Découvrez l'histoire de l'Univers et la composition de la matière noire: des installations de classe mégascientifique en Russie qui changent la science

Les installations de classe Megascience sont de puissants complexes scientifiques destinés à des recherches fondamentalement nouvelles. L'idée de créer un tel apparu dans la seconde moitié du XXe siècle. Le préfixe « méga » n'est pas ici accidentel: de tels projets sont véritablement gigantesques et sont créés avec le financement et la participation de spécialistes de différents pays et branches scientifiques. Les structures mégascientifiques se composent de nombreux éléments: à la fois des objets physiques, tels que d'énormes accélérateurs de particules ou des télescopes, et des systèmes d'information ultramodernes pour le traitement des données.

La tâche des complexes est également remarquable: regarder dans au-delà des bases de la science et répondre à des questions fondamentales. Par exemple, comprendre comment l’Univers est apparu et s’il existe de la vie au-delà de la Terre. Mais ils ne sont pas seulement utiles du point de vue de l’intérêt scientifique. Les découvertes issues de la recherche sont utiles en médecine, en informatique et dans l’industrie.

7 installations mégascientifiques en Russie

1. Réacteur de recherche PIK

Projet de cette installation de classe mégascience à Gatchina apparu dans les années 1970, mais n’a commencé à travailler qu’au début de 2021. Le retard était dû à l'accident survenu à la centrale nucléaire de Tchernobyl: après cela, des complexes similaires ont commencé à être testés à nouveau en termes de sécurité, avec la participation d'un panel international d'experts. Le processus s'est prolongé jusqu'en 1991, mais une nouvelle difficulté est apparue là-bas: l'effondrement de l'URSS, à cause duquel le projet a été complètement gelé pendant un certain temps. Ils ont repris le travail dans les années 2000.

Le PIK est un réacteur à neutrons refroidi à l'eau. C'est le nom des appareils dans lesquels l'eau ordinaire élimine la chaleur et le deutérium, également connu sous le nom d'eau lourde, ralentit la réaction nucléaire. La tâche de l'installation est de générer des neutrons. Aujourd'hui, cinq stations de recherche sur 25 y fonctionnent, les scientifiques se contentent donc d'étudier ces particules. Le PIK devrait être pleinement opérationnel d’ici fin 2024. Des expériences y seront ensuite menées pour étudier les objets du micromonde, le comportement des particules et les réactions nucléaires, ainsi que pour créer de nouveaux matériaux, notamment pour la biomédecine. Scientifiques suggérerqu'avec l'aide de cette installation mégascientifique, il sera possible de trouver une nouvelle approche du traitement du cancer.

2. Collisionneur NICA

Collisionneur supraconducteur à Doubna a été créé pour la recherche sur la matière nucléaire. 19 pays ont participé aux travaux et cette année, la mégascience devrait commencer à fonctionner pleinement. Avec l’aide d’une telle configuration, les scientifiques veulent comprendre comment le Big Bang a conduit à la formation de protons et de neutrons. Selon les chercheurs, le collisionneur aidera à recréer le plasma quark-gluon - il s'agit d'un état particulier d'agrégation de la matière en physique des particules. On pense que c’est en elle que l’Univers a résidé dans les premiers instants de sa vie.

Le plasma quark-gluon sera reproduit grâce à la collision de faisceaux de différentes particules, dont des ions lourds de faibles énergies. Capturer les résultats de ces expériences dans l’accélérateur posté deux configurations expérimentales: MPD et SPD.

3. Tokamak T‑15MD

Un tokamak, également connu sous le nom de chambre toroïdale à bobines magnétiques, est un type spécial de réacteur permettant de créer une fusion thermonucléaire dans un plasma chaud. L'installation T‑15MD, en comparaison avec d'autres mégasciences, est assez compacte. Il est situé à Moscou, à l'Institut Kurchatov. Il s'agit d'une version modernisée du réacteur T-15, qui a travaillé sur la base de l'institution depuis les années 1980. Il a été lancé sous un nouveau format en 2021, mais continuera d’être amélioré jusqu’en 2024.

Les réactions qui seront créées dans T-15MD ressemblent à des processus au cœur des étoiles, accompagnés d'une énorme libération d'énergie. Et c’est là que réside le but principal du tokamak. Les scientifiques espèrent que des expériences là-bas aidera l'humanité de trouver une nouvelle source d'électricité sûre et pratiquement inépuisable.

4. Observatoire de rayons gamma TAIGA

Ce complexe comprend plusieurs télescopes atmosphériques, plus d'une centaine de détecteurs optiques grand angle et bien d'autres composants. Le tout occupe un territoire impressionnant – plusieurs kilomètres carrés. Situé observatoire du site astrophysique de l'Université d'État d'Irkoutsk dans la vallée de Tounkine: localisation parfait pour observer les corps célestes car c'est loin des villes et cela s'y passe rarement Généralement nuageux.

Centre de contrôle TAIGA gagné en 2021. La tâche principale de cette installation est la recherche de rayonnements gamma à ultra haute énergie. De telles réactions produisent des explosions de galaxies ou des fusions de trous noirs. Les scientifiques doivent capter les rayons gamma à l’aide de capteurs pour comprendre la nature de l’Univers. Et aussi pour en savoir plus sur l'origine des objets extraterrestres dotés de la plus haute énergie, comme les supernovae et les blazars - noyaux galactiques actifs.

5. Baïkal‑GVD (télescope à neutrinos des profondeurs du Baïkal)

Un autre observatoire méga-scientifique. D'ailleurs, situé il se trouve non loin de TAIGA - au fond du lac Baïkal - et les travaux ont également commencé en 2021. Des scientifiques et ingénieurs de 11 centres de recherche internationaux ont participé à sa création. Visuellement, l'installation ne ressemble pas particulièrement à un télescope classique: il s'agit d'un réseau de câbles sur lesquels des verres sphériques détecteurs qui captent les neutrinos - c'est le nom donné aux particules sans charge avec une masse infime et une vitesse énorme proche de la vitesse Sveta. Ils n'interagissent pratiquement pas avec d'autres éléments et volent partout. D’ailleurs, pendant que vous lisiez l’article, plus de cent milliards de neutrinos ont volé à côté de vous et même à travers vous.

La valeur de ces particules réside dans leurs informations uniques. Les scientifiques suggèrent que les neutrinos aidera découvrez les processus qui se produisent quelque part très loin dans l'Univers, et suivez également l'évolution de galaxies entières et la formation de trous noirs d'une masse énorme - 10⁵–10¹¹ la masse du Soleil. Et le télescope Baïkal a déjà capturé de telles particules. Par exemple, en 2021, simultanément avec une autre installation similaire de classe mégascience - IceCube, située au pôle Sud - enregistré neutrinos du cœur d’une galaxie lointaine. C'était la première fois que des télescopes à neutrinos situés dans différentes parties de la planète détectaient un signal provenant de la même source.

6. Émetteur synchrotron "KISI-Kurchatov"

Ce méga-complexe de cours de sciences ouvert en 1999. Déjà au 21ème siècle, il a été modernisé: maintenant le projet comprend jusqu'à 16 stations, dans chacune desquelles des recherches parallèles peuvent être menées. À propos, environ 200 expériences sont menées chaque année à KISS-Kurchatov, sur lesquelles travaillent environ 60 groupes de scientifiques, tant nationaux qu'étrangers.

Le mécanisme principal de ce complexe mégascientifique est une source de rayonnement synchrotron. Il permet d'étudier en détail, jusqu'à l'échelle atomique, divers matériaux et objets de nature vivante et inanimée. Le rayonnement synchrotron est utilisé dans divers domaines scientifiques, de la physique à l'archéologie, en passant par la médecine. Par exemple, avec l'aide de KISI-Kurchatov, vous pouvez retracer l'origine d'objets anciens et vérifier comment les médicaments anticancéreux interagissent avec la membrane cellulaire humaine.

7. FORCER

Cette mégascience est en train d’être préparée. Il apparaîtra dans la ville de Protvina, près de Moscou, et comprendra deux éléments: une source de rayonnement synchrotron de quatrième génération et un laser à électrons libres à rayons X. Les scientifiques suggèrent que cette combinaison contribuera à révéler comment les atomes, les molécules, les quarks et autres particules sont nés. Cela signifie comprendre comment l’Univers est né et s’est développé.

L'objectif principal du projet STRENGTH est d'acquérir de nouvelles connaissances et de créer de nouvelles technologies basées sur celles-ci dans divers domaines scientifiques et technologiques, par exemple en médecine, science des matériaux, agriculture, énergie, informatique. Au total, sur une superficie de près de 190 mille kilomètres carrés volonté 52 stations expérimentales et un centre de traitement de données. Environ 200 organisations scientifiques et éducatives et 50 entreprises de secteurs réels de l'économie - par exemple l'ingénierie mécanique, métallurgique et chimique et biologique - pourront y mener des recherches.