СМИ о нас

Девятого апреля 2025 года в Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН состоялось торжественное мероприятие, посвящённое 80-летию Победы в Великой Отечественной войне.

Открыл мероприятие директор ФИАН, член-корреспондент РАН Николай Колачевский. В своем выступлении он рассказал об отечественных физиках, которые сыграли важнейшую роль в разгроме вражеских оккупантов. Николай Колачевский напомнил, что сотрудники Физического института Академии наук продолжали вести научные исследования в самые тяжёлые годы войны. Учёные института приняли решение не прекращать исследовательскую деятельность в эвакуации и внесли вклад в спасение Родины и мира.

Научный руководитель Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН академик Иван Щербаков выступил с докладом «Дважды изменившие облик окружающего нас мира» об Александре Михайловиче Прохорове и Николае Геннадиевиче Басове. Жизненный путь обоих учёных объединяет участие в Великой Отечественной войне и последующее получение Нобелевской премии по физике 1964 г. Эти два общие события дают основание назвать Н.Г. Басова и А.М. Прохорова «дважды изменившими мир».

В своем выступлении заведующий лабораторией лазерной биофизики ЦЕНИ ИОФ РАН Валерий Савранский поделился воспоминаниями о своем детстве в годы войны, напомнив о трудностях и испытаниях, с которыми столкнулись люди того времени. Особое внимание было уделено ветеранам Войны, которые после окончания боевых действий трудились в Физическом институте имени Лебедева и внесли значительный вклад в развитие науки и страны.

Помощник директора ФИАН по научной работе профессор Сергей Савинов представил доклад «Война после войны», в котором рассказал о холодной войне, начавшейся в 1946 году. Глобальная конфронтация западных стран с СССР и гонка вооружений, активизировавшийся после войны научный шпионаж и участие ФИАН в атомном проекте — и снова отечественные учёные сыграли важную роль в научном, технологическом и военном суверенитете Отчизны.

В торжественной атмосфере сотрудники ФИАН, ИОФ РАН и гости мероприятия вспомнили поименно и почтили память учёных-физиков, а также работников Физического института Академии наук СССР, которые храбро сражались на фронте и без устали трудились в тылу во время Великой Отечественной войны.

В музыкальной части выступил Концертный образцовый оркестр ОАО «РЖД» под управлением народного артиста России, заслуженного деятеля искусств России, капитана первого ранга А.С. Данильченко. Прозвучали патриотические композиции, а вокалисты исполнили песни военных лет.

Источник: отдел по связям с общественностью ФИАН.

https://new.ras.ru/activities/news/vklad-uchyenykh-fizikov-v-razgrom-fashizma-v-fian-proshlo-torzhestvo-v-chest-velikoy-pobedy/

Победа в Великой Отечественной войне — результат самоотверженного труда всего советского народа. Огромный вклад в оборону страны внесли ученые, воевавшие на фронте и создававшие передовые технологии для борьбы с захватчиками. Памяти этих выдающихся людей было посвящено торжество, приуроченное к 80-летию Великой Победы, состоявшееся в Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН). Об исследователях, благодаря которым страна отстояла свою независимость и достигла высочайших результатов в науке и технике в тяжелые послевоенные годы, рассказали представители ФИАН и Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН.

Физики — фронту. В ФИАН прошло торжество в честь 80-летия Великой Победы.
Фото: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»

«Наше сегодняшнее мероприятие — это дань уважения <…> поколению, подарившему нам возможность жить в свободном и независимом государстве. Путь к победе был мучительно долгим и тяжелым. <…> Великая Отечественная война стала войной народа. Это была война не только против порабощения нашей страны, но и война за само ее существование. На фронте и в тылу наши люди показали несгибаемую волю, проявили единство и массовый героизм. Среди участников тех событий, пришедших в разные годы в ФИАН, были и мужчины, и женщины — фронтовики, труженики тыла, партизаны, блокадники, узники концлагерей. Их подвиги и судьбы отражают жизнь и свершения нашего народа», — сказал директор ФИАН член-корреспондент РАН Николай Николаевич Колачевский, выступив с докладом о работе института в военное время. ФИАН был эвакуирован в Казань, где исследователи, разместившись в Казанском государственном университете, продолжили трудиться на благо Родины.

Директор Физического института им. П.Н. Лебедева РАН член-корреспондент РАН Николай Николаевич Колачевский.
Фото: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»

Н.Н. Колачевский представил многочисленные разработки ФИАН, позволившие приблизить победу Советского Союза над фашистами. В их числе разнообразные изобретения — от систем для противовоздушной обороны до новаторских методов спектрального анализа. Например, в институтской лаборатории люминесценции были созданы технологии светомаскировки и «инфракрасные бинокли». Благодаря лаборатории физики полупроводников на свет появились противообледенители для самолетов. Акустические тралы «ФИАН» помогали очищать пути кораблей от вражеских мин. А спроектированный в лаборатории физики атомных ядер специальный прибор позволял с высокой точностью обнаруживать осколки в телах раненых солдат. Не прекращались в годы войны и фундаментальные исследования фиановцев: так, велись работы по черенковскому излучению, в 1958 г. отмеченные Нобелевской премией.

Гостей торжества ждали памятные доклады и живая музыка.
Фото: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»

Отдельное внимание Н.Н. Колачевский уделил сотрудникам ФИАН, ковавшим победу на фронте. Среди них — будущий президент Академии наук Белорусской ССР Николай Александрович Борисевич, сражавшийся с врагом в составе партизанского отряда; Анатолий Васильевич Ржанов, оборонявший блокадный Ленинград на знаменитом Ораниенбаумском пятачке (в дальнейшем ставший академиком); Георгий Сергеевич Курляндцев, 16-летним юношей участвовавший в обороне Москвы; заведующий сектором лаборатории колебаний ФИАН Александр Иванович Барчуков, служивший в истребительном авиационном полку Западного и Белорусского фронтов. Свой вклад в победу внесли и женщины ФИАН: например, Зинаида Ивановна Дурнева, пройдя военную школу для радистов, обслуживала боевые самолеты, а будущий референт нобелевского лауреата Н.Г. Басова Серафима Яковлевна Рылова служила машинисткой в Красной Армии. И это лишь несколько имен среди множества ученых, вставших на защиту Родины в годы страшной войны.

Архивный кадр: советские физики А.М. Прохоров, Н.Г. Басов и А.И. Барчуков (слева направо).
Фото: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»

Н.Н. Колачевский привел цифры, дающие представление о вкладе сотрудников института в победу: в 1941–1945 гг. 219 сотрудников ФИАН служили на фронте, 123 человека трудились в тылу; боевые подвиги всех работников института были отмечены 55 орденами Красной Звезды, 26 медалями «За отвагу», 66 медалями «За боевые заслуги».

Не раз прозвучали на торжестве имена выдающихся советских физиков, нобелевских лауреатов Александра Михайловича Прохорова и Николая Геннадиевича Басова. «Дважды изменившие облик окружающего нас мира» — так назвал этих двух ученых научный руководитель Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН академик Иван Александрович Щербаков, посвятивший им свой доклад.

На торжество в честь 80-летия Великой Победы были приглашены все сотрудники ФИАН.
Фото: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»

«А.М. Прохоров прошел войну, удостоен боевых наград, был тяжело ранен и долго лечился после победы, так же как и Н.Г. Басов, служивший в батальоне химической защиты и долгое время восстанавливавшийся после отравления газами [в числе наград Н.Г. Басова — медаль «За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг.» — Примеч. корр.]. Они были солдатами Великой Отечественной войны и вместе со всеми советскими воинами внесли вклад в построение окружающего нас мира», — подчеркнул И.А. Щербаков.

С честью выдержав испытание тяжелым временем, после войны ученые вернулись к работе и добились блестящих результатов, также оказавших непосредственное влияние на облик будущего: в 1964 г. А.М. Прохоров и Н.Г. Басов вместе с американским коллегой Чарльзом Таунсом стали лауреатами Нобелевской премии за фундаментальные работы, приведшие к созданию лазеров и мазеров.

«Наука открывает новые горизонты, создает новые технологии и новые цивилизации. Сегодняшняя цивилизация — это цивилизация лазеров и полупроводниковой электроники. И ее основоположники — великие русские ученые А.М. Прохоров и Н.Г. Басов. <…> Александр Михайлович — не только ученый, но и фронтовик. <…> Он бесконечно любил свою страну и наш народ. Низкий поклон ему за все, что он сделал!» — сказал выдающийся физик, академик Жорес Иванович Алферов на открытии памятника А.М. Прохорову в Москве. Гости торжества увидели речь ученого в записи. 

Заведующий лабораторией лазерной биофизики Центра естественно-научных исследований Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН Валерий Васильевич Савранский.
Фото: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»

Памяти ученых ФИАН и ИОФ РАН, отстаивавших независимость страны на боевых рубежах, посвятил доклад заведующий лабораторией лазерной биофизики Центра естественно-научных исследований ИОФ РАН Валерий Васильевич Савранский. Он поделился воспоминаниями из своего военного детства, отметив, что хотя люди жили в крайне тяжелых условиях, в победе над захватчиками никто не сомневался. В.В. Савранский рассказал о своих коллегах — героях войны. Так, А.И. Барчуков, в дальнейшем ставший заведующим сектором лаборатории колебаний ФИАН и работавший над запуском молекулярного генератора, за самоотверженную службу был награжден медалями «За боевые заслуги», «За оборону Ленинграда», «За взятие Кенигсберга», «За победу над Германией». Лидия Митрофановна Кальченко, будущая ближайшая помощница А.М. Прохорова, ушла на фронт в 18 лет. Боевые заслуги Георгия Павловича Шипуло, открывшего светогидравлический эффект вместе с А.М. Прохоровым и Гургеном Ашотовичем Аскарьяном, были отмечены несколькими медалями. А Иван Васильевич Пинтелин, будущий сотрудник ФИАН и ИОФ РАН, за подвиги был удостоен ордена Славы I, II и III степени.

«Все ветераны [Великой Отечественной войны] были очень отзывчивые, доброжелательные, показывали своим примером, как надо жить и трудиться. Работа в ФИАН начиналась в то время примерно в десять часов утра, но они все приходили раньше девяти. <…> То, что было сделано в ФИАН и в ИОФ РАН [после войны] — это, как <…> говорил Ж.И. Алферов, фактически результат труда наших ветеранов: как ратных подвигов, так и дальнейших научных успехов. Мы помним их, и я хочу сказать: никто не забыт, ничто не забыто!», — заключил В.В. Савранский.

Гости торжества в ФИАН.Фото: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»

Вскоре после победы над фашизмом Советский Союз ждало еще одно испытание — холодная война. И отечественные ученые вновь приложили все свои силы, чтобы страна смогла выйти в лидеры в технологической гонке. О том, как в рекордные сроки советские физики успешно разрабатывали передовое ядерное и термоядерное оружие уникальной мощности, рассказал помощник директора по научной работе ФИАН, доктор физико-математических наук Сергей Юрьевич Савинов.

«Когда читаешь [протоколы заседаний Специального комитета при Совете министров СССР, занимавшегося разработкой атомного оружия], одно остается непонятным: когда участники этой программы успевали есть и спать. <…> Мне представляется, что сделать это в такой короткий срок могли только люди, пережившие войну, привыкшие всецело посвящать себя своей работе. Это абсолютно уникальное поколение», — поделился С.Ю. Савинов.

Отдельное внимание С.Ю. Савинов уделил сотрудникам ФИАН, внесшим вклад в обеспечение безопасности страны во время гонки вооружений. Так, в число руководителей проекта по созданию термоядерного оружия вошел выдающийся физик Игорь Евгеньевич Тамм, привлекший к работе других ученых института, в числе которых — Андрей Дмитриевич Сахаров, Виталий Лазаревич Гинзбург, Владимир Иванович Ритус. С.Ю. Савинов добавил, что в работу над оружием нового поколения внесли большой вклад не только физики, но и ученые других направлений. Например, расчеты для разработки первой советской двухступенчатой термоядерной бомбы вели выдающиеся математики Мстислав Всеволодович Келдыш и Андрей Николаевич Тихонов на ЭВМ «Стрела».

На торжестве выступил Концертный образцовый оркестр ОАО «Российские железные дороги».
Фото: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»

На торжестве выступил Концертный образцовый оркестр ОАО «Российские железные дороги» под управлением народного артиста России А.С. Данильченко. Прозвучали известные произведения военных лет: «Синий платочек», «Песенка фронтового шофера», «Валенки» и многие другие. В заключение под звучание знаменитой песни композитора Давида Тухманова «День Победы» на экране конференц-зала ФИАН появились имена и фотографии сотрудников института, участвовавших в Великой Отечественной войне.

https://scientificrussia.ru/articles/fiziki-frontu-v-fian-proslo-torzestvo-v-cest-80-letia-velikoj-pobedy

В рамках 19-й Международной специализированной выставки лазерной, оптической и оптоэлектронной техники «Фотоника. Мир лазеров и оптики» прошло заседание Научного совета по оптике и фотонике ОФН РАН. Участники мероприятия рассмотрели результаты работы совета за 2024 год, а также заслушали доклады, тематика которых охватила ключевые направления современной фотоники, квантовых технологий и их применения в науке и промышленности.

В начале заседания выступил вице-президент Российской академии наук академик РАН Юрий Кульчин. Он проинформировал о разрабатываемых программах поддержки отрасли, в частности целевой программе развития фотоники на период до 2030 года. Также академик РАН представил доклад о современном состоянии и перспективах агробиофотоники, подчеркнув её роль в медицине и биологии.

Академик-секретарь ОФН Виталий Кведер подчеркнул объединяющую роль методов и инструментов фотоники в различных областях науки и технологий. С приветствием к участникам совещания обратились сопредседатели совета члены-корреспонденты Сергей Гарнов и Николай Колачевский. В церемонии открытия также приняли участие президент Лазерной ассоциации Иван Ковш, заместитель академика–секретаря ОФН РАН Наталья Истомина и секретарь совета член-корреспондент РАН Андрей Наумов.

В ходе мероприятия заведующий лабораторией Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ «Курчатовский институт» Евгений Хайдуков представил обзор последних достижений в области современной тераностики, в частности о физике ап-конверсионных нанокристаллов с антистоксовой фотолюминесценцией и их применении в визуализации, биоинженерии и медицине. Главный научный сотрудник лаборатории высокочувствительных оптических измерений ФИЦ «Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН» Валентин Геликонов рассказал об отечественных разработках в области оптической когерентной томографии и приложениях в высокотехнологичной медицине. В свою очередь, академик РАН Игорь Кукушкин рассказал об актуальных вопросах оптического приборостроения для субтерагерцовой области спектра.

В рамках запланированной программы член-корреспондент РАН Сергей Бабин представил метод фемтосекундной лазерной записи искусственных неоднородностей в оптических волокнах для сенсоров и лазерных технологий, а профессор РАН Андрей Федянин доложил о фемтосекундной лазерной нанофотонике, достижениях диэлектрической нанофотоники и методике оптического пинцета.

При обсуждении квантовых технологий и вычислений, метрологии и квантовой оптики к участникам заседания обратился директор ФИАНа Николай Колачевский с докладом о состоянии дел в области оптических стандартов частоты и достижении рекордной точности (10⁻¹⁶) при сравнении оптических часов на атомах тулия.

Кроме того, на мероприятии выступили директор Института лазерной физики СО РАН Олег Прудников (о результатах по лазерному охлаждению иона Yb-171 без магнитного поля), ведущий научный сотрудник Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН Кирилл Зайцев (о методе терагерцовой эндоскопии с использованием антирезонансного волновода на сапфире), заведующий отделом многослойной рентгеновской оптики Института физики микроструктур РАН (филиал ИПФ РАН) Николай Чхало (о разработке зеркальной рентгеновской оптики на основе кремния для синхротронов),профессор Сергей Кулик (о вызовах и прогнозах в области квантовых вычислений), начальник отдела функциональной электроники АО «НИИМЭ» Александр  Итальянцев  (о принципах и проблемах фотонных систем обработки данных).

https://new.ras.ru/activities/news/dostizheniya-sovremennoy-fotoniki-i-primenenie-poluchennykh-tekhnologiy-v-promyshlennosti-obsudili-n/

Пущинская астрономическая обсерватория АКЦ ФИАН приглашает всех на «День открытых дверей». Его проведут ко Дню рождения площадки и Дню космонавтики.

На событии жители и гости города смогут посетить экскурсии по обсерватории и познакомиться с радиотелескопами и увлекательные лекции о космосе. Также после прогулки по площадки для участников мероприятия проведут научно-популярную лекцию о будущем науки и мастер-класс от Пущинского музея экологии и краеведения. Завершением праздника станут астрономические наблюдения под открытым небом.

Мероприятие состоится 12 апреля 2025 года с 15:00 до 00:00. Вход свободный. 6+

https://regions.ru/puschino/novosti/puschintsev-priglasili-na-den-otkrytyh-dverey-v-observatorii

О роли Государственного комитета обороны в научном обеспечении советского военно-промышленного комплекса

В 1943 году академик Сергей Вавилов был назначен уполномоченным ГКО по науке.
Вавилов в своем кабинете в г. Йошкар-Оле, 1943 год.
Фото из книги «Сергей Иванович Вавилов», Ярославль, РМП, 2011

Накануне 80-й годовщины победы СССР в Великой Отечественной войне интересно и важно рассмотреть значение вклада советских ученых в эту победу. И, в частности, рассказать о работе Государственного комитета обороны (ГКО) по научному обеспечению советского военно-промышленного комплекса (ВПК).

Система ГКО

ГКО СССР был образован с 30 июня 1941 года (ликвидирован 4 сентября 1945 года). Сообщение о создании этого органа управления страной в экстремальных условиях, опубликованное в газетах, было лаконично. «Ввиду создавшегося чрезвычайного положения и в целях быстрой мобилизации всех сил народов СССР для проведения отпора врагу, вероломно напавшего на нашу родину, Президиум Верховного Совета СССР, Центральный Комитет ВКП(б) и Совет Народных Комиссаров СССР признали необходимым:

1. Создать Государственный Комитет Обороны в составе:

т. Сталин И.В. (председатель)

т. Молотов В.М. (заместитель председателя)

т. Ворошилов К.Е.

т. Маленков Г.М.

т. Берия Л.П.

2. Сосредоточить всю полноту власти в государстве в руках Государственного Комитета Обороны.

3. Обязать всех граждан и все партийные, советские, комсомольские и военные органы беспрекословно выполнять решения и распоряжения Государственного Комитета Обороны.

Председатель Президиума Верховного Совета СССР М.И. Калинин

Председатель Совнаркома Союза ССР и секретарь ЦК ВКП(б) И.В. Сталин

Москва, Кремль, 30 июня 1941 года».

Именно ГКО как чрезвычайный высший государственный орган в течение 1525 дней обладал всей полнотой власти на огромной территории Советского Союза. В стране не могло возникать сколько-нибудь значимых политических, военных или хозяйственных вопросов, которые не попадали бы в поле зрения ГКО.

Так, например, Госплан фактически превращался в оперативный центр военной экономики. Впрочем, это произошло далеко не сразу. Английский исследователь Марк Харрисон пишет: «Создание ГКО и последующие изменения существенно повлияли на Совнарком и комиссариаты. Вначале внимание Сталина было сконцентрировано на военной и дипломатической сферах, таким образом, функции правительства теоретически были переданы его совнаркомовским заместителям (Берии, Косыгину, Микояну, Молотову и Вознесенскому). Руководство «решающими» отраслями военной экономики теперь осуществлялось членами ГКО индивидуально, а не в рамках Совнаркома. Военные приказы проводились прямо через ГКО, который, в свою очередь, доводил такие указания непосредственно до военных заводов и промышленных отраслей. Это отражалось на внутренней организации ГКО, на распределении ответственности по различным военным отраслям для членов ГКО. Госплан в основном был задействован и функционировал персонально через Вознесенского. Поэтому на этом этапе (первые недели войны) ролью Госплана оставалось составление широких экономических планов. Даже составление экономического плана на период войны для восточной части СССР в четвертом квартале 1941 года и в 1942 году было поручено специальной комиссии под личным руководством Вознесенского, а не Госплану, хотя Госплан являлся единственным компетентным органом по вопросам планирования».

Произошло кардинальное переформатирование властных структур. ГКО не делился властью с теми органами, которые руководили страной согласно Конституции 1936 года. Обязательность указаний ГКО не имела никаких изъятий для не входивших в его структуру органов. То есть для Рабоче-крестьянской Красной армии и Военно-морского флота, а также для органов, официально представлявших советскую и партийную власть или управлявших народнохозяйственным комплексом. Все граждане СССР обязаны были исполнять указания ГКО без всяких «но» и «если». Вышедшие из недр ГКО документы автоматически приобретали силу закона.

Заместитель наркома вооружения СССР Владимир Николаевич Новиков вспоминал: «Заседаний ГКО в обычном понимании, то есть с определенной повесткой дня, секретарями и протоколами, не было. Процедура согласования с Госпланом, наркоматами и ведомствами вопросов снабжения армии, в том числе организации новых производств, была упрощена до предела».

Всего ГКО принял 9971 постановление и распоряжение. Историк Михаил Захарчук исследовал, как они появлялись на свет.

Сначала «вносился вопрос» или «появлялось мнение» у кого-нибудь из членов ГКО либо других представителей высшей партийной и хозяйственной номенклатуры. Проблему обсуждали в узком кругу. Затем Сталин или кто-то из его соратников подключали к решению вопроса специалистов. Проработка вопроса порой затягивалась на недели и даже месяцы. Но при этом не было случая, чтобы поднятая на ГКО проблема кем-то торпедировалась, как-то сворачивалась или «терялась в необъятном бюрократическом механизме той поры».

За 1525 дней существования ГКО в его составе практически не было случайных людей, не горевших желанием нести огромный груз ответственности. Конечно, деятельность их историками оценивается по-разному, особенно если брать в расчет не только военный, но и довоенный и послевоенный периоды. Но нет никаких оснований исключать их из числа творцов и организаторов Победы.

За первые полгода войны для осуществления эвакуации потребовалось 30 тысяч поездов и около 1,5 миллиона вагонов. Если все это вагонное хозяйство выстроить в одну линию, то цепочка протянулась бы от Бискайского залива до Тихого океана.
Фото РИА Новости

Академический фронт

11 августа ГКО принимает постановление № 99сс «Об эвакуации промышленных предприятий». Исходная сложность и своеобразие этой задачи усугублялись одним важным обстоятельством. «В гигантскую операцию по перебазированию производительных сил страны на восток с первых дней войны были активно включены все виды советского транспорта, – отмечает историк Г.А. Куманев. – Однако… главная тяжесть в выполнении этой сложнейшей задачи пришлась на долю железных дорог».

Наркомату путей сообщения дается задание провести в архивах и библиотеках Москвы розыск хотя бы отрывочных сведений об эвакуации во время Первой мировой войны. Но найти практически ничего не удалось. При этом Наркомат путей сообщения СССР всегда был одним из самых сложных ведомств в советской управленческой системе. В условиях боевых действий все эти проблемы только усугубились. А.И. Микоян вспоминал: «Тогда считалось, что Наркомат путей сообщения должен играть главную роль в вопросах эвакуации. Объем же эвакуации из-за ухудшения военной обстановки расширялся. Все подряд эвакуировать было невозможно. Не хватало ни времени, ни транспорта… Уже к началу июля 1941 года стало ясно, что Каганович не может обеспечить четкую и оперативную работу Совета по эвакуации».

За полгода, с июля по декабрь 1941 года, по железным дорогам было перевезено в восточные районы страны 18 млн рабочих и служащих, членов их семей, полностью или частично эвакуировано 2593 промышленных предприятия, оборудование МТС, 1,5 тыс. колхозов и совхозов. Статистика эвакуации просто ошеломляет. Для осуществления такой грандиозной транспортной операции в условиях войны потребовалось 30 тыс. поездов и около 1,5 млн вагонов. Если все это вагонное хозяйство выстроить в одну линию, то цепочка протянулась бы от Бискайского залива до Тихого океана.

Становой хребет советской науки – Академия наук СССР откликнулась на нападение гитлеровцев и их сателлитов еще за неделю до образования ГКО. Прошло внеочередное расширенное заседание Президиума Академии наук СССР. В повестке дня фигурировал только один вопрос. Научная элита решала, как, каким образом осуществить перестройку работы академии в соответствии с требованиями фронта и тыла. В постановлении заседания читаем: «1) обязать все отделения и научные учреждения академии немедленно пересмотреть и перестроить тематику и методы исследовательских работ, направив свою творческую инициативу и энергию научных работников в первую очередь на выполнение задач по укреплению военной мощи нашей социалистической Родины; 2) обеспечить всеми необходимыми силами и средствами научно-исследовательские работы по оборонной тематике; 3) обеспечить научными силами и снабдить всем необходимым оборудованием и материалами прежде всего заканчиваемые научно-исследовательские работы, могущие получить применение в обороне и народном хозяйстве; 4) уполномочить Бюро президиума… осуществлять оперативное руководство работой учреждений академии; 5) обязать всех работников Академии наук СССР соблюдать строжайшую дисциплину, соответствующую военному времени».

Сразу после образования ГКО сюда стали поступать самые разнообразные предложения от представителей советской научной элиты. Уже в июле 1941 года на столе у председателя ГКО лежало письмо. Его подписали отечественные ученые-химики. Их было пять. Обращаем внимание на табель о рангах: Николай Зелинский, Алексей Бах, Александр Фрумкин, Сергей Наметкин – действительные члены АН СССР. На одну ступеньку отставал от них член-корреспондент Семен Вольфкович. Сталин полностью согласился с тем, чтобы «привлечь ученых к решению неотложных задач борьбы с немецко-фашистскими захватчиками».

Последовали важные решения. Начался отсчет истории уполномоченного ГКО по вопросам координации и усиления научной работы в области химии для нужд обороны. Первый в этом ряду – председатель Всесоюзного комитета по делам высшей школы при Совнаркоме Сергей Кафтанов. При уполномоченном ГКО был образован научный совет. Первоначально в совет входили только указанные нами подписанты. С течением времени число членов совета возросло. Этот прирост обеспечивался не только химиками, но и физиками, биологами.

Большой авторитет совета был в первую очередь предопределен вхождением в него ярких фигур, ставших действительными членами Академии наук СССР еще в довоенное время: Сергей Вавилов, Абрам Иоффе, Петр Капица, Николай Семенов, Иван Бардин. В дела совета органически вписались молодые ученые, ставшие академиками уже в послевоенное время: Николай Бруевич, Михаил Дубинин, Николай Жаворонков, Василий Коршак, Владимир Котельников, Иван Кнунянц, Игорь Петрянов-Соколов. До 1943 года Сергей Кафтанов оставался единственным уполномоченным ГКО по науке. Сергей Вавилов был назначен на такую же должность в 1943 году.

Незадолго до начала Московской битвы на стол председателя ГКО лег комплексный план работы АН СССР на нужды ВПК. Подготовка этого документа заняла два месяца. Авторы комплексного плана сформулировали 245 тем. Они были направлены на то, чтобы производить высокоэффективные взрывчатые вещества, средства химической защиты. Предусматривалась системная разработка новых видов вооружений и боеприпасов, санитарных и лечебных средств. Большое значение придавалось усовершенствованию бронезащиты. Была поставлена амбициозная задача: разработка новых производственных технологий для нужд ВПК, явно превосходящих германские.

Эвакуация науки

Выполнение комплексного плана в начальный период было сопряжено с колоссальными трудностями. Враг стремительно наступал. Потребовалась эвакуация в минимальные сроки. Председатель ГКО весьма оперативно решил кадровый вопрос. Появились должности уполномоченного по эвакуации академических учреждений и уполномоченного по эвакуации вузов и других научных учреждений. По первой должности Сталин остановился на кандидатуре вице-президента АН СССР Отто Шмидта. По второй кандидатуре выбор пал на Сергея Кафтанова.

Куда эвакуировались научные учреждения? Все зависело от их принадлежности к конкретной науке. Физики, математики, химики направлялись в Казань. Учреждения, сконцентрированные на геологических науках, металлургии, горном деле, обосновались в Свердловске. Биологи эвакуировались в столицу Киргизской ССР, г. Фрунзе. Гуманитарии держали путь до столиц Узбекской ССР и Казахской ССР.

Отдача со стороны эвакуированных ученых была внушительной.

Начнем с Казани. Всего там находилось 33 эвакуированных учреждения. В них работали 1848 ученых. Одно из них – Физический институт им. П.Н. Лебедева АН СССР. Его сотрудники могли смело записать в актив появление в советских вооруженных силах светящихся составов для авиационных приборов, ввод в широкое применение инфракрасных биноклей БИ-6 и БИ-8.

На несколько шагов вперед продвинулась система обнаружения и обезвреживания акустических морских мин противника. Это стало возможным благодаря разработке в ФИАН и внедрению в производство гидроакустического трала. Своевременно был поставлен и решен вопрос об усовершенствовании метода пеленгации подводных лодок. Был осуществлен технологический прорыв в создании чувствительных самолетных антенн.

Серьезные последствия имела работа над созданием новой конструкции стилоскопа. Благодаря этому прибору резко возросла скорость спектрального анализа металлов на военных заводах и во фронтовых ремонтных частях. Сетью научных учреждений в Казани руководили вице-президенты АН СССР Отто Шмидт и Евгений Чудаков.

В Свердловске трудилось более 240 научных сотрудников. Многое значил факт нахождения в этом среднеуральском городе президента АН СССР академика Владимира Комарова. Именно по его инициативе в августе 1941 года появилась комиссия по мобилизации ресурсов Урала на нужды обороны страны. Эта структура реально работала 25 месяцев. Все это время комиссией руководил дуумвират в составе академиков Владимира Комарова и Ивана Бардина.

Академики продемонстрировали блестящие организаторские способности, неуклонно расширяя географию своей деятельности. Ее распространение на Западную Сибирь и Казахстан маркировало старт нового этапа по мобилизации минерально-сырьевых ресурсов.

В любом учебнике можно прочесть: «За время работы в Свердловске комиссия достигла выдающихся результатов по многим направлениям деятельности: форсированное развитие нефтяной промышленности Урала и Поволжья, открытие и начало промышленного освоения месторождений бокситов на востоке Урала, новые месторождения железной руды в Кузбассе и молибденовых руд в Казахстане. Если разведанные запасы рудного сырья на 1 января 1941 года принять за 100%, то на 1 января 1945 года они составляли: по железным рудам – 140%, марганцу – 200%, хромитам – 140%, кварцитам – 300%. Электростанции Урала к концу войны давали электроэнергии в полтора раза больше, чем до войны».

ГКО стремился к техническому оснащению войск ПВО, ВВС и ВМФ новыми зенитными средствами, самолетами, кораблями. Но вот оборудование их современными средствами обнаружения целей оставляло желать лучшего.

Справедливости ради надо заметить, что американцы поставляли именно такие средства обнаружения. Но их требовалось в разы больше. Тогда в ГКО решили действовать своими силами. За день до начала битвы на Курско-Орловской дуге председатель ГКО учреждает Совет по радиолокации при ГКО и назначает опытнейшего партийного функционера Георгия Маленкова председателем данного органа, нового во всех отношениях.

Маленков сам занимался формированием секретариата и рабочего аппарата. Он угадал прежде всего с тремя ключевыми фигурами: А.А. Турчаниным, профессором А.Н. Щукиным, Н.Л. Поповым. Первый отлично справился с обязанностями ответственного секретаря. Разнообразные инициативы постоянно поступали от председателя научно-технического совета профессора А.Н. Щукина. Системность, чувство нового, прирожденная интеллигентность были характерны для начальника проектно-конструкторского бюро по радиолокации Н.Л. Попова.

В постановлении ГКО от 4 июля 1943 года отмечалось: «Основная задача Совета по радиолокации заключается в объединении научного, производственного и организационного потенциалов всех наркоматов для разработки и оснащения в кратчайшие сроки армии и флота новой радиолокационной аппаратурой, направленной на обнаружение и опознавание воздушных и надводных целей, наведения на них авиации, решение навигационных задач, обеспечение в любых условиях видимости, стрельбы надводных кораблей и береговых батарей».

Немирный атом

Следует сказать и о роли ГКО в атомном проекте. Здесь многое решала эволюция взглядов Сталина. Хорошо известно, что в 1930-е годы в СССР были развернуты работы по изучению внутриатомной энергии урана. В 1940 году достигаются значительные результаты в этой области. Но Сталин закрывает атомный проект. Руководитель СССР и до 1940 года, и после 1940 года оставался пессимистом в вопросе реальности создания атомной бомбы. И это его отличало как от Рузвельта, так и от Гитлера.

Пессимизм Сталина исчез лишь после личных встреч с академиком Петром Капицей и получения советской разведкой сведений о состоянии соответствующих работ в США и Германии. Об этом свидетельствовало назначение, которое еще не академик Игорь Васильевич Курчатов получил 10 марта 1943 года. Он становится высшим должностным лицом по научному решению ядерной проблемы, подчиненным только Сталину. Не устанавливались никакие ограничения ни по подбору и расстановке кадров, ни по капиталоемкости, ни по ресурсной базе материального характера.

Прежде всего это относилось к деятельности Лаборатории № 2 АН СССР, которую возглавил Курчатов. В структуре этого учреждения самое важное место занимал сектор № 3. Его функциональное назначение – проектирование атомной бомбы. Игорь Курчатов считал, что лучшей кандидатуры на должность руководителя этого сектора, чем кандидатура Юлия Харитона, быть не может. Юлий Борисович ответил согласием, и работа закипела.

20 августа 1945 года произошло историческое событие. Председатель ГКО скрепил своей подписью постановление, имевшее следующие узловые пункты:

– образование Специального комитета по использованию атомной энергии при ГКО СССР;

– назначение Лаврентия Берии председателем настоящего комитета;

– утверждение всех восьмерых членов комитета. Такой статус получили М.Г. Первухин, Н.А. Вознесенский, Г.М. Маленков, Б.Л. Ванников, В.А. Махнев (секретарь), П.Л. Капица, И.В. Курчатов и А.П. Завенягин;

– образование 1-го Главного управления при СНК СССР;

– назначение Бориса Ванникова начальником настоящего управления;

– учреждение технического совета при Спецкомитете. Функциональным назначением совета было «предварительное рассмотрение научных и технических вопросов по атомной проблеме».

История советского атомного проекта продолжалась и после упразднения ГКО. Но это уже тема для отдельного разговора. 

Брест.

https://www.ng.ru/science/2025-04-08/9_9230_project.html

Ученые Самарского филиала ФИАН им. П.Н. Лебедева РАН нашли в земной установке, моделирующей космос, важные молекулы.

«Инкубатор» для зарождения сложных, «космических» молекул.
Это двухметровая конструкция (на фото) напоминает ускоритель частиц– набор цилиндрических камер, труб, проводов. Так выглядит модель Вселенной!

Здесь и создается глубокий вакуум межзвездной среды.

Делается это при помощи вакуумной камеры,  охлаждаемой до температуры жидкого гелия (4-5 Кельвинов) поверхности, на которую напыляется лед, состоящий из простых оргмолекул, к примеру, метана.  Потом эту модель ледяной мантии подвергают облучению. Например, жесткому ультрафиолету. В итоге в «космосе» из простых молекул образуются более сложные.

Из метана ученые получили  более сложные углеводороды.
Пропан и бутан, которые могут образовываться на Юпитере, Сатурне или Плутоне.
 
Одна из последних находок, – это молочная кислота, которую получили путем "космического" облучения ацетальдегида и СО2. На 2 фото - частица космической пыли.

https://t.me/frnved/2947

Российские ученые нашли в земной установке, моделирующей космос, важные «кирпичики жизни»

Ряд органических молекул, из которых могла образоваться жизнь в космосе, открыли российские ученые Самарского филиала Физического института им. П.Н. Лебедева РАН при помощи специальной лабораторной установки. Эта установка – не что иное, как модель космоса, со всеми прилагающимся к нему элементами: вакуумом, экстремально низкими температурами, космическими лучами.

Молекула звездной пыли. 100 нм. Фото: Ralf I. Kaiser

«Инкубатор» для зарождения сложных молекул был впервые представлен на заседании ученого совета РАН еще в прошлом году. С виду эта двухметровая конструкция напоминает компактный ускоритель частиц – набор цилиндрических камер, труб, проводов. Кто бы мог подумать, что так может выглядеть модель Вселенной!

Именно здесь, по словам старшего научного сотрудника Самарского филиала ФИАН Ивана Антонова, и моделируется глубокий вакуум межзвездной среды: холодные молекулярные облака и области звездообразования. Делается это при помощи вакуумной камеры, специальной, охлаждаемой до температуры жидкого гелия (4-5 Кельвинов) поверхности, на которую напыляется лед, состоящий из простых органических молекул, к примеру, метана. Ученые выбирают такой состав льда, какой встречается на ледяных мантиях пылевых частиц в межзвездном пространстве. Потом эту модель космической ледяной мантии подвергают облучению. Например, ультрафиолетовому, похожему на свет звезд на определенной спектральной линии атомарного водорода. Она называется Lyman-α (линия Лаймана-альфа), это жесткий ультрафиолет. В итоге в лабораторном «космосе» из простых молекул образуются более сложные.

Как мы ранее сообщали, из того самого метана после облучения в камере появились более сложные углеводороды: пропан и бутан. Это значит, делают вывод ученые, что эти углеводы вполне могут образовываться под воздействием солнечного излучения на Юпитере, Сатурне или Плутоне, где имеется метан в жидком или замороженном состоянии.

– Работы идут у нас по нарастающей, – мы изучаем образование углеводородных молекул, содержащих кислород, – рассказывает Иван Антонов. – Общая концепция заключается в том, что мы ищем молекулы — предшественники сахаров – источников энергии для всего живого. Мы пытаемся их синтезировать из простых молекул, имеющихся в межзвёздной среде, таких как монооксид углерода, метан, вода, метанол.

– Сколько молекул жизни найдено в реальном космосе и какой их процент вы получили в установке?

Если в космосе найдено около 300 молекул, то на Земле, в условиях лабораторий – до 100. Естественно, я суммирую данные, полученные нами и группой Ральфа Кайзера из Гавайского университета.

– Расскажите о самых последних открытиях.

– Одно из веществ, недавно полученных нами на нашей установке по созданию искусственного космоса, – это молочная кислота, которая в наше организме получается из глюкозы и фруктозы в процессе окисления.

Справка «МК». Молочная кислота — органическое соединение, которое вырабатывается в организме в процессе метаболизма глюкозы. Это важный элемент для процессов переработки энергии и выносливости организма.

– Какие еще сложные органические молекулы вы получили в лаборатории?

– На пути от моносахаридов к углекислому газу и воде мы получили также лактоальдегид, который также, как и молочная кислота, участвует в процессе метаболизма в организме.

– За что еще отвечают данные молекулы, кроме энергии и метаболизма?

– Названные вещества нам нужны для образования рибозы. Это сахар, который служит основой для ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) и РНК (рибонуклеиновой кислоты) - то есть, для передачи генетической информации. Соответственно, если мы поймем, как образуются в космосе сахара, либо их метаболиты, в конечном итоге мы узнаем, как строится, кодируется и хранится генетическая информация.

– Если вы находите эти вещества в космосе, пусть и условном, значит ли это, что жизнь могла там возникнуть?

– Она могла образоваться либо в космосе, либо в условиях ранней Земли, куда эти молекулы могли быть принесены при кометных бомбардировках. На этапе ранней Земли был такой период, когда на планету падало много метеоритов. Они могли, в принципе, принести весь тот материал, который синтезировался за миллион лет в составе молекулярного облака.

– Найдены ли аминокислоты в космосе?

– Зонд миссии «Розетта» нашел на комете 67Р/Чурюмова — Герасименко простую аминокислоту — глицин. Считается, что эта аминокислота может образовываться из аммиака, цианида и формальдегида. Для этого ей необходимо только присутствие воды и солнечной энергии. Подобные аминокислоты, вплоть до составных частей белков, были найдены и в метеоритном веществе, к примеру, в метеорите «Мерчисон», упавшем в Австралии в 1969 году. Эти вещества теоретически могли быть основой для образования более сложных организмов на Земле. То есть, межзвездная химическая эволюция могла бы быть признана нами как основа для образования жизни.

Что касается аминокислот, здесь вопрос скорее не в том, можно их найти или нет, а в том, при каких условиях они образуется? Исходя из этого уже можно, допустим, смотреть, где у нас есть такие условия в космосе, где может существовать жизнь. Таким образом, если мы озабочены поиском либо планет, пригодных для жизни, либо братьев по разуму, одно из направлений, в котором надо смотреть, – это искать звёзды, похожие на Солнце, имеющие планетные системы, похожие на Землю. С этим, кстати, пока проблемы: находить землеподобные планеты сложно, они слишком лёгкие. Но мы примерно понимаем, каким образом могла образовываться биомасса, необходимая для последующего формирования жизни.

– И как же?

– Цикл звёздной эволюции представляет собой последовательность различных стадий. Из очень рыхлого, неплотного облака межзвездного газа и пыли, которое постепенно сжимается, появляется плотное молекулярное облако, потом в нём возникает гравитационная неоднородность, образуется протозвезда, и на неё всё начинает падать. В результате образуется протопланетный диск, и зажигается звезда. И вот на этом этапе пыль подвергается облучению сначала космическими лучами, потом уже светом звезды и происходит синтез наших биомолекул.

– Ну а сама жизнь могла образоваться в космосе?

– Это пока ещё не решено, но теоретически могла. Понимаете, в чём проблема? Не совсем понятно, что считать жизнью. Вот цепочка РНК или ДНК — это уже жизнь или ещё нет? Вирус – это жизнь или еще нет?

- Наверное, жизнь...

– Да, но ведь нам известно, что вирусы ведут себя как живые организмы только в том случае, если они попадают в клетку...

И опять же, если мы говорим про клетку, мы имеем в виду конструкцию с мембраной, внутри которой есть какие-то органеллы, которые умеют что-то делать для поддержания жизнедеятельности и размножения или без всего этого...

– А что говорит мировое научное сообщество по этому поводу?

– Уже несколько десятков лет существует такое понятие, как «концепция мира РНК». В ней предлагаются варианты, как могла зародиться живая или относительно живая структура наподобие клетки. Один из таких вариантов – образование таких структур в составе комет. Кометы, летающие вокруг звезды, периодически подлетают к ней и прогреваются. В них, помимо жидкой воды имеются ещё различные минералы, имеющие, допустим, слоистую структуру, на которой могут закрепляться молекулы РНК. Вот эти молекулы, соответственно, могут во время этих циклов пролёта около звезды проходить через определенные стадии и рождать в итоге жизнь.

– То есть Солнце ее активизирует, получается?

– Да, ускоряет процесс. Но, с другой стороны, конечно, в условиях планеты, на которой есть атмосфера и жидкая вода условия для зарождения жизни более благоприятные.

https://www.mk.ru/science/2025/04/07/v-ustanovke-modeliruyushhey-kosmos-na-zemle-rossiyskie-uchenye-obnaruzhili-molochnuyu-kislotu.html

Егор Вадимович Паркевич. Фото: Елена Либрик / «Научная Россия»

Ученые отдела высоких плотностей энергий ФИАН имитируют молнии в лабораторных условиях. Физикам удалось отследить ключевые стадии развития электрического разряда, связанные с генерацией различных видов электромагнитного излучения (рентгеновского, ультрафиолетового, инфракрасного и др.), и установить их локальные источники. Об экспериментальном изучении молний корреспонденту «Научной России» рассказал руководитель научной группы Егор Вадимович Паркевич.

Справка: Егор Вадимович Паркевич ― кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник отдела физики высоких плотностей энергий Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН), участник проекта «Жесткое рентгеновское и широкополосное радиоизлучение лабораторного атмосферного разряда: динамика, источники, механизмы генерации», поддержанного грантом РНФ, руководитель молодежной научной группы «Лазерная диагностика быстро эволюционирующих фазовых объектов со сложной внутренней микроструктурой».

― Что представляют собой молнии, которые вы создаете в лаборатории?

― Правильнее будет сказать, что мы имитируем молнии, а не создаем их, потому что есть большая разница между протеканием этих процессов в грозовых разрядах в природе и лабораторными экспериментами и их довольно сложно сопоставить друг с другом. Возвращаясь к вашему вопросу, я хотел бы рассказать о том, какой именно тип молний мы исследуем здесь в ФИАН. Пожалуй, говоря о молнии, большинство людей представляют их как результат развития разряда от грозового облака до Земли: появление яркого светящегося канала, сопровождаемого мощным громом, вспышкой света и другими сопутствующими процессами. Но есть и более необычные разряды: например, происходящие непосредственно внутри облака, так называемые внутриоблачные компактные разряды, состоящие из очень большого количества стримеров (каналов слабоионизованной плазмы, создающих путь для развития молнии. ― Примеч. ред.); их наблюдение в лабораторных условиях крайне затруднено.

Существуют и более интересные типы разрядов, которые развиваются, например, на внешней стороне облака, в верхних слоях атмосферы: так называемые джеты, спрайты и высотные разряды типа эльфов, которые тянутся на десятки километров вверх.

― То есть они идут не к Земле, как мы привыкли, а от Земли?

― Да, некоторые разряды могут развиваться и в таком направлении. Процессы в них протекают с разной интенсивностью и на разных пространственно-временных масштабах. Некоторые из этих процессов невероятно быстрые и длятся около одной 1 нс (одна миллиардная доля обычной секунды. ― Примеч. ред.): это время, за которое свет в вакууме успевает пройти всего 30 см. Есть еще более быстрые: субнаносекундные.

В своих исследованиях мы пытается определить некий фундаментальный процесс, лежащий в основе образования молнии. В нашем эксперименте они формируются между заряженным электродом и заземленным электродом. По сути, это миниатюра привычной нам молнии, которая идет от грозового облака до поверхности Земли, о чем мы говорили выше.

Безусловно, это не количественное, а качественное сравнение, позволяющее нам тем не менее подойти довольно близко к изучению глубинных механизмов, лежащих в основе формирования молнии.

― В каких именно условиях проходит такая имитация молнии?

― Условия нашего эксперимента достаточно близки к тем, что наблюдаются во время грозовых разрядов в природе.

Наша установка позволяет получать импульсы напряжения до миллиона вольт при токах в единицы килоампер, что близко к финальной стадии развития молнии.

Мы пытаемся проникнуть в эти процессы с высоким временны́м разрешением в пространстве, отследить и посмотреть на сопутствующие им электромагнитные явления. Это и есть предмет наших исследований.

Интегральное изображение свечения от результирующего канала пробоя. Источник: Е.В. Паркевич / ФИАН

― Вы сказали, что процессы, протекающие в молнии, крайне быстрые и могут длиться всего наносекунды, но обыденный опыт говорит об обратном: мы часто успеваем хорошо рассмотреть молнию, наблюдая ее с расстояния, и даже сфотографировать. Создается ощущение, что она живет не так уж и мало. Это наша иллюзия?

― Я бы сказал, что таково наше психологическое восприятие этой вспышки. На самом деле процесс, конечно, очень короткий. Это микросекунды. В каких-то случаях молния может пройти по некому уже готовому каналу, оставшемуся после первого разряда, и тогда вы можете увидеть повторную вспышку. В реальности все протекает гораздо быстрее, чем нам кажется. Да, вы действительно можете снять молнию на смартфон, хотя это очень тяжело, но для того, чтобы отследить ее динамику, требуется уже специальное оборудование.

― А с помощью какого оборудования вам удается исследовать молнию, учитывая столь короткое время ее жизни?

― В своих экспериментах мы задействуем специальное диагностическое оборудование, в том числе так называемые быстрые камеры, позволяющие вести наносекундную фотосъемку со временем экспозиции кадра порядка 50–60 нс. Две такие камеры дают нам возможность посмотреть динамику молнии. Все это точностью до единиц наносекунд синхронизировано с высоковольтной машиной. По сути, на нашей установке мы имеем один импульс, который длится в течение микросекунд, но внутрь него мы можем заглянуть с очень высоким временны́м разрешением. Мы пользуемся и другими методами диагностики и регистрации излучения, которые также позволяют работать с нано- и даже субнаносекундными процессами. В этом как раз и заключается главный смысл имитации молнии в лабораторных условиях.

Молния — явление спорадическое, и пытаться зарегистрировать и исследовать ее в природе было бы очень тяжело и крайне дорого. К счастью, лабораторные эксперименты позволяют нам не просто поймать молнию, а сделать гораздо больше: приблизиться к фундаментальным физическим процессам, стоящим за ее инициированием и развитием.

― Молния имеет определенные стадии развития. Возможно ли воссоздать их в лаборатории?

― Смотря о каком типе разряда идет речь. Если говорить о молнии, развивающейся от грозового облака, то повторить этот процесс в лабораторных условиях очень сложно, а в некоторых случаях практически нереально, потому что в облаках нет соответствующих условий, то есть наличия массивного высоковольтного электрода. Там, на огромных масштабах, протекают совсем иные фантастические локальные процессы.

― Расскажите, пожалуйста, подробнее об этих процессах. На каком из этапов происходит зажигание молнии?

― Можно поговорить, например, о внутриоблачном разряде. Что представляет собой облако? Это колоссальная динамомашина, то есть генератор постоянного тока. Через облако проносятся разнообразные воздушные потоки, что сопровождается сепарацией заряженных частиц. Таким образом, возникает заряд на частицах и капельках воды или на частичках льда, если мы говорим о более высоких слоях облака. Происходит накопление электрического заряда, причем до уровня кулонов. Это колоссальная энергия, но она распределена на масштабе нескольких километров и начинает стекаться к какому-то общему стоку, из которого пойдет молния. Это первый механизм формирования молнии. Его описывает, например, теория гидрометеоров.

Что касается зажигания молнии, о котором вы спрашиваете, то здесь одну из самых известных и принятых на сегодня теорий предложил наш коллега из ФИАН академик А.В. Гуревич (1930–2023). Согласно его теории космического излучения, высокоэнергетичные частицы, попадая в атмосферу Земли, порождают ливень высокоэнергетичных электронов.

В условиях невысоких электрических полей затравочные электроны обладают высокой энергией, около 100 КэВ. При таких полях лавины затравочных электронов находятся в режиме убегания и начинают тормозиться на ядрах частиц воздуха. Идет генерация рентгеновского излучения, в том числе порождение новых лавин электронов (тоже быстрых), то есть происходит их каскадное размножение. Это ― своеобразные «затравки», по которым фактически далее может начаться формирование общего стока заряда. Если где-то прошла высокоэнергетичная частица, создав лавину электронов, то по этой «затравке» потенциально может начаться уже развитие молнии.

Таким образом, это совокупность разных процессов, триггером которых, согласно теории А.В. Гуревича, выступают космические лучи. Этот вопрос исследуется до сих пор. На текущий момент по-прежнему точно неизвестно, что служит зажиганием молнии.

― Эксперименты по имитации молнии в лаборатории приближают нас к решению этой проблемы?

― Это, опять же, сложный вопрос масштабирования природных процессов. Какие-то из стадий развития молниевого разряда мы действительно можем повторить в лаборатории, а другие, к сожалению, пока так и остаются для нас недоступными.

Мы пытаемся увидеть общую картину, собирая ее из отдельных малых пазлов: тех знаний, что нам удалось добыть в эксперименте.

Выходной узел большой высоковольтной установки, где происходит имитация молнии.
Фото: Е.В. Паркевич / ФИАН

― Вы говорили о том, что есть разные типы молниевых разрядов. Как вы думаете, их возникновение, то самое зажигание, обусловлено какой-то единой причиной и имеет идентичную природу или за каждым разрядом стоит своя индивидуальная история?

― Я бы скорее согласился со вторым утверждением о разных причинах зажигания у разных разрядов. В этой области, как я уже говорил, очень много неизвестного. Выше мы обсуждали некие общепринятые концепции возникновения молнии и привычные сценарии, когда молния идет от грозового облака к Земле. Но генерация более высотных разрядов, например, по-прежнему остается для нас загадкой. Более того, исследовать такие разряды можно только в натурных условиях, что, как вы понимаете, далеко не каждый может себе позволить. Это чрезвычайно тяжело и очень дорого. Сейчас идут попытки исследовать это явление, например, с борта самолета с помощью сложного дорогостоящего оборудования.

― Известно ли приблизительно, сколько всего может существовать разных типов молниевых разрядов?

― Я думаю, их бесчисленное множество. Появление того или иного разряда зависит от условий окружающей среды. Мы с вами говорили только про нашу планету. Но известно, что молнии есть также на Венере с ее кислотной атмосферой.

― И на газовых гигантах Юпитере и Сатурне.

― Да, и мы не знаем, какие типы молниевых разрядов существуют там и сколько их. Тем не менее я думаю, что механизмы образования молнии на Земле и на других планетах Солнечной системы могут быть схожими. Хотя, честно сказать, мы пока и со своей планетой-то не можем толком разобраться. Изучение этого вопроса происходит постепенно, поэтапно. Возможно, в будущем, объединив данные, полученные от натурных наблюдений и от лабораторных экспериментов, мы сможем узнать еще больше нового о молниях.

― Возвращаясь к вашим экспериментам в ФИАН, какие наиболее интересные результаты вы могли бы отметить?

― Подавая высоковольтный импульс на длинный разрядный промежуток, мы смогли наблюдать формирование первичных стримерных корон: начального процесса, создающего путь для развития молнии. Пожалуй, это можно назвать некой имитацией роста отрицательных или положительных лидерных каналов, которые развиваются от облака к Земле. Стримеров очень много, и их можно рассматривать как волны ионизации, прокладывающие слабо ионизованные плазменные каналы. Они вспышечно выстреливают и, образно говоря, ищут путь, по которому первый прогретый лидерный канал (основа молнии) начнет развиваться.

Молния, которую мы видим, — это финальная стадия явления, а образование стримеров ― это как раз то, что происходит до нее. Нам удалось наблюдать в лаборатории примерно те же стадии развитии молнии, что и в природных условиях.

Более того, мы смогли повторить в эксперименте генерацию различных видов электромагнитного излучения (широкополосного радиоизлучения, рентгеновского, ультрафиолетового и др.) в молнии, определить их источники и построить карту корреляции между всеми этими типами излучения.

По сути, мы получили в лаборатории разные виды электромагнитного излучения, создав молнию. Более того, мы зарегистрировали даже новый тип источников такого излучения. В ближайшее время нам предстоит выяснить, как то, что мы обнаружили, соотносится с наблюдаемым в натурных условиях и с общепринятыми научными концепциями молнии.

Временнáя карта электромагнитных излучений во время молниевого разряда. Физикам удалось отследить ключевые стадии развития электрического разряда, связанные с генерацией различных видов электромагнитного излучения (рентгеновского, ультрафиолетового, инфракрасного и др.), и установить их локальные источники. 
Фото: Е.В. Паркевич / ФИАН

― Насколько опасно такое излучение?

― Это очень сильное по мощности сверхвысокочастотное (СВЧ) излучение, измеряемое в единицах гигагерц и способное влиять, например, на системы спутниковой связи, бортовую электронику, лидары и т.д. Вопрос подавления таких высокочастотных помех на сегодня очень актуален. На эту тему было опубликовано достаточно много работ: такое СВЧ-излучение наблюдалось как в натурных условиях, так и в лаборатории.

Если говорить о нашей научной группе, то успех исследования заключается в том, что нам удалось локально установить зоны генерации этого СВЧ-излучения с сантиметровой точностью. Откуда она начинается, на какой стадии? Пока что наше открытие не согласуется принятыми научными концепциями молнии.

Мы видим, что некая зона генерации СВЧ-излучения может быть предвестником того, что через несколько наносекунд в этой области можно будет наблюдать определенную интенсивность стримерообразования; или, наоборот, она может уже присутствовать в этой плазменной среде. Пока что у нас нет однозначного ответа, это нечто новое. Обсудив этот вопрос со многими коллегами, мы пришли к выводу, что это может быть развитием пучковых неустойчивостей в плазме по типу черенковских.

― Плазма ведь считается самым малоизученным состоянием вещества?

― Если говорить о проявлениях в определенных условиях и сопутствующих явлениях, то да. Спектр физических процессов, которые могут происходить в плазме, колоссальный. Мы можем исследовать и повторить в эксперименте только некую часть из них, но для этого необходимо использовать оборудование высочайшего класса с очень высоким пространственно-временным разрешением. Требуется наличие высоковольтной установки, то есть системы синхронизации, причем на уровне единиц наносекунд, а также диагностического оборудования, позволяющего вести наблюдения. Кстати, у нас такое оборудование есть. Оно как раз и позволило получить наиболее полную картину излучений разряда, которая вылилась во временную карту электромагнитного излучения молниеподобного разряда.

Аппарат Стэнли Миллера и Гарольда Юри, позволивший в 1953 г. сымитировать приблизительные условия на древней Земле и получить органические соединения: молочную кислоту, мочевину и аминокислоты. Иллюстрация: Т.С. Богданова / Теремов А.В., Петросова Р.А. Биологические системы и процессы. М., Мнемозина, 2023

― Что нам дает в практическом смысле изучение молний и различных видов электромагнитного излучения?

― В первую очередь это, конечно, создание новых систем молниезащиты, подавления электромагнитных помех и усовершенствование системы мониторинга грозовых явлений в атмосфере. Из-за климатических изменений, происходящих на планете, количество гроз ежегодно увеличивается. При этом особенно большую опасность представляют так называемые сухие грозы, тем более на обширных территориях, как в случае нашей страны. Их необходимо как-то идентифицировать, важно понять, где они начнут возникать, с какой интенсивностью и т.д. Следующий момент связан с безопасностью на различных открытых энергообъектах, промышленных предприятиях, где важно учитывать информацию о том, может ли здесь через какое-то время произойти молниевая вспышка и нужно ли прекращать работу в связи с этим. Это опять же системы мониторинга. Безопасность гражданского населения ― еще одна важная часть этой проблемы, особенно если это касается жителей горной местности и альпинистов: если молния ударила в гору, она не может быстро стечь, а будет долго идти по поверхности, представляя большую угрозу. Нельзя пренебрегать грозой, это действительно может быть губительно для человека, относиться к этому надо очень серьезно. В то же время, когда молния бьет, скажем, в различные породы, происходит формирование различных сложных минералов, которые было бы очень тяжело создать в лабораторных условиях.

― С использованием рукотворной молнии удавалось даже создать аминокислоты.

― Да. Это очень интересный эксперимент, проведенный в 1953 г. Стэнли Миллером и Гарольдом Юри. Они попытались воспроизвести условия, существовавшие на древней Земле, и им удалось синтезировать аминокислоты, пропуская электрический разряд через смесь газов и паров воды при температуре 80 ℃. Конечно, к этой работе было очень много вопросов: могла ли жизнь развиваться именно по такому сценарию и насколько все это близко к тому, что в действительности происходило на древней Земле?

Это направление исследований представляет большой интерес для науки, и роль молний в возникновении жизни на нашей планете действительно могла быть колоссальной.

https://scientificrussia.ru/articles/zacem-ucenye-zazigaut-molnii-v-laboratorii-intervu-so-starsim-naucnym-sotrudnikom-fian-egorom-parkevicem

В Большом Серпухове состоится лекция известного ученого-астронома, директора ПРАО АКЦ ФИАН (1988–2020 гг.), доктора физико-математических наук, профессора Рустама Дагкесаманского. На встрече «Современные представления об эволюции Вселенной» он расскажет о появлении и происхождении неопознанных летательных аппаратов (НЛО) в небе над Серпуховом простым и понятным языком.

Также на лекции пойдет речь о наиболее значительных теоретических и экспериментальных работах, которые существенно изменили представления об окружающем мире.

Мероприятие запланировано на 8 апреля, накануне Дня космонавтики, и пройдет в Доме ученых Пущина. Начало в начало лекции в 18.00, вход свободный.

https://regions.ru/serpuhov/obschestvo/o-proishozhdenii-nlo-nad-serpuhovom-rasskazhet-uchenyy-astronom-rustam-dagkesamanskiy

Сделать фотографию звёздного неба и увидеть наночастицы — чем займутся участники смены РАН в «Артеке»

Стали известны подробности о дополнительной общеразвивающей программе «300 лет РАН: фундаментальный взгляд на окружающий мир», которая пройдёт в рамках тематического партнёрства Российской академии наук и Международного детского центра «Артек».

Конкурсный отбор заявок на участие в научной смене РАН продлится до 15 апреля включительно.

В ходе обучения участники смены узнают, как обращаться с телескопом, познакомятся с принципами его работы, а также смогут понаблюдать за объектами Солнечной системы и дальнего космоса, сделать фотографию звёздного неба. В рамках направления «Биомедицина» ребят познакомят со строением бактерий, проблемами антибиотикорезистентности, а в области химии им расскажут, что такое хромофоры, фотодинамическая терапия и многое другое.

Большой блок будет посвящён физике — свойствам и применению наночастиц, оптическим методам исследования, и биоинформатике — анализу молекулярных данных, в том числе при помощи методов машинного обучения.

«К отличительным особенностям программы можно отнести уникальный курс лекций и практических занятий, разработанный специально профессорами Российской академии наук — учёными-популяризаторами, педагогами с опытом работы в Базовых школах РАН. Оригинальные вступительные задания по математике, физике, химии и биологии были составлены членами и профессорами РАН. Кроме того, в отборочном туре дополнительные баллы получат победители конкурсов, организованных при участии Российской академии наук, к примеру, викторины юных физиков ОФН РАН, конкурса им. Д.И. Менделеева, Всероссийского чемпионата сочинений „Своими словами“», — отметил один из авторов программы, руководитель Троицкого обособленного подразделения ФИАН, заведующий кафедрой МПГУ член-корреспондент РАН Андрей Наумов.

В завершении обучения участникам предстоит подготовить и защитить свой проект в формате устных докладов, а также принять участие в финальном эксперименте.

https://t.me/rasofficial/12063

Коллектив российских ученых из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН и МФТИ провел детальное исследование электромагнитных излучений, сопровождающих развитие протяженных атмосферных разрядов, инициированных в лабораторных условиях. Впервые была составлена подробная хронологическая карта генерации различных видов излучений, включая высокочастотное (ВЧ-, ~10–100 МГц), сверхвысокочастотное (СВЧ-, ~1–6 ГГц), рентгеновское (фотоны с энергиями от 5 кэВ до 1 МэВ), а также оптические излучения в ближнем инфракрасном (700–1100 нм) и ближнем ультрафиолетовом (300–400 нм) диапазонах. Результаты исследований позволили лучше понять механизмы генерации излучений в протяженных высоковольтных разрядах, их временные корреляции, а также определить локальные источники излучений. Работа опубликована в Journal of Applied Physics. Исследования были проведены при поддержке Российского научного фонда (грант № 23-19-00524).

Известно, что высоковольтные атмосферные разряды, например, молнии, сопровождаются излучением в широком спектре частот. Генерация того или иного вида электромагнитного излучения зависит от временной стадии эволюции разряда, параметров плазменных структур, прокладывающих путь развития разряда, параметров самой газоразрядной среды, в которой формируется разряд, и многих других факторов. Механизмы генерации некоторых видов излучений в атмосферных разрядах, связанных, например, с появлением высокоэнергетичных фотонов (с энергиями более единиц кэВ) или началом эмиссии широкополосного радиоизлучения, еще недостаточно изучены. Современные исследования показывают, что испускание разрядами радиоволн в диапазоне порядка 10–100 МГц может быть связано со вспышечным развитием стримерных корон, берущих начало от прогретых плазменных каналов — лидеров или же прорастающих от пространственных областей с повышенной ионизацией, называемых иногда изолированными структурами. Это плазменные образования, которые могут появляться на пути распространения результирующего канала разряда и развиваться независимо от него, оказывая при этом определенное влияние на его пространственную эволюцию и генерацию различных электромагнитных излучений. Однако физика быстропротекающих процессов в газоразрядной среде, определяющих генерацию сверхвысокочастотного радиоизлучения (в ГГц диапазоне частот) и высокоэнергетичных рентгеновских фотонов, до сих пор остается предметом активных научных дискуссий.

Ранее было установлено, что при инициировании лабораторных атмосферных разрядов при мегавольтных напряжениях удается зарегистрировать рентгеновские фотоны с энергиями в сотни кэВ. Эмиссия рентгеновского излучения может проявлять сложную пространственную структуру и анизотропию углового распределения, а сам «источник» генерации данного излучения способен распространяться в объеме разряда вдоль плазменных структур с ультравысокой скоростью порядка 1010 см/с. При этом первый источник часто возникает вдали от электродов, примерно в области середины разрядного промежутка. Кроме того, исследования выявили определенную корреляцию между появлением вспышек рентгеновского излучения и генерацией СВЧ-излучения в диапазоне 1–6 ГГц.

В рамках эксперимента ученые провели исследования на большой высоковольтной установке, способной генерировать электрические разряды длиной метрового масштаба при напряжениях в миллион вольт и токах порядка десятка килоампер. Разряд инициировался в выходном узле установки, который включал в себя два металлических электрода — отрицательно заряженный конический катод с иглой по центру и заземленный сетчатый анод, расположенных друг напротив друга на расстоянии 55 см. Когда на катод подавали высокое напряжение, в атмосферном воздухе в промежутке между электродами возникал электрический разряд, похожий на разряд реальной молнии. Развитие разряда сопровождалось генерацией различных электромагнитных излучений. Для их регистрации вокруг установки исследователями был размещен целый комплекс приборов высокого временного и пространственного разрешения. В частности, использовались специальные сборки быстрых сцинтилляционных рентгеновских детекторов, фотоэлектронных умножителей, чувствительных к излучению в ближнем инфракрасном и ближнем ультрафиолетовом диапазонах, система из сверхширокополосных антенн для регистрации радиоизлучений. Дополнительно фиксировалась эволюция разряда с помощью наносекундной фотосъёмки плазменных структур и измерялись ток и напряжения разряда. Благодаря полученным многочисленным экспериментальным данным исследователями была создана универсальная хронологическая карта временных корреляций различных типов электромагнитных излучений, создаваемых протяженными лабораторными атмосферными разрядами (рисунок 1).

В ходе экспериментов ученые выяснили, что в самые первые моменты существования разряд развивается в виде протяженной стримерной короны — слабоионизованной плазмы, формируемой первичными стримерами, распространяющимися от катода навстречу заземленному аноду. Данной стадии развития разряда присуще интенсивное излучение в диапазоне ближнего ультрафиолета и менее интенсивное в области ближнего инфракрасного диапазона (рисунок 2). Примерно на этой же стадии развития разряда наблюдается генерация маломощного высокочастотного радиоизлучения в МГц диапазоне частот (рисунок 3).

Ситуация кардинально меняется, когда с поверхности анода стартуют встречные стримеры. Распространяясь с колоссальной скоростью — порядка десятка тысяч километров в секунду — эти стримеры за десятки наносекунд пересекают весь разрядный промежуток и формируют сложную разветвленную структуру плазменных каналов между противоположными электродами. Показано, что в этот момент резко повышается мощность как высокочастотного (МГц), так и сверхвысокочастотного (ГГц) радиоизлучений. Данный процесс, в свою очередь, сопровождается короткой по времени вспышкой ближнего инфракрасного излучения, а также появлением жесткого рентгеновского излучения. Частотно-временные характеристики радиоизлучений, зарегистрированных в ходе эксперимента, наглядно демонстрируют динамические спектрограммы на рисунках 4 и 5.

С использованием различных комбинаций сборок рентгеновских детекторов и наносекундной визуализации динамики развития плазменных структур разряда исследователям удалось показать, что генерация рентгеновского излучения может начинаться практически синхронно вдоль всего разрядного промежутка через десятки наносекунд после первых актов взаимодействий встречных стримеров с прикатодной зоной (рисунок 6). Самые первые вспышки рентгеновского излучения при этом наблюдаются в стадии развития разряда, когда в промежутке уже сформирована сложная сеть многочисленных плазменных каналов, а предпробойный ток и напряжение разряда составляют около 500 А и 1 МВ.

Результаты измерений эмиссий рентгеновского излучения в периферийной области разрядного промежутка (с учетом данных, ранее полученных в работе ) показали, что на протяжении всей длины разрядного промежутка преобладает эмиссия фотонов с энергиями от 5 до 17 кэВ. Генерация фотонов с энергией в сотни кэВ (но, не выше 300 кэВ) характерна для катодной, прикатодной, анодной и околоанодной областей разряда, тогда как примерно в середине разрядного промежутка (вдали от обоих электродов) наблюдаются преимущественно низкоэнергетические фотоны. В совокупности же в разряде регистрируются фотоны с энергиями вплоть до 1 МэВ (рисунок 7).

«Результаты наших исследований могут помочь в построении согласованных моделей механизмов генерации рентгеновских излучений в протяженных высоковольтных разрядах, инициированных в лабораторных условиях, и грозовых разрядах в атмосфере Земли, — отметил Ярослав Болотов, ассистент Физтех-кластера академической и научной карьеры МФТИ, — Благодаря полученным экспериментальным данным нам удалось установить динамику процессов в газоразрядной среде и связанных с ними электромагнитных излучений, предшествующих появлению первых вспышек рентгеновского излучения. Например, было установлено, что перед началом эмиссии рентгеновского излучения плазменная система в разрядном промежутке испускает мощную вспышку в диапазоне ближнего ИК, которая фактически служит временным репером для отслеживания моментов появления первых вспышек высокоэнергетичных фотонов».

«Измерения различных излучений и результаты наносекундной визуализации динамики развития плазменных структур разряда показали, что резкие изменения в характере генерации различных электромагнитных излучений связаны с некоторыми особенностями процессов плазмообразования, возникающих, начиная с момента замыкания всего разрядного промежутка первыми результирующими плазменными каналами, которые, однако, не обладают высокой степенью ионизации. Данное наблюдение указывает на принципиально сложный характер коллективных процессов в плазменной среде, способных вызывать генерацию различных типов излучений. Мы полагаем, что проведенные исследования будут полезны для развития новых методов диагностики электрических явлений и разрядов в земной атмосфере» — рассказал Александр Огинов, кандидат физико-математических наук, исполняющий обязанности заведующего Отдела физики высоких плотностей энергии Физического института имени П. Н. Лебедева РАН.

«Одним из достижений проведенной работы является созданная хронологическая карта, которая детально описывает ключевые временные корреляции между различными типами электромагнитных излучений в широком спектральном диапазоне. В рамках идеи масштабирования газоразрядных процессов в земной атмосфере данная карта может быть полезна для последующих поисковых, теоретических и экспериментальных исследований, нацеленных раскрыть физику локальных источников и ключевых механизмов генерации сверхширокополосного радиоизлучения и высокоэнергетичных фотонов во время грозовых явлений и лабораторных атмосферных разрядов» — рассказал Егор Паркевич, кандидат физико-математических наук, исполняющий обязанности заведующего лаборатории лазерной диагностики плазменных структур Физического института имени П. Н. Лебедева РАН.

Результаты исследований могут помочь расширить современное представление о механизмах формирования протяженных разрядов и связанных с ними электромагнитных явлений, важных для понимания закономерностей формирования натурных молниевых разрядов и разработки новых методов их диагностики. Полученные в работе результаты могут быть использованы при совершенствовании систем грозопеленгации, молниезащиты и подавления мощных электромагнитных помех, в разработке аэрокосмической техники и в технологиях управления плазмой, в импульсных электрофизических системах и устройствах, используемых в современной энергетике.

В дальнейшем ученые планируют исследовать пространственные характеристики источников рентгеновского излучения с еще большей точностью, а также разработать модели, объясняющие механизмы генерации радиоизлучений в ГГц-диапазоне частот.

Рисунок 1. Хронологическая карта временных корреляций различных типов электромагнитных излучений, создаваемых протяженными лабораторными атмосферными разрядами. На верхней панели показаны типичные осциллограммы тока и напряжения разряда. На средней панели показана хронология развития разряда — результаты наносекундной фотосъёмки. На нижней панели показана временная карта всех зарегистрированных электромагнитных излучений. Наклонные штриховые линии характеризуют временные интервалы, когда амплитуды соответствующих сигналов излучения достигают максимальных значений. Отдельно отмечены временные интервалы, когда рентгеновские вспышки наблюдаются чаще всего. Источник: Journal of Applied Physics.

Рисунок 2. Временные корреляции между СВЧ-излучением (в диапазоне частот порядка 1–6 ГГц), рентгеновским излучением (при характерной отсечке энергии фотонов Eν≈5 кэВ) и оптическим излучением в диапазонах длин волн ближнего УФ (300–400 нм) и ИК (700–1100 нм) вместе с формами напряжения, зарегистрированными в одиночных выстрелах на установке. Источник: Journal of Applied Physics.

Рисунок 3. Временные корреляции между СВЧ-излучением (в диапазоне частот порядка 1–6 ГГц), ВЧ-излучением (в диапазоне частот порядка 10–100 МГц) и рентгеновским излучением (при характерной отсечке энергии фотонов Eν≈5 кэВ) вместе с формами тока и напряжения разряда, зарегистрированными в одиночных выстрелах на установке. Источник: Journal of Applied Physics.

Рисунок 4. Спектрограммы сигналов ВЧ-излучения, иллюстрирующие эволюцию спектра излучения в диапазоне частот 0–600 МГц. Карта интенсивности характеризует значения средней мгновенной мощности Pf(t) рассматриваемого сигнала излучения во временной и частотной области (t, f). На вставках показаны характерные профили вспышек Pf, построенные в зависимости от частоты f для конкретного момента времени. Источник: Journal of Applied Physics.

Рисунок 5. Спектрограммы сигналов СВЧ-излучения, иллюстрирующие эволюцию спектра излучения в диапазоне частот 0–6 ГГц. Карта интенсивности характеризует значения средней мгновенной мощности Pf(t) рассматриваемого сигнала излучения во временной и частотной области (t, f). На вставках показаны характерные профили вспышек Pf, построенные в зависимости от частоты f для конкретного момента времени. Источник: Journal of Applied Physics.

Рисунок 6. Пространственно-временная локализация зон генерации рентгеновского излучения в течение временных интервалов наносекундной съемки плазменных структур разряда. Задержка между кадрами камеры составляет 5 нс. Параметр Exp: обозначает время экспозиции кадра. Источник: Journal of Applied Physics.

Рисунок 7. Временная картина появления рентгеновских вспышек в трех сериях измерений по 250 событий с использованием свинцовых фильтров различной толщины (3 мм, Eν 170 кэВ; 10 мм, Eν 300 кэВ и 50 мм,Eν 870 кэВ). Источник: Journal of Applied Physics.

Научная статья: E. V. Parkevich, K. V. Shpakov,I. S. Baidin, A. A. Rodionov,A. I. Khirianova, Ya.K. Bolotov, V. A. Ryabov. Temporal map of electromagnetic emissions produced by laboratory atmospheric discharges. J. Appl. Phys. 136, 173301 (2024). https://doi.org/10.1063/5.0231084 .

https://zanauku.mipt.ru/2025/04/04/uchenye-prodvinulis-v-izuchenii-vremennyh-korrelyatsij-mezhdu-razlichnymi-vidami-elektromagnitnyh-izluchenij-sozdavaemyh-molnievymi-razryadami-v-atmosfernom-vozduhe/

Вы что-нибудь слышали о квантовой революции? А, между тем, она триумфально шагает по планете, до неузнаваемости меняя облик нашей цивилизации. О том, что такое квантовые технологии и в каком виде они приходят в жизнь обычного человека, в программе «Время науки» на Радио “Комсомольская правда” говорили радиожурналист Мария Баченина, академик РАН Александр Сергеев, научный руководитель Национального центра физики и математики (НЦФМ) и их гость Николай Николаевич Колачевский, доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, директор Физического института имени П. Н. Лебедева РАН.

Научный руководитель Национального центра физики и математики (НЦФМ) Александр Сергеев и директор Физического института имени П.Н. Лебедева РАН Николай Колачевский (слева направо) в редакции "Комсомольской правды".

Мария Баченина:

- Меня восхищает это название - квантовая революция. Это звучит так гордо! А что это такое?

Николай Колачевский:

- Квантовая революция - это те изменения, которые привели к существенной трансформации нашего уклада жизни. Они настолько глубоко вошли в повседневный быт, что мы не очень это осознаем, но, например, вся коммуникация по интернету осуществляется с помощью лазерных источников. Новая химия и новые материалы, лекарства, магнитные диски, управление квадрокоптерами - все это чисто квантовые истории.

Александр Сергеев:

- Действительно, мы воспринимаем квантовые явления, как что-то относящееся к микромиру. Но поскольку это все сейчас появляется в нашем макромире, появился термин – квантовая макрофизика. Это означает, что внутри лежат квантовые эффекты, но мы их просто используем в быту.

Мария Баченина:

- О, как интересно! А правда ли, что первая квантовая революция, которая определила развитие физики в XX веке, стала предпосылкой для появления ядерного оружия? Ну ладно не только ядерка: транзисторы, лазеры, мобильная телефония, связь, интернет...

Николай Колачевский:

- Все, что вы перечислили, действительно, результат чрезвычайно бурных достижений физики в период середины ХХ века. Мы до сих пор не знаем, исчерпали ли мы эти возможности до конца, или нам надо делать следующие шаги.

https://www.kp.ru/daily/27682.5/5070796/ 

Коллектив ученых из ФИАН РАН и МФТИ провел детальное исследование электромагнитных излучений, сопровождающих развитие протяженных атмосферных разрядов, инициированных в лабораторных условиях. Впервые составлена подробная хронологическая карта генерации различных видов излучений, включая высокочастотное, сверхвысокочастотное, рентгеновское, а также оптические излучения в ближнем инфракрасном и ближнем ультрафиолетовом диапазонах. Результаты исследований позволили лучше понять механизмы генерации излучений в протяженных высоковольтных разрядах, их временные корреляции, а также определить локальные источники излучений.

Новые эксперименты раскрыли механизмы излучения при атмосферных разрядах / © U.S. Air Force, ru.wikipedia.org

Работа опубликована в Journal of Applied Physics. Исследования проведены при поддержке Российского научного фонда.

Известно, что высоковольтные атмосферные разряды, например молнии, сопровождаются излучением в широком спектре частот. Генерация того или иного вида электромагнитного излучения зависит от временной стадии эволюции разряда, параметров плазменных структур, прокладывающих путь развития разряда, параметров самой газоразрядной среды, в которой формируется разряд и многих других факторов. Механизмы генерации некоторых видов излучений в атмосферных разрядах, связанных, например, с появлением высокоэнергетичных фотонов (с энергиями более единиц кэВ) или началом эмиссии широкополосного радиоизлучения, еще недостаточно изучены.

Современные исследования показывают, что испускание разрядами радиоволн в диапазоне порядка 10–100 МГц может быть связано со вспышечным развитием стримерных корон, берущих начало от прогретых плазменных каналов – лидеров или же прорастающих от пространственных областей с повышенной ионизацией, называемых иногда изолированными структурами. Это плазменные образования, которые могут появляться на пути распространения результирующего канала разряда и развиваться независимо от него, оказывая при этом определенное влияние на его пространственную эволюцию и генерацию различных электромагнитных излучений. Однако физика быстропротекающих процессов в газоразрядной среде, определяющих генерацию сверхвысокочастотного радиоизлучения (в ГГц диапазоне частот) и высокоэнергетичных рентгеновских фотонов, до сих пор остается предметом активных научных дискуссий.

Ранее было установлено, что при инициировании лабораторных атмосферных разрядов при мегавольтных напряжениях удается зарегистрировать рентгеновские фотоны с энергиями в сотни кэВ. Эмиссия рентгеновского излучения может проявлять сложную пространственную структуру и анизотропию углового распределения, а сам «источник» генерации данного излучения способен распространяться в объеме разряда вдоль плазменных структур с ультравысокой скоростью, порядка 10¹⁰ см/сек. При этом первый источник часто возникает вдали от электродов, примерно в области середины разрядного промежутка. Кроме того, исследования выявили определенную корреляцию между появлением вспышек рентгеновского излучения и генерацией СВЧ-излучения в диапазоне 1–6 ГГц.

В рамках эксперимента ученые провели исследования на большой высоковольтной установке, способной генерировать электрические разряды длиной метрового масштаба при напряжениях в миллион вольт и токах порядка десятка килоампер. Разряд инициировался в выходном узле установки, который включал в себя два металлических электрода — отрицательно заряженный конический катод с иглой по центру и заземленный сетчатый анод, расположенных друг напротив друга на расстоянии 55 см. Когда на катод подавали высокое напряжение, в атмосферном воздухе в промежутке между электродами возникал электрический разряд, похожий на разряд реальной молнии.

Развитие разряда сопровождалось генерацией различных электромагнитных излучений. Для их регистрации вокруг установки исследователями был размещен целый комплекс приборов высокого временного и пространственного разрешения. В частности, использовались специальные сборки быстрых сцинтилляционных рентгеновских детекторов, фотоэлектронных умножителей, чувствительных к излучению в ближнем инфракрасном и ближнем ультрафиолетовом диапазонах, система из сверхширокополосных антенн для регистрации радиоизлучений. Дополнительно фиксировалась эволюция разряда с помощью наносекундной фотосъемки плазменных структур, и измерялись ток и напряжения разряда. Благодаря полученным многочисленным экспериментальным данным исследователями была создана универсальная хронологическая карта временных корреляций различных типов электромагнитных излучений, создаваемых протяженными лабораторными атмосферными разрядами (Рис. 1).

Рисунок 1. Хронологическая карта временных корреляций различных типов электромагнитных излучений, создаваемых протяженными лабораторными атмосферными разрядами. На верхней панели показаны типичные осциллограммы тока и напряжения разряда. На средней панели показана хронология развития разряда – результаты наносекундной фотосъемки. На нижней панели показана временная карта всех зарегистрированных электромагнитных излучений. Наклонные штриховые линии характеризуют временные интервалы, когда амплитуды соответствующих сигналов излучения достигают максимальных значений. Отдельно отмечены временные интервалы, когда рентгеновские вспышки наблюдаются чаще всего / © Journal of Applied Physics

В ходе экспериментов ученые выяснили, что в самые первые моменты существования разряд развивается в виде протяженной стримерной короны — слабоионизованной плазмы, формируемой первичными стримерами, распространяющимися от катода навстречу заземленному аноду. Данной стадии развития разряда присуще интенсивное излучение в диапазоне ближнего ультрафиолета и менее интенсивное в области ближнего инфракрасного диапазона (Рис. 2). Примерно на этой же стадии развития разряда наблюдается генерация маломощного высокочастотного радиоизлучения в МГц диапазоне частот (Рис. 3).

Рисунок 2. Временные корреляции между СВЧ-излучением (в диапазоне частот порядка 1–6 ГГц), рентгеновским излучением (при характерной отсечке энергии фотонов Eν≈5 кэВ) и оптическим излучением в диапазонах длин волн ближнего УФ (300–400 нм) и ИК (700–1100 нм) вместе с формами напряжения, зарегистрированными в одиночных выстрелах на установке / © Journal of Applied Physics

Рисунок 3. Временные корреляции между СВЧ-излучением (в диапазоне частот порядка 1–6 ГГц), ВЧ-излучением (в диапазоне частот порядка 10–100 МГц) и рентгеновским излучением (при характерной отсечке энергии фотонов Eν≈5 кэВ) вместе с формами тока и напряжения разряда, зарегистрированными в одиночных выстрелах на установке / © Journal of Applied Physics

Ситуация кардинально меняется, когда с поверхности анода стартуют встречные стримеры. Распространяясь с колоссальной скоростью — порядка десятка тысяч километров в секунду — эти стримеры за десятки наносекунд пересекают весь разрядный промежуток и формируют сложную разветвленную структуру плазменных каналов между противоположными электродами. Показано, что в этот момент резко повышается мощность как высокочастотного (МГц), так и сверхвысокочастотного (ГГц) радиоизлучений. Данный процесс, в свою очередь, сопровождается короткой по времени вспышкой ближнего инфракрасного излучения, а также появлением жесткого рентгеновского излучения. Частотно-временные характеристики радиоизлучений, зарегистрированных в ходе эксперимента, наглядно демонстрируют динамические спектрограммы на рисунках 4 и 5.

Рисунок 4. Спектрограммы сигналов ВЧ-излучения, иллюстрирующие эволюцию спектра излучения в диапазоне частот 0–600 МГц. Карта интенсивности характеризует значения средней мгновенной мощности Pf(t) рассматриваемого сигнала излучения во временной и частотной области (t, f). На вставках показаны характерные профили вспышек Pf, построенные в зависимости от частоты f для конкретного момента времени / © Journal of Applied Physics

С использованием различных комбинаций сборок рентгеновских детекторов и наносекундной визуализации динамики развития плазменных структур разряда исследователям удалось показать, что генерация рентгеновского излучения может начинаться практически синхронно вдоль всего разрядного промежутка, через десятки наносекунд после первых актов взаимодействий встречных стримеров с прикатодной зоной (Рис. 6). Самые первые вспышки рентгеновского излучения при этом наблюдаются в стадии развития разряда, когда в промежутке уже сформирована сложная сеть многочисленных плазменных каналов, а предпробойный ток и напряжение разряда составляют около 500 А и 1 МВ.

Рисунок 5. Спектрограммы сигналов СВЧ-излучения, иллюстрирующие эволюцию спектра излучения в диапазоне частот 0–6 ГГц. Карта интенсивности характеризует значения средней мгновенной мощности Pf(t) рассматриваемого сигнала излучения во временной и частотной области (t, f). На вставках показаны характерные профили вспышек Pf, построенные в зависимости от частоты f для конкретного момента времени / © Journal of Applied Physics

Результаты измерений эмиссий рентгеновского излучения в периферийной области разрядного промежутка (с учетом данных, ранее полученных в работе показали, что на протяжении всей длины разрядного промежутка преобладает эмиссия фотонов с энергиями от 5 до 17 кэВ. Генерация фотонов с энергией в сотни кэВ (но не выше 300 кэВ) характерна для катодной, прикатодной, анодной и околоанодной областей разряда, тогда как примерно в середине разрядного промежутка (вдали от обоих электродов) наблюдаются преимущественно низкоэнергетические фотоны. В совокупности же в разряде регистрируются фотоны с энергиями вплоть до 1 МэВ (Рис. 7).

«Результаты наших исследований могут помочь в построении согласованных моделей механизмов генерации рентгеновских излучений в протяженных высоковольтных разрядах, инициированных в лабораторных условиях, и грозовых разрядах в атмосфере Земли, — отметил Ярослав Болотов, ассистент Физтех-кластера академической и научной карьеры МФТИ,  — Благодаря полученным экспериментальным данным нам удалось установить динамику процессов в газоразрядной среде и связанных с ними электромагнитных излучений, предшествующих появлению первых вспышек рентгеновского излучения. Например, было установлено, что перед началом эмиссии рентгеновского излучения плазменная система в разрядном промежутке испускает мощную вспышку в диапазоне ближнего ИК, которая фактически служит временным репером для отслеживания моментов появления первых вспышек высокоэнергетичных фотонов».

«Измерения различных излучений и результаты наносекундной визуализации динамики развития плазменных структур разряда показали, что резкие изменения в характере генерации различных электромагнитных излучений связаны с некоторыми особенностями процессов плазмообразования, возникающих, начиная с момента замыкания всего разрядного промежутка первыми результирующими плазменными каналами, которые, однако, не обладают высокой степенью ионизации. Данное наблюдение указывает на принципиально сложный характер коллективных процессов в плазменной среде, способных вызывать генерацию различных типов излучений. Мы полагаем, что проведенные исследования будут полезны для развития новых методов диагностики электрических явлений и разрядов в земной атмосфере» — рассказал Александр Огинов, кандидат физико-математических наук, исполняющий обязанности заведующего Отдела физики высоких плотностей энергии Физического института имени П.Н. Лебедева.

Рисунок 6. Пространственно-временная локализация зон генерации рентгеновского излучения в течение временных интервалов наносекундной съемки плазменных структур разряда. Задержка между кадрами камеры составляет 5 нс. Параметр Exp: обозначает время экспозиции кадра / © Journal of Applied Physics

«Одним из достижений проведенной работы является созданная хронологическая карта, которая детально описывает ключевые временные корреляции между различными типами электромагнитных излучений в широком спектральном диапазоне. В рамках идеи масштабирования газоразрядных процессов в земной атмосфере данная карта может быть полезна для последующих поисковых теоретических и экспериментальных исследований, нацеленных раскрыть физику локальных источников и ключевых механизмов генерации сверхширокополосного радиоизлучения и высокоэнергетичных фотонов во время грозовых явлений и лабораторных атмосферных разрядов» — рассказал Егор Паркевич, кандидат физико-математических наук, исполняющий обязанности заведующего Лаборатории лазерной диагностики плазменных структур Физического института имени П.Н. Лебедева.

Рисунок 7. Временная картина появления рентгеновских вспышек в трех сериях измерений по 250 событий с использованием свинцовых фильтров различной толщины (3 мм–Eν 170 кэВ, 10 мм–Eν 300 кэВ и 50 мм–Eν 870 кэВ). Источник: Journal of Applied Physics

Результаты исследований могут помочь расширить современное представление о механизмах формирования протяженных разрядов и связанных с ними электромагнитных явлений, важных для понимания закономерностей формирования натурных молниевых разрядов и разработки новых методов их диагностики. Полученные в работе результаты могут быть использованы при совершенствовании систем грозопеленгации, молниезащиты и подавления мощных электромагнитных помех, в разработке аэрокосмической техники и в технологиях управления плазмой в импульсных электрофизических системах и устройствах, используемых в современной энергетике.

В дальнейшем ученые планируют исследовать пространственные характеристики источников рентгеновского излучения с еще большей точностью, а также разработать модели, объясняющие механизмы генерации радиоизлучений в ГГц-диапазоне частот.

https://naked-science.ru/article/column/vremennye-svyazi-v-izluch

В результате реализации дорожной карты по квантовым вычислениям под эгидой Госкорпорации «Росатом», мы пришли в концу 24-го года, занимая уверенную позицию в мире
Фото: Shutterstock.

В конце 2024 года российские ученые создали 50-кубитный ионный квантовый компьютер (кубит - квантовый бит, основная единица информации в квантовых вычислениях). Это настоящий научный прорыв, учитывая, что еще совсем недавно в области квантовых вычислений у России не было особых достижений. О том, как удалось добиться такого успеха, мы поговорили с директором Физического института имени П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) членом-корреспондентом РАН Николаем Колачевским, сотрудники которого принимали участие в разработке чудо-машины.

МЕСТО НА ПЬЕДЕСТАЛЕ

- Николай Николаевич, правда ли, что нам удалось отыграть отставание от лидеров квантовой гонки, которое, по некоторым оценкам, было порядка 20 лет?

- Давайте вернемся в 2020 год, когда под руководством Росатома стартовала дорожная карта “Квантовые вычисления”, и посмотрим, что было у нас и у мировых лидеров. Только считать фору будем не в годах, а в технологиях. За рубежом весьма успешные работы велись по сверхпроводящим платформам (квантовые компьютеры разрабатываются на 4 платформах: сверхпроводящей, атомной, ионной и фотонной - Ред). За этими исследованиями стояли такие гиганты как Google и IBM - то есть дело было поднято на серьёзный уровень. И по ионной платформе работали две очень сильные группы. Это австрийская команда Райнера Блатта - родоначальники ионных квантовых вычислений. У них уже был 20-кубитник с неплохими характеристиками, и образцы внелабораторных систем в “коробочном” исполнении, которые можно было уже выводить на рынок. Вторая группа — это американцы из команды Кристофера Монро, последователи лучших квантовых традиций Нобелевского лауреата Дэйва Уайнленда. Они тоже к этому моменту демонстрировали квантовый компьютер мощностью в десятки кубит.

- А что было у нас?

- На всю Российскую Федерацию, был проект Фонда перспективных исследований, который, по-моему, завершился демонстрацией двух кубитов на сверхпроводниках. Я бы сказал, что это был успешный проект, потому что Россия стартовала вообще с нуля. В результате реализации дорожной карты по квантовым вычислениям под эгидой Госкорпорации «Росатом», мы пришли в концу 24-го года, занимая уверенную позицию в мире.

Да, по сверхпроводящей платформе пока нам до лидеров все-таки далеко. Мир уже ушел в сотни кубитов. Хотя надо сказать, что кубиты, как выясняется, не главное свойство квантовых компьютеров, важно качество операций и возможность коррекции ошибок. А в ионной платформе мы заняли вполне достойное место, напрямую конкурируя по характеристикам с той самой группой Райнера Блатта. Это обнадеживает, потому что мы за короткое время смогли выйти, скажем так, во второй эшелон квантовых лидеров. Да, это второе место, мы его делим с группой других стран, но это место на пьедестале почета.

- До первого места нам еще далеко?

- Американцы уже перешли на чип-системы, на манипулирование отдельными цепочками из ионов. Их процессор H2 - это практически шедевр микрофабрикации, совмещенный с квантовыми технологиями. Чтобы нам достичь такой технологии в ближайшие 5 лет надо очень-очень сильно напрягаться, подключать лучшие технологические площадки в России. Иными словами, отрыв существует и есть опасение, что в какой-то момент он может оказаться невосполнимым. Как это уже произошло в период развития классической микроэлектроники. Но пока я, скорее оптимист, чем пессимист.

Россия совершила прорыв в гонке квантовых компьютеров
Фото: Shutterstock.

ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ СМАРТФОН - ЭТО НЕСБЫТОЧНАЯ МЕЧТА?

- А в классической микроэлектронике мы это отставание сможем отыграть?

- Я вам, что называется, не скажу за всю Одессу. Наверное, будет правильно разделять микроэлектронику на два больших семейства. Первое - это процессоры с топологией порядка 60-120 нанометров, которые покрывают большинство прикладных задач. Здесь я настроен скорее позитивно.

А есть чипы существенно меньшей топологии: 30 нанометров, 12 нанометров и даже порядка 5и нанометров - это просто другая область микроэлектроники, она используется для смартфонов, суперкомпьютеров, для организации мощных вычислений. И мне кажется, что в ближайшие годы нам просто не надо на этом зацикливаться. Дело в том, что подобные задачи нужно решать под глобальные рынки. Если создавать чрезвычайно дорогостоящую фабрику, например, для производства 10-нанометровых процессоров, тогда надо производить их сотнями тысяч и более. И кто-то должен их покупать, чтобы фабрика функционировала. Иначе весь этот проект с экономической точки зрения становится фантастически убыточным. Кажется, что стране не надо сегодня в эту тематику кидаться с головой и тратить гигантские ресурсы. Причем может оказаться, что возникнет какое-нибудь “бутылочное горлышко”, например, сложности с созданием фоторезиста или синтеза одного из сотен сверхчистых материалов. В 80-е годы уже был прецедент с программой “Звездных войн”, когда мы ввязались в гонку технологий и переоценили свои возможности. Кончилось все это весьма плохо.

- Значит, создание отечественного смартфона — это несбыточная мечта?

- Полностью суверенный отечественный смартфон в обозримой перспективе - да, скорее всего, это утопия. Причем, не только для нашей - практически для любой страны. Мы же должны понимать, что если разобрать смартфон на детали: процессор, камера, оптика, экран, конденсаторы, источники питания, многослойная печать плат и так далее, то мы увидим, что все это делается в разных частях планеты. Можно по-разному объяснять, чем был вызван развал во время Перестройки, но сейчас у нас в микроэлектронике не так много чего есть в части разнообразия серийных продуктов, начиная от резисторов и кончая интегральными схемами. Нам надо многое восстанавливать, причем на современном уровне. Если мы изготавливаем хороший процессор, его надо много чем обвязывать. Возможно, это несколько больно осознавать, но без отечественного смартфона, как ни странно, можно прожить. А если посмотреть шире - на оборонные задачи, поддержание энергонезависимости, судоходство, кораблестроение, самолётостроение, навигация… Там эти сверхскоростные стандарты не очень-то нужны. И здесь мы качественные решения обеспечиваем и сможем обеспечить в дальнейшем. Сейчас в России интенсивно идет освоение топологии 90 нм, создание аппаратуры изготовления микросхем, источников излучения, литографов, синтез новых материалов.

КИТАЙСКАЯ СИСТЕМА ПЕРЕХВАТА НАУЧНЫХ ЗНАНИЙ

- Мы же не первые отстаём от лидеров. Почему Китай сумел воспользоваться западными технологиями и сам стал лидером, а у нас как-то не очень получается?

- Китайцам можно поставить памятник за их систему перехвата научных знаний и технологий. Они высаживали большие десанты в ведущих научных центрах Америки и Европы. Китайские студенты массово осваивали передовое знание, а потом большая часть этого десанта вернулась на родину и была интегрирована в китайскую науку, причем на очень хорошие позиции с возможностью воплощать приобретенные знания и навыки. Мы тоже стараемся двигаться в этом направлении, но у нас нет ни китайской массовости, ни китайской настойчивости и последовательности. В массовости мы проигрываем по объективным причинам, у нас людские ресурсы ограничены. А с настойчивостью и последовательностью… Китайцы умеют сохранять такое традиционное вековое спокойствие и нацеленность на результат. Они не гении, далеко не везде всех опережают, но сумели создать несколько мощных прорывных центров и поступательно двигаются вперед, создавая все более и более сложные системы. Нам в этом смысле сложнее, у нас если проект через 5 лет не дал каких-то блестящих результатов, то велик риск, что мы пустим его под нож и побежим куда-то дальше в другом направлении. А потом с удивлением оглядываемся: мы много чего начинали, но до ума толком не довели. Затем эта “брошенная” технология всплывает где-то за рубежом, и мы тратим огромные ресурсы, чтобы приземлить у себя собственную же разработку.

ЗАЧЕМ УЧЕНЫЕ ИЗОБРЕТАЮТ ВЕЛОСИПЕД?

- У нас в последнее время развиваются реверсивные технологии, когда мы на фоне санкций заново переоткрываем для себя, то что уже изобрели на Западе. Например, в МФТИ создают электрический ракетный двигатель для малых спутников на основе разработки 80-х годов. Тогда проект законсервировали из-за отсутствия нужных технологий, а потом его реализовали за границей. Говорят, когда ты повторяешь кого-то - ты отстаёшь. Нынешняя ситуация, когда мы в той или иной области заново изобретаем велосипед - это шаг вперед или все-таки топтание на месте?

- Конечно, этот шаг вперед! У нас почему-то популярны такие разговоры: а зачем эти промежуточные шаги? Давайте сразу прыгнем в дамки, срежем угол и обойдем всех на повороте. Да, иногда так получается. Кстати, квантовые вычисления это одна из таких попыток перепрыгнуть сразу через 5 полей. Но вообще-то, “конь так не ходит”. Пока ты не освоил большинство промежуточных шагов, не понял, как оно работает - очень маловероятно, что ты сразу получишь блестящий результат. Конечно, иногда я вижу печаль в глазах у сотрудников Института, которым приходится от высоких передовых идей переходить к практическим приложениям.

- Это затормаживает полет научной мысли?

- В какой-то степени, да. Но, с другой стороны, вспоминаю академика Виталия Лазаревича Гинзбурга, которому прикладные задачи оборонного характера не помешали получить Сталинские, Ленинские и Нобелевскую премии за фундаментальные достижения в науке. Вернее, мешали, но не принципиально. Поэтому в реверсе технологий я большой угрозы для науки не вижу. Мы же стараемся реверсировать вещи, которых у нас в стране просто нет.

Скорее, существует угроза другого характера. Сейчас многие обсуждают, что если вдруг снимут санкции и мы вернемся обратно, скажем, в 2013-й год, то это один из самых плохих сценариев. Потому что в обеспечение технологического суверенитета страной уже вложены существенные ресурсы, они распланированы до 2030 года и дальше. Да, есть какие-то реверсные истории, но мы много развиваем своих идей. Строятся заводы, отлаживаются технологические цепочки. Если все это сейчас на полдороге бросить и опять начать массово покупать китайское, японское, американское, европейское, то это будет очень неэффективная трата ресурсов, которые уже вложены за последние несколько лет. Тогда в плане развития суверенитета, человеческого и технологического капитала, мы больше потеряем, чем приобретем. И именно здесь очень востребована настойчивость, последовательность и выдержка, как в науке, так и в государственной политике.

https://www.kp.ru/daily/27679/5069044/

Yoshio Tsunoda/AFLO/Global Look Press

Ученые из Физического института имени Лебедева РАН (ФИАН) и Российского квантового центра использовали алгоритмы машинного обучения при работе на квантовом компьютере. О прорыве исследователей сообщил ТАСС со ссылкой на отдел по связям с общественностью ФИАН.

Россияне использовали небольшой квантовый процессор и загрузили изображения с написанными от руки цифрами – нулем или единицей. Проанализировав данные, компьютер научился безошибочно различать цифры.

Ученые подчеркнули, что пока новая технология подходит для решения небольших задач, однако объединение ИИ и мощи квантовых компьютеров имеет большой потенциал. Такие алгоритмы позволят анализировать ДНК, моделировать сложные химические процессы и даже прогнозировать изменения на финансовых рынках.

Ранее ученые из РФ вместе с зарубежными коллегами опровергли доказательство существования «новой физики».

https://otr-online.ru/news/rossiiskie-uchenye-odnimi-iz-pervyh-primenili-ii-na-kvantovom-kompyutere-280818.html

Исследователи из Физического института имени Лебедева РАН и Российского квантового центра одними из первых в мире продемонстрировали решение прикладных задач на квантовом компьютере с применением алгоритмов машинного обучения. Ученые использовали процессор на основе ионов иттербия (Yb+) и разделили с его помощью написанные от руки изображения нуля и единицы, а также математических объектов — графов.

Подобные эксперименты проводили и ранее, но предложенный подход отличается своей оригинальностью. В частности, ученые сравнили различные способы кодирования данных в квантовые состояния и определили наиболее эффективный вариант.

В процессе работы исследователи экспериментировали с квантовыми цепями (один из способов реализации алгоритмов, который уменьшает количество шумных операций), что помогло улучшить качество вычислений. Алгоритм «обучался» на маленьком наборе данных, где каждое изображение уже имело правильный ответ (нуль или единица). В результате квантовый компьютер правильно определил все цифры как на обучающих, так и на тестовых картинках. Таким образом было показано, что даже небольшие квантовые процессоры уже могут решать простые, но практически значимые задачи, такие как классификация изображений. Это большой шаг к будущему, где квантовые процессоры будут выполнять более сложные вычисления.

В будущем технология найдет применение в создании систем искусственного интеллекта, где квантовые вычисления будут дополнять классические методы, ускоряя обучение нейросетей и повышая точность обработки данных.

Источник: ФИАН

https://t.me/vremyavperedrus/5893

Эксперимент физиков показал, что квантовые процессоры могут эффективно решать задачи классификации, используя адаптированные алгоритмы машинного обучения. Рассказываем, что делали отечественные ученые и к каким выводам они пришли.

Компактные квантовые процессоры могут эффективно решать задачи классификации, используя адаптированные алгоритмы машинного обучения.
Источник: наука.рф

Квантовый компьютер будущего в представлении нейросети.
Источник: Kandinsky 3.1

https://hi-tech.mail.ru/news/127958-rossijskie-uchenye-zapustili-mashinnoe-obuchenie-na-kvantovom-kompyutere/

Одно из первых в мире решений прикладных задач с помощью квантового компьютера продемонстрировали ученые Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) и Российского квантового центра (РКЦ). В ходе эксперимента они использовали процессор на основе ионов иттербия (Yb+) и разделили с его помощью написанные от руки изображения нуля и единицы, а также математических объектов — графов, сообщила пресс-лужба ФИАН.

Для достижения цели были задействованы алгоритмы машинного обучения, реализованные на квантовом процессоре.

«Такие технологии активно развивают во всех ведущих странах. На данный момент важный вызов — это тестирование методов квантовых вычислений на различных прикладных задачах. В частности, один из главных результат нашей работы — применение этих алгоритмов в сочетании с технологией машинного обучения», — рассказал один из участников исследования, научный руководитель группы «Квантовые информационные технологии» РКЦ Алексей Федоров.

По его словам, подобные эксперименты проводили и ранее, но предложенный российскими специалистами подход отличается своей оригинальностью. В частности, ученые сравнили различные способы кодирования данных в квантовые состояния и определили наиболее эффективный вариант.

В работе ученые использовали метод SVM (support vector machine) — это популярный для задач классификации метод машинного обучения. Он помогает разделять данные на классы посредством проведенной между ними наиболее оптимальным образом нелинейной границы. «Ядерную часть» алгоритма (сравнение данных) выполняли на квантовом процессоре. Это позволило эффективно обрабатывать даже сложные изображения.

«Для перевода ионов в квантовое состояние мы создавали суперпозиции и проводили операции запутывания кубитов. Квантовые состояния отдельных ионов изменялись с помощью лазеров и детекторов излучения. По завершении вычислений измерялось состояние иона, и на основе этих данных интерпретировались результаты работы алгоритмов машинного обучения», — описал процесс квантовых вычислений Алексей Федоров.

В процессе работы ученые экспериментировали с квантовыми цепями (один из способов реализации алгоритмов, который уменьшает количество шумных операций), что помогло улучшить качество вычислений. Алгоритм «обучался» на маленьком наборе данных, где каждое изображение уже имело правильный ответ (нуль или единица). В результате квантовый компьютер правильно определил все цифры как на обучающих, так и на тестовых картинках, то есть справился с задачей без ошибок.

Ученые показали, что даже небольшие квантовые процессоры уже могут решать простые, но практически значимые задачи, такие как классификация изображений. Это большой шаг к будущему, где квантовые процессоры будут выполнять более сложные вычисления. По словам директора ФИАН Николая Колачевского, в дальнейшем по мере развития подобная технология квантовой классификации сможет применяться для множества практических задач. Например, в медицине ее можно использовать для автоматического анализа рентгеновских снимков и данных МРТ и КТ, что поможет оперативно диагностировать заболевания.

«В области генетики и биоинформатики квантовые алгоритмы смогут проверять последовательности ДНК, выявляя мутации и предсказывая их влияние на организм. Вместе с тем химия получит инструмент для поиска новых молекулярных структур и моделирования каталитических процессов. В то же время в финансовой сфере квантовые алгоритмы смогут находить сложные закономерности в рыночных данных, улучшая прогнозирование и снижая риски», — пояснил Николай Колачевский.

В будущем данная технология найдет применение в создании систем искусственного интеллекта, где квантовые вычисления будут дополнять классические методы, ускоряя обучение нейросетей и повышая точность обработки данных.

Результаты научной работы опубликованы в Physical Review A.

https://наука.рф/news/rossiyskie-fiziki-zapustili-mashinnoe-obuchenie-na-kvantovom-kompyutere-/

Создание квантовых компьютеров, способных работать не на лабораторном столе, а в реальной жизни – ключевая задача, над которой бьются физики и инженеры всего мира.
Фото: Shutterstock.

Создание квантовых компьютеров, способных работать не на лабораторном столе, а в реальной жизни – ключевая задача, над которой бьются физики и инженеры всего мира. В Физическом институте Академии Наук им. Лебедева ученым впервые удалось скрестить квантовый компьютер и машинное обучение. Это открывает дверь в принципиально новую эпоху: эпоху ИИ на квантовых компьютерах. Статья опубликована в международном журнале Physical Review.

О ЧЕМ РЕЧЬ

В обычном компьютере всю работу выполняют электроны, которые движутся по проводам, а также пересекают барьеры в полупроводниковых элементах. Скорость движения электронов далека от скорости света, к тому же плотная упаковка микросхем в современных компьютерах приближает применение электронов к физическому пределу, после которого электрон уже перестанет работать, поскольку микросхемы станут для него слишком «мелкими», и он перестанет их замечать.

Концепция квантового компьютера проста и красива: а что, если вместо электронов использовать фотоны, то есть кванты света? Они перемещаются с максимально допустимой во Вселенной скоростью, скоростью света, и это в перспективе обещает создание машин с потрясающей производительностью.

К сожалению, не все так просто. Велики технические сложности. Так, «вычислительные ячейки» (кубиты) эффективно работают при температурах около абсолютного нуля, что превращает квантовый компьютер в энергоемкую махину. Не преодолены пока и некоторые фундаментальные ограничения: похоже, квантовые компьютеры успешно справляются с очень сложными задачами, где нужна почти человеческая «интуиция», но пасуют перед простыми математическими расчетами.

Тем временем мир захватила ИИ-лихорадка, и в ее основе, помимо алгоритмов – кремниевые чипы. Если квантовый компьютер сможет показать, что и он в состоянии быть объектом машинного обучения, это без преувеличений откроет новую эру. И вот – потрясающий результат российских физиков.

ОТЛИЧАТЬ ЦИФРУ ОТ ЦИФРЫ

Исследователи из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) и Российского квантового центра (РКЦ) одни из первых в мире продемонстрировали решение прикладных задач на квантовом компьютере. Для своих экспериментом они использовали процессор на основе ионов иттербия (Yb+). Суть опыта заключалась в том, что квантовый компьютер научили различать написанные от руки цифры, нуль и единицу, а также математические объекты – графы. Эта задача является классической, и именно на ней натаскивают алгоритмы распознавания образов. Для достижения цели были задействованы алгоритмы машинного обучения, реализованные на квантовом процессоре.

- Такие технологии активно развивают во всех ведущих странах. На данный момент важный вызов – это тестирование методов квантовых вычислений на различных прикладных задачах. В частности, один из главных результат нашей работы – применение этих алгоритмов в сочетании с технологией машинного обучения, – говорит научный руководитель группы «Квантовые информационные технологии» РКЦ Алексей Федоров.

Нельзя сказать, что никто не пытался сделать этого ранее. Но результат был так себе – именно поэтому мы не слышим на каждом углу про машинное обучение квантовых компьютеров. Россияне применили новый, оригинальный подход. Так, они задействовали метод SVM (support vector machine). Его суть заключается в том, что машина учится устанавливать как бы границу между образами: вот это одна цифра, вот это другая. Именно так работает наш мозг, что позволяет нам узнавать цифру и букву, написанную пусть строго, пусть дизайнерски, и даже читать почерк врачей. «Ядерную часть» алгоритма (сравнение данных) выполняли на квантовом процессоре. Это позволило эффективно обрабатывать даже сложные изображения.

ЖУТКОЕ ДАЛЬНОДЕЙСТВИЕ В ДЕЛЕ

- Для перевода ионов (рабочий материал кубита – КП) в квантовое состояние мы создавали суперпозиции и проводили операции запутывания кубитов. Квантовые состояния отдельных ионов изменялись с помощью лазеров и детекторов излучения. По завершении вычислений измерялось состояние иона, и на основе этих данных интерпретировались результаты работы алгоритмов машинного обучения, – говорит Алексей Федоров.

Запутанность – особое состояние, теоретически открытое еще на заре квантовой механики и названное Эйнштейном «жутким действием на расстоянии». С помощью специальных манипуляций две квантовые системы «запутываются», после чего, даже если их разделить физически (на любое расстояние, хоть в далекую галактику один послать, а другой дома оставить) – состояние одного будет однозначно определять состояние другого. Часто в шутку приводят пример с… носками. Если, прилетев в отпуск, вы обнаружите, что забыли один носок, и тот, что у вас в чемодане – левый, значит, дома остался правый.

Ученые экспериментировали с квантовыми цепями (один из способов реализации алгоритмов, который уменьшает количество шумных операций), что помогло улучшить качество вычислений.

Алгоритм «обучался» на маленьком наборе данных, где каждое изображение уже имело правильный ответ (нуль или единица). В результате квантовый компьютер правильно определил все цифры как на обучающих, так и на тестовых картинках, то есть справился с задачей без ошибок.

Итак, впервые удалось продемонстрировать, что даже небольшие квантовые процессоры уже могут решать простые, но практически значимые задачи, такие, как классификация изображений. Это открывает квантовым компьютерам целый пласт практических применений, где потребуется их скорость и способность разгадывать нетривиальные задачи. Скажем, ИИ уже активно применяют для рассматривания снимков КТ и МРТ ми ранней диагностики, но процент «брака» (то, что называется «галлюцинацией») у кремниевых чипов очень высок. Квантовый компьютер определенно справится лучше.

- В области генетики и биоинформатики квантовые алгоритмы смогут проверять последовательности ДНК, выявляя мутации и предсказывая их влияние на организм. Вместе с тем химия получит инструмент для поиска новых молекулярных структур и моделирования каталитических процессов. В то же время в финансовой сфере квантовые алгоритмы смогут находить сложные закономерности в рыночных данных, улучшая прогнозирование и снижая риски, – говорит директор ФИАН Николай Колачевский.

В будущем технология найдет применение в создании систем искусственного интеллекта, где квантовые вычисления будут дополнять классические методы, ускоряя обучение нейросетей и повышая точность обработки данных, поясняют в ФИАН.

https://www.kp.ru/daily/27706.5/5094969/