Наши коллайдеры: как Россия развивает мегапроекты в науке

Россия вошла в десятку стран по объему затрат на научные исследования. Одно из направлений — научные комплексы «мегасайенс», в которые входят ядерный реактор и гамма-обсерватория

В 2021 году Россия вошла в топ-10 стран по объему внутренних затрат на исследования и разработки ($46,7 млрд), следует из данных Института статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ. Одно из направлений развития науки — создание сверхмощных и дорогостоящих научных комплексов, иначе «мегасайенсов».

«Мегасайенсы», как правило, собирают интернациональную команду ученых. С помощью таких комплексов возможны сложные, уникальные исследования в области физики, химии, медицины, материаловедения. Один из самых известных примеров — Большой адронный коллайдер.

В России установки класса «мегасайенс» получили свое развитие благодаря нацпроекту «Наука и университеты». Из бюджета до 2024 года правительство еще в 2019 году закладывало 94 млрд руб. расходов на создание подобных проектов.

Как предполагает министр науки России Михаил Котюков, «мегасайенс» могут стать «ядром новой технологической базы» российской экономики, обеспечив конкурентоспособность страны. Такая научно-исследовательская инфраструктура призвана «наращивать интеллектуальный потенциал нации», считает глава ведомства.

Мегасайенсы в России

Программа создания собственных научных комплексов обсуждалась с 2011 года. Тогда занимавший пост министра науки Андрей Фурсенко объяснял, что программа нацелена на развитие национальной исследовательской инфраструктуры. «Участие России в крупных международных проектах носит асимметричный характер. Асимметричность заключается в том, что в основном эти проекты реализуются на территориях государств-партнеров», — пояснял он. Чтобы исправить ситуацию, нужно сделать так, чтобы именно в России и российские, и иностранные ученые могли могли работать на уникальном оборудовании, говорил Фурсенко. В 2018 году развитие проектов класса «мегасайенс» стало одним из ключевых направлений инициативы по развитию инфраструктуры национального проекта «Наука и университеты».

В результате развитие получили шесть проектов.

Реактор ПИК, Гатчина (Фото: Пётр Ковалев / ТАСС)

Гатчинский реактор ПИК. Ядерный реактор в Гатчине Ленинградской области — один из флагманских проектов «Курчатовского института», который возводится с 1976 года. Это один из самых известных научных долгостроев.

ПИК запустили в 2011 году. С помощью установки ученые изучают нейтроны и нейтронные излучения: в реакторе частицы замедляются, выводятся по каналам и транспортируются к экспериментальным установкам. Так исследуются внутренняя структура, состав и магнитные свойства веществ на атомарном уровне. Например, в медицине с помощью реактора ПИК ученые разрабатывают нейтронную терапию онкологических заболеваний.

Токамак Т-15МД (Фото: ООО «НПО «ГКМП»)

Токамак Т-15МД. Еще один проект «Курчатника» — термоядерная установка. Это модернизация советского проекта, работавшего с 1980-х годов. Задача установки — в будущем получение управляемое термоядерного синтеза, то есть неиссякаемого источника энергии.

Токамак Т-15МД входит в структуру международного термоядерного проекта ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Предполагается, что ядерный реактор ITER заработает к 2035 году, а российский Т-15МД станет одной из установок масштабного проекта.

Гамма-обсерватория TAIGA (Фото: Иркутский государственный университет)

Гамма-обсерватория TAIGA. Проект Иркутского госуниверситета по изучению физики космических лучей и гамма-астрономии. В гамма-обсерватории ученые изучают объекты с высокой энергией вроде сверхновых звезд, блазаров и других астрономических феноменов.

Обсерватория построена в бурятской Тункинской долине, где исследователи размещают телескопы. На территории имеются все благоприятные условия для наблюдения за космосом: поблизости нет светящихся огнями городов.

Проект в 2017 году поддержало Миноборнауки, сперва выделив финансирование в 170,7 млн руб., а в 2021 году — дополнительные 150 млн руб.

Строительство коллайдера NICA на базе Объединенного института ядерных исследований, Дубна (Фото: Артём Геодакян / ТАСС)

Коллайдер NICA. Ускорительный комплекс создан на базе Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне. Проект призван изучать свойства барионной материи. В 2021 году исследователи приступили к основному этапу сборки детекторов коллайдера NICA и провели тестовый запуск бустера.

Коллайдер может помочь воссоздать в условиях лаборатории особое состояние вещества, в котором пребывала Вселенная первые мгновения после Большого взрыва.

Запуск глубоководного нейтринного телескопа Baikal-GVD, Иркутская область (Фото: Алексей Кушниренко / ТАСС)

Байкальский глубоководный нейтринный телескоп. Проект был запущен в 2021 году силами ученых и инженеров Института ядерных исследований РАН и Объединенного института ядерных исследований.

Нейтринный телескоп расположен в Южной котловине озера Байкал. Установка похожа на сеть или гирлянду из тросов, на которые нанизаны стеклянные шары-детекторы. С его помощью ученые планируют изучать не только процессы с огромным выделением энергии, которые происходили в далеком прошлом, но и эволюцию галактик, формирование сверхмассивных черных дыр и механизмы ускорения частиц.

Ускорительный комплекс электрон-позитроного коллайдера ВЭПП-2000 - первая часть Сибирского кольцевого источника фотонов в Институте ядерной физики имени Г.И. Будкера, Новосибирск (Фото: Григорий Сысоев / РИА Новости)

Сибирский кольцевой источник фотонов (СКИФ). Источник синхротронного излучения поколения 4+ создается в наукограде Кольцово Новосибирской области. Это ускоритель, в котором частицы движутся по кольцу в вакууме почти со скоростью света. В это время электромагниты придают им энергию и задают траекторию движения.

СКИФ позволит проводить исследования с яркими и интенсивными пучками рентгеновского излучения в различных областях науки, от химии до материаловедения.

Сроки запуска в октябре 2022 года перенесли на год, при этом к 2025 году проект должен выйти на эксплуатацию не только как ускорительный комплекс, но и уже как научная инфраструктура. Стоимость проекта оценивается в 37 млрд руб.