científico. Los descubrimientos realizados mediante la investigación son útiles en la medicina, la tecnología informática y la industria.

7 megainstalaciones científicas en Rusia

1. Reactor de investigación PIK

Proyecto de esta instalación de megaciencia en Gatchina apareció en la década de 1970, pero no empezó a funcionar hasta principios de 2021. El retraso se debió al accidente en la central nuclear de Chernobyl: después de ello, se comenzaron a volver a probar complejos similares en cuanto a seguridad, y con la participación de un panel internacional de expertos. El proceso se prolongó hasta 1991, pero allí surgió una nueva dificultad: el colapso de la URSS, por lo que el proyecto quedó completamente congelado por un tiempo. Volvieron a trabajar en la década de 2000.

PIK es un reactor de neutrones refrigerado por agua. Así se llaman los dispositivos en los que el agua corriente elimina el calor y el deuterio, también conocido como agua pesada, ralentiza la reacción nuclear. La tarea de la instalación es generar neutrones. Ahora hay cinco estaciones de investigación de 25 funcionando en él, por lo que los científicos todavía están estudiando estas partículas. PIK debería estar en pleno funcionamiento a finales de 2024. Luego se realizarán allí experimentos para estudiar los objetos del micromundo, el comportamiento de las partículas y las reacciones nucleares, así como para crear nuevos materiales, incluso para la biomedicina. Científicos sugerirque con la ayuda de esta megainstalación científica será posible encontrar un nuevo enfoque para el tratamiento del cáncer.

2. Colisionador NICA

Colisionador superconductor en Dubna fue creado para la investigación de materia nuclear. En su trabajo participaron 19 países y este año la megaciencia debería comenzar a funcionar con toda su fuerza. Con la ayuda de este sistema, los científicos quieren comprender cómo el Big Bang condujo a la formación de protones y neutrones. Según los investigadores, el colisionador ayudará a recrear el plasma de quarks y gluones: este es un estado especial de agregación de materia en la física de partículas. Se cree que fue en él donde residió el Universo en los primeros momentos de su vida.

El plasma de quarks y gluones se reproducirá mediante la colisión de haces de diferentes partículas, incluidos iones pesados ​​de baja energía. Captar los resultados de estos experimentos en el acelerador. al corriente dos configuraciones experimentales: MPD y SPD.

3. Tokamak T-15MD

Un tokamak, también conocido como cámara toroidal con bobinas magnéticas, es un tipo especial de reactor para crear fusión termonuclear en plasma caliente. La instalación del T‑15MD, en comparación con otras megaciencias, es bastante compacta. Está ubicado en Moscú, en el Instituto Kurchatov. Esta es una versión modernizada del reactor T-15, que han trabajado sobre la base de la institución desde los años 1980. Se lanzó en un nuevo formato en 2021, pero se seguirá mejorando hasta 2024.

Las reacciones que se crearán en el T-15MD se asemejan a procesos en los núcleos de las estrellas, acompañadas de una enorme liberación de energía. Y aquí radica el objetivo principal del tokamak. Los científicos esperan que los experimentos allí ayudará humanidad a encontrar una nueva fuente de electricidad segura y prácticamente inagotable.

4. Observatorio de rayos gamma TAIGA

Este complejo incluye varios telescopios atmosféricos, más de cien detectores ópticos de gran angular y muchos más componentes. Todo esto ocupa un territorio impresionante: varios kilómetros cuadrados. Situado Observatorio en el sitio astrofísico de la Universidad Estatal de Irkutsk en el valle de Tunkin: ubicación perfecto para observar cuerpos celestes porque está lejos de las ciudades y rara vez sucede allí Principalmente nublado.

Centro de Control TAIGA ganado en 2021. La tarea principal de esta instalación es la búsqueda de radiación de rayos gamma de energía ultra alta. Estas reacciones producen explosiones de galaxias o fusiones de agujeros negros. Los científicos necesitan capturar rayos gamma mediante sensores para comprender la naturaleza del Universo. Y también para aprender más sobre el origen de los objetos extraterrestres con mayor energía, como las supernovas y los blazares, núcleos galácticos activos.

5. Baikal-GVD (Telescopio de neutrinos de aguas profundas de Baikal)

Otro megaobservatorio científico. Por cierto, situado no está lejos de TAIGA, en las profundidades del lago Baikal, y también comenzó a funcionar en 2021. En su creación participaron científicos e ingenieros de 11 centros de investigación internacionales. Visualmente, la instalación no se parece mucho a un telescopio clásico: se trata de una red de cables sobre los que se apoyan cristales esféricos. detectores que capturan neutrinos: este es el nombre que se les da a las partículas sin carga con una masa diminuta y una velocidad enorme, acercándose a la velocidad Luz. Prácticamente no interactúan con otros elementos y vuelan a todas partes. Por cierto, mientras leías el artículo, más de cien mil millones de neutrinos volaron a tu lado e incluso a través de ti.

El valor de estas partículas radica en su información única. Los científicos sugieren que los neutrinos ayudará aprenda sobre los procesos que ocurren en algún lugar muy lejano del Universo, y también siga la evolución de galaxias enteras y la formación de agujeros negros de masa enorme: 10⁵–10¹¹ la masa del Sol. Y el telescopio Baikal ya ha captado esas partículas. Por ejemplo, en 2021, simultáneamente con otra instalación similar de megaciencia, IceCube, que se encuentra en el Polo Sur, grabado neutrinos del núcleo de una galaxia distante. Esta fue la primera vez que telescopios de neutrinos en diferentes partes del planeta detectaron una señal de la misma fuente.

6. Emisor sincrotrón "KISI-Kurchatov"

Este mega complejo de clases de ciencias abrió allá por 1999. Ya en el siglo XXI se modernizó: ahora el proyecto incluye hasta 16 estaciones, en cada una de las cuales se pueden realizar investigaciones paralelas. Por cierto, en KISS-Kurchatov se llevan a cabo anualmente unos 200 experimentos, en los que trabajan unos 60 grupos de científicos, tanto nacionales como extranjeros.

El principal mecanismo de este complejo megacientífico es una fuente de radiación sincrotrón. Ayuda a estudiar en detalle, hasta la escala atómica, diversos materiales y objetos de naturaleza viva e inanimada. La radiación sincrotrón se utiliza en diversos campos de la ciencia, desde la física y la medicina hasta la arqueología. Por ejemplo, con la ayuda de KISI-Kurchatov, es posible rastrear el origen de artefactos antiguos y comprobar cómo interactúan los medicamentos contra el cáncer con la membrana celular humana.

7. FUERZA

Esta megaciencia apenas se está preparando. Él aparecerá en la ciudad de Protvina, cerca de Moscú, e incluirá dos componentes: una fuente de radiación sincrotrón de cuarta generación y un láser de electrones libres de rayos X. Los científicos sugieren que esta combinación ayudará a revelar cómo surgieron los átomos, las moléculas, los quarks y otras partículas. Esto significa comprender cómo nació y se desarrolló el Universo.

El principal objetivo del proyecto STRENGTH es obtener nuevos conocimientos y crear nuevas tecnologías basadas en ellos en diversos campos de la ciencia y la tecnología, por ejemplo en medicina, ciencia de materiales, agricultura, energía, TI. En total, en una superficie de casi 190 mil kilómetros cuadrados voluntad 52 estaciones experimentales y un centro de procesamiento de datos. Allí podrán realizar investigaciones unas 200 organizaciones científicas y educativas y 50 empresas de sectores reales de la economía, por ejemplo, la ingeniería mecánica, metalúrgica, química y biológica.