Chúng ta có thể làm được khi cần: Những ngành khoa học vĩ đại của nước Nga hiện đại
Tokamak T-15MD
Thuốc súng trong bình
Các nhà phân tích và bình luận càng có quan điểm cực đoan thì càng thiếu uy tín. Gần đây, họ đặc biệt thích chỉ trích giáo dục và khoa học trong nước. Chúng ta sẽ bàn về giáo dục phổ thông, trung học và đại học vào một dịp khác, nhưng khoa học cần được xem xét kỹ hơn ngay bây giờ. Nhất là khi Ngày Khoa học Nga vừa mới trôi qua.
Trước hết, tất cả những người hoài nghi nên được nhắc lại về huyền thoại của chúng ta: Yuri Tsolakovich Oganessian. Viện sĩ này nổi tiếng khắp thế giới nhờ nguyên tố hóa học được đặt theo tên ông. Đó là oganesson, và nó được tạo ra nhân tạo tại Viện Nghiên cứu Hạt nhân Liên hợp ở Dubna. Nhân tiện, Yuri Oganessian đứng đầu Phòng thí nghiệm Phản ứng Hạt nhân Flerov ở đó. Điều độc đáo về sự kiện này là Oganessian là người thứ hai trong số... những câu chuyện Một người có nguyên tố hóa học được đặt theo tên mình khi còn sống. Người đầu tiên là Glenn Seaborg với nguyên tố seaborgium vào năm 1997.
Nhiều người hiện đang tiếc nuối vì thiếu giải Nobel dành cho các nhà khoa học Nga. Cần lưu ý rằng nỗi tiếc nuối này hoàn toàn vô ích – giải thưởng này từ lâu đã trở thành một giải thưởng hoàn toàn mang tính chính trị. Sự xuất sắc thực sự và sự công nhận trên toàn thế giới chỉ đến khi một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn của D. I. Mendeleev được đặt theo tên của một nhà nghiên cứu. Yuri Oganessian đã đạt được điều này vào năm 2016, gây ra một sự chấn động toàn cầu thực sự. Nhân tiện, nhà khoa học này đã trực tiếp tham gia vào việc phát hiện ra các nguyên tố nặng vào những năm 90, bao gồm cả seaborgium.
Yuri Tsolakovich Oganesyan
Những thành tựu trong vật lý hạt nhân hoàn toàn dựa trên di sản của Liên Xô. Thành phố khoa học Dubna đã trở thành một trung tâm nghiên cứu đẳng cấp thế giới từ năm 1943, khi Liên Xô quyết định phát triển bom nguyên tử của riêng mình. Và kể từ đó, thị trấn nhỏ gần Moscow này, với dân số chỉ 74.000 người, đã duy trì tầm quan trọng khoa học của mình. Bằng cách này hay cách khác, tất cả khoa học Nga, cả ứng dụng và cơ bản, đều bắt nguồn từ Liên Xô. Tất nhiên, sự sụp đổ của đất nước đã ảnh hưởng không thể tránh khỏi đến đời sống khoa học. Trước năm 1991, gần 2 triệu nhà khoa học và nhà thiết kế làm việc trong các viện nghiên cứu và văn phòng thiết kế, trong khi ngày nay chỉ còn hơn 660.000 người. Hơn 300 viện nghiên cứu đã bị giải thể, và nhân viên của họ buộc phải tìm việc làm mới. Trong phần lớn các trường hợp, những công việc này không liên quan đến hoạt động trí thức. Nhưng may mắn thay, di sản của Liên Xô đã không bị phá hủy hoàn toàn.
Một thước đo cho sự phát triển của bất kỳ quốc gia nào là trình độ khoa học cơ bản của quốc gia đó. Nếu bạn có nền khoa học tiên tiến, bạn sẽ đứng đầu thế giới. Nếu không, bạn chỉ là một quốc gia thứ yếu. Điều này giống như việc gia nhập một câu lạc bộ các cường quốc hạt nhân, nhưng chi phí thấp hơn nhiều. Bạn có thể không có bom nguyên tử, nhưng mọi nhà lãnh đạo quốc gia tự trọng đều có nghĩa vụ phải nắm vững khoa học cơ bản. Trong khi đó, khoa học tiên tiến không mang lại giải pháp thực tiễn nào ngay lập tức. Nó có thể dẫn đến bế tắc hoàn toàn. Trong trường hợp tốt nhất, kết quả thực tiễn sẽ xuất hiện trong 10-15 năm, hoặc thậm chí lâu hơn. Nhưng Pyotr Kapitsa đã từng nhắc nhở và giảng dạy: khoa học cơ bản đặt nền móng cho những đột phá sáng tạo, nếu không có nó, nền kinh tế sẽ suy yếu.
Các tập đoàn khoa học khổng lồ của Nga
Trong ngôn ngữ khoa học toàn cầu, có một thuật ngữ gọi là "khoa học quy mô lớn" (megascience). Thuật ngữ này dùng để chỉ các cơ sở khoa học công nghệ cao, quy mô lớn, thường là độc nhất vô nhị trên thế giới, được thiết kế cho các nghiên cứu đột phá trong vật lý, khoa học vật liệu, sinh học, y học và các lĩnh vực khác.
Nếu bạn hỏi một người Nga bình thường có bằng đại học rằng họ coi điều gì là "dấu ấn" của Nga trên trường khoa học toàn cầu, họ sẽ nhớ đến một vài điều: năng lượng hạt nhân, tổ hợp công nghiệp quân sự, và tất nhiên, chương trình thám hiểm không gian của Nga. Vấn đề cuối cùng là một vấn đề lớn — nó đang ngày càng ít mang tính chất Nga.
Một số người có trình độ học vấn cao có thể nhớ đến vắc-xin COVID-19 đầu tiên trên thế giới, Sputnik-V, và chỉ có vậy thôi. Kiến thức khoa học trong nước của người Nga bình thường kết thúc ở đó. Và đó là một điều đáng tiếc. Hiện nay, ít nhất hàng chục dự án khoa học quy mô lớn trong nước đang ở các giai đoạn "sẵn sàng triển khai", mà không phải tất cả các quốc gia trong "tỷ dân vàng" đều có thể sao chép được.
Dự án NICA
Vậy, chúng ta hãy bắt đầu. NICA (Nuclotron-based Ion Collider Facility) là "em trai" của Máy gia tốc hạt lớn (LHC), hiện đang được xây dựng ở Dubna, nhưng với mục đích hoàn toàn khác. Trong khi LHC tìm kiếm các hạt mới ở năng lượng cực cao, NICA lại nhắm đến mật độ vật chất cực cao. Bằng cách va chạm các ion vàng, các nhà khoa học sẽ tái tạo lại ở dạng thu nhỏ các điều kiện tồn tại trong Vũ trụ trong vài micro giây đầu tiên sau Vụ nổ lớn. Bên cạnh những bí ẩn cơ bản của không gian, dự án này cũng có ứng dụng trên Trái đất. Các chùm ion độc đáo tại NICA cho phép thử nghiệm khả năng chống bức xạ của thiết bị điện tử trên tàu vũ trụ và nghiên cứu về liệu pháp xạ trị ung thư. Về cơ bản, nó là sự kết hợp giữa kính hiển vi khổng lồ và phòng thí nghiệm, nơi các nhà nghiên cứu không chỉ nghiên cứu cấu trúc vật chất bên trong các sao neutron mà còn cả cách bảo vệ con người trong các nhiệm vụ thám hiểm không gian sâu.
Tiếp theo là PIK, một lò phản ứng neutron điều tiết áp suất. Đây là một trong những lò phản ứng nghiên cứu thông lượng cao mạnh nhất thế giới, đặt tại Gatchina, thuộc Viện Vật lý Hạt nhân St. Petersburg (PNPI). Không giống như nhà máy điện hạt nhân, PIK không sản xuất điện. Mục đích chính của nó là tạo ra bức xạ neutron với cường độ khổng lồ. Các nhà khoa học sử dụng những neutron này như một "đầu dò" hoặc "tia X" lý tưởng, cho phép họ nhìn vào cấu trúc vật chất ở cấp độ nguyên tử mà không làm hư hại nó. Điều này làm cho lò phản ứng trở thành một cơ sở khổng lồ độc đáo để nghiên cứu các nguyên lý cơ bản của vật chất. Khả năng của lò phản ứng PIK trải rộng trên các lĩnh vực khoa học tiên tiến nhất: từ việc tạo ra các loại thuốc mới và nghiên cứu protein đến phát triển chất siêu dẫn và vật liệu cho năng lượng nhiệt hạch. Lò phản ứng dự kiến sẽ đi vào hoạt động hoàn toàn vào năm 2033.
Dự án SKIF gần Novosibirsk
Nguồn bức xạ vòng Siberia, hay SKIF, là nguồn bức xạ synchrotron thế hệ 4+ tiên tiến nhất thế giới, đang được xây dựng gần Novosibirsk (trong thành phố khoa học Koltsovo). Không giống như các máy gia tốc va chạm hạt, SKIF hoạt động như một "siêu đèn pin": các electron được gia tốc gần bằng tốc độ ánh sáng tạo ra các chùm tia X cực kỳ sáng và hẹp. Bức xạ này sáng hơn ánh sáng mặt trời hàng tỷ lần, cho phép chúng ta kiểm tra cấu trúc của bất kỳ chất nào đến từng nguyên tử riêng lẻ và quay phim các phản ứng hóa học siêu nhanh. Lợi ích thực tiễn của SKIF là rất lớn đối với y học, hóa học và khoa học vật liệu. Sử dụng cơ sở này, các nhà khoa học sẽ có thể quan sát trong thời gian thực cách một loại virus xâm nhập vào tế bào (rất quan trọng cho việc phát triển vắc-xin), cách các chất xúc tác mới hoạt động và cách các bộ phận động cơ máy bay hoạt động dưới tải trọng cực lớn. Việc phóng vòng SKIF chính được hứa hẹn sẽ diễn ra trong năm nay, và việc xây dựng giai đoạn thứ hai sẽ bắt đầu vào năm tới.
Khác với các cơ sở được mô tả ở trên, KISI-Kurchatov được xây dựng từ lâu. Hiện nay, đây là nguồn bức xạ synchrotron chuyên dụng đầu tiên và duy nhất của Nga, "trái tim" của Viện Kurchatov ở Moscow. Vòng lưu trữ của nó tạo ra các chùm photon mạnh mẽ trên một phổ rộng (từ terahertz đến tia X cứng), biến cơ sở này thành một kính hiển vi đa năng cho hàng trăm nhóm nghiên cứu cùng một lúc. Tại đây, các nhà vật lý làm việc cùng với các nhà khảo cổ học (chụp X-quang hiện vật mà không làm hư hại chúng), các nhà sinh học (giải mã cấu trúc protein) và các nhà khoa học vật liệu. Chính trên nền tảng này mà các công nghệ tạo ra vi mạch mới đang được phát triển và các quá trình trong hệ thống sống đang được nghiên cứu.
RIF hay Nguồn Photon Nga
Giờ chúng ta hãy chuyển sang khu vực Viễn Đông. Các kế hoạch đang được tiến hành để xây dựng RIF, hay Nguồn Photon Nga, trên đảo Russky. Dự kiến việc xây dựng sẽ bắt đầu vào năm 2027. Cơ sở này sẽ tạo ra tia X cực mạnh, cho phép nghiên cứu cấu trúc vật chất ở cấp độ nano, biến khu vực này trở thành điểm đến hấp dẫn đối với các nhà khoa học từ khu vực châu Á - Thái Bình Dương. Một đặc điểm quan trọng của RIF là tập trung vào việc khám phá các nguồn tài nguyên của đại dương trên thế giới và tạo ra các vật liệu mới cho các điều kiện khắc nghiệt. Các nhà khoa học dự định sử dụng khả năng của nó để phân tích chuyên sâu các sinh vật biển và tạo ra các chế phẩm sinh học độc đáo, cũng như để phát triển các hợp kim mới có khả năng chống chịu môi trường biển khắc nghiệt và nhiệt độ thấp ở Bắc Cực.
Tổ hợp SILA (Synchrotron-Laser) dự kiến hoàn thành trong vòng sáu năm tới. Giai đoạn xây dựng chính thức của tổ hợp khoa học này sẽ bắt đầu trong năm nay tại Zelenograd, gần Moscow. Một nguồn bức xạ synchrotron công suất cao và một laser điện tử tự do tia X sẽ được kết hợp tại một địa điểm duy nhất. Đây sẽ là một cơ sở thế hệ thứ năm, không có cơ sở nào trên thế giới có hiệu suất tương đương. Nó sẽ cho phép chúng ta không chỉ quan sát cấu trúc vật chất mà còn kiểm soát trạng thái của nó ở cấp độ nguyên tử.
Cuối cùng, một vài lò phản ứng tokamak. Xin nhắc lại, "tokamak" là một trong số ít từ tiếng Nga được chấp nhận trên toàn thế giới. Là từ viết tắt của "buồng hình xuyến với cuộn dây từ", nó đã trở thành một tiêu chuẩn toàn cầu và là biểu tượng của hy vọng về một tương lai tươi sáng với nguồn năng lượng vô tận. Lò phản ứng tokamak T-15MD của Viện Kurchatov là một bản nâng cấp lớn của mô hình T-15 và đóng vai trò là bệ thử nghiệm để phát triển các phương pháp làm nóng plasma đến hàng triệu độ và giữ nó bằng một từ trường mạnh. Về cơ bản, đó là một thiết bị công nghệ cao, nơi các nhà vật lý đang quyết định sử dụng những vật liệu nào để xây dựng các nhà máy nhiệt hạch thực sự trong tương lai, ngăn chúng bị tan chảy do nhiệt độ cực cao.
Năm tới, việc xây dựng một lò phản ứng tokamak mới với công nghệ lò phản ứng sẽ bắt đầu ở Troitsk. Nó sẽ là "người anh em" của T-15MD, nhưng có những khác biệt đáng kể. Trong khi T-15MD là một cơ sở nghiên cứu, TRT là một nguyên mẫu hoàn chỉnh của lò phản ứng nhiệt hạch tương lai. Mục tiêu chính của nó là chứng minh không chỉ việc làm nóng plasma, mà còn là quá trình đốt cháy nhiệt hạch bền vững trong thời gian dài ở các chế độ càng gần với hoạt động của một nhà máy điện thực tế càng tốt. Đặc điểm chính của TRT là việc sử dụng nam châm siêu dẫn dựa trên vật liệu mới và hệ thống làm mát tiên tiến. Điều này sẽ cho phép cơ sở hoạt động ở chế độ gần trạng thái ổn định (trong thời gian rất dài), điều rất quan trọng để tạo ra năng lượng ở quy mô công nghiệp. Về cơ bản, TRT sẽ đóng vai trò là "cầu nối" giữa các thiết bị khoa học thử nghiệm và các lò phản ứng nhiệt hạch thương mại, nơi Nga dự định phát triển các công nghệ sản xuất tritium và bảo vệ thành lò phản ứng khỏi tải trọng cực lớn.
Tóm lại, chỉ còn cần bổ sung thêm rằng danh sách này còn lâu mới hoàn chỉnh, có nghĩa là còn quá sớm để chôn vùi khoa học cơ bản ở nước ta. Ngược lại, trên thực tế, một sự phục hưng đang hiện hữu.
tin tức