Очарованные кварки. Что разрабатывают в новосибирском Академгородке?

Корреспондент «АиФ» съездил в легендарный Академгородок, чтобы узнать, какие разработки ведутся в его институтах, и понять, какая от них может быть польза. А в числе прочего узнал, что Новосибирский научный центр в ближайшее время ждут грандиозные перемены.

   

   

Чем очарованы кварки?

Дело в том, что полгода назад в Новосибирске побывал Владимир Путин. Провёл Совет по науке и образованию, пообщался с учёными. Один из них, Валерий Бухтияров, рассказал президенту, что существует целое направление исследований с использованием синхротронного излучения. И наши учёные (физики, химики, биологи) регулярно ездят в Германию, где есть необходимый им источник этого излучения – синхротрон. Этот источник настолько востребован, что работы на нём ведутся круглосуточно, днём и ночью. 

Путин выслушал Бухтиярова и повелел: быть в Новосибир­ске синхротронному центру! Ускоритель электронов под названием СКИФ (Сибирский кольцевой источник фотонов) планируют создать к 2024 г. и оценивают в 40 млрд руб. Следом подтянется всё остальное – дороги, инфраструктура, новые кадры. 

Число научных сотрудников в Академгородке вырастет в 2,5 раза. Работать они будут в центрах генетических технологий, нанотехнологий или, к примеру, на коллайдере с интригующим названием «Супер чарм-тау-фабрика». Сталкивая на нём электроны и позитроны, учёные собираются увидеть прин­ципиально новые феномены, которые лежат за пределами т. н. стандартной модели, описывающей Вселенную. Они называют это новой ф­изикой.

«У нас будет уникальная установка, – убеждён старший научный сотрудник Института ядерной физики СО РАН Вячеслав Каминский. – Сейчас в мире есть только одна чарм-тау-фабрика, в Китае. Но у них нет приставки «супер». А у нас будет! Мы превзойдём их по светимости как минимум в 100 раз! Светимость – это производительность коллайдера, от неё зависят скорость и точность эксперимента. Мы будем получать элементарные частицы в огромном количестве. Слово «фабрика» как раз это и означает. А «чарм» означает, что частицы будут состоять из очарованных кварков и антикварков». 

А вот чем очарованы кварки, физикам объяснить сложнее. Такой термин. И он лишний раз доказывает, что все физики немного лирики.

Как сосны людей озаряют. Репортаж «АиФ» из новосибирского Академгородка Подробнее

Но пока Супер чарм-тау-фабрика не построена, в Ново­сибирске сталкивают частицы на коллайдере ВЭПП-2000. «Счастье физиков состоит в том, чтобы жахнуть посильнее, получить много осколков и посмотреть, как устроена материя, – смеётся Вячеслав Каминский. – И если Большой адронный коллайдер можно сравнить с топором, то наш ВЭПП-2000 – это скальпель. Он помогает физикам уточнять теории».

   

   

Хотя коллайдеры предназначены для фундаментальной науки, благодаря им появляются прикладные применения. Например, при движении очень быстрых электронов через магнитное поле возникает побочный эффект – то самое синхротронное излучение. С его помощью можно просвечивать археологические и прочие объекты. Откопали предполагаемое яйцо динозавра, просветили и увидели, что в нём. Можно изучать очень быст­рые процессы наподобие детонации взрывов. Можно облучать раковые опухоли, р­азбивая один пучок на несколько мелких, – такое воздействие будет более щадящим для здоровых тканей. 

Ещё одна гордость Института ядерной физики – установка для реализации новых идей в области управляемого термоядерного синтеза, так называемая газодинамическая ловушка. «Предполагается, что в будущем она поможет создать энергетический термоядерный реактор относительно небольшого размера, – поясняет научный сотрудник института Евгений Колесников. – Нам удалось показать, что на основе нашей установки можно построить реактор, где плазма удерживается стабильно, и получить температуру ионов более 100 млн градусов. А в будущем возможно такое полуфантастическое применение, как термоядерный двигатель для космического корабля. У плазмы, которая вылетает из реактора, очень высокая скорость – тысячи километров в секунду. Можно за месяц долететь до Марса».

Тайна пшеницы

В Институте цитологии и г­енетики СО РАН, без преувеличения, занимаются решением глобальных проблем человечест­ва. Бич цивилизации – нейро­дегенеративные заболевания. Они встречаются всё чаще, поскольку население живёт дольше.

«Лекарства от болезней Альцгеймера, Паркинсона, Хантингтона до сих пор не найдены, но методы геномного редактирования, такие как CRISPR-Cas9, позволяют исправлять мутации в генах, ответственных за развитие этих недугов, – объясняет старший научный сотрудник ин­ститута Сергей Медведев. – Эти технологии поднимут медицину на новый уровень. Бывает, что оба супруга являются носителями мутаций одного гена, и ребёнок с высокой вероятностью может родиться с тяжёлой наследственной болезнью. Отсюда выбор: либо им вообще не иметь детей, либо подвергнуть эмбрион генетической обработке – вмешаться в ДНК. Сейчас у многих это вызывает этические возражения, но со временем станет таким же привычным делом, как ЭКО».

В этом году генетики из 20 стран завершили работы по секвенированию генома пшеницы. Россию в этом международном проекте представлял Институт цитологии и генетики. По словам Сергея Медведева, исследование будет иметь прикладное значение: пшеницей питается треть населения планеты, а оно постоянно растёт. Значит, нужно увеличивать урожайность зерна, а для этого придётся вмешиваться в геном. Он, между прочим, в 5 раз больше человеческого и имеет сложную структуру – не зря происхождение этого злака окутано тайной.

А знаете ли вы, что стран, умеющих производить катализаторы для нефтяной промышленности, в мире меньше, чем государств, способных изготовить атомную бомбу? И один из крупнейших мировых центров в этой области химии – наш Институт катализа СО РАН.

«Катализаторы – вещества, увеличивающие скорости реакций в миллионы раз, – напоминает его учёный секретарь Денис Козлов. – Сырая нефть нуждается в переработке, и тут без них не обойтись. До сих пор многие наши нефтяные компании зависят от импортных поставок катализаторов. Чем это грозит? Тем, что наши «партнёры», если захотят, смогут оставить страну без бензина, дизельного топлива и авиакеросина. Поэтому важно переводить нефтянку на отечественные катализаторы».

Новосибирские химики создают материалы с уникальными свойствами. Например, аэрогель – он используется для измерения скорости элементарных частиц. Блоки из аэрогеля, сделанного в Академгородке, работают на БАКе и МКС. Разрабатывают материалы для альтернативной энергетики – солнечной и водородной. И даже придумали технологию, как получать тепло из уличного холода. Уж в Сибири-то она точно пригодится!