Кольцово – российский город учёных в сибирской тайге – становится центром мировой науки. Здесь реализуется высоконаучный проект по созданию синхротрона СКИФ – современного российского коллайдера последнего поколения, самого совершенного из всех, когда-либо созданных человечеством. Родственное производство известно как Большой адронный коллайдер.
Однако российская физика высоких энергий разработала более современный синхротрон, учтя опыт и ошибки своих коллег. Его уникальное значение связано в первую очередь с тем, что объём пучка фазового излучения имеет наименьший размер из всех источников синхротронного излучения в мире.
Почему этот проект требуется России, какие научные исследования будут проводить не только ядерщики, но и химики, и биологи, и не завершатся ли запуски циклического ускорителя заряженных частиц созданием чёрной дыры – рассмотрим далее.
Силы и средства СКИФа
СКИФ – «Сибирский кольцевой источник фотонов», его строительство идёт в рамках нацпроекта «Наука», цель которого – вхождение России в число пяти ведущих стран мира, осуществляющих приоритетные научные исследования. Реализация задуманного обойдётся в 47 миллиардов рублей. Застройщиком и заказчиком ЦКП «СКИФ» выступает Институт катализа имени Борескова СО РАН.
Проект создания СКИФа включает в себя 28 зданий различного назначения. Для его реализации задействован участвовавший в крупных стройках холдинг «Титан-2»; это предприятие также занимается атомной энергетикой в России и за рубежом. Сдать СКИФа должны не позднее декабря следующего года.
Однако инфраструктура – это далеко не всё. Постройки нужно оснастить современным оборудованием, некоторые элементы которого придётся создавать отдельно. В этих целях и объединены усилия большого количества специалистов из многих организаций России. Вот лишь некоторые из них: производственное объединение «Новосибирский приборостроительный завод» со своими передовыми разработками и производством оптико-электронных приборов, «Экспериментальный завод научного приборостроения», занимающийся приборами для исследования структуры и химического анализа материалов, «Бердский электромеханический завод», выпускающий продукты точной механики, «Новосибирский завод имени Коминтерна», работающий в радиотехническом направлении, Конструкторско-технологический институт научного приборостроения СО РАН из Сибирского отделения Академии наук.
Российский СКИФ – потенциальное кладбище научных гипотез
Большой адронный коллайдер в своё время дал надежду тысячам учёным мира, которые ждали подтверждение многих своих теорий, выходящих за рамки существующих физических законов. Тогда некоторые критиковали российское научное мировоззрение, основанное на первичности материи. Однако эксперименты в 26-километровой трубе коллайдера не подтвердили так называемую «новую физику», лежащую за границей стандартной модели. В связи с этим тысячи западных учёных-теоретиков, мечтателей, положивших десятилетия жизни на разработку новых концепций устройства Вселенной, испытывают чувство досады. Если бы они знали, что их теории окажутся тупиком, то силы и время могли быть потрачены на другие направления.
Например, до запуска Большого адронного коллайдера существовало научное мнение о возможности образование чёрных дыр во время его работы. Теория была развёрнута в конспирологической среде, где отдельные личности создавали шумиху и нагоняли страхи в обществе. Возник вопрос: действительно ли при столкновении частиц могут образовываться микромасштабные чёрные дыры? Запуски коллайдера показали, что такие события маловероятны.
По некоторым оценкам, данные, которые будут получены СКИФом, заставят отказаться от ещё большего количества научных теорий, которые не найдут подтверждения. Все же Большой адронный коллайдер создан с целью изучения тайн Вселенной. Россия же строит синхротрон прикладного значения, который актуален на практике, а не в теории. «Создание СКИФа окажет системное влияние на развитие науки», – отмечается на сайте Росатома.
СКИФ полностью открыт для мировой науки. Он включён в Европейскую лигу источников синхротронного излучения, о чём доложил СМИ директор Центра коллективного пользования «СКИФ» Евгений Левичев.
Наука развивается и становится сложней, учёным нужны крупные, дорогостоящие комплексы. Поэтому один из современных методов развития науки связан с созданием мощных и дорогих научных комплексов, которые называются мегасайенсы, и СКИФ – именно такой. Интернациональные команды учёных проводят в них уникальнейшие исследования в области физики, химии, медицины, геологии, материаловедения. Большой адронный коллайдер – это тоже мегасайенс.
СКИФ и тайны материи
На линии раскрытия секретов ткани Вселенной наука обращает внимание на обитателей глубин океанов и устремляет взгляд в космические дали макромира.
Нам известно, что расстояние до Солнца – 150 миллионов километров, а до другой ближайшей к Земле звезды Проксимы Центавра –40 триллионов. Далее расстояния измеряются квинтиллионами (единица с 18 нулями) и секстиллионами (единица с 21 нулём).
Также наука изучает и микромир, к примеру, мир бактерий – это уже совсем другие измерительные значения. Размер вирусов где-то 100 нанометров. Чтобы представить этот размер, возьмём человеческий волос и вирус и будем пропорционально увеличивать их, пока вирус не станет 10 сантиметров. К этому моменту ширина волоса окажется 50 метров. Вот почему во время пандемии медики говорили, что маска не защитит от вируса, а только от бактерий, которые имеют куда большие размеры.
Теперь можно сказать, что работа СКИФа рассчитана на ещё меньшие размеры, вплоть до атома. Это такой уровень микромира, который до сих пор был недоступен взору. Дело здесь не в том, что в распоряжении мировой науки находятся недостаточно мощные микроскопы, а в том, что размеры атомов меньше самого понятия «видимое». Если вновь прибегнуть к нашему эксперименту и начать пропорционально увеличивать атом воды и человеческий волос, то к тому моменту, когда атом достигнет размера 10 сантиметров, толщина волоса выйдет за пределы атмосферы Земли.
Российский проект позволит увидеть то, чего раньше никто не видел. Поэтому о СКИФе иногда говорят как о современном микроскопе.
Работая в российском наукограде Кольцово, учёные всего мира смогут вносить изменения в структуры веществ на самом глубоком уровне и создавать новые материалы. Например, сверхлёгкие и прочные металлы, не поддающиеся коррозии, которые применимы в космосе и электронной промышленности.
Российской науке нужен прорыв
Говорить, что отечественная наука занимает передовые позиции, было бы неверно. Десятилетия девяностых и двухтысячных с недостаточным финансированием способствовали падению престижа научных профессий, «утечке мозгов» за пределы страны и, как следствие, отставанию российской научной отрасли.
Два старых российских синхронтона построены до 80-х годов прошлого века и давно не соответствуют современным запросам. Работа на иностранных синхротронах в других странах ставит перед нашими учёными немалые трудности – там и своя бюрократия, и очереди.
Учитывая в том числе эти трудности, СКИФ и строится. Здесь будут проводить исследования 2000 учёных в год. Они смогут разглядеть тонкости веществ размером менее сотни нанометров.
В дальнейшем СКИФ не останется в одиночестве: ещё существует проект «Новосибирского вектора» – он станет союзником СКИФа и «коллегой» по совместной работе. Таким образом, отставание России в целом ряде областей будет сокращаться, а отечественная наука пополнится новыми, прорывными достижениями.
Сергей Манцуров
Фото: srf-skif.ru
ГОР