Эксперт Эксперт - Эксперт № 02 (2013)

Другая ключевая особенность меганауки XXI века — растущая синергия, междисциплинарность научных экспериментов, осуществляемых на современных исследовательских установках. Еще лет пятнадцать назад практически все эти установки обслуживали потребности чистой физики. Это могло быть и материаловедение, и физика твердого тела, поверхностей и проч., но, так или иначе, все это имело отношение к решению сугубо физических задач. Сегодня же на крупнейших научных ускорителях (синхротронах, коллайдерах и т. д.) значительная часть экспериментальных задач уже носит нефизический характер. По словам Михаила Рычева, во многом это произошло благодаря тому, что «мы уже опустились на атомарный (нано-) уровень и теперь хотим конструировать материалы из отдельных атомов, в том числе те, которых до этого в природе не существовало, то есть ученые, по сути, снова превращаются в естествоиспытателей-многостаночников. И в этом смысле сама экспериментальная установка становится неким скелетом, объединяющим представителей очень многих отраслей знания — физиков, химиков, инженеров, многочисленных айтишников и, наконец, биологов, которые в последнее время становятся главными инициаторами постановки новых задач, которые должны решаться с помощью всей этой сложной конфигурации».

Большая европейская стройка

В последние годы глобальное первенство в сфере планирования и создания новых меганаучных установок и научно-исследовательской инфраструктуры у былого безоговорочного лидера, Соединенных Штатов, постепенно перехватывает «старая» Европа. Так, в текущей версии дорожной карты Европейского стратегического форума по исследовательским инфраструктурам (ESFRI), ведущего органа ЕС, осуществляющего предварительный отбор и последующую координацию проектов категории megascience, к настоящему времени представлено порядка 50 крупномасштабных панъевропейских проектов и программ, находящихся на различных стадиях разработки и практической реализации.

Не у всех из них судьба безоблачна. В частности, нобелевский лауреат американский физик Стивен Вайнбергпредполагает, что руководящие органы Еврокомиссии могут в скором времени сократить представленный в последней версии дорожной карты ESFRI обширный список новых исследовательских инсталляций. Однако пока серьезных поводов для беспокойства ученого сообщества на сей счет нет — практически все заявленные проекты пусть и медленно, но развиваются.

Пожалуй, наиболее болезненной темой в научных кругах до сих пор остается оценка перспектив успешного завершения самой долгоиграющей меганаучной стройки в современной истории человечества — первого в мире экспериментального термоядерного реактора ИТЭР, сооружение которого в настоящее время ведется во французском Кадараше. Однако этот проект выходит на финишную прямую: уже заключены контракты более чем на 80% комплектующих, получение первой плазмы планируется на 2020 год.

Интересно также отметить, что в ходе весьма неспешной работы над созданием ИТЭР у этого проекта постепенно образовался целый шлейф сопутствующих исследовательских подпроектов и инсталляций. В непосредственной близости от главной стройплощадки ИТЭР в Кадараше планируется соорудить исследовательский реактор JHR (Jules Horowitz Reactor), предназначенный для экспериментальной проверки возможности создания гибридной ядерно-термоядерной установки нового поколения. Одним из непосредственных «бенефициаров» этого реактора, стоимость строительства которого пока оценивается в 750 млн евро, должна также стать ядерная медицина: после запуска на нем планируется нарабатывать различные короткоживущие радиоизотопы, которые будут поставляться медицинским учреждениям для последующего использования в диагностических и терапевтических целях.

Еще одна «производная» ИТЭР — установка IFMIF (International Fusion Materials Irradiation Facility), совместный проект Евратома (Европейского сообщества по атомной энергии) и Японии, специально создаваемая для стандартизации результатов испытаний различных материалов.

Другой важнейший панъевропейский проект — XFEL, рентгеновский лазер на свободных электронах в немецком Гамбурге. Его строительство было начато в 2009 году, в июне 2012-го закончена двухлетняя постройка шестикилометровой системы туннелей, а первые эксперименты намечены на 2016 год. Задача XFEL — увидеть структуру вещества. Излучение рентгеновского диапазона позволит «сфотографировать» отдельные молекулы и протекание химических реакций. Яркость будущего рентгеновского лазера будет превосходить существующие источники синхротронного излучения более чем в 100 млн раз, а длительность импульса на нем будет составлять около 100 квадриллионных долей секунды. Изначальная стоимость — 1,082 млрд евро — уже подросла на 150 млн, причем доля активно участвующей в проекте России составляет чуть меньше четверти.

Сопоставимый по финансовым затратам с XFEL международный проект, реализуемый в Центре по изучению тяжелых ионов имени Гельмгольца в немецком Дармштадте (FAIR, Facility for Antiprotons and Ions Research), — комплекс ускорителей и детекторов, включающий в себя тяжелоионные синхротроны, накопители вторичных пучков и электрон-ионный коллайдер. Его стоимость чуть более миллиарда евро. Основную часть профинансировала Германия, остаток — партнерство из девяти стран, опять-таки включая Россию. На FAIR около трех тысяч исследователей со всего мира будут выполнять эксперименты для понимания фундаментальной структуры материи и механизмов эволюции Вселенной, в том числе исследование структуры ядра, реакций с пучками редких изотопов, антипротонную аннигиляцию и сжатую барионную материю. Предусмотрена также отдельная установка по облучению при высоких энергиях для биофизических и материаловедческих исследований.

В самом скором времени должно начаться и сооружение еще одной исследовательской физической мегаустановки — самого мощного в мире генератора холодных (низкоэнергетических) нейтронов European Spallation Source (ESS). Научно-исследовательский центр ESS, затраты на строительство которого уже сейчас оцениваются почти в 1,5 млрд евро, будет построен в шведском городе Лунд. Первый этап строительства этого нового гигантского ускорителя, размеры которого будут лишь немногим уступать самому большому научному гиганту — женевскому Большому адронному коллайдеру, — запланирован уже на 2013 год, а его запуск в эксплуатацию — на 2019–2020-й.

Наконец, в ноябре 2012-го Еврокомиссия официально дала старт практической реализации амбициознейшего проекта ELI-NP (Extreme Light Infrastructure Nuclear Physics Facility), одобрив выделение на него первого транша в размере 900 млн евро. Двумя отличительными особенностями этого мегапроекта являются, во-первых, то, что в ходе его реализации будет построено сразу четыре различных исследовательских центра, а во-вторых, три из четырех новых лазерных установок, мощность каждой из которых будет превышать мощность любого из существующих сейчас лазеров, будут сооружены в странах Восточной Европы — в Румынии, Венгрии и Чехии. Ожидается, что первый из суперлазеров проекта ELI вступит в строй уже в 2017 году.