Виртуальное знакомство: представлен 3D-тур по синхротрону

Читать iz.ru в

НИЦ «Курчатовский институт» представил 3D-тур по синхротрону «КИСИ-Курчатов». Надев очки виртуальной реальности, любой человек может увидеть эту мегаустановку, узнать о принципах ее работы и даже попробовать провести лабораторные работы в увлекательном игровом режиме. В ближайший год планируется также создать виртуальную модель, с помощью которой ученые, планирующие проведение экспериментов, смогут подробно ознакомиться с установкой и потренироваться перед реальной работой.

Увидеть своими глазами

Единственный в нашей стране Курчатовский специализированный источник синхротронного излучения («КИСИ-Курчатов») — это уникальная научная установка класса «мегасайенс» прежде всего для исследований материалов буквально на уровне атомов. Она представляет огромный интерес не только для ученых, но и для всех, увлеченных наукой. Хотя не все могут увидеть его вживую, зато теперь Курчатовский институт создал 3D-тур по синхротрону — и эта виртуальная экскурсия позволит не только узнать много нового, но и попробовать себя в роли экспериментатора.

— Сама установка представляет собой огромный ускоритель размером с футбольное поле, — рассказал руководитель Курчатовского комплекса синхротронно-нейтронных исследований НИЦ «Курчатовский институт» Никита Марченков. — Синхротронный комплекс состоит из двух частей: самого кольцевого ускорителя частиц и 16 станций-лабораторий. Поток быстрых электронов ускоряется, пока не достигнет скоростей, близких к световым. Когда электрон «поворачивает» (а при движении по кругу он делает это постоянно), то начинает испускать яркий рентгеновский свет. Этот мощный световой пучок выходит из кольца ускорителя по касательной (по аналогии с тем, как капли воды срываются с раскрученного мокрого колеса) и попадает на одну из экспериментальных станций. Рентгеновский свет синхротрона позволяет увидеть объекты размером менее 300 нм — их нельзя рассмотреть даже в самый продвинутый микроскоп.

Еще одно преимущество синхротронного излучения в том, что оно дает возможность рассмотреть объекты на атомарном уровне. Это позволяет исследовать свойства вещества, его поведение при различных воздействиях, внутреннюю структуру самых разных материалов и объектов. Поэтому именно в Курчатовском институте успешно идут работы по созданию и диагностике новых материалов. С помощью синхротрона можно также изучать предметы культурного наследия, «заглядывать» внутрь них, не повреждая. Или расшифровывать сложные структуры белков, не поддающиеся анализу другими методами, что позволяет выявлять механизмы возникновения патологий на молекулярном уровне и совершенствовать способы профилактики и лечения заболеваний.

3D-тур — это не только ознакомительная экскурсия, но и важный «тренажер» для исследователей. Для проведения экспериментов сюда приезжают ученые со всей страны. Из-за большого спроса на установку время работы исследователей ограничено, и при этом часть его приходится тратить на освоение оборудования. Теперь же познакомиться с нужной станцией можно будет заранее — виртуально.

Погружение в науку

Виртуальная экскурсия по синхротрону, а также другие научные проекты, созданные в лабораториях НИЦ «Курчатовский институт», были представлены на дне открытых дверей, который прошел в МФТИ 24 апреля. Там абитуриентам презентовали программу ИНБИКСТ — совместного факультета МФТИ и НИЦ «Курчатовский институт».

ИНБИКСТ (Институт нано-, био-, информационных, когнитивных и социогуманитарных наук и технологий) создан в 2009 году по инициативе президента Курчатовского института Михаила Ковальчука. Он исходил из понимания того, что наиболее прорывные открытия в ближайшее время ждут нас именно на стыке различных наук. А для их осуществления нужны специалисты, знакомые с методами разных наук, способные применять подходы из различных областей. Для «выращивания» таких кадров и был создан ИНБИКСТ. Поступить в институт могут абитуриенты, сдавшие в школе, в дополнение к обязательным математике и русскому языку, ЕГЭ по физике, химии или информатике.

Основная идея обучения на этом факультете — максимально раннее погружение студентов в научную среду.

— В МФТИ студенты получают базовое образование в стенах университета, а с 3–4-го курса уходят на так называемые базы, в научные учреждения, — пояснил директор ИНБИКСТ Тимофей Григорьев. — Мы развили эту идею: студенты ИНБИКСТ уже с первого курса оказываются в стенах Курчатовского института и начинают знакомиться с наукой.

В игровом режиме

Корреспондент «Известий» также получил возможность познакомиться с синхротроном. Надев очки виртуальной реальности, пользователь словно погружается в игру с отличной графикой. Джойстик в руке позволяет управлять процессом — выбирать экскурсии, «брать» предметы и «перемещать» их, ходить по лаборатории.

Пользователь может провести даже целую лабораторную работу, управляя экспериментальным процессом в виртуальной реальности (например, настроить установку, чтобы рентгеновский пучок попал на образец, и т.д.).

Конечно, такие действия лишь похожи на то, что делают исследователи в реальности, однако абитуриентам такая игровая адаптация понравилась: все-таки одно дело — послушать рассказ, а другое — увидеть что-то своими глазами, еще и с помощью самой современной технологии.

— Для меня такой «тур» оказался полезен, несмотря на то что я бывала на реальном синхротроне, — рассказала студентка четвертого курса ИНБИКСТ Лия Муфтахова. — Здесь подробно описана каждая деталь установки и можно буквально заглянуть внутрь нее, чего нельзя сделать в реальности.

Тур по синхротрону представляет собой виртуальную модель одной из 16 лабораторий-станций, каждая из которых специализируется в своей области исследований. Кроме того, в виртуальной реальности создан дублер станции рентгеноструктурного анализа, где луч рентгеновского излучения проходит через кристалл и особый детектор создает изображение его структуры.

Всё оборудование и обстановка воссозданы с высокой точностью — были использованы трехмерные модели, которые применялись при сборке приборов. В ближайшем будущем ученые планируют сделать 3D-туры и по другим станциям.