Великі експериментальні інфраструктури для передових наукових досліджень
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Вісник НАН України |
|---|---|
| Datum: | 2025 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/206273 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Великі експериментальні інфраструктури для передових наукових досліджень / О.А. Кордюк // Вісник Національної академії наук України. — 2025. — № 6. — С. 63-67. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-206273 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Кордюк, О.А. 2025-09-05T11:11:52Z 2025 Великі експериментальні інфраструктури для передових наукових досліджень / О.А. Кордюк // Вісник Національної академії наук України. — 2025. — № 6. — С. 63-67. — укр. 1027-3239 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/206273 https://doi.org/10.15407/visn2025.06.063 uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Вісник НАН України Загальні збори НАН України Великі експериментальні інфраструктури для передових наукових досліджень Large experimental infrastructures for advanced scientific research (speech at the session of the General Meeting of the National Academy of Sciences of Ukraine, April 30, 2025) Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Великі експериментальні інфраструктури для передових наукових досліджень |
| spellingShingle |
Великі експериментальні інфраструктури для передових наукових досліджень Кордюк, О.А. Загальні збори НАН України |
| title_short |
Великі експериментальні інфраструктури для передових наукових досліджень |
| title_full |
Великі експериментальні інфраструктури для передових наукових досліджень |
| title_fullStr |
Великі експериментальні інфраструктури для передових наукових досліджень |
| title_full_unstemmed |
Великі експериментальні інфраструктури для передових наукових досліджень |
| title_sort |
великі експериментальні інфраструктури для передових наукових досліджень |
| author |
Кордюк, О.А. |
| author_facet |
Кордюк, О.А. |
| topic |
Загальні збори НАН України |
| topic_facet |
Загальні збори НАН України |
| publishDate |
2025 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Вісник НАН України |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Large experimental infrastructures for advanced scientific research (speech at the session of the General Meeting of the National Academy of Sciences of Ukraine, April 30, 2025) |
| issn |
1027-3239 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/206273 |
| citation_txt |
Великі експериментальні інфраструктури для передових наукових досліджень / О.А. Кордюк // Вісник Національної академії наук України. — 2025. — № 6. — С. 63-67. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT kordûkoa velikíeksperimentalʹníínfrastrukturidlâperedovihnaukovihdoslídženʹ AT kordûkoa largeexperimentalinfrastructuresforadvancedscientificresearchspeechatthesessionofthegeneralmeetingofthenationalacademyofsciencesofukraineapril302025 |
| first_indexed |
2025-11-26T13:46:12Z |
| last_indexed |
2025-11-26T13:46:12Z |
| _version_ |
1850625089518698496 |
| fulltext |
ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2025, № 6 63
ВЕЛИКІ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ
ІНФРАСТРУКТУРИ ДЛЯ ПЕРЕДОВИХ
НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
Шановний Анатолію Глібовичу!
Шановні колеги!
Насамперед хотів би підтримати звітну доповідь президента
НАН України, особливо в тих її аспектах, які стосуються залу-
чення молоді до наукової діяльності, міжнародної співпраці та
розвитку наукової експериментальної інфраструктури.
Саме ці напрями є головними в діяльності Київського акаде-
мічного університету (КАУ), оскільки мета його існування —
залучення талановитої молоді до науки, а засіб її досягнення —
наш основний принцип: навчання через дослідження. І щоб ці
дослідження справді могли мотивувати молодих людей при-
святити своє життя науці, вони мають бути цікавими, а отже,
передовими. А це можливо лише за наявності якісної сучасної
експериментальної інфраструктури та широкої міжнародної
співпраці.
Розуміючи, що без наявності і взаємодії цих трьох складо-
вих — мотивовані студенти, міжнародне співробітництво й екс-
периментальна інфраструктура, передові дослідження в універ-
ситеті розвиватися не можуть, у 2018 р. ми спільно з німецьким
науковим центром IFW Dresden (Leibniz-Institut für Festkörper-
und Werkstoff forschung Dresden) започаткували проєкт «Тополо-
гічний порядок електронів у твердих тілах: нові матеріали, явища
та концепції застосування» (UKRATOP), профінансований Фе-
деральним міністерством освіти і наукових досліджень (BMBF)
Німеччини. Цей проєкт, розрахований на чотири роки, мав на
меті створення віртуального українсько-німецького центру до-
сліджень як прикладу організації взаємовигідного наукового
співробітництва. Основним механізмом реалізації проєкту ста-
ла система наукових стажувань: більш як 20 наших студентів та
аспірантів отримали цінний досвід роботи в ідеально оснащених
німецьких лабораторіях, а ми — досвід перетворення «відтоку
мізків» на їх циркуляцію. Також у рамках цього проєкту КАУ
було передано унікальне для України дослідницьке обладнання.
КОРДЮК
Олександр Анатолійович —
академік НАН України,
директор Державної наукової
установи «Київський
академічний університет»
НАН України та МОН Укра їни
doi: https://doi.org/10.15407/visn2025.06.063
64 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2025. (6)
ЗАГАЛЬНІ ЗБОРИ НАН УКРАЇНИ
Photon Sources — LEAPS). Вони запропонували
повернутися до задуму спорудження синхро-
трона в Україні.
Для нефахівців поясню, що синхротрони —
це прискорювачі релятивістських зарядже-
них частинок. Ці установки являють собою
кільцеву вакуумну камеру, в якій частинки
розганяють практично до швидкості світла
(0,999999995 с), а потужне світло, що вони ви-
промінюють, використовують для наукових
досліджень.
Геометрія синхротрона певною мірою поді-
бна до колайдера — мабуть, усі чули про Вели-
кий адронний колайдер у ЦЕРНі. І хоча в обох
випадках ідеться про фізику високих енергій,
ці установки мають різні цілі та завдання. У
колайдері дві групи частинок рухаються в
кільцях назустріч одна одній і зіштовхуються,
породжуючи нові частинки, а в синхротроні
електрони циркулюють уздовж замкнутої кіль-
цевої траєкторії та випромінюють фотони. Для
кругових прискорювачів це синхротронне ви-
промінювання є паразитним. Однак десь у се-
редині 1960-х років американські дослідники
зрозуміли, що таке випромінювання, здебіль-
шого рентгенівське, в мільйони разів потуж-
ніше, ніж у рентгенівському кабінеті, можна
фокусувати і використовувати для досліджень
(рис. 1).
Сьогодні спектр наукового використання
синхротронного випромінювання надзви-
Ідейним продовженням UKRATOP став про-
єкт зі створення в КАУ вже реального Німець-
ко-українського центру передового досвіду для
пошуку нових квантових матеріалів — GU-
QuMat (German-Ukrainian Center for Quantum
Materials), один із чотирьох проєктів, що отри-
мав фінансування за програмою BMBF «Cores
of Excellence in Ukraine» (Центри досконалості
в Україні).
Важливою складовою обох цих проєктів є
підтримка розвитку як локальної дослідниць-
кої інфраструктури, так і інтеграції наших уче-
них до європейського дослідницького просто-
ру. І для нас це насамперед — синхротрони.
Київський академічний університет тіс-
но пов’язаний з Інститутом металофізики
ім. Г.В. Курдюмова НАН України. Тут розміщу-
ються наш центральний офіс, одна з перших
наших кафедр та наукові лабораторії, тому і
наші наукові тематики тісно пов’язані. Нага-
даю, що ще наприкінці 1990-х років була ідея
побудувати в Інституті металофізики синхро-
трон, однак цей проєкт, на жаль, так і не вдало-
ся реалізувати.
У 2022 р., після початку широкомасштабної
воєнної агресії РФ, до Академії звернулися
європейські колеги, зокрема Леонід Рівк ін, за-
ступник директора Інституту Пауля Шеррера
(PSI) у Швейцарії і тодішній президент Ліги єв-
ропейських джерел фотонів на основі приско-
рювачів (League of European Accelerator-based
Рис. 1. Загальна схема синхротрона. Лі-
нійний (1) та круговий (2) синхронний
«бустер», що, власне, і є «синхротроном»,
розганяють електрони (блакитний пучок
на рисунку) майже до швидкості світла.
Потім вони «інжектуються» до основно-
го «зберігального» кільця (3). Електрони
прискорюються електричними полями
на прямих ділянках, але коли траєкторія
електронів викривлюється повертальни-
ми магнітами (4) чи в ондуляторах (5),
вони випромінюють фотони. Це і є синх-
ротронне випромінювання (6), показане
на рисунку жовтим, яке монохроматизу-
ють і фокусують на досліджувані зразки
у відповідних наукових приладах (7) для
проведення експериментів
ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2025, № 6 65
ЗАГАЛЬНІ ЗБОРИ НАН УКРАЇНИ
чайно широкий — це не лише фізичні, хіміч-
ні, матеріалознавчі, геологічні дослідження
структури речовини, а й важливі способи ви-
вчення біологічних об’єктів, медичні методики
діагностики та лікування різних захворювань
і навіть зручні ме тоди досліджень археологіч-
них артефактів та давніх предметів мистецтва.
І надзвичайно важливо, що синхротрони є
потужними міждисциплінарними науковими
центрами.
Синхротрони бувають різних розмірів — від
100 м до 2 км по периметру. Загалом на сьогод-
ні у світі налічується понад 60 синхротронів, 19
з яких розташовані в Європі. Найбільш знайо-
мі мені — це SLS (Swiss Light Source) в Інститу-
ті Пауля Шеррера у Швейцарії (рис. 2), Elettra
в Італії у передмісті Трієста (рис. 3), Diamond
Light Source, побудований на території На-
ціональної лабораторії Резерфорда — Еплто-
на у містечку Дідкот у графстві Оксфордшир
(Велика Британія) (рис. 4), німецький синх-
ротрон BESSY, розташований в одному з ра-
йонів Берліна (рис. 5) — Адлерсхофі. До речі,
саме науково-технологічний парк «Адлерсхоф»
став взірцем для побудови нашого проєкту
Aca dem.City в Академмістечку в Києві.
Важливість Х-променів для науки можна
продемонструвати тим, що понад 25 Нобелів-
ських премій у галузі фізики, хімії та медицини
було присуджено за дослідження, в яких рент-
генівські методи відігравали ключову роль.
Починаючи від відкриття самої природи рент-
генівського випромінювання, дифракції на
кристалах і до визначення структури білків та
ДНК — ці методи стали основою сучасної на-
уки про матеріали та біомолекули.
На сьогодні провідні рентгенівські дослі-
дження виконують на синхротронних джерелах,
які забезпечують надзвичайно яскраве, коге-
рентне та енергетично точне випромінювання.
Рис. 2. Синхротрон SLS у Швейцарії
Рис. 3. Синхротрон Elettra в Італії
Рис. 4. Синхротрон Diamond Light Source у Великій
Британії
Рис. 5. Синхротрон BESSY в Німеччині
66 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2025. (6)
ЗАГАЛЬНІ ЗБОРИ НАН УКРАЇНИ
Отже, синхротронні установки стали кри-
тично важливою інфраструктурою для фунда-
ментальної та прикладної науки.
Найбільш поширеними методами дослі-
джень на синхротронному випромінюванні є
рентгенівська дифракція і фотоемісія. Рентге-
нівська дифракція — це метод, який дозволяє
вивчати атомарну структуру речовин, роз-
шифровувати складні структури макромоле-
кулярних комплексів і білкових кристалів. За
допомогою синхротронного випромінювання
вже встановлено більш як 100 тис. макромоле-
кулярних структур, зокрема й протеїнів.
Фотоемісійний метод для дослідження елек-
тронної структури речовини відомий досить
давно. Він дозволяє вивчати нові матеріали,
зокрема й квантові, аналізуючи їхні спінові та
магнітні стани. Однак однією з основних пере-
ваг синхротрона в цьому методі є можливість
змінювати енергії фотонів.
Наведу лише кілька прикладів використання
синхротронів. Сьогодні жодна компанія, яка
виробляє матеріали для літій-іонних акуму-
ляторів, не може обійтися без синхротронних
досліджень. Їм потрібно відстежувати фазові
зміни та реакції електродів під час циклу заря-
джання-розряджання, що є вирішальним фак-
тором для підвищення продуктивності акуму-
ляторів. Або що стосується перовскітних со-
нячних елементів — синхротронне розсіюван-
ня рентгенівських променів дає змогу вивчати
кристалічну структуру та шляхи деградації в
гібридних перовскітах, прискорюючи прогрес у
галузі фотоелектричних елементів наступного
покоління. Синхротронні експерименти роз-
ширили також наше розуміння механізмів ви-
сокотемпературної надпровідності, дали змогу
з’ясувати такі особливості, як псевдощілина та
спін-зарядове впорядкування, уточнити теорії
про механізми спарювання.
Власне, можна сказати, що синхротро-
ни — це універсальна експериментальна інф-
раструктура. У промисловості синхротронні
дослідження забезпечують контроль якості
продукції та оптимізацію виробничих проце-
сів; аграрії з їх допомогою визначають схожість
зерна; мистецтвознавці, вивчаючи шедеври
живопису, можуть побачити попередні зобра-
ження на полотні, приховані під шаром фарби;
палеонтологи мають змогу зазирнути всереди-
ну скам’янілих решток, не руйнуючи їх; архео-
логи можуть прочитати, що написано на папі-
русі, навіть не розгортаючи його.
Однак повернімося до ідеї побудови синхро-
трона в Україні. Як я вже сказав, ініціативу на-
ших швейцарських партнерів підтримала Ліга
європейських джерел фотонів на основі при-
скорювачів. Польські колеги погодилися коор-
динувати цей процес і запропонували створи-
ти спочатку, як перший крок, українську екс-
периментальну лінію синхротронного випро-
мінювання на їхньому синхротроні SOLARIS
(рис. 6), розташованому в Кракові.
Це слушна думка, оскільки будівництво но-
вого синхротрона коштуватиме орієнтовно
400 млн євро і триватиме 5—10 років, а лінія
значно дешевша — десь 5—6 млн євро і пер-
ше «світло» на ній планують отримати вже у
2026 р., в крайньому разі в 2027 р. Швейцар-
ські колеги з PSI вже зробили свій внесок — пе-
редали для української лінії ключовий її еле-
мент — ондулятор, вартість якого становить
приблизно 1,5 млн євро, та знайшли ще близь-
ко 1 млн євро на його інсталяцію. І коли ми
побудуємо в Україні власний синхротрон (а я
впевнений, що це реально), лінію можна буде
перенести до нас.
В Європі діє організація ESUO, яка об’єднує
користувачів синхротронів та лазерів на віль-
Рис. 6. Синхротрон SOLARIS у Польщі
ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2025, № 6 67
ЗАГАЛЬНІ ЗБОРИ НАН УКРАЇНИ
них електронах з 32 країн. Ми створили Укра-
їнське синхротронне та нейтронне товариство,
(УСиНТ), яке і стало 32-м членом ESUO.
Так для чого ж Україні потрібен власний
синхротрон? Для розвитку науки, освіти, меди-
цини, зміцнення обороноздатності, відновлен-
ня інфраструктури, поглиблення міжнародної
співпраці та глобального партнерства, залу-
чення молоді до наукових досліджень, повер-
нення науковців в Україну, а також для спри-
яння економічному й регіональному розвитку.
Отже, синхротрон — це інструмент, який
одночасно зміцнює оборону, сприяє віднов-
ленню, розвиває економіку і підвищує міжна-
родний статус країни. І він нам дуже потрібен.
Дякую за увагу!
Alexander A. Kordyuk
Kyiv Academic University, Kyiv, Ukraine
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6737-9172
LARGE EXPERIMENTAL INFRASTRUCTURES FOR ADVANCED SCIENTIFIC RESEARCH
Speech at the session of the General Meeting of the National Academy of Sciences of Ukraine, April 30, 2025
Cite this article: Kordyuk A.A. Large experimental infrastructures for advanced scientifi c research (speech at the session
of the General Meeting of the National Academy of Sciences of Ukraine, April 30, 2025). Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr. 2025.
(6): 63—67. https://doi.org/10.15407/visn2025.06.063
|