*
Шагнуть за горизонт: что такое установки мегасайенс
08 февраляВячеслав Кокуркин

Шагнуть за горизонт: что такое установки мегасайенс

Нацпроект «Наука» предполагает создание нескольких уникальных научных установок класса мегасайенс. Используя их, ученые смогут проводить исследования на мировом уровне. О том, что скрывается за термином «мегасайенс» и какие комплексы создаются в России для ученых со всего мира, читайте далее.

Международный прорыв

Мегасайенс (от англ. megascience — меганаука) — это сверхмощные и, соответственно, дорогостоящие научные комплексы, которые позволяют проводить уникальные исследования высокой степени сложности и выходить за рамки привычного. Во второй половине XX века мировое научное сообщество признало, что пора объединять усилия — финансовых и исследовательских возможностей отдельных государств не хватало на подобные проекты. Так и родилась идея создания крупных международных проектов в области науки. 

Самый знаменитый пример проекта класса мегасайенс — Большой адронный коллайдер. Построенный на границе Швейцарии и Франции ускоритель заряженных частиц стал первым международным проектом такого масштаба. В его строительстве и исследованиях участвовали более 10 тыс. ученых более чем из 100 стран мира (в том числе из российских 12 институтов и двух федеральных ядерных центров).

«В настоящее время основной проект CERN (Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН))— Большой адронный коллайдер — самая большая установка в мире, которую поддерживает фактически весь научный мир. Все страны вносят свой вклад в строительство и работу этой установки — как ускорителя, так и базы для экспериментов. Наша лаборатория фундаментальных взаимодействий участвует в двух экспериментах данного глобального проекта. Это установка ATLAS (англ. A Toroidal LHC ApparatuS), одна из двух установок, которая обнаружила бозон Хиггса. Вторая установка — это ALICE (англ. A Large Ion Collider Experiment), в данный проект мы вступили в июле этого года», — рассказал порталу заведующий лабораторией фундаментальных взаимодействий МФТИ, сотрудник коллаборации ALICE, доктор физико-математических наук Юрий Харлов.

Сегодня наша страна участвует и в других проектах мегасайенс — выделяет финансирование вместе с другими государствами и привлекает для работы на них отечественных ученых. Среди таких проектов, например, термоядерный реактор ITER  (ИТЭР) во Франции, Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах (XFEL) в Германии и мегапроект Borexino в Италии.

Отечественное производство

Россия также строит собственные уникальные установки класса мегасайенс. Они представляют собой не имеющую аналогов в мире научную инфраструктуру (в физическом или цифровом виде), которая функционирует как единое целое. При этом каждая из таких установок также должна быть ориентированана научные результаты , которые невозможно получить больше нигде в мире.

Сейчас основных таких проектов восемь, среди них исследовательский реактор ПИК в Гатчине — самый мощный источник нейтронов в мире.

Сегодня, в День российской науки, в НИЦ «Курчатовский институт» -ПИЯФ (Петербургский институт ядерной физики имени Б.П. Константинова) состоялся вывод нейтронного реактора ПИК на энергетический режим работы.

Проект реактора ПИК с компактной активной зоной и отражателем из тяжелой воды создавался еще в начале 1970-х, в период наибольшего расцвета реакторной науки в мире и особенно в СССР. Первый этап строительства был выполнен успешно. Схема компоновки реактора, предложенная для реактора ПИК, была настолько удачна, что в дальнейшем стала использоваться практически во всех пучковых реакторах с тяжеловодным отражателем в мире.

К 1986 году, когда произошла авария на Чернобыльской АЭС, готовность реакторного комплекса составляла почти 70%. После аварии проект был принципиально переработан на предмет безопасности, потребовалась новая экспертиза, которая заняла несколько лет и завершилась в 1991 году. 

Однако последующие годы для проекта ректора были очень тяжелыми, строительство было фактически заморожено. Ситуация изменилась, когда ПИЯФ был включен в состав участников пилотного проекта по созданию НИЦ «Курчатовский институт», и строительству был придан новый импульс. После завершения сооружения пускового комплекса №1 в феврале 2011 года был осуществлен успешный физический пуск реактора на мощности до 100 Вт.

Тогда правительство РФ решило создать на площадке НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ Международный центр нейтронных исследований в области фундаментальных взаимодействий, ядерной физики, медицины, материаловедения, нанобиотехнологий. Часть экспериментальных станций создается вместе с учеными из Германии.

«Ввод в эксплуатацию научно-исследовательского реакторного комплекса ПИК обеспечит существенное увеличение доли России на мировых рынках оказания высокотехнологичных услуг по использованию нейтронных и ядерных методов в разработке новых материалов, в том числе для биомедицины», — уверены в Курчатовском институте. 

Российский коллайдер

Другой крупный отечественный научный проект — коллайдер NICA, который  с 2013 года строится в городе Дубне Московской области. По задумке ученых, он позволит создать условия, в которых находилась наша Вселенная через несколько секунд после Большого взрыва. 

«Работа по созданию ускорительного комплекса NICA прошла ряд критических точек и вышла на завершающую стадию. Комплекс NICA примечателен, прежде всего, тем, что позволит проводить актуальные фундаментальные исследования в области экстремальных плотностей ядерной материи, недоступной на других ускорительных комплексах. Для проведения этих исследований уже сформированы две международные научные коллаборации, включающие соответственно более 250 и 550 ученых из разных стран, а третья коллаборация находится в стадии формирования, но уже объединила свыше 300 участников. Эти коллективы постоянно развиваются, привлекая в свои ряды новых ученых. Кроме того, комплекс предоставит возможности для проведения прикладных работ по созданию радиационно стойкой электроники, изучению биологических объектов в условиях радиационного воздействия далекого космоса, разработке уникальных накопителей энергии и ряда других работ», – рассказал директор Объединенного института ядерных исследований, доктор физико-математических наук, академик РАН Григорий Трубников.

Кроме того, еще одна установка класса мегасайенс создается в Протвино — источник синхротронного излучения четвертого поколения (ИССИ-4).

Все эти уникальные проекты дадут возможность нашей стране занять лидирующие позиции в области научных разработок. «Установки класса мегасайенс являются объектами глобальной научной инфраструктуры, которые позволяют проводить исследования на передовом фронте современной науки. Уже сама реализация проектов класса мегасайенс на территории РФ способствует привлечению к проекту талантливых ученых и инженеров из России и многих других государств и объединению их усилий для решения поставленных задач. Это дает толчок не только научно-технологическому развитию, но и ускоренному росту образовательного и культурного уровня страны в целом», – уверен Трубников.