"Со всех уголков Вселенной": как на Байкале ловят космические частицы

В феврале 2022 года Россия четко дала понять, что у нее свой путь. Запад в ответ обрушил на нашу страну беспрецедентные санкции. Они сильно ударили по российской науке. Работы наших ученых практически не публикуют авторитетные иностранные журналы. Нам закрыт доступ ко многим международным проектам. Ограничены поставки импортного оборудования, приборов и реагентов для опытов. Цель у всего этого была одна: поставить нашу науку на колени. Но не получилось.

Какие проекты создают российские ученые? Что известно о российском адронном коллайдере NICA? Где в России находится единственный в мире радиогелиограф? Как на Байкале ловят космические частицы? Об этом рассказывает программа "Как устроен мир" с Тимофеем Баженовым на РЕН ТВ.

Что такое мегасайенс

По словам ведущего программы Тимофея Баженова, мегасайенс – глобальные научные проекты, в которых участвует не одно государство, а сразу несколько.

"Еще недавно Россия участвовала в таких проектах. Мы свои бюджетные деньги вкладывали в строительство научных объектов на территории других государств. Сейчас по известным причинам нашим ученым закрыли доступ к этим научным объектам. Но мы не растерялись и стали строить на территории своего государства свои такие же проекты, только без участия других государств. И теперь все достижения мегасайенс будут принадлежать только нам", – отметил Баженов.

"Желание наших зарубежных коллег общаться с нами остается, потому что количество интересных проектов в России больше", – уточнил кандидат технических наук, доцент кафедры промышленной экологии РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина Сергей Остах.

Что известно о российском адронном коллайдере NICA

Все знают о Большом адронном коллайдере, где пытаются создать микроскопическую черную дыру. Но немногие в курсе, что Россия вкладывала денежные средства в его постройку. 

Наши инженеры создали одни из важнейших узлов Большого адронного коллайдера, увеличив его мощность в пять раз. Однако российских исследователей лишили доступа к этому устройству.

"Чем занимались там русские ученые и инженеры? Первое – это обслуживание. Коллайдер не останавливается, он работает 24 на 7 в прямом смысле этого слова, поэтому нужны были именно инженеры, которые будут его обслуживать, потому что он не может остановиться, это все время разгонный механизм. И второе – русские ученые анализировали потоки данных, которые там есть", – поделился подробностями учитель информатики и технологии в частной школе Марат Арарат-Исаев.

В мире семь действующих адронных коллайдеров, два находятся в России. Еще один скоро будет запущен в крупнейшем в нашей стране центре по исследованиям в области ядерной физике – наукограде Дубне. 

Наш коллайдер уступает по своим размерам распиаренному западному агрегату, однако по возможностям он куда мощнее. 

В нем можно поддерживать высокую плотность плазмы, сопоставимую с плотностью вещества в ядрах нейтронных звезд. Проще говоря, наши исследователи с помощью отечественного коллайдера смогут понять, каким был мир сразу после Большого взрыва.

"Адронный коллайдер NICA, как и любой другой адронный коллайдер, призван изучать структуру материи, фундаментальную основу этой материи. С помощью коллайдера сталкивают эти частицы и смотрят, что из этого получается, понимая лучше структуру материи, из чего она состоит", – пояснил технический директор компании в области информационных технологий Сергей Шебанин.

Чем занимается российский СКИФ

Еще один мегапроект России – это Сибирский кольцевой источник фотонов, или сокращенно СКИФ. В мире всего четыре синхротрона подобного класса. 

Он позволяет изучать материю на атомарном уровне. По сути, это большой электронный микроскоп. Он генерирует очень мощное рентгеновское излучение, с помощью которого можно рассмотреть внутреннюю структуру предмета вплоть до атомов.

"СКИФ, в отличие от Большого адронного коллайдера, не занимается фундаментальными исследованиями. У него очень специфическая прикладная задача – он призван помочь ученым из других областей исследовать материалы, микромир. С его помощью можно будет делать более качественные вакцины, например, изучая вирусы, их строение. Можно будет делать более современные материалы. Можно, в конце концов, будет исследовать структуру микропроцессоров, полупроводников и делать гораздо более новые технологичные устройства и изделия в России", – рассказал Шебанин.

Погружение "Витязя" на дно Марианской впадины

О существовании Марианской впадины известно уже 150 лет. За все эти годы лишь немногие смогли погрузиться в эту бездну – слишком опасно. Российский подводный аппарат "Витязь" справился с этой задачей. 

В отличие от зарубежных аналогов наш беспилотник полностью автономный. Даже на глубине 10 тысяч метров он может сам обходить препятствия и выполнять сложные научные задачи.

"Российский беспилотный глубоководный аппарат "Витязь" совершил погружение на дно Марианской впадины в ночь на 9 мая 2020 года. Это была 75-я годовщины Победы нашей страны в Великой Отечественной войне. И "Витязь" установил на дне Марианской впадины вымпел по этому случаю", – рассказал ведущий Баженов.

Единственный в мире радиогелиограф

Благодаря нашим научным познаниям Россия снова реализовала то, о чем другие лишь мечтают. Речь о единственном в мире радиогелиографе. С его помощью можно изучать околоземное пространство и ближний космос, а также наблюдать за солнечной активностью.

Радиогелиограф построен на территории обсерватории "Бадары" в Бурятии. 

Устройство состоит из 52 антенн. С его помощью исследователи могут создать 3D-модель космического пространства вблизи нашей планеты и изучить Солнце. Это решит множество прикладных задач – например, поможет избежать схода спутников с орбиты или послать сигнал к другим планетам.

"Солнце с отличным успехом отражает волны. Можно отправить сигнал о себе или получить сигнал. Это самые первые зачатки того, что мы хотим на Солнце его использовать как антенну для того, чтобы еще дальше заглянуть в космос", – поделился подробностями Марат Арарат-Исаев.

Как на Байкале ловят космические частицы

Изучать космос можно, не только направляя телескопы в небо. Для этих целей иногда стоит расположиться у озера с удочкой в руках. 

Именно так работает современная подводная обсерватория на Байкале. 

Обсерватория на Байкале как раз и занимается ловлей этих космических частиц, когда они пролетают сквозь нашу планету.

Телескоп опускают в озеро Байкал, потому что в воде нейтрино испускают свет, который легче уловить. Глубина погружения может превышать тысячу метров. Установка похожа на гирлянды с шарами-фотодетекторами – это и есть ловушки для космических частиц. С каждым годом исследователи увеличивают количество гирлянд, надеясь однажды поймать улов по-настоящему вселенского масштаба.

"Обсерватория на Байкале является, по сути, большим нейтринным телескопом. Она позволяет видеть нейтринные излучения, которые приходят к нам со всех уголков Вселенной. Благодаря этой обсерватории мы уже подтвердили один из экспериментов, который до этого был сделан другими учеными. И, по сути, таким образом, за счет двух независимых экспериментов получили наличие глобального нейтринного излучения по всей Вселенной", – объяснил Сергей Шебанин.

Зачем Россия вывела спутник "Метеор-М" на орбиту

Дать точный прогноз погоды не так-то и просто. Для этого задействуются данные с десятков метеорологических спутников, которые размещены по всему миру. Западные санкции ограничили нашей стране доступ к этой информации. В ответ на это в России оперативно разработали и вывели на орбиту собственные метеоспутники.

"Спутник "Метеор-М" предназначен для гидрометобеспечения и мониторинга климата, для приема сигнала с радиобуев и в целом для наблюдения за климатом нашей страны. Спутник "Метеор-М" выполняет достаточно полезную функцию. Роскосмос заявлял о том, что будут эту группировку увеличивать", – рассказал синоптик, сотрудник ФГБУ "Гидрометцентр" России Олег Ходыкин.

Наблюдение за ледовой обстановкой на Северном морском пути

Под конец 2024 года на высоте 500 километров над Землей заработал второй радиолокационный спутник "Кондор-ФКА". Вместе с напарником этот космический аппарат наблюдает за ледовой обстановкой на Северном морском пути. Но это не единственное его применение. 

Спутник будут использовать в океанологических исследованиях, а при необходимости сделанные им снимки помогут оценить последствия природных и техногенных катастроф.

"Военные специалисты в Пентагоне считают, что Россия под видом метеоспутников выводит на орбиту космическое ядерное оружие. Но не стоит забывать, что именно Российская Федерация в Организации Объединенных Наций (ООН) выступает за сокращение ядерных программ в космосе и против гонки вооружений в космическом пространстве. Однако специалисты из США, Великобритании, Франции вовсю занимаются ядерными программами в космическом пространстве нашей планеты. И то, что наши ученые ведут работы в этом направлении, это правильно", – указал Тимофей Баженов.

Чем квантовый компьютер лучше обычного

В программе показали огромный стол, заставленный оптическими приборами, а также вакуумную камеру с ионной ловушкой. При помощи лазеров и оптики происходит манипуляция квантовым состоянием отдельных ионов. Для неспециалиста все это какая-то научная магия. Но именно так выглядит и работает российский квантовый компьютер.

"Он основан на двух принципиальных квантовых явлениях, феноменах. Это суперпозиция и запутанность. Вот представьте, если вы берете монетку, то одна сторона – это ноль, другая – это единичка. Монетка в суперпозиции – это когда ее подбросили и она вращается. И вот пока она вращается, неизвестно, в каком состоянии она находится. За счет этого квантовые компьютеры позволяют обрабатывать гораздо быстрее и больше информации за одну единицу времени", – объяснил Шебанин.

Чем же квантовый компьютер лучше обычного? В простом компьютере при решении задачи происходит перебор вариантов ответа одного за другим. Квантовый компьютер, благодаря суперпозиции, не перебирает варианты шаг за шагом – он оценивает их все сразу. Если обычному компьютеру на решение сложной задачи необходимо несколько десятилетий, то квантовый способен сделать это за пару минут.

"Квантовые компьютеры нужны независимо от того, что есть обычные компьютеры. Обычные компьютеры уперлись в фундаментальные пределы своего развития. Мы не можем дальше уменьшать размеры микропроцессора, и, соответственно, тактовая частота повышаться дальше практически не может. А квантовые компьютеры за счет того, что могут обрабатывать на порядки быстрее и больше информации, этого предела на текущий момент не имеют", – подчеркнул Шебанин.