СМИ о нас

5 октября 2022 года в Физическом институ­те им. П.Н. Лебедева РАН в рамках гранта Российского научного фонда № 21-79-30063 «Квантовые технологии лазерного формиров­ания и широкополосной спектральной идент­ификации оптически-а­ктивных комплексов точечных дефектов в природных алмазах для промышленного трейс­инга» пройдёт Школа молодых ученых.

Формат Школы: ежедневные лекции ведущих мировых ученых в области фотоники алмазов, устные доклады молодых ученых и стендовая секция. По материалам Школы планируется публикация сборника тезисов, реферируемого РИНЦ и eLibrary.

Ме­роприятие посвящено 100-летней годовщине со дня рождения выд­ающегося советского и российского физика, нобелевского лауре­ата в области лазерн­ой физики и сотрудни­ка ФИАН​ Николая Ген­надьевича Басова.

Подробнее: https://www.laser-diamond-lab.ru/school.

Источник: ФИАН

https://www.atomic-energy.ru/news/2022/09/19/128366

Гиперболоид инженера Гарина стал частью русской культуры задолго до того, как появились первые мазеры, а затем лазеры. Писатель Алексей Толстой предопределил развитие не только русской, но всей мировой науки, а русские физики Александр Прохоров и Николай Басов воплотили его фантастическую идею в жизнь.

Сегодня лазер является неотъемлемой частью нашей жизни. Тяжело представить сферу деятельности, где мы не используем лазерные технологии. От точных операций в микрохирургии до мега-лазера, уничтожающего астероиды. Печатающие принтеры и музыкальные диски, целеуказатели и дальномеры, считыватели штрих-кодов и прецизионные фрезы, медицинские скальпели и приборы навигации, системы передачи информации на расстояние и сварочные аппараты, промышленные резаки и инструменты светового шоу — неполный список лазерных устройств. Всё это стало возможно благодаря разработкам в фундаментальной физике.

В 1964 году Нобелевскую премию «за фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию излучателей и усилителей на лазерно-мазерном принципе» получают Александр Прохоров, Николай Басов и Чарльз Таунс. Эта была одна из тех редких Нобелевских премий, когда награда нашла героев практически сразу после сделанного ими открытия.

Александр Прохоров, из семьи профессиональных революционеров, родился 11 июля 1916 года в австралийском городе Атертоне, где его родители скрывались от царской жандармерии после удачного побега из сибирской ссылки. После завершения гражданской войны семья Прохоровых вернулась в Советскую Россию. В 1934 году будущий нобелевский лауреат поступил на физфак Ленинградского Университета. А в 1939 перебрался в Москву, став аспирантом в ФИАНе, в лаборатории колебаний Леонида Мандельштама. В 1941 году ушёл на фронт в ополчение, разведчиком. Два ранения, медаль «За Отвагу», демобилизован в 1944 году. В 1946 защитил кандидатскую, а в 1951 — докторскую.

Чарльз Таунс — американский физик. Родился 28 июля 1915 года, Гринвилл, Южная Каролина, США. В 1939 году получил степень PhD и устроился работать в Bell Laboratory. Во время войны участвовал в разработке радаров для бомбометания по заказу Пентагона. В 1948 перешёл в Колумбийский университет, где занялся изучением индуцированного излучения в СВЧ-диапазоне, опираясь на свой опыт в разработке СВЧ-радаров для армии США.

Николай Басов, родился 14 декабря 1922 года, в городе Усмань Тамбовской губернии (сейчас относится к Липецкой области), РСФСР. После начала Великой Отечественной войны был отправлен на учёбу на ассистента врача в Куйбышевской медицинской академии, с 1943 года воевал на 1-м Украинском фронте, закончил войну в Праге. После войны в 1946 году поступил в Московский инженерно-физический институт (МИФИ) — увидел из трамвая объявление о внеочередном наборе в Московский механический институт (так тогда назывался МИФИ). На третьем курсе попал в ФИАН. Туда же пошёл в аспирантуру. Где и работал под началом Александра Прохорова.

В 1952 году на Всесоюзной конференции по спектроскопии Александр Прохоров и его аспирант Николай Басов делают доклад о возможности создания устройства, которое будет испускать когерентное микроволновое излучение за счёт вынужденного (индуцированного) излучения молекул. Этот доклад положил начало квантовой электронике и дальнейшему появлению мазеров и лазеров.

«Нам приходилось принимать во внимание эффект Эйнштейна, который в 1916 году показал: если возбужденную молекулу облучать светом определенной частоты, то, переходя в нижнее энергетическое состояние, она будет изучать квант той же частоты, — вспоминал потом Александр Прохоров. — Это и есть вынужденное излучение. Тогда и пришла идея молекулярного генератора (мазера). Мы его сделали в СВЧ-диапазоне, так как именно он использовался в радиоспектроскопии».

При этом научное сообщество к «забавам» молодых физиков относилось с улыбкой. После докладов на научных конференциях профессору Прохорову и его аспиранту часто приходилось слышать слова «у вас крыша поехала», а сам Лев Ландау во время обсуждения когерентности излучения молекул в резонаторе за счёт собственного поля говорил прямо: «этого не может быть, так как не может быть никогда!».

Но Басова и Прохорова, бывших фронтовиков, такими заявлениями было не смутить, а авторитетами — не запугать, и они продолжали свои теоретические и экспериментальные разработки.

В 1954 году Чарльз Таунс, работавший параллельно и независимо от русских физиков, сообщает, что в Колумбийском университете «создана и работает экспериментальная установка, которая может быть использована в качестве микроволнового спектрометра высокого разрешения, микроволнового усилителя или очень стабильного генератора». Новый прибор получил имя «мазер» (MASER: Мicrowave Аmplification by Stimulated Emission of Radiation (микроволновое усиление с помощью индуцированного стимулированного излучения).) По словам самого Чарльза Таунса: «на изобретение мазера его вдохновила прочитанная книга А. Н. Толстого „Гиперболоид инженера Гарина“, которая вышла в 1936 году».

После публикации статьи коллеги Чарльза Таунса стали расшифровывать MASER по-своему: «способы получения поддержки для дорогостоящих исследований» (Means of Acquiring Support for Expensive Research). Намекая, что ему удаётся тратить деньги, в том числе из военного бюджета на абсолютно не нужные исследования.

Если Таунс в своих исследованиях опирался на опыт, полученный во время работы с радарами, и во многом шёл наугад, методом проб и ошибок, надеясь на удачу, то Прохоров и Басов с самого начала поставили во главу угла теоретическое обоснование.

«Духа военного времени в лаборатории не чувствовалось. Я немного моложе Александра Михайловича. Во время войны он тоже был в армии, но и он не занимался в войну радиотехникой. Поэтому мы не были исследователями радаров, и в этом смысле у нас и у американских учёных несколько разные подходы к развитию квантовой электроники», — вспоминал Николай Басов.

Как отмечал другой Нобелевский лауреат Виталий Гинзбург: «Для Николая Басова характерно стремление осмысливать физическую картину явлений по возможности до эксперимента, что позволило ему идти, как правило, кратчайшим путём к цели».

Статья Александра Прохорова и Николая Басова «Применение молекулярных пучков для радиоспектроскопического изучения вращательных спектров молекул», опиравшаяся на результаты, представленные в докладе 1952 года, была готова к публикации в начале 1953 года. Однако авторы обнаружили, что «в численных коэффициентах условий самовозбуждения было пропущено 2π в какой-то степени», и они забрали её на доработку. В итоге статья была отправлена в «Журнал экспериментальной и теоретической физики» в декабре 1953 г. и напечатана в октябре 1954 г., т. е. после публикации статьи Таунса о мазере.

В своей работе Прохоров и Басов провели детальное теоретическое исследование использования молекулярных пучков в радиоспектроскопии. Было показано, что молекулы одного итого же вещества, находящиеся в пучке в разных энергетических состояниях, могут быть разделены путём пропускания пучка через неоднородное электрическое поле. С разделёнными по энергетическим состояниям молекулы, попавшими в микроволновый резонатор, происходит или поглощение, или их умножение (согласно тому, какое энергетическое состояние выбрано). Александр Прохоров и Николай Басов также представили количественные условия для работы микроволнового усилителя или генератора, который они назвали «молекулярным генератором».

Спустя несколько месяцев после публикации статьи Таунса о мазере, Прохоров и Басов собрали свою собственную установку мазера (в количестве трёх штук, для исследования их частотной стабильности).

В 1955 году Александр Прохоров на конференции Фарадеевского общества в Англии представил «Теорию молекулярного генератора и молекулярного усилителя мощности», разработанную совместно с Николаем Басовым. На этой конференции Прохоров и Таунс впервые были представлены друг другу.

В своей новой работе Басов и Прохоров предложили, в частности, метод трёх уровней, который открывал возможности по созданию мазеров с излучением в видимом диапазоне. Поэтому эти приборы стали называться лазерами (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation).

В 1956 году Николай Басов защитил докторскую диссертацию «Молекулярный генератор», т. е. мазер.

«Николаем Басовым совместно с Александром Прохоровым, — отметил в своём отзыве на докторскую диссертацию другой Нобелевский лауреат академик Виталий Гинзбург, — была разработана нелинейная теория молекулярного генератора. Эта теория проста и нуждается ещё в развитии, но она адекватна (в первом приближении) сути дела и достаточна для конструирования и наладки прибора».

В 1959 г. за создание нового метода генерации и усиления электромагнитных волн Прохоров и Басов получают Ленинскую премию.

Однако первый лазер был создан не нобелевскими лауреатами. 16 мая 1960 года американский инженер Теодор Майман запустил лазер на основе кристалла рубина и спиральной импульсной лампы. Зеркальное напыление на гранях кристалла рубина позволило получить эффект резонатора Фабри-Перо и обеспечить необходимую накачку по методу трёх уровней.

Статью Теодора Маймана не стали принимать к публикации в журнале Physical Review Letters, уточнив, что в «статье нет ничего принципиально нового». Ведь два года назад они уже публиковали статью Bell Laboratory о возможном устройстве лазера. Кстати, Bell Laboratory оформило на себя патент на лазер, не имея ни одного работающего прототипа (остаётся только удивляться, что они при такой прыти не получили и Нобелевскую премию). Опубликовать статью о своём лазере Майману удалось лишь в Nature.

Теодор Майман Нобелевку не получил, ходят разговоры, что причиной было то, что работал Майман не в университетской лаборатории, а в частной компании, выполняющей заказы Пентагона.

Когда Нобелевский комитет запрашивал имена кандидатов на премию по физике, большинство мировых университетов указали три фамилии отцов-основателей нового раздела физики — квантовой электроники: Александра Прохорова, Николая Басова и Чарльза Таунса. Учёные и Нобелевский комитет посчитали, что награды достойны те, кто проделал титанический труд по созданию теоретической и экспериментальной базы сформировавшей новый раздел физики. А кто первым собрал лазер уже было не так важно — после проделанной Прохоровым, Басовым и Таунсом работы — это уже было вопросом времени.

Вручение Нобелевской премии по физике происходило 14 декабря 1964 года, в этот день Николаю Басову исполнилось 42 года. Примечательно, что Александр Прохоров и Николай Басов были вынуждены тянуть жребий, кому из них выступать перед публикой. Выбор пал на Николая Басова. Хотя никто не исключает, что Александр Прохоров мог подыграть своему ученику, сделав ему такой подарок на день рождения.

После получения Нобелевской премии никто из лауреатов не стал останавливаться на достигнутом. И продолжали активно двигать науку вперёд. Чарльз Таунс сменил направление своих научных интересов и переключился на астрофизику, в частности на инфракрасную спектроскопию в астрономических наблюдениях. Американский физик так объяснял этот свой шаг: «лазеры стали популярны, туда пришло много народа, значит я там уже не нужен. Я предпочитаю делать что-то, чего не хватает».

Николай Басов и Александр Прохоров занялись дальнейшим развитием квантовой электроники и лазерной физики, сформировав каждый свою научную школу. (Ещё в 1963 г. Николай Басов с частью сотрудников Лаборатории колебаний ФИАН выделился в отдельную лабораторию.)

Задач, которые стояли перед исследователями было необозримое множество, мало того, большая часть из них ещё была не известна. Ведь не зря же про лазер говорят: «готовое решение неизвестных задач». Чтобы отвечать на такие научные вызовы, нужно обладать развитой научной интуицией и научной смелостью. И Александра Прохорова, и у Николая Басова и того, и другого было в избытке.

В 1961 году Николай Басов своей работой «Получение состояний с отрицательной температурой в p-n–переходах вырожденных полупроводников», выполненной совместно с О. Н. Крохиным и Ю. М. Поповым), положил начало созданию и развитию полупроводниковых инжекционных лазеров, нашедших в настоящее время широкое применение.

В 1963 году Жорес Алфёров, на научную и личную жизнь, по его собственным словам, оказал огромное влияние Александр Прохоров, разработал теорию полупроводниковых гетероструктур, что позволило создавать дешёвые лазеры, работающие при комнатной температуре. В 1970 году был создан первый полупроводниковый лазер в России. (За исследования гетероструктур Жорес Алфёров получил Нобелевскую премию в 2000 году).

В 1962 году Николай Басов выдвинул идею достижения реакции термоядерного синтеза путём лазерного облучения малой мишени. Первые термоядерные лазерные нейтроны были получены в Физическом институте имени П. Н. Лебедева (ФИАН) в 1968 году лазерным облучением мишени из дейтерида лития. Работы в этом направлении продолжаются до сих пор. В Сарове, Нижегородская область, в декабре 2020 года был запущен первый модуль самой мощной в мире лазерной установки УФЛ-2М, необходимой для проведения экспериментов по управляемому инерциальному термоядерному синтезу и исследований свойств вещества в экстремальных состояниях — при сверхвысоких давлениях и температурах. Ввод в эксплуатацию первого модуля установки ожидается уже в этом году.

В 1965 году группа учёных во главе с Александром Прохоровым инициировала в России работы по созданию высокоэнергетических лазеров. Это была архисложная задача, сравнимая по важности и сложности с Атомным проектом. Здесь очень сильно пригодились организационные и коммуникационные способности Александра Прохорова. Кроме чисто физических вопросов, связанных с работой нового лазера, требовалось создать производство особо чистых материалов, разработать оптику для мощного электромагнитного излучения, объединить десятки тысяч людей, перевооружить промышленность, обучить инженеров и специалистов, открыть новые кафедры в вузах и т. д.

«Благодаря тому, что Александр Михайлович был очень доброжелательным человеком и с очень открытым характером, нам удалось создать хорошую кооперацию, которая представляла собой по-настоящему акционерную компанию, но государственную. То есть мы собрали вместе министерства — среднего машиностроения, авиационное, судостроения, — которые друг с другом до этого мало взаимодействовали. Ещё подключилось космическое агентство. И все они работали. Поэтому удавалось легко создавать комплектующие, всё это совместно налаживать», — вспоминал об этом периоде один из участников проекта академик Велихов.

Группа Николая Басова плотно сотрудничала с военным заказом: одними из самых известных и заметных (не только из-за размеров) реализованных проектов были высокоточный лазерный локатор 5Н27 и программа «Терра-3».

Опытная полигонная лазерная установка состояла из собственно лазеров (рубиновый — массив из 19 рубиновых лазеров и СО2‑лазер), системы наведения и удержания луча, информационного комплекса, предназначенного для обеспечения функционирования системы наведения, а также высокоточного лазерного локатора 5Н27, предназначенного для точного определения координат цели. Возможности 5Н27 позволяли не только определить дальность до цели, но и получить точные характеристики по её траектории, форме объекта, его размерах (некоординатную информацию).

Программа «Терра-3» была частью исследований в рамках создания системы ПРО. Николай Басов смог убедить в 1965 году военное начальство, что можно создать лазер, который будет прожигать оболочку боевой части вражеских атомных ракет. Исследования в рамках программы «Терра-3» «Терра-3» позволили в течение 4–5 лет увеличить энергию и мощность излучения фотодиссоциационных лазеров в миллионы раз и получить к 1970 году такую энергию излучения, которая недоступна и в настоящее время другим лазерам. Однако к середине 80-х эксперименты показали: параметры лазерного луча, способного разрушить головную часть баллистических ракет, не могут быть реализованы на комплексе «Терра-3».

Об этом Александр Прохоров предупреждал и Министерство обороны и Николая Басова ещё в 60-е.

«Лазерная техника начала стремительно развиваться, и сейчас она применяется в биологии, медицине, технике, промышленности — везде! — вспоминал Александр Прохоров. — Но сначала была надежда, что мы создадим мощное лазерное оружие. Военные надеялись, что лазерный луч будет „прожигать“ боеголовку и тем самым уничтожать её. И нас щедро финансировали. А мы ведь ничего не обещали! Мы просто установили, что такое оружие менее эффективно, оно „избирательно“. Я доказал, что луч при ударе о металл рождает облако плазмы, которая отражает лазерный луч. То есть эффект поражения резко снижается и боеголовку довольно легко защитить от такого поражения. Иное дело, когда луч выводит из строя электронику, то есть „ослепляет“ ракету. Это равносильно её уничтожению, и такие системы сейчас созданы и действуют…»

Решения, позволяющие применять лазерную технику в медицине, также были родом из лабораторий ФИАН и ИОФ РАН (Институт общей физики РАН, созданный для группы Александра Прохорова). И Прохоров, и Басов видели огромную перспективу лазеров для передачи информации, поэтому всеми силами поддерживали исследования в области оптоволокна.

Николай Басов, Александр Прохоров и Чарльз Таунс занимались активной исследовательской научной деятельностью до самой смерти. Николай Басов скончался 1 июля 2007 года, Александр Прохоров — 8 января 2002 года, а Чарльз Таунс прожил дольше всех и умер в возрасте 99 лет 27 января 2015 года. Все они видели, как их открытие меняет жизнь человечества. Входит в каждый дом и становится неотъемлемой частью обычной жизни.

https://properm.ru/news/society/208749/

Директор Физического института имени Лебедева (ФИАН), член-корреспондент РАН Николай Колачевский уверен, что научные сотрудники в России — далеко не самая низкооплачиваемая категория граждан. О зарплатах ученых глава ФИАН рассказал в эксклюзивном интервью НТВ.

Николай Колачевский признал, что есть молодые ученые со скромными зарплатами на уровне десятков тысяч рублей, но есть и аспиранты, которые работают в хороших проектах и могут себе позволить взять ипотеку.

Николай Колачевский: «Это очень зависит от востребованности направления и от квалификации специалиста. И эта неравномерность почти везде. Этот выиграл грант, а этот не выиграл. У этого зарплата сразу в два раза выше, чем у этого человека. Иногда это вероятностный процесс, но все-таки в большей степени это связано с актуальностью направления».

Сравнивая ситуацию в науке с IT-сферой, где зарплаты рядовых специалистов начинаются от 200 тысяч рублей, глава ФИАН отметил, что «ученые всегда находились с финансовой точки зрения в догоняющих». При этом глава ФИАН напомнил, что недавно благодаря решению, принятому на государственном уровне, оклады научных работников выросли на сто процентов.

Николай Колачевский: «Научные работники, научные сотрудники сейчас — не самая низкооплачиваемая категория граждан, честно скажу».

https://www.ntv.ru/novosti/2723775/

Антироссийские санкции нанесли сильный удар по научным коллективам, работа которых базировалась на международном сотрудничестве. Об этом в эксклюзивном интервью НТВ рассказал директор Физического института имени Лебедева (ФИАН), член-корреспондент РАН Николай Колачевский.

Глава ФИАН отметил, что санкции нанесли по российским ученым хоть и не сокрушительный, но все же сильный удар и на позициях России в мировой науке он может сказаться. Речь, например, о сотрудничестве в рамках ЦЕРН, и проекте ExoMars.

Николай Колачевский: «Наука — это такая гонка, где отставание на 5–10 лет зачастую является достаточно болезненным. То есть это, может быть, не очень на технологический уклад общества влияет, но именно на лидерство. Чтобы входить в пятерку лидеров, чтобы тебя цитировали, чтобы тебя воспринимали, крупный вклад в мировую культуру. Все-таки наука — это культурный феномен. Здесь мы можем потерять какие-то позиции».

Вместе с тем ощущения, что российские ученые находятся в полной изоляции, по словам Колачевского, нет.

Николай Колачевский: «Да, ниточки обрубаются, какие-то появляются, какие-то люди высказывают весьма агрессивно настроенную позицию по отношению к участию с россиянами в любых проектах. В основном это касается Европы — Англия, естественно, частично Америка».

При этом ученые некоторых стран, по словам главы ФИАН, наоборот, стремятся сотрудничать с Россией. Это Иран, Оман, Индия, частично Китай и ближайшие соседи — Белоруссия, Узбекистан, Казахстан.

Что касается проблем с технологическим обеспечением, то тут глава ФИАН рассчитывает на коллег из Юго-Восточной Азии.

https://www.ntv.ru/novosti/2723774/

Директор Физического института имени Лебедева (ФИАН), член-корреспондент РАН Николай Колачевский уверен, что проект космической лаборатории «Миллиметрон» на сегодняшний день обеспечивает лидерство России в наблюдении за дальним космосом. Об этом он заявил в эксклюзивном интервью НТВ.

Николай Колачевский: «„Хаббл“, который наблюдает далекие объекты в видимом диапазоне, ну и ближнем совсем инфракрасном. Сейчас вот „Джеймс Уэбб“ запущен, который ушел в инфракрасную немножко область спектра, получает сейчас действительно очень красивые изображения, их можно совмещать с „Хабблом“ и так далее. А „Миллиметрон“ рассчитан еще на более глубокую инфракрасную область, то есть фактически уже терагерцовую область, это сотни гигагерц, но, по сути, это продолжение этой линейки. И вот туда еще никто не заглядывал. И главное, что пока на данном этапе у нас нет в мире конкурентов».

Что касается текущей космической гонки, то, по словам Колачевского, Россия пока не научилась дожимать проекты до результата так, как это делают китайцы, но для выполнения актуальных задач в текущих условиях сил хватит.

https://www.ntv.ru/novosti/2723785/

Директор Физического института имени Лебедева (ФИАН) член-корреспондент РАН Николай Колачевский заявил о лидерстве России в наблюдении за дальним космосом.

Gettyimages.ru

«Хаббл», который наблюдает далёкие объекты в видимом диапазоне, ну и в ближнем совсем инфракрасном. Сейчас вот «Джеймс Уэбб» запущен, который ушёл в инфракрасную немножко область спектра, получает сейчас действительно очень красивые изображения, их можно совмещать с «Хабблом» и так далее. А «Миллиметрон» рассчитан ещё на более глубокую инфракрасную область», — сказал он в беседе с НТВ.

По словам Колачевского, фактически речь идёт уже о терагерцевой области, «туда ещё никто не заглядывал».

«И главное, что пока на данном этапе у нас нет в мире конкурентов», — отметил директор ФИАН.

Ранее ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН Натан Эйсмонт в беседе с «Радио 1» высказался о решении России выйти из проекта МКС после 2024 года.

https://russian.rt.com/science/news/1049155-kosmos-nauka-rossiya

Острая необходимость создавать отечественную высокотехнологичную продукцию ставит перед российскими физиками новые задачи. Это касается медицинской техники, микроэлектроники, космических разработок и квантовых технологий. Прикладные проекты, над которыми работают в Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН, могут в перспективе заполнить технические пустоты отечественной промышленности.

Член-корреспондент РАН Н.Н. Колачевский

Каким проектам физики уделяют сегодня особое внимание? Что мешает запускать отечественные технологии в массовое производство? Стоит ли ждать в больницах российские аппараты МРТ? Могут ли квантовые компьютеры в будущем появиться в квартирах? Об этом — в интервью с директором ФИАН, членом-корреспондентом РАН Николаем Николаевичем Колачевским.

— Сложилась ситуация, в которой России как никогда нужны свои технологии и разработки. На какие проекты и направления в нынешних условиях делают особенный упор в ФИАН?

— Мы оказались в сложной, но интересной ситуации: производство отечественной наукоемкой продукции сейчас наиболее актуально. Не хотелось бы попасть в тот же капкан, что и в 2014 г., когда было четкое понимание, что необходимы собственные технологии, но в результате восстановления логистических цепочек актуальность этой задачи утихла. Сейчас нам нельзя оказаться в той ловушке: без собственных разработок уже не получится уверенно двигаться вперед.

Понятно, что мы не сможем заменить абсолютно всю продукцию отечественной: например, трехнанометровые технологии полупроводников, скорее всего, в ближайшее десятилетие будут нам недоступны. Но это не значит, что микроэлектронной промышленностью не стоит заниматься совсем. Это же касается и других направлений.

В ФИАН всегда около половины исследований ориентированы на прикладные разработки, но их внедрению часто препятствует так называемая долина смерти. Подобная ситуация складывается, когда академические институты, в частности ФИАН, доводят технологию до определенного уровня готовности, например четвертого по шкале Technology Readiness Level: это значит, что готов действующий образец, который мы можем продемонстрировать в работе. Но в итоге в серийное производство разработка не идет — этим должны заниматься другие люди: технологи, инженеры, менеджеры. Я говорю о том, что «сделать бургер» и «продать бургер» — две совершенно разные задачи.

ФИАН разрабатывает новые технологии в различных направлениях. В медицинской области это магнитно-резонансный томограф, комплекс протонной терапии и лазерные системы — то есть устройства для диагностики заболеваний, лечения раковых опухолей и заболеваний глаз.

Кроме того, мы занимаемся микроэлектроникой. Эта область сейчас особенно востребована, я считаю, что ее надо выводить в приоритет. Уже открываются новые лаборатории, и чем больше умов начнет думать в этом направлении, тем вероятнее получить какие-то нетривиальные решения. ФИАН тоже подключен к этой работе — мы занимаемся созданием инфракрасных детекторов и различных сенсоров.

Необходимо внимательно относиться к собственным научным проектам, касающимся космоса. Это программа «ЭкзоМарс», космические обсерватории «Спектр-М» и «Спектр-УФ» — очень достойные проекты, которые надо развивать. Если споткнуться сейчас, то в ближайшие годы у нас будет серьезный дефицит научных космических миссий.

Список существующих задач можно продолжать и продолжать. Это высокотемпературная сверхпроводимость и новые материалы. Много говорят о квантовых технологиях: квантовые вычисления и квантовая сенсорика — это работа с базой знаний, которую заложили наши отцы-основатели академики Н.Г. Басов и А.М. Прохоров. Но мы уже не просто исследуем атомы, молекулы и делаем спектроскопию, а пытаемся использовать результаты для практических задач: элементарных вычислений или регистрации полей.

— Насколько плотно лаборатории различных направлений связаны и часто ли взаимодействуют?

— Конечно, многие разработки завязаны друг на друга. Есть инфраструктурные связующие проекты, такие как микроэлектроника. Сегодня практически в любой области науки и технологий нужны аналого-цифровые или цифро-аналоговые преобразователи, микроконтроллеры, мелкая электроника. Это можно сравнить с хлебом, который мы так или иначе регулярно употребляем.

Мы всячески поощряем взаимодействие отделов внутри института, и это приносит результаты. Кроме того, совместная работа важна для студентов. Когда человек начинает работать в нашем институте и по каким-то причинам хочет поменять область исследований, ему не нужно переходить в другую организацию — достаточно поменять лабораторию и научного руководителя. Такие ситуации встречаются часто и дают эффективные результаты. Надеюсь, что подобные связи будут укрепляться и дальше.

— На заседании президиума Российской академии наук в конце марта ФИАН заявил о своей разработке аппарата МРТ. Тогда же сотрудник вашего института рассказал, что эта разработка отличается в лучшую сторону от зарубежных аналогов. Расскажите подробнее, что это за аппарат?

— Это был крупный проект Министерства промышленности и торговли по разработке опытного образца МРТ, выполненный нами в кооперации с другими организациями. Мы сделали аппарат с полем в 1,5 Тесла — это золотой стандарт для медицинской диагностики. Аппарат МРТ прошел все медицинские испытания, о нем хорошо отзывались коллеги из Института неврологии. А затем наступило затишье — то, о чем я говорил в начале интервью: сложилась ситуация, в которой проще закупить аппараты, чем налаживать производство.

Теперь в государственно-имиджевом плане важно показать, что мы можем справиться с задачами, направленными на пользу обществу. Под эгидой «Росатома» и «Ростеха», с привлечением организаций РАН формируется крупный проект по производству отечественных магнитно-резонансных томографов. ФИАН как научная организация может оказать научно-методическое и техническое сопровождение, помочь с программным обеспечением. В обществе востребованы стабильные аппараты МРТ с полем в 1,5 Тесла и хорошим разрешением, желательно достичь уровня аппаратов Siemens.

Второй этап — это развитие аппаратов. Например, возможность избавиться от жидкого гелия с помощью системы замкнутого цикла. На заседании президиума РАН в марте мы говорили именно о такой машине. С томографами, которые могут функционироватьбез заливки жидкого гелия, проще работать в регионах и полевых госпиталях, где могут быть проблемы с доставкой охлаждающего вещества. С другой стороны, гелия в России хватает и, я надеюсь, дефицита в ближайшее время не возникнет.

Еще одно важное направление — создание небольших мобильных аппаратов МРТ. У них может быть не такое высокое разрешение, как у стационарных устройств, но их можно использовать вне помещений, например установив на базу грузовика. Это важно во время техногенных катастроф или автомобильных аварий, когда необходимо понять, везти ли пострадавшего срочно в НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского или можно оказать помощь в местной больнице.

Ученые ФИАН создали отечественный аппарат МРТ с полем в 1,5 Тесла. Образец устройства установлен в институте.

— Насколько мы сегодня близки к созданию таких аппаратов?

— Все, что я перечислил: и классические полуторатесловые аппараты, и безгелиевые, и мобильные установки, — уже создано в России в виде опытных образцов. Одна из машин стоит в ФИАН, ее можно запустить и сделать снимок. Но сейчас стоит вопрос их тиражирования, для которого в том числе нужно решать вопросы кооперации и импортозамещения.

Для производства аппаратов МРТ, работающих без гелия, нужна сложная охлаждающая система компрессоров замкнутого цикла. Это смесь вакуумной системы с системой высокого давления. Подобные устройства разрабатывают в Омске, но они предназначены для других задач, поэтому их мощности недостаточно для наших целей. То есть для тиражирования безгелиевых томографов нужно пройти еще довольно длинный путь, хотя контакт с коллегами уже налаживается.

При создании классических аппаратов МРТ с полем в 1,5 Тесла могут быть определенные сложности с электроникой. Магнитно-резонансный томограф регистрирует сигналы с помощью приемных катушек на частотах в сотни мегагерц. Необходимы микроконтроллеры и высокочастотные преобразователи — надо понимать, что мы не сможем сделать 100% необходимой электроники в стране, ее нужно закупать. И параллельно вести свои разработки.

— Какие задачи в области медицинской техники кроме создания аппаратов МРТ нужно сегодня решить?

— Сейчас в рамках крупного проекта Министерства науки и высшего образования РФ стоит задача по синхротронным исследованиям. Это протонная терапия онкологических опухолей.

Ускоритель разгоняет пучок протонов и направляет его в человеческое тело. В зависимости от энергии пучок останавливается на определенной глубине в теле, выжигая опухоль без хирургического вмешательства, причем в сложнодоступных участках организма: голове и шее. Это известная разработка, таким методом не первый год лечат пациентов в Медицинском радиологическом научном центре им. А.Ф. Цыба в Обнинске.

Наш институт развивает эту технологию. В частности, необходимо научиться лечить опухоли не только в голове и шее, но и во всем теле. Кроме того, есть множество нерешенных научно-медицинских задач: исследования реакции опухоли на воздействие протонов; взаимодействие альфа-частиц с человеческим телом и опухолями; увеличение эффективности лечения раковых опухолей с помощью одновременно применяемых методов терапии.

Это важная задача государственного масштаба, и одна из целей десятилетия науки и технологий — создание комплекса протонной терапии в Москве. Несмотря на большое население и несколько крупных онкологических центров, протонных установок в Москве нет, пациентам приходится ездить в Обнинск, Санкт-Петербург и Димитровград. Мы планируем установить комплекс на территории института, для этого уже освободили здание.

Мы рассчитываем, что в какой-то момент начнется тиражирование центров протонной и ионной терапии в стране, этот тренд ярко прослеживается в ведущих странах мира. Понятно, что это не уникальный метод терапии раковых опухолей, но именно сочетанное воздействие, например химиотерапия и протонный подход, часто дает очень хороший результат. Если 20 лет назад онкологический диагноз был чрезвычайно тяжелым для человека, то сегодня увеличить срок и качество жизни — вполне реальная задача. Медицина очень серьезно изменилась в этой области, и ФИАН тоже внес свой вклад.

— Другая популярная сегодня тема — это квантовые технологии и создание квантовых компьютеров. Объясните максимально просто, так, чтобы понял каждый человек, что такое квантовый компьютер и какие задачи он должен решать?

— Просто объяснить можно, но это будет достаточно примитивное определение. Дело в том, что у квантовых эффектов нет прямых механических аналогов. Мы живем в ньютоновском мире: шарики, пружинки, силы, ускорения... Объяснить квантовые процессы максимально просто — это значит объяснить их в терминах ньютоновской механики, что будет не совсем корректно.

В классических компьютерах мы подаем команды, которые за счет гигантской тактовой частоты, достигающей десятков гигагерц, последовательно обрабатываются: один-ноль-ноль, один-один-ноль, один-один-один и т.д. Квантовая система позволяет одновременно подать и обработать несколько таких команд — это то, что называется квантовой суперпозицией. Соответственно, на выходе получается в определенном смысле запутанный результат.

Это нужно для решения многих задач искусственного интеллекта и корреляции. Например, нам нужно найти в интернете изображение кота. В нейросети есть определенный образ кота, нет необходимости изучать изображение попиксельно, система соотносит определенную модель с другими изображениями, ищет связи и в результате выдает фотографию кота. За счет того, что квантовый компьютер может одновременно, а не последовательно обрабатывать данные, задача распознавания, поиска таких корреляций серьезно упрощается.

Если бы 20 лет назад, когда я был увлекающимся физиком и много времени проводил в лаборатории, мне сказали, что можно достаточно просто получать квантовую информацию с единичных атомов, я бы сильно удивился. По тем временам это была фантастика, мы с трудом могли взаимодействовать с облаком атомов, а сейчас их можно выстроить в цепочку. В МГУ выстраивают нейтральные атомы, у нас в лаборатории — ионы. С технологической точки зрения это очень большой прогресс.

— В ФИАН работает единственный в России ионный квантовый компьютер. Какие на нем сегодня проводятся исследования и эксперименты?

— В ионном квантовом компьютере, который стоит в нашей лаборатории, всего четыре кубита. Мы понимаем, что это немного. Квантовые компьютеры, сделанные за рубежом, полноценно работают на 15 кубитах. Наша задача — до конца года сделать 16-кубитный ионный компьютер, и важно, чтобы он был подключен к облачной платформе. То есть внешние пользователи смогут подключиться к этой системе и выполнить на машине некоторые операции.

Современные классические компьютеры справляются с задачами быстрее, чем квантовые, в которых меньше 20 кубитов. При этом важно понимать, что мощность квантового компьютера экспоненциально растет с количеством кубитов: 21-кубитный компьютер в два раза мощнее, чем 20-кубитный. Поэтому на нашем четырехкубитном компьютере пока нельзя решить какие-то важные прикладные задачи, но уже можно продемонстрировать определенные преимущества квантового вычислителя перед классическим в решении некоторых своеобразных задач, связанных с поиском корреляции. Это исследовательская работа, и я думаю, что в течение десяти лет квантовые компьютеры будут востребованы для решения ряда специфических задач.

В единственном созданном в России ионном квантовом компьютере Физического института РАН четыре кубита. Задача института — до конца года создать 16-кубитный квантовый компьютер.

— Когда-то и классические компьютеры были уделом исключительно лабораторий и оборонных структур. Никто даже не задумывался, что компьютер будет стоять практически в каждой квартире. Возможно ли, что в будущем появятся персональные квантовые компьютеры?

— В 1970-х гг. шло развитие ламповых машин: как тогда мерялись количеством ламп в устройствах, так сегодня мы меряемся количеством кубитов. А революция произошла, когда, во-первых, был изобретен транзистор, во-вторых, мы перешли с магнитных лент на винчестеры. Размер домена, который требуется для записи бита информации, стал меньше микрометра, и это был существенный прогресс, активно подтолкнувший развитие технологий. Люди понимали, как должен функционировать компьютер, и алгоритмы, работавшие на ламповых машинах, продолжили работать и на транзисторах. Но научный перелом привел к масштабированию технологии. Подобного перелома мы ждем и в области квантовых вычислений.

Конечно, здесь нельзя ничего обещать, но это мировой тренд и очень интересные исследования.

— В России объявлено Десятилетие науки и технологий. Каких открытий в области физики стоит ждать за эти годы и чем уже занимаются в ФИАН?

— Начать надо с электроники — это очень актуальная тема.

Во-первых, это электроника в области сенсорики инфракрасного диапазона. Мы стремимся к тому, чтобы высокочувствительные детекторы спектральных инфракрасных диапазонов работали не только при азотных температурах. Это актуально для целого ряда задач — и гражданских, и оборонных. Второе важное и интересное направление — квантовые сенсоры: гравиметры, градиометры, гироскопы. Мы их совершенствуем: используем новые материалы, повышаем чувствительность и делаем компактнее. Направление, которое ФИАН развивал и продолжит развивать, — это часы на борту спутников ГЛОНАСС.

Развиваться будет и направление мощных лазеров. У нас есть объемный блок совместных с Научным центром физики и математики задач и по лазерному термоядерному синтезу, и по исследованию плазмы. Все-таки в этом году столетие Н.Г. Басова, и на фундаменте, который он заложил в основу лазерных технологий, продолжает строиться большая пирамида.

Отдельно развивается ветка миллиметровой радиоастрономии — исследование центра галактики и черных дыр. В этой области есть огромное количество прикладных аспектов: разработка детекторов миллиметрового диапазона, повышение частоты коммуникации, повышение частоты связи, регистрация паров воды.

В стране нужно создать ионный источник лечения онкологических заболеваний. Работу с протонами ФИАН прошел успешно, сейчас надо развивать технологии. Дело в том, что не все опухоли разрушаются протонами: несмотря на облучение частицами с очень высокими энергиями, некоторые опухоли остаются, но к ионам они более чувствительны. Думаю, что за десять лет мы справимся с этой задачей.

Установка ARPES в Центре высокотемпературной сверхпроводимости и квантовых материалов им. В.Л. Гинзбурга

И, конечно, есть мечта о сверхпроводнике, работающем при комнатной температуре. Сейчас рекорд температуры составляет -20° С, но это происходит при давлении порядка миллиона атмосфер. Нам важно понять, можно ли уменьшить это давление: если мы сможем сделать сверхпроводник, способный работать при комнатной температуре, это будет очень существенный технологический прорыв. Может, это фантазии, а может, природа нам что-то подскажет в этом направлении.

Беседовал Александр Бурмистров

Физический институт им. П. Н Лебедева Российской академии наук (ФИАН) ведёт переговоры с двумя российскими компаниями о производстве криогенной машины для проекта «Спектр-М». Она должна заменить решение ушедшего из РФ французского концерна Air Liquide, передаёт ТАСС со ссылкой на замдиректора ФИАН Ларису Лихачёву. Пока названия компаний не раскрываются. Как указала Лихачёва, к концу сентября этого года ФИАН озвучит, кто будет производить криогенную машину.

«Мы ведём переговоры с двумя российскими компаниями. Мне бы не хотелось, чтобы на данном этапе их названия попали в печать. Думаю, мы определимся с тем, какая из двух организаций будет выполнять работу, в конце сентября. Пока мы обсуждаем с обеими компаниями техническое задание, кто из них возьмется за проект», — указала Лихачёва.

Второго сентября концерн Air Liquide объявил о прекращении деятельности в РФ и передаче бизнеса местному менеджменту. Air Liquide — один из крупнейших в мире производителей газов, технологий и услуг для промышленности. По заверению Лихачёвой, сейчас российские компании готовы создать криогенную машину для охлаждения зеркал космических аппаратов до 60-70 К, при этом для проекта «Спектр-М» необходимо до 20 К.

На момент заявления о прекращении бизнеса в РФ сотрудничество с Air Liquide находилось на первой стадии опытно-конструкторской работы (ОКР). Концерн попытался создать макет одной машины, способной обеспечить 20 К. Как указала Лихачёва: «Вроде бы этот макет у них получился, но даже на стадии окончательной разработки этой машины были проблемы из-за сложностей с поставкой комплектующих».

Есть вероятность, что выбранная ФИАН компания сразу сможет приступить к первой стадии ОКР, но институт не берётся обозначить даже приблизительные сроки производства. Как указала Лихачёва, их должна указать сама организация.

«Миллиметрон» или «Спектр-М» — космическая обсерватория с криогенным телескопом диаметром 10 м и рабочим диапазоном от 20 мкм до 17 мм. Её запуск запланирован после 2025 года. «Миллиметрон» в режиме работы «Земля-Космос» должен стать большим радиотелескопом для исследования структуры ядер галактик, чёрных дыр, пульсаров, изучения реликтового излучения, поиска  ранних следов формирования Вселенной, белых дыр и кротовых нор. Также он должен работать в режиме одиночного телескопа.

В мае этого года Россия и Китай объявили о намерении подписать соглашение по совместной работе над «Миллиметроном». Другие зарубежные партнёры РФ по проекту (Франция, Италия и Южная Корея) не отказывались от участия, официального расторжения договоров не было. На тот момент Air Liquide также не объявлял об отказе от сотрудничества, но уже в мае специалисты ФИАН заявляли о подвешенном состоянии партнёрства из-за сложившейся ситуации

https://habr.com/ru/news/t/686288/

Космическая обсерватория «Спектр-РГ»

ФИАН является главным разработчиком космической обсерватории «Спектр-М», которая будет оснащена криогенным телескопом диаметром 10 м. Планировалось, что криогенную машину для этого телескопа изготовит французский концерн Air Liquide. 2 сентября в Air Liquide объявили об уходе из России.

Замдиректора ФИАН рассказала, что французская машина для телескопа будет заменена на отечественную разработку. Лихачёва отметила, что уже ведутся переговоры с двумя российскими компаниями, одна из которых получит соответствующий заказ.

«Думаю, мы определимся с тем, какая из двух организаций будет выполнять работу, в конце сентября», — подчеркнула Лихачёва.

Обсерватория «Спектр-М» станет четвёртым аппаратом в серии «Спектр». Установленный на борту космического аппарата криогенный телескоп будет использоваться для изучения структуры ядер галактик, чёрных дыр и изучения реликтового излучения.

Подробности: https://regnum.ru/news/it/3686924.html