اكتشف تاريخ الكون واكتشف تركيبة المادة المظلمة: منشآت من الدرجة العلمية الضخمة في روسيا تعمل على تغيير العلوم
Miscellanea / / September 28, 2023
تعد مرافق فئة العلوم الضخمة مجمعات علمية قوية لإجراء أبحاث جديدة بشكل أساسي. فكرة إنشاء مثل هذا ظهر في النصف الثاني من القرن العشرين. إن البادئة "mega" ليست عرضية هنا: فمثل هذه المشاريع عملاقة حقًا ويتم إنشاؤها بتمويل ومشاركة متخصصين من مختلف البلدان وفروع العلوم. تتكون هياكل العلوم الضخمة من العديد من المكونات: كل من الأشياء المادية، مثل مسرعات الجسيمات الضخمة أو التلسكوبات، وأنظمة المعلومات الحديثة للغاية لمعالجة البيانات.
مهمة المجمعات رائعة أيضًا: إنظر في ما وراء أساسيات العلوم والإجابة على الأسئلة الأساسية. على سبيل المثال، لفهم كيف ظهر الكون وما إذا كانت هناك حياة خارج الأرض. لكنها مفيدة ليس فقط من وجهة نظر الاهتمام العلمي. الاكتشافات التي يتم التوصل إليها من خلال البحث مفيدة في الطب وتكنولوجيا الكمبيوتر والصناعة.
7 منشآت علمية عملاقة في روسيا
1. مفاعل أبحاث PIK
مشروع تركيب فئة العلوم الضخمة في غاتشينا ظهر يعود تاريخها إلى السبعينيات، لكنها لم تبدأ العمل إلا في بداية عام 2021. كان التأخير بسبب الحادث الذي وقع في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية: بعد ذلك، بدأت إعادة اختبار مجمعات مماثلة للسلامة، وبمشاركة لجنة دولية من الخبراء. استمرت العملية حتى عام 1991، ولكن نشأت صعوبة جديدة هناك - انهيار الاتحاد السوفياتي، بسبب ما تم تجميد المشروع بالكامل لفترة من الوقت. عادوا إلى العمل في 2000s.
PIK هو مفاعل نيوتروني مبرد بالماء. هذا هو اسم الأجهزة التي يزيل فيها الماء العادي الحرارة، ويعمل الديوتيريوم، المعروف أيضًا باسم الماء الثقيل، على إبطاء التفاعل النووي. مهمة التثبيت هي توليد النيوترونات. والآن هناك خمس محطات بحثية من أصل 25 محطة تعمل عليه، لذلك لا يزال العلماء يدرسون هذه الجسيمات فقط. يجب أن يكون PIK جاهزًا للعمل بكامل طاقته بحلول نهاية عام 2024. ثم سيتم إجراء تجارب هناك لدراسة الأشياء في العالم الصغير، وسلوك الجزيئات والتفاعلات النووية، وكذلك لإنشاء مواد جديدة، بما في ذلك الطب الحيوي. العلماء يقترحأنه بمساعدة هذا التثبيت العلمي الضخم سيكون من الممكن إيجاد نهج جديد لعلاج السرطان.
2. مصادم نيكا
مصادم فائق التوصيل في دوبنا تم انشائه لأبحاث المواد النووية. شاركت 19 دولة في العمل عليها، ومن المفترض أن تبدأ العلوم الضخمة هذا العام في العمل بكامل قوتها. بمساعدة مثل هذا الإعداد، يريد العلماء أن يفهموا كيف أدى الانفجار الكبير إلى تكوين البروتونات والنيوترونات. وفقا للباحثين، سيساعد المصادم في إعادة إنشاء بلازما كوارك-غلوون، وهي حالة خاصة من تجميع المادة في فيزياء الجسيمات. ويعتقد أنه كان فيه الكون في اللحظات الأولى من حياته.
سيتم إنتاج بلازما الكوارك-غلوون نتيجة اصطدام حزم من جزيئات مختلفة، بما في ذلك الأيونات الثقيلة ذات الطاقات المنخفضة. لالتقاط نتائج هذه التجارب في المسرع نشر اثنين من الاجهزة التجريبية: MPD وSPD.
تعد المساعدة في إطلاق NICA وغيرها من المرافق ذات المستوى العلمي الكبير في روسيا إحدى المهام المشروع الوطني "العلم والجامعات". الآن تم التخطيط لتجميع جميع المجمعات الثقيلة في البلاد شبكة واحدة. بالإضافة إلى NICA، فهو يتضمن بالفعل مفاعل PIK، ومصدر السنكروترون SILA، ومصدر الفوتون الروسي RIF، ومصدر الإشعاع المتزامن KISS-Kurchatov، مصدر الفوتون الحلقي SKIF، والنموذج الأولي لمصدر النيوترونات النبضية أوميغا، بالإضافة إلى المركز الطبي العلمي والتعليمي “مجمع الطب النووي”. تقع منشآت العلوم الضخمة في مناطق مختلفة من البلاد، ومن المفترض أن تساعد العلماء الروس على تحقيق اكتشافات ذات أهمية عالمية.
لتعلم المزيد
3. توكاماك T-15MD
توكاماك، المعروف أيضًا باسم الغرفة الحلقية ذات الملفات المغناطيسية، هو نوع خاص من المفاعلات لإنشاء اندماج نووي حراري في البلازما الساخنة. يعد تركيب T-15MD، بالمقارنة مع العلوم الكبرى الأخرى، مضغوطًا للغاية. يقع في موسكو، في معهد كورشاتوف. هذه نسخة حديثة من مفاعل T-15 لقد عملت على أساس المؤسسة منذ الثمانينات. تم إطلاقه بصيغة جديدة في عام 2021، ولكن سيستمر تحسينه حتى عام 2024.
التفاعلات التي سيتم إنشاؤها في T-15MD تشبه العمليات في قلب النجوم، مصحوبة بإطلاق كميات كبيرة من الطاقة. وهنا يكمن الغرض الرئيسي من التوكاماك. ويأمل العلماء أن التجارب هناك سوف يساعد الإنسانية لإيجاد مصدر جديد آمن وغير ينضب عمليا للكهرباء.
4. مرصد تايجا لأشعة جاما
يتضمن هذا المجمع العديد من التلسكوبات الجوية وأكثر من مائة كاشف بصري واسع الزاوية والعديد من المكونات الأخرى. كلها تحتل مساحة مثيرة للإعجاب - عدة كيلومترات مربعة. تقع المرصد في موقع الفيزياء الفلكية لجامعة ولاية إيركوتسك في وادي تونكين: الموقع مثالية لمراقبة الأجرام السماوية لأنها بعيدة عن المدن ونادرا ما يحدث هناك غائم جزئيا.
مركز التحكم تايجا حصل في عام 2021. تتمثل المهمة الرئيسية لهذا التثبيت في البحث عن إشعاع أشعة جاما عالي الطاقة. مثل هذه التفاعلات تنتج انفجارات مجرية أو اندماجات للثقوب السوداء. يحتاج العلماء إلى التقاط أشعة جاما باستخدام أجهزة الاستشعار لفهم طبيعة الكون. وأيضًا لمعرفة المزيد عن أصل الأجسام خارج كوكب الأرض ذات الطاقة الأعلى، مثل المستعرات الأعظمية والنجوم اللامعة - نوى المجرة النشطة.
5. Baikal-GVD (تلسكوب بايكال نيوترينو في أعماق البحار)
مرصد علمي ضخم آخر. بالمناسبة، تقع وهي ليست بعيدة عن TAIGA - في أعماق بحيرة بايكال - وبدأت العمل أيضًا في عام 2021. وشارك في إنشائه علماء ومهندسون من 11 مركزًا بحثيًا عالميًا. بصريًا، لا يشبه التثبيت بشكل خاص التلسكوب الكلاسيكي: فهو عبارة عن شبكة من الكابلات التي يتم وضع الزجاج الكروي عليها أجهزة الكشف التي تلتقط النيوترينوات - هذا هو الاسم الذي يطلق على الجسيمات بدون شحنة ذات كتلة صغيرة وسرعة هائلة تقترب من السرعة سفيتا. إنهم لا يتفاعلون عمليا مع العناصر الأخرى ويطيرون في كل مكان. بالمناسبة، أثناء قراءتك للمقال، طارت أكثر من مائة مليار نيوترينو بجانبك وحتى من خلالك.
وتكمن قيمة هذه الجسيمات في معلوماتها الفريدة. يقترح العلماء أن النيوترينوات سوف يساعد تعرف على العمليات التي تحدث في مكان ما بعيدًا جدًا في الكون، وتتبع أيضًا تطور المجرات بأكملها وتكوين الثقوب السوداء ذات الكتلة الهائلة - 10⁵–10¹¹ كتلة الشمس. وقد التقط تلسكوب بايكال بالفعل مثل هذه الجسيمات. على سبيل المثال، في عام 2021، بالتزامن مع تركيب آخر مماثل لفئة العلوم الضخمة - IceCube، والذي يقع في القطب الجنوبي - مسجل النيوترينوات القادمة من قلب مجرة بعيدة. وكانت هذه هي المرة الأولى التي تكتشف فيها تلسكوبات النيوترينو في أجزاء مختلفة من الكوكب إشارة من نفس المصدر.
6. باعث السنكروترون "KISI-Kurchatov"
هذا مجمع الطبقة العلمية الضخمة افتتح مرة أخرى في عام 1999. بالفعل في القرن الحادي والعشرين تم تحديثه: الآن المشروع يشمل ما يصل إلى 16 محطة، في كل منها يمكن إجراء البحوث الموازية. بالمناسبة، يتم إجراء حوالي 200 تجربة سنويًا في KISS-Kurchatov، حيث يعمل حوالي 60 مجموعة من العلماء، المحليين والأجانب.
الآلية الرئيسية لهذا المجمع العلمي الضخم هي مصدر إشعاع السنكروترون. فهو يساعد على الدراسة التفصيلية، وصولاً إلى المقياس الذري، لمختلف المواد والأشياء ذات الطبيعة الحية وغير الحية. يستخدم إشعاع السنكروترون في مختلف مجالات العلوم - من الفيزياء والطب إلى علم الآثار. على سبيل المثال، بمساعدة KISI-Kurchatov، يمكنك تتبع أصل القطع الأثرية القديمة والتحقق من كيفية تفاعل الأدوية المضادة للسرطان مع غشاء الخلية البشرية.
7. قوة
يتم إعداد هذا العلم الضخم للتو. هو سيظهر في مدينة بروتفينا بالقرب من موسكو، وسيتضمن مكونين: مصدر إشعاع السنكروترون من الجيل الرابع وليزر إلكتروني خالٍ من الأشعة السينية. يقترح العلماء أن هذا المزيج سيساعد في الكشف عن كيفية ظهور الذرات والجزيئات والكواركات والجسيمات الأخرى. وهذا يعني فهم كيفية ولادة الكون وتطوره.
الهدف الرئيسي لمشروع STRENGTH هو الحصول على معرفة جديدة وإنشاء تقنيات جديدة تعتمد عليها مجالات العلوم والتكنولوجيا المختلفة، على سبيل المثال في الطب، وعلوم المواد، والزراعة، الطاقة وتكنولوجيا المعلومات. إجمالاً، على مساحة تقارب 190 ألف كيلومتر مربع سوف 52 محطة تجريبية ومركز لمعالجة البيانات. سيكون بمقدور حوالي 200 منظمة علمية وتعليمية و50 مؤسسة من قطاعات الاقتصاد الحقيقية - على سبيل المثال، الهندسة الميكانيكية والمعادن والكيميائية والبيولوجية - إجراء البحوث هناك.
تساعد منشآت فئة Megascience العلماء على تخطي حدود ما هو ممكن وفهم المزيد عن طبيعة الكون. لكن ليست كل الأبحاث تتطلب مجمعات بهذا الحجم، ففي بعض الأحيان تكون الأدوات الأصغر كافية. الشيء الرئيسي هو أنها حديثة. يعد تحديث قاعدة أدوات الجامعات والمختبرات والمنظمات الأخرى مهمة أيضًا المشروع الوطني "العلم والجامعات". وهو يفعل ذلك كل عام. وفي عام 2022 وحده، أثر تحديث قاعدة بيانات الأجهزة على 204 مؤسسة في 36 منطقة. بالمناسبة، يتم إنتاج معظم الأجهزة في روسيا.
تعرف على المشروع الوطني