Коллайдер NICA, глубоководный телескоп и другие проекты класса «мегасайенс»

Установки класса «мегасайенс» — уникальные сверхмощные научные комплексы для исследований на мировом уровне. Они создаются благодаря нацпроекту «Наука и университеты» для решения амбициозных задач современной науки. Рассказываем о четырех таких установках.
1

Ускорительный комплекс NICA

Проект коллайдера NICA. Фото: ОИЯИ

Чтобы разобраться, каким образом зародилась наша Вселенная, ученые пытаются воссоздать первые мгновения после Большого взрыва. Есть гипотеза, что в это время существовали только самые элементарные частицы — кварки и «склеивающие» их глюоны. Потом они превратились в кирпичики для строительства нейтронов и протонов. Увидеть свободные кварки можно только в эксперименте.

Чтобы провести подобный эксперимент, нужен специальный коллайдер — такой как NICA, построенный в Объединенном институте ядерных исследований (Дубна, Московская область) — международной межправительственной научно-исследовательской организации, учредителями которой являются 18 государств-членов.

В NICA ионы золота будут разгоняться почти до скорости света, сталкиваться и распадаться на кварки. Детекторы смогут измерить все необходимые энергии и характеристики. Полученные данные прольют свет на тайну происхождения Вселенной.

Запуск коллайдера NICA запланирован на 2022 год, а в полную силу он заработает в 2023 году.

2

ПИК — ядерный реактор близ Санкт-Петербурга  

Во время загрузки произошла ошибка.

28 февраля 2011 года в Гатчине, на площадке Петербургского института ядерной физики им. Б. П. Константинова запустили еще одну установку класса «мегасайенс» — Гатчинский ядерный реактор ПИК. Это один из самых мощных в мире источников нейтронов.

Нейтроны — это тяжелые частицы, не имеющие электрического заряда. Из протонов (частиц, заряженных положительно) и нейтронов состоит атомное ядро. В реакторе ПИК нейтроны замедляются до необходимой энергии, выводятся по специальным каналам и транспортируются к экспериментальным установкам для исследований. Потоками нейтронов лечат онкологические заболевания. Реактор «ПИК» позволит разрабатывать новые методы нейтронотерапии. Кроме того, нейтронное излучение позволяет исследовать структуру веществ на атомарном уровне.

Еще одно направление исследований на реакторе ПИК — это изучение свойств самого нейтрона. Это позволит ответить на вопросы о том, почему наш мир такой, какой он есть.

8 февраля 2021 года, в День российской науки, в Национальном исследовательском центре «Курчатовский институт» был осуществлен торжественный пуск Гатчинского реактора ПИК. Его вывели на энергетический режим работы, и это событие стало знаменательным для ученых во всем мире. Сейчас на базе реактора готовится создание приборной базы: уже есть инженерная инфраструктура для этого. Проект завершится до конца 2024 года.

3

Телескоп на дне Байкала 

Проверка на работоспособность центрального модуля секции перед погружением гирлянды на глубину 1300 м. Центральный модуль обеспечивает управление работой оптических модулей, принимает аналоговые сигналы, регистрируемые ФЭУ, оцифровывает и передает данные в центральный модуль гирлянды. Фото: inr.ru

В Южной котловине озера Байкал на расстоянии 3,5 км от берега на глубине 750−1300 метров на дне расположен глубоководный нейтринный телескоп. Это один из трех нейтринных телескопов в мире, который, наряду с телескопами IceCube на Южном полюсе и ANTARES (ныне KM3NeT) в Средиземном море, входит в Глобальную нейтринную сеть. Запуск телескопа стал возможным благодаря международной коллаборации, возглавляемой Институтом ядерных исследований РАН и Объединенным институтом ядерных исследований. В проекте участвуют более 70 ученых и инженеров из одиннадцати научных центров России, Германии, Польши, Чехии, Словакии и Казахстана.

Торжественный пуск установки состоялся в марте 2021 года. Телескоп Baikal-GVD стал самым большим в Северном полушарии и вторым по размеру в мире.

Расположить телескоп на дне озера кажется странной идеей, но лишь на первый взгляд. На самом деле эта установка предназначена для регистрации слабых вспышек света, которые возникают в результате попадания частиц (нейтрино), приходящих из космоса, в воду. Природный поток нейтрино несет в себе богатейшую и во многих отношениях уникальную информацию об окружающем мире.

В конце 2021 года два крупнейших в мире нейтринных телескопа — IceCube в Южном полушарии и Байкальский глубоководный нейтринный телескоп Baikal-GVD в Северном — обнаружили нейтрино от одного возможного источника. Первый нейтрино был обнаружен 14 декабря нейтринной обсерваторией IceCube на арктической станции Амундсен-Скотт, и спустя четыре часа после пойманного в Антарктике нейтринного сигнала российские ученые нашли взаимодействие другого нейтрино, пришедшего из того же направления.

В феврале 2022 года на озере Байкал начала работать очередная экспедиция по строительству глубоководного нейтринного телескопа кубокилометрового масштаба Baikal-GVD. В течение двух месяцев планируется установить два новых кластера оптических модулей, провести модернизацию уже установленных и продолжить работы по развитию системы передачи данных по оптическим линиям внутри установки.

4

Крупнейший кольцевой источник фотонов 

Общий вид на объект ЦКП «СКИФ». Фото: srf-skif.ru

В июле 2021 года в наукограде «Кольцово» (Новосибирская область) в рамках нацпроекта «Наука и университеты» стартовало строительство источника синхротронного излучения «Сибирский кольцевой источник фотонов (СКИФ)».

Этот ускоритель пригодится там, где не справятся обычные рентгеновские излучатели, и поможет исследовать структуру различных веществ на наноуровне. СКИФ позволит проводить передовые исследования в химии, физике, материаловедении, биологии, геологии, гуманитарных науках.

СКИФ станет первым звеном современной российской сети источников синхротронного излучения нового поколения и флагманом научных экспериментов не только в России, но и в мире.

Программа «Приоритет 2030» реализуется Минобрнауки России в рамках инициированного президентом России Владимиром Путиным в 2019 году нацпроекта «Наука и университеты». Цель программы — к 2030 году сформировать на всей территории России более 100 прогрессивных современных университетов — центров научно-технологического и социально-экономического развития страны.

Узнайте больше о разработках России

Это тоже интересно:

Обнаружили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
Подпишитесь на нас