СМИ о нас

На тридцатом новогоднем семинаре ученые Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН, Института цитологии и генетики СО РАН, Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН рассказали о ярких достижениях мировой науки в ушедшем году.

Несколько докладчиков выбрали темой сообщений Нобелевские премии, кроме того слушатели узнали о способностях нейросетей, достижениях медиков и биологов в области трансплантации человеческих органов, химеризме, взрывных, в прямом смысле, полупроводниковых соединениях и прочих успехах научного мира.

Деятельность ИФП СО РАН в 2023 году охарактеризовал директор института академик РАН Александр Васильевич Латышев. Он отметил, что институт провел несколько крупных конференций, школ молодых ученых, выездное заседание Объединенного ученого совета СО РАН по нанотехнологиям, совещание «Синергия промышленности и науки» при участии мэрии Новосибирска, а на Общем собрании СО РАН были представлены результаты крупного научного проекта «Квантовые структуры для посткремниевой электроники», выполняемого несколькими НИИ и вузами под руководством ИФП СО РАН:

«В числе важнейших достижений присуждение премии им. А.Ф. Иоффе главному научному сотруднику ИФП СО РАН доктору наук Матвею Вульфовичу Энтину. Кроме того, деятельность ученых Института была отмечена почётными знаками и благодарностями Минобрнауки России и Российской академии наук».

Тысячекратный рост производительности суперкомпьютеров каждые 10 лет

Академик Александр Леонидович Асеев поделился примечательными событиями в области микроэлектроники, приведя ключевые тезисы из докладов президента РАН академика Г.Я. Красникова на форуме «Микроэлектроника» и общем собрании РАН: «Прогресс в области освоения нанометровых размеров транзисторов вместе с переходом к новым конструкциям транзисторов, новым технологиям их расположения, применении новых материалов и совершенствовании нанолитографических машин приведет к преодолению ограничений, накладываемых законом Мура. Произойдет многократное увеличение счетной мощности полупроводниковых микросхем. Ожидается тысячекратный рост производительности суперкомпьютеров каждые 10 лет до зеттафлопс в 2035 г».

Цитируя президента РАН, Александр Асеев добавил, что создание квантовых фотонных вычислителей не заменит классическую электронику и суперкомпьютеры, но сильно расширит их возможности. Во-первых, по производительности и защищенности вычислений при применении квантовых технологий, во-вторых в снижении энергетических затрат при применении фотонных технологий.

В новый год без Новой физики?

Заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН академик РАН Александр Евгеньевич Бондарь рассказал о работе специалистов Института ядерной физики, ставящей под вопрос существование Новой физики, то есть частиц и явлений, не описываемых Стандартной моделью: «Измерение, сделанное в ИЯФ СО РАН и опубликованное в этом году, кардинально переворачивает всё представление о нашем понимании и знании вакуума и частиц, возможно, дающих вклад в аномальный магнитный момент мюона. Экспериментальное измерение величины аномального магнитного момента мюона блестяще согласуется с теоретическим расчетом, это говорит о том, что Новой физики мы пока похоже не видим».

Химеры среди нас, а не только в греческой мифологии: муравьи и люди

История, рассказанная заведующим лабораторией генетики развития ИЦиГ СО РАН кандидатом биологических наук Нариманом Рашитовичем Баттулиным, касалась неожиданного фундаментального противоречия в области биологии.

«Хочу поделиться с вами сильным впечатлением этого года: оно связано с химерами и базируется на статье в Science. В ней описаны уникальные организмы — желтые сумасшедшие муравьи. Уникальность в том, что их пол определяется не так, как у остальных муравьев, пчел. У желтых сумасшедших муравьев уже на стадии существования всего двух клеток наблюдается смесь разных геномов. Клетки начинают развиваться в муравья, но отдельные “части” сделаны из разных геномов — из материнского и из отцовского.

Это фундаментальное нарушение правил, потому что все многоклеточные организмы строятся из идентичных геномов — одна клетка делится, и в каждой клетке тела одинаковые геномы. Если этого не соблюдать, то клетки начнут друг с другом конкурировать, это приводит к очень неустойчивому состоянию. А желтые сумасшедшие муравьи каким-то образом преодолели фундаментальное противоречие», — пояснил ученый.

Он подчеркнул, что у людей тоже выявлен химеризм, такой случай описан в США. Результаты генетического теста, проведенные для матери и ее нескольких детей, демонстрировали отсутствие родственной связи. Даже в случае, когда генетический материал для теста был взят незамедлительно после родов, проходивших под контролем врачей.

«Среди людей тоже встречаются химеры — иногда близнецы в утробе матери “сливаются” и получается организм, состоящий наполовину из одних клеток (с одним геномом), а наполовину – из других. В случае с матерью в США ученые выяснили, что она — химера, и в результате были даже сделаны определенные законодательные поправки.

Я хочу всем пожелать почаще встречать в следующем году такие будоражащие воображение случаи и преодолевать даже самые сложные и неразрешимые противоречия», — заключил Нариман Баттулин.

Нобелевская премия завтрашнего дня

Старший научный сотрудник лаборатории нелинейных лазерных процессов и лазерной диагностики ИФП СО РАН кандидат физико-математических наук Илья Игоревич Бетеров представил свой прогноз о том, какие исследователи могут получить Нобелевскую премию в недалекой перспективе: «Это Михаил Лукин и Владан Вулетич. Они продемонстрировали точность получения квантовых перепутанных состояний, с ультрахолодными нейтральными атомами выше 99,5% в массиве из шести атомов — выдающееся достижение, открывающее возможности для создания квантовых процессоров на основе нейтральных атомов, которые могли бы конкурировать со сверхпроводящими и ионными процессорами.  Михаил Лукин — теоретик, он генерирует основные идеи, как сделать такие квантовые состояния, а команда Вулетича их воплощает экспериментально».

Среди российских ученых Илья отметил лауреата премии «Вызов», молодого сотрудника Физического института академии наук (ФИАН) Илью Семерикова: «Группа исследователей реализовала прототип квантового процессора с четырьмя кудитами или восемью кубитами на ионной платформе. Илье Семерикову 31 год, и он один из самых перспективных исследователей в этой области».

Криминалистика, краска для волос и гигантское комбинационное рассеяние света

О прикладной научной работе, имеющей важное значение для идентификации личности, рассказала младший научный сотрудник лаборатории ближнепольной оптической спектроскопии и наносенсорики Нина Николаевна Курусь.

«Один из современных трендов в криминалистике — создание базы данных волос (как окрашенных, так и нет) людей разной этнической принадлежности, разного возраста и пола. Это необходимо, чтобы быстрое сканирование волос (в течение пары минут) позволяло определить потенциального обладателя волоса.

Была сделана исследовательская работа, в которой авторы попробовали дифференцировать признаки, которые отвечают за расовую принадлежность, возраст, пол и признаки, отвечающие за окрашивание. Затем авторы определяли не будут ли вышеперечисленные признаки мешать друг другу [при диагностике]. Исследование выполнялось методом гигантского комбинационного рассеяния света (ГКРС), для этого волосы помещались в раствор, содержащий золотые наночастицы».

В результате выяснилось, что методом ГКРС можно быстро выполнить анализ волос и установить этническую и половую принадлежность человека, его возраст, наличие в волосах красящего состава, тип последнего и даже марку. Присутствие красящего состава на волосах не искажает результаты определения.

«Авторы статьи оптимистично смотрят на перспективы метода гигантского комбинационного развития света, как альтернативы методам секвенирования  ДНК в криминалистике», — подытожила Нина Курусь.

Ватикан благословил квантовую механику (наконец!)

Заведующий лабораторией физики низкоразмерных электронных систем ИФП СО РАН член-корреспондент РАН Дмитрий Харитонович Квон напомнил участникам новогоднего семинара, что, по его мнению, самое выдающееся открытие второй половины двадцатого века — квантовый эффект Холла. Эффект был открыт Клаусом фон Клитцингом в 1980 г, а в 1985 году ученый получил Нобелевскую премию.

«В этом году летом, на конференции по двумерным материалам Клаус фон Клитцинг рассказал, что к нему обратился Ватикан (Папская академия наук) с просьбой рассказать о квантовом эффекте Холла. Вот такое благословение», — поделился Д.Х. Квон и процитировал стих Александра Блока, написанный в 1911 году:

…Ты все благословишь тогда,
Поняв, что жизнь — безмерно боле,
Чем quantum satis Бранда воли,
А мир — прекрасен, как всегда.

Два человека и пришелец

Доктор физико-математических наук Вадим Михайлович Ковалев, заведующий лабораторией теоретической физики ИФП СО РАН рассказал об ученых, чьими достижениями он восхищен, и о космическом пришельце.

«Мы поздравляем сотрудника нашей лаборатории Матвея Вульфовича Энтина ―  лауреата премии им. А.Ф. Иоффе, которая была присуждена за цикл работ “Теория фотогальванического эффекта в средах без центра инверсии”. Это не один эффект, а большое направление, внутри которого существует множество разных механизмов и эффектов. Но неисчерпаемость фотогальванического эффекта в том, что он вышел даже за рамки полупроводниковых материалов, недавно мы показали, что он может существовать в сверхпроводниках».

Второй ученый, о котором упомянул Вадим Ковалев: Алексей Старобинцев, физик-теоретик, один из основоположников теории ранней Вселенной с де-ситтеровской (инфляционной) стадией.

«Известный факт: черные дыры излучают и испаряются, и открытие этого факта почему-то все приписывают Стивену Хокингу. На самом деле, об этом Хокингу (когда тот был в Москве) сообщил А. Старобинский, он как раз окончил университет и вместе со своим научным руководителем Я. Б. Зельдовичем убедил Хокинга, что в соответствии с принципом неопределённости квантовой механики вращающиеся чёрные дыры должны порождать и излучать частицы».

Космический пришелец 2023 года по версии Вадима Ковалева ―  субатомная частица «Аматэрасу» с огромной энергией: «244 квинтиллиона (десять в восемнадцатой степени)  электрон-вольт: в тридцать миллионов раз большая энергия у аматэрасу, чем у частиц на Большом адронном коллайдере. Аматэрасу обнаружили с помощью телескопа “Array” участники международного проекта, включающего группы  исследовательских и  образовательных учреждений Японии, США, России, Южной Кореи и Бельгии»,  ―  добавил исследователь.

Взрывоопасные полупроводники

О новых полупроводниковых материалах 2023 года слушатели узнали от заведующего лабораторией физических основ материаловедения кремния ИФП СО РАН доктора физико-математических наук Владимира Павловича Попова. Один из них ― нитрид углерода, с уникальными свойствами, теоретики предсказывали его твердость даже выше, чем у алмаза. Но вырастить его не так легко. «Большая команда европейских исследователей (где много бывших россиян) все же вырастили нитрид углерода, получив сразу четыре его фазы, включая тетрагональную и гексагональную. Для этого использовали обычные алмазные наковальни, в которых с помощью нагрева лазером создавалась температура свыше двухсот градусов, а давление достигало от 130 до 80 гигапаскалей. Когда давление и температуру снижали, полученные соединения оставались стабильными при обычных условиях».

Выяснилось, что выращенный таким образом нитрид углерода действительно близок по твердости к алмазу, и кроме того: «Нитрид углерода относится к классу энергоэффективных материалов, он превосходит тринитротолуол и гексаген, поэтому с ним надо работать с очень большой осторожностью. Не ударяйте молотком по новым полупроводниковым материалам!», ―  предостерег В. Попов.

Органы свиньи   ―  для пересадки человеку

Татьяна Александровна Шнайдер, научный сотрудник ИЦиГ СО РАН, подводя итоги года, рассказала о ксенотрансплантации: межвидовой пересадке органов, тканей и клеток: «Пересадка органов от животного к человеку никогда не заканчивались успехом, наша иммунная система не воспринимает чужой орган. Так происходит потому что на поверхности всех наших клеток ―  большое количество разных молекул, часть из них отвечают за рекогносцировку, в результате иммунная система распознает: свой или чужой.  Одна из ключевых молекул: альфа-гал (α-Gal), она есть у всех млекопитающих, кроме человека. Считается, что именно альфа-гал вызывает сильнейшее иммунное отторжение».

Ученые давно пытались обойти эту проблему, и реализовали две концепции. Первая состоит в том, что в теле животного выращивается орган, полностью состоящий из клеток человека, чтобы в органе не было молекул альфа-гал и он стал безопасным для пациента.

“Филигранная работа: ученые научились выращивать в эмбрионах свиньи почки, состоящие из клеток человека», ―  пояснила Т. Шнайдер.

Второй способ   ―  использовать генетически модифицированных животных.

«Можно модифицировать геном свиньи, чтобы она стала безопасна для пересадки органов. С помощью специальных молекулярных методов удалить ген, отвечающий за синтез альфа-гал и создать GalSafe свиней. Такую вещь сделали многие научные группы, но одна — “Revivicor” оказалась на шаг впереди и внесла еще десять модификаций, обеспечив максимальную безопасность свиней для человека», ―  продолжила историю исследовательница. 

Операция по пересадке органа от свиньи к человеку действительно была проведена   ―  для американского пациента, находящегося в терминальной стадии заболевания.

«Ему предложили так называемую терапию милосердия, по сути эксперимент, на который пациент и его семья дали согласие, и было получено разрешение от FDA. Чтобы столь быстро получить разрешение от FDA, исследователи ранее потратили несколько десятилетий. Свиньи GalSafe компании Revivicor были зарегистрированы, в первую очередь, как продукт питания для людей с аллергией на альфа-гал, после многолетних безуспешных попыток получить разрешение от FDA на терапевтический препарат. И уже к этому разрешению (на продукт питания) было сделано дополнение FDA о том, что можно использовать свиней GalSafe, как источник потенциального терапевтического применения. О том, что людей с аллергией на альфа-гал очень много и о причинах аллергии, ученые узнали из подкаста о науке “Radiolab”.

Пациент после операции прожил полтора месяца ―  не так много, но для умирающего человека ―  бесценная возможность провести время с семьей и близкими, напоследок сыграть в карты с любимой женой», ―  завершила рассказ Татьяна Шнайдер.

Chat GPT

Главный научный сотрудник лаборатории теоретической физики ИФП СО РАН доктор физико-математических наук Матвей Вульфович Энтин среди научных достижений 2023 года назвал работы Ливерморской лаборатории США по развитию термоядерного синтеза и появление нейросети Chat GPT. Ливерморская лаборатория продолжает воспроизводить прошлогодний положительный результат, когда в результате термоядерной реакции выделилось больше энергии, чем было потрачено на разогрев топлива.

Рассказывая про Chat GPT, Матвей Энтин показал примеры текстов, написанных нейросетью, среди которых была даже научная статья. Ученый добавил, что дал задание Chat GPT объяснить, что такое топологические изоляторы: «Получился очень хороший текст. На мой взгляд, он может служить введением в научную статью. Также я попросил нейросеть решить конкретную задачу, связанную с краевыми состояниями топологического изолятора. Однако, она ответила, что пока не может этого сделать».

Текст и фото предоставлены пресс-службой ИФП СО РАН

https://academcity.org/content/neyroseti-himery-kvantovyy-effekt-holla-i-vatikan

Международная команда исследователей, включающая ученых ФИАН и МФТИ, провела анализ радионаблюдений высокого разрешения джета галактики М87 — выбрасываемой струи плазмы из окрестности массивной черной дыры. Ученые определили богатую внутреннюю структуру джета и визуально показали, что в ней преобладают три спиральные нити, которые, вероятно, возникают в результате неустойчивости Кельвина-Гельмгольца, развивающейся в сверхзвуковом потоке. Работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Источник фото - ru.123rf.com

Исследование ученых позволяет глубже понять процесс влияния сверхмассивных черных дыр на джеты. Наблюдения проводились в течение трех дней в мае 2009 года с использованием радиоинтерферометра VLBA, состоящего из десяти 25-метровых антенн, удаленных друг от друга на максимальное расстояние 8611 км и одной 25-метровой антенны радиоинтерферометра VLA, а также 100-метрового телескопа Эффельсберг. Полученные изображения имеют динамический диапазон, который позволил зарегистрировать более слабое излучение джета с помощью многочастотных наблюдений с высоким разрешением.

M87 — сверхгигантская эллиптическая галактика в созвездии Девы, имеющая в центре сверхмассивную черную дыру, которая в 6.5 миллиарда раз массивнее Солнца. Падение на нее вещества галактики делает ее ядро активным и мощным источником излучения, сопровождающегося выделением большого количества энергии. Часть окружающего падающего на черную дыру вещества выбрасывается из нее и порождает джеты, которые простираются на 4900 световых лет. Одновременно рождается два биполярных, противонаправленных джета, формирующихся вдоль оси вращения сверхмассивной черной дыры. Но за счет того, что ученые видят активную галактику наклоненной под малым углом к лучу зрения, излучение от джета, направленное от Земли, значительно подавляется. В итоге видимым остается только один джет. Однако на изображениях некоторых активных галактик контр-джет возможно наблюдать, в том числе в М87.

«Мы взяли для анализа уникальные наблюдения, проведенные в течение трех дней еще в 2009 году, но только сейчас доступные расчетные мощности позволили их обработать. Наблюдения проводились самыми мощными телескопами, и за счет очень высокого динамического диапазона мы получили четкое радиоизображение струи джета и увидели минимально слабый поток в деталях. В целом галактика M87 – одна из самых наблюдаемых объектов в космосе из-за относительной близости к нам и сверхмассивной черной дыры в ее центре. Наблюдение за ней позволило изучить один из самых загадочных объектов во Вселенной, и это не только тень от черной дыры, но и струя джета, на которую мы смотрим чуть-чуть сбоку, под углом 18 градусов. Сам джет хорошо светит в радиодиапазоне за счет течения плазмы по магнитным силовым линиям со скоростью, близкой к скорости света, что позволяет нам строить его наглядные радиоизображения», — комментирует Евгения Кравченко, старший научный сотрудник лаборатории физики высоких энергий МФТИ.

Полученные изображения открыли перед учеными неоднородную структуру струи джета на масштабах, где происходят его активные коллимация и ускорение. Она напоминает твидовый узор в виде сплетенной косы спиральных волокон. Их моделирование продемонстрировало, что закручивание центральных волокон вызвано нестабильностями Кельвина-Гельмгольца, развивающимися в плазменной струе. Похожий спиральный узор наблюдался в некоторых внегалактических струях и раньше, но в намного больших масштабах, где влияние на плазму струи сверхмассивной черной дыры и магнитного поля значительно слабее. В этом исследовании астрофизики показывают, что такая структура волокон может быть обусловлена физическими процессами в непосредственной близости от черной дыры.

«На струю джета сильное влияние оказывает не только сама чёрная дыра, но и аккреционный диск. Скорость падения вещества галактики на чёрную дыру порядка скорости света, и из-за большого углового момента вещество не может напрямую падать в дыру, а образует при падении плоский диск. Мы можем наблюдать подобную картину, если направим сильную струю воды из крана в раковину. Около слива она растекается и образует спираль и только затем вытекает. Здесь так же — в диске создается спиральное вращение вещества. За счет закручивания материи черной дыры и аккреционного диска закручивается и магнитное поле, которое приобретает спиралевидную форму. Небольшой наклон вращения аккреционного диска относительно оси вращения сверхмассивной черной дыры может оказывать влияние на джет, например, вызывать его прецессию и генерировать развитие в нем плазменных неоднородностей, которые мы наблюдаем в струе в М87», — заключила Евгения Кравченко.

Также неоднородна и яркость джета в радиогалактике М87. Снимки демонстрируют уярчение излучения к краю струи. Такое поведение можно интерпретировать либо разной скоростью, плотностью и энергией потока плазмы в центре и по краям, либо крупномасштабным спиральным магнитным полем. Все эти вопросы, в том числе о составе струи и механизмов генерации излучения в ней, пока остаются открытыми, до конца причины разной яркости потока не выяснены.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект 16-12-10481).

https://scientificrussia.ru/articles/astrofiziki-vizualizirovali-strukturu-dzeta-cernoj-dyry-galaktiki-m87

Международная команда исследователей, включающая ученых ФИАН и МФТИ провела анализ радионаблюдений высокого разрешения джета галактики М87 — выбрасываемой струи плазмы из окрестности массивной черной дыры. Ученые определили богатую внутреннюю структуру джета и визуально показали, что в ней преобладают три спиральные нити, которые, вероятно, возникают в результате неустойчивости Кельвина-Гельмгольца, развивающейся в сверхзвуковом потоке.

Галактика М87 / © ru.wikipedia.org

Работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Исследование ученых позволяет глубже понять процесс влияния сверхмассивных черных дыр на джеты. Наблюдения проводились в течение трех дней в мае 2009 года с использованием радиоинтерферометра VLBA, состоящего из десяти 25-метровых антенн, удаленных друг от друга на максимальное расстояние 8611 километров и одной 25-метровой антенны радиоинтерферометра VLA, а также 100-метрового телескопа Эффельсберг. Полученные изображения имеют динамический диапазон, который позволил зарегистрировать более слабое излучение джета с помощью многочастотных наблюдений с высоким разрешением.

M87 — сверхгигантская эллиптическая галактика в созвездии Девы, имеющая в центре сверхмассивную черную дыру, которая в 6,5 миллиард раз массивнее Солнца. Падение на нее вещества галактики делает ее ядро активным и мощным источником излучения, сопровождающееся выделением большого количества энергии. Часть окружающего падающего на черную дыру вещества выбрасывается из нее и порождает джеты, которые простираются на 4900 световых лет. Одновременно рождается два биполярных, противонаправленных джета, формирующихся вдоль оси вращения сверхмассивной черной дыры. Но за счет того, что ученые видят активную галактику наклоненной под малым углом к лучу зрения, излучение от джета, направленное от земли, значительно подавляется. В итоге видимым остается только один джет. Однако на изображениях некоторых активных галактик контр-джет возможно наблюдать, в том числе в М87.

«Мы взяли для анализа уникальные наблюдения, проведенные в течение трех дней еще в 2009 году, но только сейчас доступные расчетные мощности позволили их обработать. Наблюдения проводились самыми мощными телескопами и за счет очень высокого динамического диапазона мы получили четкое радиоизображении струи джета и увидели минимально слабый поток в деталях. В целом галактика M87 одна из самых наблюдаемых объектов в Космосе из-за относительной близости к нам и сверхмассивной черной дыры в ее центре. Наблюдения за ней позволило изучить один из самых загадочных объектов во Вселенной, и это не только тень от черной дыры, но и струю джета, на которую мы смотрим чуть-чуть сбоку, под углом 18 градусов. Сам джет хорошо светит в радиодиапазоне за счет течения плазмы по магнитным силовым линиям со скоростью, близкой к скорости света, что позволяет нам строить его наглядные радиоизображения», — комментирует Евгения Кравченко, старший научный сотрудник лаборатории физики высоких энергий МФТИ.

Полученные изображения открыли перед учеными неоднородную структуру струи джета на масштабах, где происходит его активная коллимация и ускорение. Она напоминает твидовый узор в виде сплетенной косы спиральных волокон. Их моделирование продемонстрировало, что закручивание центральных волокон вызвано нестабильностями Кельвина-Гельмгольца, развивающимися в плазменной струе. Похожий спиральный узор наблюдался в некоторых внегалактических струях и раньше, но в намного больших масштабах, где влияние на плазму струи сверхмассивной черной дыры и магнитного поля значительно слабее. В этом исследовании астрофизики показывают, что такая структура волокон может быть обусловлена физическими процессами в непосредственной близости от черной дыры.

Изображения струи в М87 в полной интенсивности на частотах 8 и 15 ГГц / © Пресс-служба МФТИ

«На струю джета сильное влияние оказывает не только сама черная дыра, но и аккреционный диск. Скорость падения вещества галактики на чёрную дыру порядка скорости света, и из-за большого углового момента вещество не может напрямую падать в дыру, а образует при падении плоский диск. Мы можем наблюдать подобную картину, если направим сильную струю воды из крана в раковину. Около слива она растекается и образует спираль и только затем вытекает. Здесь так же — в диске создается спиральное вращение вещества. За счет закручивания материи черной дыры и аккреционного диска, закручивается и магнитное поле, которое приобретает спиралевидную форму. Небольшой наклон вращения аккреционного диска относительно оси вращения сверхмассивной черной дыры может оказывать влияние на джет, например вызывать его прецессию и генерировать развитие в нем плазменных неоднородностей, которые мы наблюдаем в струе в М87», — заключила Евгения Кравченко.

Также неоднородна и яркость джета в радиогалактике М87. Снимки демонстрируют уярчение излучения к краю струи. Такое поведение можно интерпретировать либо разной скоростью, плотностью и энергией потока плазмы в центре и по краям, либо крупномасштабным спиральным магнитным полем. Все эти вопросы, в том числе о составе струи и механизмов генерации излучения в ней пока остаются открытыми, до конца причина разной яркости потока не выяснены. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.

https://naked-science.ru/article/column/astrofizikidyry-galaktiki

Сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики М87

Анализ джета радиогалактики М87 — выбрасываемой струи плазмы из окрестности массивной черной дыры, выполнила по данным радионаблюдений высокого разрешения международная команда исследователей, в которую вошли ученые Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) и Московского физико-технического института (МФТИ), 29 февраля сообщает журнал МФТИ «За науку».

Исследование позволило установить внутреннюю структуру джета и визуально продемонстрировать, что в ней преобладают три спиральные нити, которые, по предположениям астрофизиков, возникают как результат неустойчивости Кельвина — Гельмгольца, развивающейся в сверхзвуковом потоке, когда в нем присутствуют контактирующие среды, имеющие достаточную разность скоростей.

Результаты проделанной работы команда представила в статье «Свойства струи в M87, выявленные по ее спиральной структуре, отображенной с помощью VLBA на частотах 8 и 15 ГГц», опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Полученные данные помогают понять суть влияния сверхмассивных черных дыр на джеты.

M87 представляет собой сверхгигантскую эллиптическую галактику в созвездии Девы. В ее центре находится сверхмассивная (в 6,5 миллиарда раз массивнее Солнца) черная дыра.

Затягивая в себя окружающее вещество галактики, черная дыра становится мощным источником излучения с выделением большого количества энергии. При этом часть падающего на черную дыру вещества выбрасывается из нее в виде джетов, простирающихся на 4900 световых лет.

Наблюдения за джетом М87 велось в мае 2009 года в течение трех дней с помощью радиоинтерферометра VLBA (Very Long Baseline Array), представляющего собой десять 25-метровых антенн, максимальное расстояние между которыми составляет 8611 км, и одной 25-метровой антенны радиоинтерферометра VLA, а также 100-метрового телескопа Эффельсберга.

Динамический диапазон изображений, полученный с помощью многочастотных наблюдений высокого разрешения, позволил зафиксировать и более слабое излучение контрджета.

Дело в том, что одновременно вдоль оси вращения сверхмассивной черной дыры формируются два биполярных противонаправленных джета. Но поскольку на Земле ученые видят активную галактику наклоненной под малым углом к лучу зрения, то направленное от земли излучение от джета практически полностью подавляется, и видимым остается только один джет. Тем не менее на изображениях некоторых галактик контрджет можно разглядеть, в их число входит и М87.

Старший научный сотрудник лаборатории физики высоких энергий МФТИ Евгения Кравченко пояснила:

«Мы взяли для анализа уникальные наблюдения, проведенные в течение трех дней еще в 2009 году, но только сейчас доступные расчетные мощности позволили их обработать. Наблюдения проводились самыми мощными телескопами, и за счет очень высокого динамического диапазона мы получили четкое радиоизображение струи джета и увидели минимально слабый поток в деталях».

Она отметила, что из-за относительной близости к Земле и сверхмассивной черной дыры в ее центре, галактика M87 стала одной из самых наблюдаемых объектов в Космосе. Наблюдая за ней, ученые смогли изучить этот загадочный объект Вселенной. Причем не только тень от черной дыры, но и струю джета, видную под углом 18 °.

«Сам джет хорошо светит в радиодиапазоне за счет течения плазмы по магнитным силовым линиям со скоростью, близкой к скорости света, что позволяет нам строить его наглядные радиоизображения», — сообщила Евгения Кравченко.

Ученые увидели на полученных изображениях неоднородную структуру джета там, где происходит его активная коллимация (разделение на струи) и ускорение. Структура похожа на косу, сплетенную из спиральных волокон в твидовый узор.

Моделирование структуры показало, что закручивание центральных волокон плазменной струи происходит из-за нестабильностей Кельвина — Гельмгольца, как и в некоторых внегалактических струях. Но поскольку там влияние на плазму струи сверхмассивной черной дыры и магнитного поля значительно слабее, то закручивание происходит в намного больших масштабах.

В своем исследовании астрофизики показали, что зафиксированная ими структура волокон джета может быть обусловлена физическими процессами, протекающими в непосредственной близости от черной дыры.

«На струю джета сильное влияние оказывает не только сама черная дыра, но и аккреционный диск. Скорость падения вещества галактики на черную дыру порядка скорости света, и из-за большого углового момента вещество не может напрямую падать в дыру, а образует при падении плоский диск. Мы можем наблюдать подобную картину, если направим сильную струю воды из крана в раковину. Около слива она растекается и образует спираль и только затем вытекает. Здесь так же — в диске создается спиральное вращение вещества», — продолжила свое объяснение Евгения Кравченко.

Закручивание материи черной дыры и аккреционного диска вызывает закручивание магнитного поля, принимающего спиралевидную форму. В случае небольшого наклона оси вращения аккреционного диска относительно оси вращения сверхмассивной черной дыры это может оказывать влияние на джет, например, вызывать его прецессию (изменение направления выброса) и создавать в нем плазменные неоднородности, которые можно наблюдать и в струе в М87.

На снимках галактики заметно усиление яркости излучения к краю струи. Это можно объяснить или разницей между скоростями, плотностями и энергиями потока плазмы в центре и по краям джета, или же крупномасштабным спиральным магнитным полем. Но пока эти вопросы, как и состав струи, и механизмы генерации излучения в ней, остаются открытыми.

https://rossaprimavera.ru/news/92d0fcd9

Сегодня день рождения отмечает выдающийся российский физик, член президиума РАН академик Геннадий Андреевич Месяц — основатель сильноточной электроники и импульсной электрофизики, один из мировых лидеров в этих областях исследований. Открытия ученого легли в основу значимых научно-технических достижений.

В числе важнейших направлений научных изысканий Г.А. Месяца — генерирование высоковольтных импульсов с большой амплитудой электрического тока и создание сильноточных импульсных ускорителей электронов. Ученый открыл взрывную электронную эмиссию, исследовал быстропротекающие процессы в вакуумном и газовом разрядах, разработал методы управления мощными наносекундными импульсами. В 1967 г. под руководством Г.А. Месяца в НИИ ядерной физики, электроники и автоматики при Томском политехе был создан первый сильноточный импульсный ускоритель электронов.

В беседе с ТАСС академик описал значение открытия взрывной электронной эмиссии и технологии генерирования мощных наносекундных импульсов: «На основе этого была создана сильноточная импульсная энергетика и электроника, оказавшая огромное влияние на создание <…> мощных ускорителей электронов, <…> газовых лазеров, сверхвысокочастотных устройств большой мощности».

В 1987–2013 гг. Геннадий Андреевич Месяц занимал пост вице-президента академии наук. По его инициативе было создано Уральское отделение РАН. Благодаря ученому сеть исследовательских организаций России пополнили Институт сильноточной электроники СО РАН и Институт электрофизики УрО РАН. В 2004–2015 гг. Г.А. Месяц занимал должность директора Физического института им. П.Н. Лебедева. В 1994 г. академик инициировал возрождение Демидовской премии.

Г.А. Месяц — автор и соавтор более 600 научных работ, обладатель более 40 авторских свидетельств на изобретения, подготовил более 40 докторов и более 100 кандидатов наук, семеро из которых стали членами РАН.

Геннадий Андреевич Месяц — полный кавалер ордена «За заслуги перед Отечеством» (1996, 1999, 2006 и 2024 гг.), орденов Почета (2011 г.) и Александра Невского (2021 г.), лауреат Государственной премии РФ в области науки и техники (1998 г.), премии правительства РФ в области науки и техники (2002 г.), премии им. А.Г. Столетова (1996 г.), Демидовской премии (2002 г.), обладатель золотой медали им. С.И. Вавилова (2020 г.). Достижения ученого чествует и международное сообщество: Г.А. Месяц — лауреат премий им. Уолтера Дайка (1990 г.), им. Эрвина Маркса (1991 г.), им. Марии Склодовской-Кюри (2012 г.), премии «Глобальная энергия» (2003 г.), член Международного общества оптоэлектроников, Американского физического общества и других научных организаций, почетный профессор многих университетов страны и мира.

Коллектив портала «Научная Россия» от всего сердца поздравляет Геннадия Андреевича с днем рождения! Желаем крепкого здоровья и неиссякаемых исследовательских сил для новых достижений и открытий!

https://scientificrussia.ru/articles/sozdatel-gazovyh-lazerov-i-uskoritelej-elektronov-den-rozdenia-akademika-gennadia-andreevica-mesaca

Ученые сделали процесс производства (LIFT-печать) серебряных электропроводящих пленок точнее и эффективнее. С помощью нового метода можно экономичнее создавать пленки, которые используются в качестве соединительных элементов в микроэлектронике (сенсоры, датчики и микропроцессоры). При этом необходимые свойства пленок сохраняются. Подробную информацию о полученных результатах и LIFT-печати ученые опубликовали в журнале Photonics. Исследование выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (№ 075-15-2023-603).

Образец электропроводящих пленок. Фото: пресс-служба УрФУ / Родион Нарудинов

«В рамках нашей работы проведена оптимизация LIFT-печати — одного из самых распространенных методов получения электропроводящих элементов. Благодаря этому производство электропроводящих пленок стало доступнее, а производительность печати повысилась. Полученные в лабораторных условиях результаты показали, что серебряные пленки, созданные таким способом, имеют хороший коэффициент электропроводности — 83 кСм», — поясняет ведущий научный сотрудник лаборатории передовых лазерных микро- и нанотехнологий в фотонике и биомедицине УрФУ Сергей Кудряшов.

Серебряные электропроводящие пленки — это тонкие слои серебра, которые обладают хорошей электропроводимостью. В отличие от аналогов, данный вид пленок обладает высокой стабильностью и устойчивостью к внешним воздействиям, например, к коррозии и окислению. Это делает их особенно полезными в производстве микропроцессоров, датчиков и сенсоров.

Наиболее распространенный способ производства таких пленок — LIFT-печать. Процесс делится на три этапа. Сперва идет подготовка донорской пленки (подложки) — на нее наносится нужный материал, например, металл или полупроводник. Затем, на втором этапе, при помощи лазерного импульса происходит перенос материала с поверхности подложки-донора на целевую поверхность — подложку-акцептор. На третьем этапе начинается процесс спекания, при котором материал фиксируется на подложке-акцепторе при помощи дополнительной тепловой обработки. Из полученного материала затем создается электропроводящая серебряная пленка.

«LIFT-печать обеспечивает низкое электрическое сопротивление и хорошую электропроводимость в печатной электронике. Однако это сложный и затратный процесс, который включает в себя три этапа. Мы обнаружили, что второй и третий этапы можно объединить в один. Это позволило сделать технологию более экономичной, при этом сохраняется высокий коэффициент электропроводимости полученных пленок», — объясняет старший научный сотрудник отдела оптоэлектроники и полупроводниковой техники НИИ физики и прикладной математики УрФУ Виктория Пряхина.

Для анализа поверхности и структуры серебряных пленок ученые использовали сканирующую электронную микроскопию, энергодисперсионную рентгеновскую спектроскопию, рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию. Эти методы помогли получить данные о структуре и химическом составе материалов и их электронных состояниях.

«Исследования показали, что полученные серебряные нанослои имеют чисто элементный, нанокристаллический и металлический характер — это значит, что такие материалы могут использоваться в создании микроэлектроники. Надеемся, в будущем, метод LIFT-печати позволит наладить более точное и эффективное производство серебряных электропроводящих пленок в большом масштабе», — добавляет Виктория Пряхина.

Отметим, исследование выполнено совместно с Физическим институтом им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН), Институтом кристаллографии РАН, Московским государственным университетом им. М.В. Ломоносова, а также Институтом физики Вьетнамской академии наук и технологий. Сотрудничество между УрФУ и ФИАН стало возможным благодаря программе «Приоритет-2030».

Справка

Объем мирового рынка электропроводящих пленок, по данным Impactful insight, в 2022 году достиг 5,9 млрд долларов США. Ожидается, что к 2028 году рынок достигнет 9,2 млрд долларов США, что соответствует росту в 7,4% в год.

https://scientificrussia.ru/articles/ucenye-ulucsili-sposob-sozdania-plenok-dla-mikroelektroniki

фото: Мария Панина

Сначала склон был очень скользким из-за оттепели, и организаторы приняли решение отказаться от массового старта в целях обеспечения безопасности. Участники преодолели дистанцию по одному, соревнуясь за лучшее время.

фото: Мария Панина

фото: Мария Панина

На пьедестале награды были вручены лучшим спортсменам - грамоты, медали и сладкие подарки. Заслуженные призы вручала Мария Давыденков, известная российская лыжница, мастер спорта международного класса, которая является воспитанницей пущинских тренеров Алексея и Тамары Шешелевых.

фото: Мария Панина

фото: Мария Панина

Важно отметить, что такие соревнования способствуют развитию спортивных навыков у молодежи и популяризации лыжного спорта в регионе. Участие профессиональных спортсменов в награждении также вдохновляет юных лыжников на большие свершения в спорте.

фото: Мария Панина

Благодаря программе «Светлый город» лыжную трассу в Пущино можно использовать круглосуточно. На двухкилометровом участке установлено 130 фонарей, что делает ее безопасной для использования в любое время суток.

Здесь активно занимаются жители города, а также молодые спортсмены, которые находят на трассе отличные возможности для тренировок.

https://serp.mk.ru/sport/2024/02/26/v-pushhino-sostoyalsya-prazdnik-lyzhnogo-sporta.html

Более 100 лыжников от 10 до 17 лет приняли участие в открытом первенстве Пущино по лыжным гонкам, которое прошло на трассе «ФИАН». Кроме местных спортсменов, на соревнование также приехали ребята из Чехова.

Юноши выясняли, кто быстрее на дистанциях от одного до трех километров. После оттепели склон был скользким, так что организаторы решили отказаться от массового старта ради безопасности.

Участники преодолевали дистанции по очереди. Спортсменов, показавших лучшие результаты, наградили грамотами, медалями и сладкими подарками.

Вручила награды известная российская лыжница Мария Давыденкова - мастер спорта международного класса, воспитанница пущинских тренеров Алексея и Тамары Шешелевых.

С 2023 года лыжную трассу в Пущино можно использовать круглосуточно благодаря программе «Светлый город». Вдоль двухкилометрового участка трассы стоят 130 фонарей. Трассой пользуются как молодые спортсмены, так и местные жители.

Секция лыжного спорта стала одной из самых популярных в городе: на сегодняшний день здесь тренируются 40 ребят, возраст которых варьируется от 8 до 18 лет.

https://regions.ru/puschino/fizkultura-i-sport/-bolee-100-lyzhnikov-stali-uchastnikam-lyzhnyh-gonok-na-fiane-

Научные сотрудники лаборатории «Молекулярная спектроскопия люминесцентных материалов» ФИАН Владислав Коршунов, Трофим Поликовский и Алисия Цориева выступили приглашенными гостями от Российского научного фонда. На фестивале они представили стенд, на котором продемонстрировали явление люминесценции, а также набор люминофоров, которые изучают в своей лаборатории.

При помощи источника УФ-излучения ученые Физического института имени Лебедева демонстрировали свечение порошков и растворов как в естественных условиях, так и при температуре жидкого азота. При охлаждении один люминофор меняет цвет свечения с красного на зеленый, вследствие блокировки канала переноса энергии между редкоземельными ионами. Юные гости стенда ФИАН смогли собственноручно погрузить жидкие и твердые люминофоры в жидкий азот, чтобы увидеть, как меняются их яркость и цвет свечения.

Таким образом фиановцы в очередной раз наглядно показали, что занятие наукой может быть увлекательно.

Информация и фото предоставлены отделом по связям с общественностью ФИАН

https://scientificrussia.ru/partners/fian/fian-na-festivale-gromkij-golos-rossijskoj-nauki

В день науки 8 февраля на международной выставке «Россия» в 57 павильоне ВДНХ прошел Лекторий, организованный Обществом «Знание» и Российской академией наук. В Лектории выступили ведущие ученые, академики, члены-корреспонденты и профессора РАН из отделений физических наук, химии и наук о материалах, общественных наук, сельскохозяйственных наук, нанотехнологий и информационных технологий. Уникальный марафон лекций, на которых рассматривались наиболее актуальные междисциплинарные проблемы современной науки и технологий, был посвящен 300-летнему юбилею Российской академии наук.

Слушателями лектория стали более 1000 посетителей выставки: школьники и их родители, студенты, преподаватели, учителя и наставники. Марафон лекций привлек особенное внимание школ Подмосковья, в т. ч. участников проекта «Базовые школы РАН», откуда при информационной поддержке Министерства образования Московской области приехали сразу несколько делегаций. В организации мероприятия приняли активное участие сотрудники ФИАН им. П. Н. Лебедева, Московского педагогического государственного университета, других ведущих вузов и научных институтов, предприятий реального сектора экономики, организаторы фестиваля НАУКА 0+ и мероприятий 10-летия науки и технологий в РФ.

По отзывам слушателей марафон лекций РАН стал одним из наиболее заметных и интересных событий Дня науки и всей выставки, в целом.

В рамках лектория выступили:

•‎ Юлия Горбунова (Академик РАН, профессор РАН, д.х.н., гл.н.с. Института органической и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, декан Факультета фундаментальной физической химии и инженерии МГУ им. М.В.Ломоносова, гл.н.с. Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН) «Органические макромолекулы и природоподобные технологии».

•‎ Кирилл Зыков (Член-корреспондент РАН, профессор РАН, д.м.н, заместитель директора НИИ Пульмонологии ФМБА России) «Инфодемия в медицине - опасность для здоровья каждого».

•‎ Андрей Наумов (Член-корреспондент РАН, профессор РАН, д.ф.-м.н., руководитель Троицкого обособленного подразделения ФИАН им. П.Н. Лебедева, заведующий кафедрой Московского Педагогического Государственного Университета, заведующий отделом Института спектроскопии РАН) «Фотоника - основа цивилизации: что может свет!?».

•‎ Максим Литвак (Профессор РАН, д.ф.-м.н., заведующий лабораторией Института космических исследований РАН, Институт космических исследований РАН) «Лунная гонка в XXI веке».

•‎ Тимофей Нестик (Профессор РАН, д.психол.н., заведующий лабораторией социальной и экономической психологии Института психологии РАН) «Будущее с точки зрения психологии»

•‎ Ирен Кузнецова (Профессор РАН, д.ф.-м.н., заведующая лабораторией, гл. н. с. Института радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова) «Сенсоры в современном мире».

•‎ Екатерина Журавлева (Профессор РАН, д.с.-х.н., советник председателя совета директоров, руководитель научно-производственной платформы белгородского НОЦ «Инновационные решения в АПК» ГК ЭФКО) «Агробиология 21 века».

•‎ Роман Мещеряков (Профессор РАН, д.т.н., главный научный сотрудник, заведующий лабораторией Института проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН) «Роботы и человек: будущее наступает».

•‎ Евгений Хайдуков (Д.ф.-м.н., лауреат Премии Президента РФ в области науки и инноваций для молодых учёных, заведующий лабораторией, в.н.с. ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН НИЦ «Курчатовский институт», в.н.с. МПГУ, в.н.с. ТОП ФИАН им. П.Н. Лебедева) «Нанотехнологии для медицины будущего».

•‎ Сергей Гаврилов (К.ф.-м.н., заведующий лабораторией пучка ускорительного комплекса Института ядерных исследований РАН) «Ускорители для науки и общества».

•‎ Антон Залыгин (К.ф.-м.н., руководитель отдела «Технопарк» ТОП ФИАН им. П.Н. Лебедева, доцент МПГУ, Председатель Совета молодых ученых Института биоорганической химии им. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова) «Микроскопические исследования и математическое моделирование в биофизике».

•‎ Татьяна Егорова (К.б.н., заведующая молодежной лабораторией биофотоники и наноинженерии Московского педагогического государственного университета) «Биосинтез белка у организмов с нестандартным генетически кодом».

•‎ Алексей Паевский (Руководитель пресс-службы, ФИЦ Проблем химической физики и медицинской химии РАН) «300 лет Академии – от мечты Петра до основы отечественной науки».

•‎ Михаил Головин (Педагог ДПО, ведущий научных шоу-программ, организатор) «Детское научное шоу».

Слушатели лектория получили возможность посетить с экскурсией выставку научного оборудования и научно-технических разработок «Физическая и инженерная лаборатория» в рамках проекта «Наша Лаба» на экспозиции «Просвещение / Десятилетие науки и технологий», подготовленной совместно Министерством просвещения и Министерством науки и высшего образования РФ, а также представителями РАН, вузов и НИИ.

Источник: Российское общество «Знание».

https://new.ras.ru/activities/news/marafon-lektsiy-v-poiskakh-znaniy-300-let-ran-proshyel-na-vystavke-rossiya-na-vdnkh/