Cari tahu sejarah Alam Semesta dan mengungkap komposisi materi gelap: instalasi kelas megasains di Rusia yang mengubah sains
Miscellanea / / September 28, 2023
Fasilitas kelas megasains adalah kompleks ilmiah yang kuat untuk penelitian baru yang fundamental. Ide untuk menciptakan seperti itu muncul pada paruh kedua abad ke-20. Awalan “mega” bukanlah suatu kebetulan di sini: proyek semacam itu benar-benar raksasa dan dibuat dengan pendanaan dan partisipasi para spesialis dari berbagai negara dan cabang ilmu pengetahuan. Struktur megasains terdiri dari banyak komponen: baik objek fisik, seperti akselerator partikel besar atau teleskop, dan sistem informasi ultra-modern untuk pemrosesan data.
Tugas kompleks ini juga luar biasa: Lihat kedalam melampaui dasar-dasar sains dan menjawab pertanyaan-pertanyaan mendasar. Misalnya untuk memahami bagaimana alam semesta muncul dan apakah ada kehidupan di luar bumi. Tapi mereka berguna tidak hanya dari sudut pandang kepentingan ilmiah. Penemuan yang dilakukan melalui penelitian berguna dalam bidang kedokteran, teknologi komputer, dan industri.
7 instalasi megasains di Rusia
1. Reaktor Riset PIK
Proyek instalasi kelas megasains di Gatchina
muncul kembali pada tahun 1970-an, tetapi baru mulai bekerja pada awal tahun 2021. Penundaan ini disebabkan oleh kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl: setelah itu, kompleks serupa mulai diuji ulang keamanannya, dan dengan partisipasi panel ahli internasional. Prosesnya berlangsung hingga tahun 1991, tetapi kesulitan baru muncul di sana - runtuhnya Uni Soviet, yang menyebabkan proyek tersebut dibekukan sepenuhnya untuk sementara waktu. Mereka kembali bekerja pada tahun 2000-an.PIK adalah reaktor neutron berpendingin air. Ini adalah sebutan untuk perangkat yang air biasa menghilangkan panas, dan deuterium, juga dikenal sebagai air berat, memperlambat reaksi nuklir. Tugas instalasi tersebut adalah menghasilkan neutron. Sekarang ada lima dari 25 stasiun penelitian yang beroperasi di sana, jadi para ilmuwan masih mempelajari partikel-partikel ini. PIK diharapkan dapat beroperasi penuh pada akhir tahun 2024. Kemudian akan dilakukan eksperimen di sana untuk mempelajari objek-objek di dunia mikro, perilaku partikel dan reaksi nuklir, serta untuk menciptakan material baru, termasuk untuk biomedis. Ilmuwan menyarankanbahwa dengan bantuan instalasi megasains ini akan dimungkinkan untuk menemukan pendekatan baru dalam pengobatan kanker.
2. Penumbuk NICA
Penumbuk superkonduktor di Dubna telah dibuat untuk penelitian materi nuklir. 19 negara berpartisipasi dalam pengerjaannya, dan tahun ini megasains akan mulai beroperasi dengan kekuatan penuh. Dengan bantuan pengaturan seperti itu, para ilmuwan ingin memahami bagaimana Big Bang menyebabkan pembentukan proton dan neutron. Menurut para peneliti, collider akan membantu menciptakan kembali plasma quark-gluon - ini adalah keadaan agregasi materi khusus dalam fisika partikel. Dipercayai bahwa di sanalah Alam Semesta berada pada saat-saat pertama kehidupannya.
Plasma quark-gluon akan direproduksi karena tumbukan berkas partikel yang berbeda, termasuk ion berat berenergi rendah. Untuk menangkap hasil percobaan tersebut di akselerator diposting dua pengaturan eksperimental: MPD dan SPD.
Membantu peluncuran NICA dan fasilitas kelas megasains lainnya di Rusia adalah salah satu tugasnya proyek nasional "Sains dan Universitas". Sekarang semua kompleks tugas berat di negara ini direncanakan untuk dirakit jaringan tunggal. Selain NICA, sudah termasuk reaktor PIK, sumber sinkrotron SILA, sumber foton Rusia RIF, sumber radiasi sinkron KISS-Kurchatov, sumber foton cincin SKIF, prototipe sumber neutron berdenyut OMEGA, serta pusat medis ilmiah dan pendidikan “Kompleks Kedokteran Nuklir”. Instalasi megasains berlokasi di berbagai wilayah di negara ini dan diharapkan dapat membantu para ilmuwan Rusia membuat penemuan-penemuan penting bagi dunia.
Untuk mempelajari lebih lanjut
3. Tokamak T‑15MD
Tokamak, juga dikenal sebagai ruang toroidal dengan kumparan magnet, adalah jenis reaktor khusus untuk menciptakan fusi termonuklir dalam plasma panas. Instalasi T‑15MD, dibandingkan dengan megasains lainnya, cukup kompak. Terletak di Moskow, di Institut Kurchatov. Ini adalah versi modern dari reaktor T-15, yang telah bekerja atas dasar institusi sejak tahun 1980an. Diluncurkan dalam format baru pada tahun 2021, namun akan terus ditingkatkan hingga tahun 2024.
Reaksi yang akan tercipta di T-15MD menyerupai proses di inti bintang, disertai pelepasan energi yang sangat besar. Dan di sinilah letak tujuan utama dari tokamak. Para ilmuwan berharap bisa melakukan percobaan di sana akan membantu umat manusia untuk menemukan sumber listrik baru yang aman dan praktis tidak ada habisnya.
4. Observatorium Sinar Gamma TAIGA
Kompleks ini mencakup beberapa teleskop atmosfer, lebih dari seratus detektor optik sudut lebar, dan banyak lagi komponen lainnya. Semuanya menempati wilayah yang mengesankan - beberapa kilometer persegi. Terletak observatorium di situs astrofisika Universitas Negeri Irkutsk di Lembah Tunkin: lokasi cocok untuk mengamati benda langit karena jauh dari kota dan jarang terjadi disana Umumnya berawan.
Pusat Kontrol TAIGA diperoleh pada tahun 2021. Tugas utama instalasi ini adalah mencari radiasi sinar gamma berenergi ultra tinggi. Reaksi semacam ini menghasilkan ledakan galaksi atau penggabungan lubang hitam. Para ilmuwan perlu menangkap sinar gamma menggunakan sensor untuk memahami sifat alam semesta. Dan juga untuk mempelajari lebih lanjut tentang asal usul benda luar angkasa dengan energi tertinggi, seperti supernova dan blazar – inti galaksi aktif.
5. Baikal‑GVD (Teleskop Neutrino Laut Dalam Baikal)
Observatorium mega-sains lainnya. Omong-omong, terletak tidak jauh dari TAIGA - di kedalaman Danau Baikal - dan juga mulai bekerja pada tahun 2021. Para ilmuwan dan insinyur dari 11 pusat penelitian internasional berpartisipasi dalam penciptaannya. Secara visual, pemasangannya tidak terlalu mirip dengan teleskop klasik: ini adalah jaringan kabel yang dilapisi kaca bulat detektor yang menangkap neutrino - ini adalah nama yang diberikan untuk partikel tanpa muatan dengan massa kecil dan kecepatan besar mendekati kecepatan cahaya. Mereka praktis tidak berinteraksi dengan elemen lain dan terbang kemana-mana. Ngomong-ngomong, saat Anda membaca artikel tersebut, lebih dari seratus miliar neutrino terbang di samping Anda dan bahkan melalui Anda.
Nilai partikel-partikel ini terletak pada informasi uniknya. Para ilmuwan berpendapat bahwa neutrino akan membantu pelajari tentang proses yang terjadi di suatu tempat yang sangat jauh di Alam Semesta, dan ikuti juga evolusi seluruh galaksi dan pembentukan lubang hitam bermassa sangat besar - 10⁵–10¹¹ massa Matahari. Dan teleskop Baikal telah menangkap partikel tersebut. Misalnya, pada tahun 2021, bersamaan dengan instalasi kelas megasains serupa lainnya – IceCube, yang terletak di Kutub Selatan – tercatat neutrino dari inti galaksi yang jauh. Ini adalah pertama kalinya teleskop neutrino di berbagai belahan bumi mendeteksi sinyal dari sumber yang sama.
6. Pemancar sinkrotron "KISI-Kurchatov"
Kompleks kelas mega-sains ini dibuka kembali pada tahun 1999. Sudah di abad ke-21 itu dimodernisasi: sekarang sebuah proyek termasuk sebanyak 16 stasiun yang masing-masing stasiun dapat dilakukan penelitian paralel. Omong-omong, sekitar 200 eksperimen dilakukan setiap tahun di KISS-Kurchatov, di mana sekitar 60 kelompok ilmuwan, baik dalam maupun luar negeri, bekerja.
Mekanisme utama kompleks megasains ini adalah sumber radiasi sinkrotron. Ini membantu untuk mempelajari secara rinci, hingga skala atom, berbagai bahan dan benda baik yang hidup maupun yang tidak bernyawa. Radiasi sinkrotron digunakan dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan - mulai dari fisika dan kedokteran hingga arkeologi. Misalnya, dengan bantuan KISI-Kurchatov, Anda dapat melacak asal usul artefak kuno dan memeriksa bagaimana obat antikanker berinteraksi dengan membran sel manusia.
7. MEMAKSA
Megasains ini baru saja dipersiapkan. Dia akan muncul di kota Protvina dekat Moskow dan akan mencakup dua komponen: sumber radiasi sinkrotron generasi keempat dan laser elektron bebas sinar-X. Para ilmuwan berpendapat bahwa kombinasi ini akan membantu mengungkap bagaimana atom, molekul, quark, dan partikel lain muncul. Artinya memahami bagaimana Alam Semesta lahir dan berkembang.
Tujuan utama dari proyek STRENGTH adalah untuk memperoleh pengetahuan baru dan menciptakan teknologi baru berdasarkan pengetahuan tersebut berbagai bidang ilmu pengetahuan dan teknologi, misalnya kedokteran, ilmu material, pertanian, energi, itu. Totalnya di atas lahan seluas hampir 190 ribu kilometer persegi akan 52 stasiun percobaan dan pusat pengolahan data. Sekitar 200 organisasi ilmiah dan pendidikan dan 50 perusahaan dari sektor riil ekonomi - misalnya teknik mesin, metalurgi, kimia dan biologi - akan dapat melakukan penelitian di sana.
Instalasi kelas megasains membantu para ilmuwan mendobrak batasan-batasan yang mungkin terjadi dan memahami lebih banyak tentang sifat alam semesta. Namun tidak semua penelitian membutuhkan kompleksitas sebesar itu—terkadang alat yang lebih kecil sudah cukup. Yang penting mereka modern. Memperbarui basis instrumen universitas, laboratorium dan organisasi lain juga merupakan sebuah tugas proyek nasional "Sains dan Universitas". Dan dia melakukannya setiap tahun. Pada tahun 2022 saja, pembaruan database instrumentasi berdampak pada 204 organisasi di 36 wilayah. Omong-omong, sebagian besar perangkat diproduksi di Rusia.
Cari tahu tentang proyek nasional