СМИ о нас
| 23.04.25 | 14.04.2025 Новости технологий. Алмазные примеси помогут в развитии микроэлектроники |
Алмазы с особыми свойствами позволят улучшить работу квантовых компьютеров и другой техники. Это, в свою очередь, повлияет на множество отраслей, включая телекоммуникации, медицину и бытовую электронику.
Отечественные специалисты из МФТИ и ФИАН исследуют воздействие примесей на окраску и спектральные характеристики алмаза путем атомистического моделирования с использованием алгоритмов машинного обучения. Их работа поможет ускорить прогресс в области микроэлектроники — ученые рассчитывают создать сверхнадежные кубиты для квантовых вычислений и новые типы элементов хранения информации. Результаты исследования станут важным этапом развития современных информационных технологий и смежных научных направлений, говорится на официальном сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Присутствие примесей в структуре алмаза существенно влияет не только на оттенок камня, но и на его электромагнитные характеристики, делая минерал востребованным материалом в современной микроэлектронике. Так, именно благодаря примесным центрам создаются перспективные кубиты для квантовых компьютеров, отличающиеся повышенной стабильностью. Помимо этого, включение примесей открывает перспективы разработки инновационных ячеек памяти, позволяющих значительно расширить горизонты обработки и хранения цифровой информации.
| 23.04.25 | 14.04.2025 Mail.ru. Алмазные примеси помогут в развитии квантовых технологий |
Алмазы с особыми свойствами позволят улучшить работу квантовых компьютеров и другой техники. Это, в свою очередь, повлияет на множество отраслей, включая телекоммуникации, медицину и бытовую электронику.
Примеси в алмазе способны оказывать влияние не только на цвет, но и на электромагнитные свойства минерала.
Источник: Unsplash
Отечественные специалисты из МФТИ и ФИАН исследуют воздействие примесей на окраску и спектральные характеристики алмаза путем атомистического моделирования с использованием алгоритмов машинного обучения. Их работа поможет ускорить прогресс в области микроэлектроники — ученые рассчитывают создать сверхнадежные кубиты для квантовых вычислений и новые типы элементов хранения информации. Результаты исследования станут важным этапом развития современных информационных технологий и смежных научных направлений, говорится на официальном сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Присутствие примесей в структуре алмаза существенно влияет не только на оттенок камня, но и на его электромагнитные характеристики, делая минерал востребованным материалом в современной микроэлектронике. Так, именно благодаря примесным центрам создаются перспективные кубиты для квантовых компьютеров, отличающиеся повышенной стабильностью. Помимо этого, включение примесей открывает перспективы разработки инновационных ячеек памяти, позволяющих значительно расширить горизонты обработки и хранения цифровой информации.
«Примесные дефекты в алмазе, такие как NV-центры, уже используются для создания кубитов для квантовых компьютеров, которые отличаются высокой устойчивостью, а также в разработке ячеек памяти. А еще, генерируя или разрушая такие дефекты, можно создавать невидимые глазу маркировки на коммерческих алмазах — это задача, которой занимаются наши соавторы из Лаборатории лазерной нанофизики и биомедицины ФИАН под руководством Сергея Ивановича Кудряшова. Они используют фемтосекундный лазерный нагрев для инициирования перестроек в алмазных дефектах, а наша команда предсказывает сценарии этих изменений», — комментирует заместитель заведующего лабораторией компьютерного дизайна материалов МФТИ Никита Орехов.
Результаты работы специалистов будут иметь значительное влияние на развитие микроэлектроники и смежных технологий.
Источник: Unsplash
Ученые отмечают, что еще десятилетие назад такие исследования находились почти вне зоны досягаемости, даже для мощнейших суперкомпьютеров. Но теперь сочетание методов машинного обучения и атомистического моделирования сделало возможным решение задач, ранее считавшихся невыполнимыми. Прорыв расширяет горизонты не только фундаментальных знаний, но и практического материаловедения, открывая путь к созданию новых веществ с заранее запрограммированными характеристиками.
Предполагается, что итоги научной деятельности исследователей окажут существенное влияние на дальнейшее развитие микроэлектронных и сопутствующих технологий. Использование алмазов с заданными характеристиками в конструкции квантовых компьютеров и прочих устройств способно обеспечить значительные достижения в сфере вычислительной техники, что окажет позитивное воздействие сразу на несколько важных секторов экономики — от телекоммуникаций до медицины и бытовой электроники.
https://hi-tech.mail.ru/news/125420-almaznye-primesi-pomogut-v-razvitii-mikroelektroniki/
| 23.04.25 | 13.04.2025 Наука.РФ. Алмазные примеси помогут в развитии квантовых технологий |
Ученые МФТИ и ФИАН изучат влияние примесных атомов на цвет и спектральные свойства алмазов методом атомистического моделирования с применением методов машинного обучения. Исследование внесет вклад в развитие микроэлектроники, включая разработку высокоустойчивых кубитов для квантовых компьютеров и инновационных ячеек памяти. Результаты работы окажут значительное влияние на дальнейшее развитие вычислительных технологий и смежных областей, сообщили в пресс-службе МФТИ.
Примеси в алмазе могут оказывать значительное влияние не только на цвет, но и на электромагнитные свойства минерала. Это делает их весьма перспективными для использования в микроэлектронике. В частности, на основе примесных центров в алмазе уже разрабатываются кубиты для квантовых компьютеров, обладающие высокой устойчивостью. Также примеси могут быть использованы в создании ячеек памяти, что откроет новые возможности для хранения информации и обработки данных.
Кроме того, исследование примесей в алмазах имеет прикладное значение, включая лазерную маркировку минералов. Ученые из Лаборатории лазерной нанофизики и биомедицины ФИАН активно ведут эксперименты в этой области, используя фемтосекундный лазерный нагрев для инициирования перестроек в алмазных дефектах. Это позволяет создавать уникальные маркировки и улучшать свойства алмазов. Команда МФТИ, в свою очередь, занимается предсказанием, как именно протекают эти перестройки на атомистическом уровне, что является важным шагом для оптимизации технологий.
«Примесные дефекты в алмазе, такие как NV-центры, уже используются для создания кубитов для квантовых компьютеров, которые отличаются высокой устойчивостью, а также в разработке ячеек памяти. А ещё, генерируя или разрушая такие дефекты, можно создавать невидимые глазу маркировки на коммерческих алмазах — это задача, которой занимаются наши соавторы из Лаборатории лазерной нанофизики и биомедицины ФИАН под руководством Сергея Ивановича Кудряшова. Они используют фемтосекундный лазерный нагрев для инициирования перестроек в алмазных дефектах, а наша команда предсказывает сценарии этих изменений», — отметил заместитель заведующего лабораторией компьютерного дизайна материалов МФТИ Никита Орехов.
По словам ученых, еще десять лет назад подобные исследования были практически невозможны, даже для суперкомпьютеров. Однако благодаря синтезу методов машинного обучения и атомистического моделирования, задачи, которые ранее казались неподъемными, стали вполне реальными. Это открывает новые перспективы не только для фундаментальной науки, но и для прикладных исследований, позволяя создавать новые материалы с заранее заданными свойствами.
Ожидается, что результаты работы ученых будут иметь значительное влияние на развитие микроэлектроники и смежных технологий. Применение алмазов с заданными свойствами в квантовых компьютерах и других устройствах может привести к существенным улучшениям в области вычислительных технологий, что, в свою очередь, повлияет на множество отраслей, включая телекоммуникации, медицину и бытовую электронику.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.
https://наука.рф/news/almaznye-primesi-pomogut-v-razvitii-kvantovykh-tekhnologiy/
| 23.04.25 | 12.04.2025 Московский комсомолец. Черные дыры, вода и жизнь на экзопланетах: что сможет увидеть во Вселенной новый российский телескоп «Миллиметрон» |
Телескоп «Хаббл» сделал первую фотографию «Столпов творения» в 1995 году.
Фото: GLOBAL LOOK PRESS.
В России создается самый сложный за всю историю страны космический инструмент - радиотелескоп “Миллиметрон”. С его помощью астрофизики рассчитывают совершить открытия мирового уровня. Это один из крупнейших современных проектов Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (ФИАН). О том, какие возможности появятся у ученых в связи с запуском «Миллиметрона», журналист “Комсомолки” узнал у директора ФИАН член-корреспондента РАН Николая Колачевского.
ЗАГЛЯНУТЬ В КОСМОС ДАЛЬШЕ, ЧЕМ “ДЖЕЙМС УЭББ”
- Николай Николаевич, «Миллиметрон» - это космическая обсерватория, которая даст человечеству новую систему зрения. Что с ее помощью мы сможем увидеть во Вселенной?
Директор ФИАН член-корреспондент РАН Николай Колачевский.
Фото: Михаил ФРОЛОВ. Перейти в Фотобанк КП
- Давайте посмотрим, какую нишу среди разных систем наблюдения займет “Миллиметрон”. Есть всем известный телескоп-ветеран “Хаббл”, который вот уже более 30 лет делает совершенно замечательные и очень информативные снимки в видимом и в ближнем инфракрасном диапазоне. Несколько лет назад выведен телескоп “Джеймс Уэбб”, он полетел в точку Лагранжа, где его от Солнца закрывает тень Земли. У него диапазон смещен в сторону увеличения длины волны, но, тем не менее, это прибор изображающий. Американцы в этом плане молодцы, они понимают, что общество любит картинки. Мы же с удовольствием разглядываем кадры, как марсоход снимает марсианский вертолёт, как вертолёт снимает камешки на Марсе, как зонд “Кассини” летит сквозь ледяной пояс колец Сатурна... Это действительно сумасшедшие в плане восприятия картины, люди это любят и слава Богу! “Миллиметрон” — это следующий шаг в сторону увеличения длины волны. Но информация, которую он собирает, уже не будет носить вид изображения. Мы теряем в плане зрелищности, но получаем возможность видеть то, что раньше не могли.
- Например?
- Чем дальше в инфракрасную область мы уходим, тем ближе можем погрузиться к центру галактики (в центре каждой галактики, в том числе и нашей, находится очень интересный объект - сверхмассивная черная дыра - Ред). И некоторые типы изображений можно будет строить с высоким разрешением. Например, несколько лет назад нашим иностранным коллегам удалось сделать завораживающую фотографию черной дыры с помощью наземных телескопов. “Миллиметрон” позволит пробиться сквозь пылевые облака и приблизиться к центру галактики. Далее, если мы хотим направить взгляд куда-то за горизонт, то “Миллиметрон” может заглянуть во Вселенную гораздо дальше, чем “Джеймс Уэбб” и “Хаббл”. То есть это астрофизика дальнего космоса. И, наконец, когда длина волны становится больше, то в этот диапазон начинают попадать спектры молекул, например, воды. Это важно, потому что мы сейчас научились регистрировать экзопланеты, но возникла загадка: планеты земного типа есть, а признаков жизни земного типа мы на них не видим. Как раз вода это один из индикаторов жизни. С помощью “Миллиметрона” мы сможем изучать, как обстоят дела с водой на той или иной экзопланете.
- Как радиотелескоп может “видеть” химические элементы - ту же воду?
- Здесь работает тот же принцип, благодаря которому Михаил Ломоносов открыл атмосферу Венеры: когда планета зашла за диск Солнца, он увидел светящееся гало. В нашем случае, когда свет от звезды проходит через атмосферу планеты, его спектр изменяется. Сейчас есть инструменты, которые по спектрам поглощения пытаются установить, какие вещества находятся в составе атмосферы экзопланеты. “Миллиметрон” такую задачу может решать именно в приложении к воде, потому что большинство легких химических элементов, такие как метан и вода, имеют спектр поглощения в том самом миллиметровом диапазоне..
Фото: GLOBAL LOOK PRESS.
КУДА СПРЯТАЛИСЬ ИНОПЛАНЕТЯНЕ
- А надежда поймать радиосигнал от инопланетян - с ней уже распростились?
- Почему нет мощных радиоизлучений от развитых цивилизаций - это очень старый вопрос. Ведь Земля, если от нее сейчас отлететь на значительное расстояние, будет светиться в радиоволнах, как ёлочная игрушка. Потому, что мы все слушаем радио, смотрим телевизор, общаемся с помощью смартфонов, смотрим в космос и посылаем туда мощные сигналы. То есть многое, что происходит на Земле, нашим соседям по галактике было бы прекрасно видно. А вот мы ничего подобного не наблюдаем. Тишина. Этим вопросом задавались уже давно. И надо понять, почему так происходит. Может быть мы зря по себе меряем и другие цивилизации не имеют дела с радиоволнами. Возможно, надо искать другие признаки. Например, у Станислава Лема в “Солярисе” разумная жизнь обретает форму мыслящего океана. То есть это не сообщество мыслящих существ, как у нас, а совершенно иная субстанция.
- Когда планируется запуск?
- Говорить про 2030 год, наверное, сверхоптимистично, но где-нибудь в районе 2035 года, думаю “Миллиметрон” может полететь. Слава Богу, что у “Миллиметрона” нет ближайших международных конкурентов. Если мы где-то в космической гонке проигрываем, то не потому, что мы не слишком умные или не очень умелые. Мы просто медленные. Например, российские ученые озвучили хорошую научную идею посмотреть на полюса Луны - нет ли там воды? В результате весь мир кинулся сажать аппараты на лунном полюсе, а мы только думаем, как опять к этому вопросу подойти. Такая же история была с идеей установить радиоастрономическую обсерваторию на обратной стороне Луны — это идеальное место для наблюдений, потому что излучение от Земли не мешает. Не успели проговорить, как на обратной стороне Луны уже появились китайцы с простеньким, но работающим инструментом. Сейчас с Венерой может то же самое оказаться. У нас запланирована миссия “Венера-Д” с посадкой на поверхности планеты - чего пока никто в мире не может. Работы начаты и все вроде идет по плану, но уже на 2030 год - раньше, чем у нас - запланирована куча экспедиций на Венеру у американцев, китайцев, и даже у индийцев. Если хотя бы половина из этих миссий будет успешна, то, когда мы до Венеры долетим и выполним свою уникальную научную программу, она уже будет, как бы это помягче сказать - менее актуальна. В науке, как в спорте, если ты пришел к финишу вторым, то это почетно, но это не победа. А история любит победителей. Надеюсь, с “Миллиметроном” так не случится.
Снимок телескопа «Хаббл»
Фото: GLOBAL LOOK PRESS.
ЗАЧЕМ ОХЛАЖДАТЬ ЗЕРКАЛО ТЕЛЕСКОПА ДО СВЕРХНИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР?
- Мы в этом проекте далеко продвинулись?
- У нас основной исполнитель этого проекта (не научной части, а технической), это компания “Информационные спутниковые системы” имени академика Решетнёва. Здесь много задач, все сложные, но есть неплохой прогресс. Есть хорошие решения по лепесткам антенны и системам, которые их раскрывают. Потому, что нужно делать большую 6-метровую тарелку, и она должна быть в идеале выполнена с точностью 5-10 микрон. При этом она должна быть легкой, потому что запустить тяжелую конструкцию даже на таком мощном носителе, как “Ангара”, будет непросто. Поэтому лепестки антенн делаются сейчас из специального углепластика, который накладывается на полированные мастер-формы. Есть успехи и по детекторам, и по системе охлаждения приемника, и антенны.
- А почему зеркало радиотелескопа должно быть холодным?
- Потому, что если мы нагреваем предмет, он сам начинает излучать. Вот перед вами на столе чайная чашка, даже при комнатной температуре она будет очень хорошо светится в нашем миллиметровом диапазоне. Поэтому нам важно, чтобы антенна сама себя не “слышала”, не регистрировала. И тогда телескоп сможет ловить из космоса даже самое слабое излучение. Американцы для главного зеркала “Джеймса Уэбба” использовали бериллий — металл, который имеет крайне низкий коэффициент теплового расширения, то есть практически не меняет свой объем при изменении температуры. Но металлическое зеркало очень тяжелое. У нас легкий углепластик. Мы тоже выбрали принцип активного охлаждения телескопа и сейчас вместе с омскими коллегами работаем над системой замкнутых криогенных машин, чтобы охладить зеркало до сверхнизких температур. Сделать это в бортовом исполнении - один из серьезных вызовов. Но я думаю, что мы с этой и другими задачами справимся.
| 23.04.25 | 12.04.2025 Телеграм-канал Фронт российской науки с Веденеевой. С Днем космонавтики всех причастных |
С Днем космонавтики всех причастных! То есть, каждого из нас, потому что мы – частицы большого Космоса.
Накануне экс-директор Пущинской радиоастрономической обсерватории (ПРАО АКЦ ФИАН) Рустам Давудович Дагкесаманский читал научно-популярную лекцию о космических тайнах. А на следующий день он дал интервью "МК".
О бесконечной, безграничной, не стационарной и не центричной Вселенной:
Процесс расширения нашей Вселенной так устроен, что всем из любой точки кажется, будто другие галактики от нее «убегают».
Какой могла быть плотность Вселенной 15 миллиардов лет назад?
Даже спустя 1-2 тысяч лет после Большого взрыва плотность материи должна была быть настолько большой, что это не укладывается ни в какие современные теории.
Как понять приближение Андромеды, если глобально все удаляется друг от друга?
Тот факт, что Вселенная расширяется не означает, что все ее галактики должны отдаляться от нас. У них есть случайные скорости, свои направления...
| 23.04.25 | 11.04.2025 Телеграм-канал С широко открытыми глазами. Зачем ученые ищут воду во Вселенной |
Зачем ученые ищут воду во Вселенной
Привет, друзья! Российские ученые разработали (https://iz.ru/1868521/andrei-korsunov/vnezemnoe-pritazenie-kosmiceskaa-observatoria-zaimetsa-poiskom-zizni-vo-vselennoi) детекторы для космической обсерватории "Миллиметрон" ("Спектр-М"). С их помощью будут изучать воду во Вселенной.
Как считают исследователи, скопления воды могут указать на возможность возникновения жизни в тех или иных областях космоса.
— Проект «Миллиметрон» — обсерватория нового поколения. Она станет самым большим в мире космическим телескопом за пределами Земли. Комплекс будет изучать пространство в миллиметровом и инфракрасном диапазонах длин волн.
Большинство научных задач будет направлено на исследование эволюции Вселенной, образование звезд и планет, — объяснил заместитель руководителя заместитель руководителя АКЦ ФИАН Алексей Рудницкий
Особый фокус «Миллиметрона», подчеркнули ученые, будет направлен на изучение образования, миграции и трансформации воды во Вселенной.
— Вода — это ключ к пониманию многих процессов в космосе. Изучение частиц воды поможет понять, как они распространяется между различными объектами и как попали на Землю, — объяснила один из разработчиков детекторов, замзаведующего Лабораторией терагерцовой спектроскопии МФТИ Елена Жукова.
В частности, рассказала она, вода в виде частиц льда или пара может конденсироваться в облаках газа и пыли, в которых формируются звезды, или в протопланетных дисках. Также ее можно найти в составе астероидов, комет и в атмосфере планет. Поскольку земные формы жизни основаны на воде, отслеживая ее концентрации во Вселенной, можно предположить, где имеет смысл искать живых существ.
Как объяснили ученые, воду в космосе будут исследовать с помощью спектрометра высокого разрешения. Это один из главных научных комплексов на борту «Миллиметрон».
— Для регистрации сигналов до 1,3 ТГц мы применили детекторы, которые представляют собой «слойку» из сверхпроводников и изолятора между ними.
Электроны в них проходят через изолирующий барьер благодаря квантовому туннельному эффекту (при котором микрообъекты проявляют сразу свойства частиц и волн. — «Известия»), — сообщил заведующий лабораторией терагерцевых приборов и технологий АКЦ ФИАН Андрей Худченко.
По его словам, эта структура настолько чувствительна, что каждый фотон, который приходит даже от слабых космических источников, вызывает ток отдельных электронов. При этом не возникает паразитных эффектов, и собственные шумы детектора сведены до минимума. До так называемого практически до квантового предела точности измерений.
Как уточнил исследователь, толщина слоев сверхпроводников в детекторе составляет несколько микрон, а изолятора — всего один микрон.
Чтобы с рекордной чувствительностью поймать сигнал с неба, нужно, чтобы он весь был сфокусирован на этот микронного размера переход.
Далее, по словам ученых, в диапазоне свыше 1,3 ТГц используют другое устройство. Оно работает за счет разогрева в пленке сверхпроводника толщиной 3,5 – 4 нанометра.
— Эта пленка из нитрида ниобия. Она настолько тонкая — почти двумерная, — что нагревается от малейшего сигнала. Другими словами, когда на нее попадает даже слабый импульс из космоса, она поглощает его энергию.
Это приводит к изменению сопротивления материала пленки, которое можно зарегистрировать. У таких детекторов также предельно низкий уровень шума, — рассказал старший научный сотрудник Лаборатории терагерцовых приборов и технологий АКЦ ФИАН Иван Третьяков.
| 22.04.25 | 11.04.2025 Известия. Внеземное притяжение: космическая обсерватория займется поиском жизни во Вселенной |
Российские ученые создали сверхточные детекторы для космической обсерватории «Миллиметрон». С их помощью специалисты будут изучать скопления воды во Вселенной. Это поможет лучше понять эволюцию звезд, планет и других небесных объектов. Исследование сможет указать на наличие жизни в тех или иных областях космоса. По словам ученых, чувствительность приборов близка к квантовому пределу — максимально возможному уровню. Как ожидается, телескоп введут в эксплуатацию в 2029 году. Комплекс откроет новую эру в изучении космоса и, вероятно, поможет найти разумных существ, считают эксперты.
Что представляет собой телескоп «Миллиметрон»
В России создали приборы для поиска воды во Вселенной. Новое оборудование в космосе будет функционировать в составе обсерватории «Миллиметрон» («Спектр-М») — 10-метрового телескопа, который разместят на расстоянии 1,5 млн км от Земли.
Рабочая конфигурация обсерватории
Фото: millimetron.ru
Разработку исследовательского комплекса ведут ученые из Астрокосмического центра Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (АКЦ ФИАН), Московского педагогического государственного университета, Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Московского физико-технического института и Института астрономии РАН. Как ожидается, ввод телескопа в эксплуатацию может состояться в 2029 году.
Проект «Миллиметрон» («Спектр-М») — космический телескоп миллиметрового и инфракрасного диапазонов длин волн диаметром 10 м.
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Андрей Эрштрем
— Проект «Миллиметрон» — обсерватория нового поколения. Когда ее построят, она станет самым большим в мире космическим телескопом за пределами Земли. Комплекс будет изучать пространство в миллиметровом и инфракрасном диапазонах длин волн. Большинство научных задач направят на исследование эволюции Вселенной, образование звезд и планет, — объяснил замруководителя АКЦ ФИАН Алексей Рудницкий.
Также с помощью обсерватории ученые будут исследовать активные ядра галактик, черные дыры, пульсары и другие экзотические объекты — такие как кротовые норы (гипотетические тоннели в пространстве-времени) или белые дыры (предполагаемые физические объекты в космосе, в которые ничего не может попасть, противоположности черных дыр), добавил он.
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Андрей Эрштрем
Особый фокус «Миллиметрона» будет направлен на изучение возникновения, миграции и трансформации воды во Вселенной.
— Вода — это ключ к пониманию многих процессов в космосе. Изучение частиц воды поможет понять, как они распространяются между различными объектами во Вселенной и как попали на Землю, — объяснила один из разработчиков детекторов заместитель заведующего лабораторией терагерцевой спектроскопии МФТИ Елена Жукова.
В частности, рассказала она, вода в виде частиц льда или пара может конденсироваться в облаках газа и пыли, в которых формируются звезды, или в протопланетных дисках. Также ее можно найти в составе астероидов, комет и атмосфере планет. И поскольку земные формы жизни основаны на воде, отслеживая ее концентрации во Вселенной, можно предположить, где имеет смысл искать живых существ.
Как работают квантовые приборы
Как объяснили ученые, воду в космосе будут исследовать с помощью спектрометра высокого разрешения. Это один из главных научных комплексов на борту «Миллиметрона». Чтобы точно определять спектральные линии H2O, в приборе выделяют семь поддиапазонов терагерцевого диапазона частот.
— Для регистрации сигналов до 1,3 ТГц мы применили детекторы, которые представляют собой «слойку» из сверхпроводников и изолятора между ними. Электроны проходят через изолирующий барьер благодаря квантовому тоннельному эффекту (при котором микрообъекты проявляют сразу свойства частиц и волн. — «Известия»), — сообщил заведующий лабораторией терагерцевых приборов и технологий АКЦ ФИАН Андрей Худченко.
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Андрей Эрштрем
По его словам, эта структура настолько чувствительна, что каждый фотон, который приходит даже от слабых космических источников, вызывает ток отдельных электронов. При этом не возникает паразитных эффектов и собственные шумы детектора сведены до минимума, до так называемого квантового предела точности измерений.
Как уточнил исследователь, толщина слоев сверхпроводников в детекторе составляет несколько микрон, а изолятора — всего 1 мк. Чтобы с рекордной чувствительностью поймать сигнал с неба, нужно, чтобы он весь был сфокусирован на этот микронного размера переход.
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Андрей Эрштрем
В диапазоне свыше 1,3 ТГц используют другое устройство. Оно работает за счет разогрева в пленке сверхпроводника толщиной 3,5–4 нм.
— Эта пленка из нитрида ниобия. Она настолько тонкая — почти двумерная, — что нагревается от малейшего сигнала. Другими словами, когда на нее попадает даже слабый импульс из космоса, она поглощает его энергию. Это приводит к изменению сопротивления материала пленки, которое можно зарегистрировать. У таких детекторов также предельно низкий уровень шума, — рассказал старший научный сотрудник лаборатории терагерцевых приборов и технологий АКЦ ФИАН Иван Третьяков.
Как вода поможет найти разумные существа
«Миллиметрон» откроет новую эру в изучении Вселенной, полагает профессор Института лазерных и плазменных технологий НИЯУ МИФИ Владимир Решетов.
— Есть задачи, для которых удаление от Земли на 1,5 млн км — решающий фактор. Так, запуск инфракрасного телескопа «Джеймс Уэбб» позволил заглянуть во времена, когда только зарождались галактики, и увидеть планеты у ближайших звезд. Проект «Миллиметрон» — это очередной шаг к пониманию устройства мира и разрешению загадки появления жизни на Земле, — объяснил ученый.
Кроме высокоточной спектроскопии, отметил он, уникальность российской обсерватории заключается в построении вместе с установками на Земле гигантского интерферометра — виртуального радиотелескопа с «линзой» в 1,5 млн км.
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Андрей Эрштрем
Радиоастрономия со столь большой базой позволит наблюдать тончайшую структуру удаленных космических объектов и, возможно, поможет обнаружить следы активности разумных существ, выразил надежду ученый.
— Вода — вторая по распространенности после водорода молекула во Вселенной. И изучение этого вещества имеет значение для понимания многих фундаментальных процессов, — отметил завлабораторией планетной астрономии отдела физики планет и малых тел Солнечной системы Института космических исследований РАН Александр Тавров.
Он пояснил, что, изучая изотопологический состав (соотношение разновидностей атомов в молекуле), можно многое понять о месте происхождения частиц воды и их трансформациях. К примеру, в окрестностях Солнца есть планеты — газовые гиганты, атмосфера которых осталась со времен формирования звездной системы. При этом внутренние планеты (Меркурий, Венера, Земля, Марс) свою первичную атмосферу утратили под действием солнечного ветра. Но потом на Земле сформировалась новая атмосфера, для которой источником воды стало, во-первых, ее выделение из внутренних пород и, во-вторых, доставка с помощью астероидов и комет.
Фото: ИЗВЕСТИЯ/Андрей Эрштрем
Так, астероиды в период поздней тяжелой бомбардировки около 4 млрд лет назад могли обеспечить до 50% запасов воды на нашей планете, считают некоторые специалисты. Однако точные ответы на эти вопросы еще только предстоит получить. Возможно, «Миллиметрон» сыграет свою значимую роль в этом процессе, резюмировал ученый.
| 22.04.25 | 11.04.2025 Известия. Сверхточные детекторы помогут найти жизнь во Вселенной по космической воде |
Российские ученые создали сверхточные детекторы для космической обсерватории «Миллиметрон» («Спектр-М») — 10-метрового телескопа, который разместят на расстоянии 1,5 млн км от Земли. С их помощью специалисты будут изучать скопления воды во Вселенной.
«Вода — это ключ к пониманию многих процессов в космосе. Изучение частиц воды поможет понять, как они распространяются между различными объектами во Вселенной и как попали на Землю», — объяснила один из разработчиков детекторов, заместитель заведующего лабораторией терагерцовой спектроскопии МФТИ Елена Жукова.
В частности, рассказала она, вода в виде частиц льда или пара может конденсироваться в облаках газа и пыли, в которых формируются звезды, или в протопланетных дисках. Также ее можно найти в составе астероидов, комет и в атмосфере планет. И, поскольку земные формы жизни основаны на воде, отслеживая ее концентрации во Вселенной, можно предположить, где имеет смысл искать живых существ.
Как объяснили ученые, воду в космосе будут исследовать с помощью спектрометра высокого разрешения. Это один из главных научных комплексов на борту «Миллиметрона». Чтобы точно определять спектральные линии H2O, в приборе выделяют семь поддиапазонов терагерцевого диапазона частот.
«Для регистрации сигналов до 1,3 ТГц мы применили детекторы, которые представляют собой «слойку» из сверхпроводников и изолятора между ними. Электроны проходят через изолирующий барьер благодаря квантовому тоннельному эффекту (при котором микрообъекты проявляют сразу свойства частиц и волн)», — сообщил заведующий лабораторией терагерцовых приборов и технологий АКЦ ФИАН Андрей Худченко.
Также с помощью обсерватории ученые будут исследовать активные ядра галактик, черные дыры, пульсары и другие экзотические объекты. Такие, как «кротовые норы» (гипотетические «тоннели» в пространстве-времени) или «белые дыры» (предполагаемые физические объекты в космосе, в которые ничего не может попасть, противоположности черных дыр), добавил он.
Подробнее читайте в эксклюзивном материале «Известий»:
| 22.04.25 | 11.04.2025 CNews. В МФТИ исследуют алмазные примеси для развития квантовых технологий |
Учёные МФТИ и ФИАН изучат влияние примесных атомов на цвет и спектральные свойства алмазов методом атомистическом моделирования с применением методов машинного обучения. Исследование внесёт вклад в развитие микроэлектроники, включая разработку высокоустойчивых кубитов для квантовых компьютеров и инновационных ячеек памяти. Ожидается, что результаты работы окажут значительное влияние на дальнейшее развитие вычислительных технологий и смежных областей.
Примеси в алмазе могут оказывать значительное влияние не только на цвет, но и на электромагнитные свойства минерала. Это делает их весьма перспективными для использования в микроэлектронике. В частности, на основе примесных центров в алмазе уже разрабатываются кубиты для квантовых компьютеров, обладающие высокой устойчивостью. Также примеси могут быть использованы в создании ячеек памяти, что откроет новые возможности для хранения информации и обработки данных.
Кроме того, исследование примесей в алмазах имеет прикладное значение, включая лазерную маркировку минералов. Ученые из Лаборатории лазерной нанофизики и биомедицины ФИАН активно ведут эксперименты в этой области, используя фемтосекундный лазерный нагрев для инициирования перестроек в алмазных дефектах. Это позволяет создавать уникальные маркировки и улучшать свойства алмазов. Команда МФТИ, в свою очередь, занимается предсказанием, как именно протекают эти перестройки на атомистическом уровне, что является важным шагом для оптимизации технологий.
«Примесные дефекты в алмазе, такие как NV-центры, уже используются для создания кубитов для квантовых компьютеров, которые отличаются высокой устойчивостью, а также в разработке ячеек памяти. А ещё, генерируя или разрушая такие дефекты, можно создавать невидимые глазу маркировки на коммерческих алмазах – это задача, которой занимаются наши соавторы из Лаборатории лазерной нанофизики и биомедицины ФИАН под руководством Сергея Ивановича Кудряшова. Они используют фемтосекундный лазерный нагрев для инициирования перестроек в алмазных дефектах, а наша команда предсказывает сценарии этих изменений», – отметил заместитель заведующего лабораторией компьютерного дизайна материалов МФТИ Никита Орехов.
По словам ученых, ещё десять лет назад подобные исследования были практически невозможны, даже для суперкомпьютеров. Однако благодаря синтезу методов машинного обучения и атомистического моделирования, задачи, которые ранее казались неподъёмными, стали вполне реальными. Это открывает новые перспективы не только для фундаментальной науки, но и для прикладных исследований, позволяя создавать новые материалы с заранее заданными свойствами.
Ожидается, что результаты работы учёных будут иметь значительное влияние на развитие микроэлектроники и смежных технологий. Применение алмазов с заданными свойствами в квантовых компьютерах и других устройствах может привести к существенным улучшениям в области вычислительных технологий, что, в свою очередь, повлияет на множество отраслей, включая телекоммуникации, медицину и бытовую электронику.
Исследование поддержано грантом РНФ № 25-73-20143.
https://www.cnews.ru/news/line/2025-04-11_v_mfti_issleduyut_almaznye
| 22.04.25 | 10.04.2025 Московский комсомолец. Пульсары, квазары, черные дыры: радиоастроном рассказал, что мы находим в космосе |
Все мы давно знаем, что наша Солнечная система гелиоцентрична, вся материя во Вселенной когда-то очень давно родилась из Большого взрыва, а в центре нашей галактики Млечный Путь находится сверхмассивная черная дыра. Но не знаем мы еще больше, процесс изучения космоса бесконечен, как Вселенная.
О том, как шло развитие научной мысли, каких рубежей достигла современная астрофизика, изучая дальний космос, в преддверии Дня космонавтики мы поговорили с известным радиоастрономом, доктором физико-математических наук, профессором, экс-директором Пущинской радиоастрономической обсерватории им. В.В.Виткевича (ПРАО АКЦ ФИАН) Рустамом Дагкесаманским.
— Рустам Давудович, скажите, что нового узнали ученые о Вселенной за последние годы?
— За последнюю, так скажем, сотню лет наше представление о Вселенной радикально изменилось. В начале прошлого века доминировало представление об окружающем нас мире как однородном, то есть одинаковом во всех направлениях, безграничном и бесконечном.
Рустам Дагкесаманский. Фото: megabook.ru
— Безграничный и бесконечный — это не одно и то же?
— Это разные понятия, к примеру, если мы рассуждаем о поверхности сферы. Если бы наша Вселенная выглядела как поверхность сферы — мы могли бы двигаться в любом направлении и не встречать никакой границы. А площадь этой поверхности все равно была бы завершенной, то есть конечной. Вот в начале XX века все считали, что мир безграничен и бесконечен, как, впрочем, и сейчас считают. Но было еще одно определение: мир, ко всему прочему, считался стационарным, то есть имеющим неизменную плотность вещества. Все это называлось абсолютным космологическим принципом, и его придерживалось подавляющее большинство специалистов, которые работали в области космологии и астрофизики.
Исходя из принятого всеми принципа стационарности Вселенной, Альберт Эйнштейн в 1916–1917 годах вынужден был добавить в свои уравнения общей теории относительности некоторый член, которого сначала в этих уравнениях не было. Добавить для того, чтобы обеспечить принцип стационарности нашего мира. Но, как потом выяснилось, делал он это напрасно, потому что стационарности во Вселенной нет.
Вселенная Фридмана
Пошатнул устоявшийся абсолютный космологический принцип наш советский ученый Александр Алексеевич Фридман, метеоролог, который был в начале XX века директором Аэрологической обсерватории Санкт-Петербурга. Он даже не был астрономом, но зато был хорошим математиком. И вот, увлеченный общей теорией относительности, он пришел к выводу, что того самого лямбда-члена, который Эйнштейн ввел для обеспечения теории стационарности, нет необходимости вводить, что достаточно изящные решения могут быть и нестационарными. В 1922 году Александр Фридман публикует научную статью, в которой доказывает, что Вселенная не стационарна, то есть может, условно говоря, уплотняться и растягиваться.
— Многие, наверное, были возмущены таким выводом?
— Да, многие не хотели признавать этого факта, отходить от абсолютного космологического принципа. Однако именно человек со стороны, не перегруженный догматическим правилом доминирования этого принципа, взял и подвинул его с пьедестала. Он стал разработчиком первой нестационарной модели Вселенной, которая получила название Вселенная Фридмана.
— А что Эйнштейн?
— Эйнштейну самому не нравились уравнения с лямбда-переменной, но он полгода спорил с нашим ученым, считая, что его работа ошибочна. Потом, после переписки с Фридманом, он все-таки признал, что наш математик оказался прав, Эйнштейн открыто об этом заявил. Так мысль о том, что Вселенная может быть расширяющейся или сжимающейся, была доказана математически.
— То есть признание пришло к Фридману не сразу.
— Да. Он, кстати, вскоре после признания его модели умер. Это случилось в 1924 году, он только успел съездить в свадебное путешествие в Крым. Там он заразился брюшным тифом, по предположению самого Александра Алексеевича — съев немытую грушу, купленную на одной из железнодорожных станций по пути из Крыма в Ленинград.
Галактики Хаббла
— Когда же было экспериментально доказано, что Вселенная не стационарна?
— В 1929 году это сделал при помощи обычного телескопа американский астроном Эдвин Хаббл. Он показал, что более далекие галактики удаляются от нашей с большими скоростями, чем более близко расположенные.
Доказательства эти всех ошеломили. Получалось так, что мы находимся в какой-то особой точке мира, в его центре, и от нас налево, направо, вверх и вниз разбегаются все галактики.
— А как оказалось на самом деле?
— Данные об удаляющихся галактиках подтвердились, но то, что мы находимся в какой-то центральной точке, вокруг которой происходит этот процесс, — нет. Процесс расширения нашей Вселенной так устроен, что всем, из любой точки, кажется, будто другие галактики от них «убегают». В модели Вселенной Фридмана, кстати, это возникает вполне естественно.
— А почему же происходит расширение Вселенной?
— После того как ученые приняли (далеко не сразу) то, что она не стационарна, возникла гипотеза о Большом взрыве: если есть что-то разлетающееся во все стороны пространства, значит, откуда-то все это должно было когда-то вылететь с большим ускорением. И основу этой гипотезе, получается, тоже заложил наш Александр Фридман, с него все началось.
Впоследствии, с началом наблюдений за Вселенной при помощи радиотелескопов, теория о расширяющейся Вселенной подтвердилась на все сто процентов, мы впервые открыли очень далекие ее области.
Куда расширяется мир?
— Сколько лет Вселенной, известно?
— Примерно 14,8 миллиарда лет. Именно в такое прошлое может «дотягиваться» глаз наших радиотелескопов (точнее, они могут улавливать свет, идущий к нам такое количество лет). Таким образом, почти 15 миллиардов лет назад, по мнению ученых, началось расширение Вселенной, то есть, условно, произошел Большой взрыв. Хотя на самом деле никто не может точно сказать, что происходило во Вселенной на самых ранних стадиях эволюции.
— Какой могла быть плотность нашей Вселенной 15 миллиардов лет назад?
— Даже спустя 1–2 тысячи лет после Большого взрыва плотность ее материи должна была быть настолько большой, что это не укладывается ни в какие современные теории. Когда задумываешься над этим, понимаешь, что тут могут нарушаться все закономерности, которыми мы сейчас оперируем.
Отдельные древние объекты мы наблюдаем спустя первый миллион лет после Большого взрыва, а о более ранних свидетельствует некий микроволновый фон (фон коротковолнового, или реликтового, излучения).
— Слышала, что раньше существовало мнение о том, что Вселенная через какое-то время перестанет расширяться, и начнется ее схлопывание. Видели ли ученые к этому какие-то предпосылки?
— Теория такая была, но в 90-е годы XX века инструментальные наблюдения показали, что Вселенная не только не схлопывается, но расширяется с небольшим ускорением.
— То есть теоретически когда-то, может, через миллиарды лет, Вселенная еще может остановиться и начать сжиматься?
— Теоретически да. Пока нет ничего, что могло бы эту гипотезу опровергнуть или подтвердить.
— А что вы скажете на это: последние годы, как говорят многие астрономы, к нам приближается галактика Андромеды и через каких-нибудь пару миллиардов лет должна с нами столкнуться. Как это увязать с тем, что все разлетается вверх, вниз и в стороны?
— Тот факт, что Вселенная расширяется, не означает, то все ее галактики должны отдаляться от нас. У них есть случайные скорости, свои направления — так что случайные пересечения галактик в пространстве не противоречат общей теории расширения. В больших масштабах Вселенная только расширяется.
— То, что наша Вселенная не стационарна, мы поняли. А что насчет бесконечности и безграничности? Их как объясняют?
— Что касается этих характеристик — пока мы не доказали наличия границ и конечности пространства, мы не можем отвергать этих постулатов. Значит, измерения мы ведем в бесконечной, безграничной, не стационарной и не центричной Вселенной.
Черные дыры
— А вот что касается отдельно взятых галактик, они как раз центричны: в центре у многих из них имеется ядро, то есть сверхмассивная черная дыра. Что же это за загадочные объекты?
— Черная дыра по определению — это объект пространства с очень большой плотностью вещества. В черной дыре сосредоточена масса от нескольких миллионов до миллиарда звезд! Плотность ее такова, что она только притягивает к себе массивные объекты, ничего не выпуская из себя.
— Не похоже ли это на то самое нереальное сжатие материи, о котором вы говорили в связи с рассуждением о плотности материи Вселенной перед Большим взрывом?
— Похоже. Мало того, есть гипотеза у теоретиков, что черная дыра как накопитель плотности вещества с другой своей стороны является началом отсчета новой Вселенной, другого Большого взрыва, выпускающего на волю всю накопленную материю. Об этом говорит предположение о множественных вселенных, но оно пока ничем не подтверждается.
— Черная дыра — это сфера?
— Сфера.
— Как она образуется?
— При взрывах, подобных взрывам сверхновых звезд.
— А как погибают черные дыры?
— Об этом нет никаких данных. Никто в мире не наблюдал развала или исчезновения черной дыры.
— Можно предположить, что наша Вселенная 15 миллиардов лет назад была черной дырой?
— Теоретически предположить можно (улыбается).
Кто подает сигналы из глубин Вселенной?
— Теперь хотелось бы поговорить о радиоисточниках, которые передают нам на Землю периодические сигналы из Вселенной. Что это такое?
— Практически все они отождествляются с нейтронными звездами. Нейтронные звезды (или пульсары) — тоже результат гибели звезды, но если огромные звезды превращаются в черные дыры, то звезды меньшей массы — в нейтронные звезды. Масса такой нейтронной звезды может быть всего-навсего 1,4 массы нашего Солнца.
— И как же она посылает нам периодические сигналы?
— Это небесное тело диаметром около 10–15 километров вращается с огромной скоростью вокруг своей оси и излучает в направлении северного и южного магнитных полюсов. Периодичность определяется скоростью вращения звезды.
— Слышала, что когда в 1967 году англичане первыми зафиксировали такой периодический сигнал, они приняли его за сигнал инопланетного разума.
— Да, это так и было. На электромагнитные всплески, которые повторялись почти раз в секунду, обратила внимание аспирантка Кембриджского университета Джоселин Белл. Когда она сообщила об этом своему руководителю Энтони Хьюису, он ей сначала не поверил. Но когда проверили диаграммы сигнала в следующий раз, он повторился. Вот тогда они, по их собственным признаниям, и решили, что это могут быть сигналы только от «зеленых человечков». Но поскольку заявить сразу всему миру об этом они не решились, дальнейшие наблюдения были засекречены примерно на год. За этот год они стали обращать внимание, нет ли подобных сигналов от других источников, и обнаружили еще четыре пульсара в самых разных направлениях.
— Пульсары находятся в нашей галактике?
— В других тоже открывают, но очень редко. Приходящее от них излучение гораздо слабее, чем от более близких нейтронных звезд.
— Итак, в 1968 году весь мир узнал, что существуют объекты, которые «посылают» на Землю периодические сигналы. Все, наверное, сразу бросились проверять их?
— Конечно, в нашей обсерватории мы вскоре нашли тот самый первый пульсар. Потом были найдены другие.
— Сколько всего найдено таких пульсаров на сегодняшний день?
— Около трех тысяч, из них несколько десятков открыты в нашей, Пущинской обсерватории.
— Не так давно было сделано фото черной дыры в центре нашего Млечного Пути. А фото нейтронной звезды есть?
— Нет, пульсары не излучают в видимом диапазоне. Да и черная дыра не излучала бы, если бы у нее не было так называемого светящегося аккреционного диска, обрамляющего горизонт событий. Этот диск — свидетельство «пожирания» черной дырой какого-нибудь космического тела — звезды или планеты.
— Что такое квазары?
— Квазары — это самые яркие радиоисточники во Вселенной, галактики. Их яркость зависит от массы их ядер, то есть сверхмассивных активных черных дыр.
— Число открытий пульсаров и квазаров со временем растет?
— Да, их число только увеличивается.
— А за счет чего? Вселенная же расширяется, значит, по логике, мы должны видеть меньше объектов...
— По мере увеличения чувствительности инструментов. И потом Вселенная расширяется довольно медленно.
— Рустам Давудович, ваш коллега, экс-руководитель Астрокосмического центра ФИАН Николай Семенович Кардашов говорил о том, что в космосе вполне можно найти жизнь. Вы с ним согласны?
— Исходя из философских рассуждений, если мы являемся только частью большой Вселенной, не исключено, что жизнь, подобная нашей, есть еще где-нибудь.
