Показательно, что новый век ФИАН открыл одним из наиболее выдающихся научных событий: страна обрела седьмого лауреата Нобелевской премии по физике – фиановца В.Л. Гинзбурга
И на этом череда признания заслуг ученых-фиановцев не прекратилась. Начиная с 2000 года, было вручено около 100 государственных, международных наград и наград РАН, среди которых: Премия Президента РФ, Премия Правительства РФ, Орден «За заслуги перед Отечеством» (III и IV степеней), Орден Дружбы, Орден Почета, Орден Почетного легиона (Франция), Командорский крест Ордена заслуг перед Республикой Польша, Премия Грубера по космологии, Международная Премия и Медаль Дж. А. Уилера, Премия Ф.В. Бесселя, медаль ордена «За заслуги перед Отечеством» (I и II степеней), Медаль Международной ассоциации перспективных материалов (International Association of Advanced Materials, IAAM), звание «Заслуженный деятель науки РФ», Золотая медаль им. С.И. Вавилова РАН, Золотая медаль им. Н.Г. Басова РАН, Золотая медаль им. П.Н. Лебедева РАН и другие.
Пережив вместе со страной эпоху потрясений и полномасштабных преобразований, Институт стал вновь наращивать темпы и качество научных исследований, опираясь на свое уникальное прошлое, неустанно и плодотворно работая в настоящем, и формируя будущее науки. Некоторые из научных задач ФИАН стартовали в наши дни, но их вклад в развитие науки и общества определен на долгие годы вперед: исследования космоса, создание новых инновационных материалов, решение остросоциальных задач на стыке наук и многое другое.
Исторически сложившаяся широкая тематика исследований обусловила современную структуру ФИАН, включающую: шесть научных отделений; филиалы в Самаре, Пущино, Протвино и Долгопрудном; технопарк в г. Троицке; Центр высокотемпературной сверхпроводимости и квантовых материалов; несколько обособленных лабораторий и отделов. И в каждом из подразделений, с одной стороны, помнят о заслугах старших поколений и чтут традиции, заложенные ими; а, с другой стороны, продолжают исследования по самым актуальным, современным вопросам физики.
Астрокосмический центр (АКЦ) ФИАН проводит фундаментальные исследования в области астрофизики, включая космологию, структуру и эволюцию астрономических объектов, межзвездного и межпланетного пространства; АКЦ ФИАН занимается развитием новых наземных и космических астрономических систем для изучения космоса в различных диапазонах электромагнитного спектра.
Коллектив АКЦ ФИАН в течение 20 лет работал над созданием наземно-космического радиоинтерферометра «Радиоастрон», который представляет собой космический радиотелескоп «Спектр-Р» диаметром 10 метров, работающий совместно с наземными радиообсерваториями. За 7, 5 лет успешной работы на орбите, с момента запуска в июле 2011 года, с беспрецедентным угловым разрешением (порядка 8 угловых микросекунд дуги) были получены уникальные научные данные более чем о 250 объектах дальнего космоса. Сделаны новые открытия в области физики квазаров, пульсаров и космических мазеров. «Спектр-Р» отмечен в книге рекордов Гиннеса как «Самый большой космический радиотелескоп».
В настоящее время коллектив АКЦ ФИАН в рамках Федеральной космической программы РФ работает над созданием космической обсерватории «Спектр-М» («Миллиметрон»). Этот 10-метровый криогенный телескоп предназначен для изучения объектов Вселенной в диапазоне от миллиметров до десятков микрометров с беспрецедентной чувствительностью. Космическая обсерватория будет работать как в режиме одиночного телескопа для наблюдения очень далеких космических объектов и регистрации физических процессов ранней Вселенной, так и в режиме наземно-космического интерферометра для изучения компактных объектов со сверхвысоким угловым разрешением, в том числе, ближайших окрестностей горизонта событий сверхмассивных черных дыр.
В Отделении квантовой радиофизики (ОКРФ), созданном лауреатом Нобелевской премии по физике академиком Н.Г. Басовым и носящем его имя, были получены важнейшие результаты в области физики лазеров, физики плазмы и оптоэлектроники. Исследования сотрудников ОКРФ по созданию полупроводниковых квантовых генераторов и химических лазеров на цепных реакциях были удостоены Ленинских премий. Работы по созданию и исследованию лазеров на неодимовом стекле, мощных электроионизационных и фотодиссоционых лазеров, по обнаружению явления обращения волнового фронта, по созданию ультрастабильных по частоте лазеров и ряд других, были отмечены Государственными премиями СССР и РФ, и Премиями правительства РФ. Н.Г. Басовым с сотрудниками была предложена идея и начаты работы по лазерному термоядерному синтезу.
В XXI веке фундаментальные и прикладные исследования в ОКРФ по различным направлениям квантовой радиофизики активно продолжаются. Созданы гибридные фемтосекундные тераваттные лазерные системы УФ- и видимого диапазонов. Осуществлена эффективная накачка лазерными диодами лазеров на красителях, перестраиваемых в широкой области видимого диапазона спектра. Методами нелинейной оптики реализована конверсия частоты генерации компактных газовых лазеров с накачкой щелевым ВЧ разрядом в широкий ИК-диапазон от ~2 до 20 мкм. Предложен новый механизм синхронизированного лазерного ускорения ионов экстремальным «медленным» светом. Построена теория генерации сверхсильных поверхностных токов вылетающими из мишени лазерно-нагретыми электронами. Разработан компьютерный метод восстановления спектров рентгеновского излучения плазмы. Созданы самоорганизующиеся спиральные наноструктуры жидкокристаллических сегнето- и антисегнетоэлектриков с шагом спирали ~50нм. Разрабатываются новые виды голографических дисплеев дополненной реальности. При помощи фемтосекундных лазерных импульсов сформированы различные поверхностные микро- и наноструктуры, позволяющие просветлять ИК-оптику, усиливать фотоэмиссию, подавлять развитие патогенных бактериальных биопленок.
В активе отделов и лабораторий, входящих в состав Отделения оптики, много научных достижений, вошедших в золотой фонд мировой науки. Здесь работали такие всемирно известные ученые, как С.И. Вавилов Г.С. Ландсберг, С.Л. Мандельштам.
Фундаментальные исследования Отделения оптики являются основой для развития новых научных направлений. Отделение оптики ведет, в частности, исследования на космических аппаратах. В эксперименте «Коронас» получены изображения Солнца в рентгеновском излучении с разной жесткостью, что дает возможность определить структуру солнечной атмосферы и представить ее разрез по высоте. Ведутся также работы по определению распределения концентрации озона в атмосфере Земли на основе расшифровки величины уширения линии излучения озона в миллиметровом диапазоне волн.
Основной целью Отделения теоретической физики им. И.Е. Тамма является выполнение фундаментальных научных исследований в области теоретической физики. В своей деятельности ОТФ всегда руководствуется принципами, заложенными при его создании И.Е. Таммом и В.Л. Гинзбургом, в соответствии с которыми для работ сотрудников отделения характерна универсальность и фундаментальность исследований. Работы сотрудников Отделения охватывают широкий спектр самых разных направлений современной физики – от теории твердого тела до теории биофизики.
Отделение физики твердого тела (ОФТТ) образовано в 1990 г. на базе Лаборатории физики полупроводников, созданной в 1934 г. (первоначально это была Лаборатория физики диэлектриков) академиком Бенционом Моисеевичем Вулом (1903-1985). В Отделении/Лаборатории открыто сегнетоэлектричество в титанате бария; созданы первые в СССР диоды и транзисторы, полупроводниковые лазеры (совместно с ОКРФ), алмазные детекторы ядерных излучений; первые в мире диффузионные транзисторы. Созданы лазеры субмиллиметрового (на горячих носителях заряда в германии) и дальнего ИК (на основе узкозонных полупроводников) диапазонов. Установлены основные закономерности ударной ионизации примесей, обнаружена конденсация экситонов и установлены основные свойства электронно-дырочной жидкости. Обнаружены переход металл-изолятор в двумерных дырочных слоях и осцилляции намагниченности ВТСП в сверхсильных магнитных полях (до 300 Т).
Структура ОФТТ: 4 отдела, которые включают в себя 15 лабораторий. В отделении работают 1 академик и 2 члена-корреспондента РАН, 24 доктора и 67 кандидатов наук, более четверти научного коллектива – молодые ученые.
Основные направления исследований: экспериментальные и теоретические исследования конденсированных веществ, твердотельных и молекулярных наноструктур для наноэлектроники и нанофотоники; оптические и транспортные свойства; примеси и дефекты; неравновесные явления, экситоны, фононы, фазовые переходы, быстропротекающие процессы, пикосекундная акустика; лазеры и фотоприемники; молекулярно-пучковая эпитаксия; топологические материалы, атомарно тонкие пленки; сверхпроводимость; магнитные свойства, ЯМР-спектроскопия, спиновая динамика; магнитно-резонансная томография; физика плотной плазмы; лазерные мишени для управляемого термоядерного синтеза.
В Отделении ядерной физики и астрофизики (ОЯФА) в настоящее время ведутся исследования в области физики космических лучей в Памирской экспедиции, на Тянь-Шаньской высокогорной научной станции (ТШНВС), стратосферное зондирование в Антарктиде Долгопрудной научной станцией (ДНС), разрабатываются космические эксперименты по космическим лучам и гамма-астрономии (ГАММА-400), астрофизики околосолнечного пространства (СОЛНЦЕ-ТЕРАГЕРЦ), нейтринной физики, физики элементарных частиц и ускорителей в ЦЕРН, ОИЯИ (Дубна), С-25Р (Троицк).
Сотрудники ОЯФА участвуют в исследования в ЦЕРН по следующим экспериментам:
ATLAS – поддержка функционирования трекового детектора переходного излучения, оптимизация и развитие программного обеспечения. Поиск и исследования экзотических каналов распада бозона Хиггса;
CMS – измерение характеристик процессов с рождением струй в рр столкновениях, исследование поведения сечений взаимодействия протонов в широкой области энергий;
SHIP – моделирование, конструирование и тестовые испытания прототипа эмульсионного детектора – детектирующего элемента нейтринного детектора;
COMPASS – набор данных по глубоко неупругому рассеянию пучка поляризованных мюонов на поляризованной мишени;
NA64 – участие в разработке трековых детекторов на основе тонкостенных пропорциональных камер, компьютерное моделирование процессов образования «темного фотона» при взаимодействии электронов с веществом;
GBAR – эксперименты по исследование гравитационных свойств ультрахолодного антиводорода;
CLOUD – получены новые результаты о роли заряженных частиц в атмосферных процессах.
В ОИЯИ (Дубна) на сооружаемом новом коллайдере NICA ведутся совместные работы по мегасайенс эксперименту NICA-SPD. Проводятся исследования с использованием ионных пучков на установке ГЕЛИС.
На сильноточном импульсном электронном/ионном ускорителе ЭРГ ведутся исследования явлений, возникающих в атмосферных разрядах.
Сравнительно недавно начал исследования Центр высокотемпературных сверхпроводников и квантовых материалов (ЦВСТПиКМ). Идея создания в ФИАН Центра для проведения экспериментальных работ по созданию новых высокотемпературных (ВТСП) материалов была выдвинута лауреатом Нобелевской премии академиком В.Л. Гинзбургом в его письме Президенту РФ В.В. Путину в 2006 году. Эта идея получила поддержку, и в 2008 г. была принята Федеральная адресная инвестиционная программа, в рамках которой предполагалось провести кардинальную реконструкцию корп. 10 ФИАН с целью создания там лаборатории высокотемпературной сверхпроводимости и оснащения лаборатории современным научным оборудованием. Для руководства этим крупным проектом В.Л. Гинзбург привлек д.ф.-м.н. В.М. Пудалова, который (имея опыт работы в лучших лабораториях мира) мечтал создать в России современную лабораторию мирового уровня, где, с привлечением талантливой молодежи из числа студентов и аспирантов МФТИ, МГУ и МИФИ, могли бы проводиться исследования по актуальным проблемам физики конденсированного состояния. С этой целью В.М. Пудалов собрал коллектив единомышленников из числа сотрудников Лаборатории сильнокорелированных электронных систем и Лаборатории сверхпроводимости. Благодаря организаторскому таланту и настойчивости В.М. Пудалову удалось к 2019 г. осуществить в ФИАН строительство нового современного корпуса «Центра высокотемпературной сверхпроводимости и квантовых материалов им. В.Л. Гинзбурга», оснащенного по последнему слову техники. Центр имеет «чистые» помещения общей площадью около 300 кв.м., где возможно изготавливать различные структуры на основе сверхпроводников и квантовых материалов и проводить исследования их свойств. В состав оборудования Центра входит более 100 современных научных установок, в том числе уникальных, со средней датой выпуска. В настоящее время в Центре работают 50 человек, средний возраст сотрудников – 40 лет.
Пущинская радиоастрономическая обсерватория им. В.В. Виткевича (ПРАО) АКЦ ФИАН – одна из крупнейших радиоастрономических обсерваторий в мире. Здесь расположены три больших радиотелескопа: РТ-22, ДКР-1000 и БСА, которые входят в перечень уникальных стендов и установок России.
Радиотелескоп РТ-22 ФИАН успешно использовался в проекте Радиоастрон (2011-19 г.г.) для приема информации с радиотелескопа КРТ-10 на космическом аппарате Спектр-Р.
Радиотелескоп БСА ФИАН, работающий в метровом диапазоне волн, в 2010-15 годах подвергся серьезной модернизации, намного повысившей эффективность его использования. Была радикально улучшена мгновенная чувствительность радиотелескопа на первой управляемой диаграмме направленности (ДН) для наблюдений пульсаров на цифровых радиометрах и создана третья стационарная 96 лучевая ДН для круглосуточного мониторинга неба. Наблюдения на обеих ДН могут идти одновременно.
Основные направления исследований Обсерватории: околосолнечная плазма, межзвездная плазма в Галактике, источники нестационарного излучения, включая пульсары и транзиенты, радиогалактики и квазары.
В 2019 году сотрудники Самарского филиала (СФ) ФИАН совместно с коллегами из Самарского университета и университета Эмори впервые в мире получили генерацию лазера на метастабильных атомах аргона с поперечной оптической накачкой. С целью создания лазера на инертных газах с оптической накачкой определены коэффициенты уширения и сдвига линий поглощения атомов Ar, Kr, Ne.
C использованием новейших методов квантовой химии и статистической физики высокого уровня найдены механизмы формирования графеноподобных структур в условиях высоких (горение) и сверхнизких (межзвездные облака, планетарные атмосферы) температур.
На основе оптики спиральных пучков, разработанной в СФ ФИАН, предложен принципиально новый метод анализа контурных изображений.
Теоретически обоснована и численно подтверждена возможность построения сильно закрученных спиральных пучков, актуальных для задач оптической микроманипуляции и наноскопии. Разработан единый метод построения таких пучков.
Разработаны новые типы жидкокристаллических модуляторов для генерации структурированных световых полей, включая быстродействующую секторную спиральную пластину на основе новых жидкокристаллических сегнетоэлектриков (совместно с отделом оптоэлектроники ФИАН).
Исследованы затухание и дисперсия медленных магнитоакустических волн из-за дисбаланса между процессами нагрева и охлаждения в солнечной короне. Рассмотрены особенности распространения альфвеновских волн в тепловыделяющей плазме, продемонстрирована возможность их усиления в результате самовоздействия.
Теоретически исследована пространственно-временная динамика широкоапертурного лазера динамического класса B с периодической временной модуляцией параметра накачки, показана возможность подавления поперечных неустойчивостей в таких лазерах с помощью когерентной оптической инжекции.
Исследованы термоэлектрические свойства градиентных полимерных композитов с нановключениями, изготовленных методом лазерного спекания. В сотрудничестве со Сколтех экспериментально исследовано влияние лазерного термоциклирования и многократного отпуска на структурную неоднородность и электромеханические свойства образцов из нитинола (сплава c эффектом памяти формы).
Троицкое обособленное подразделение «Троицкий Технопарк ФИАН» (ТОП ФИАН) создан и имеет выраженную инновационную направленность. ТОП ФИАН образован в 2008 г. из Особого Конструкторского Бюро ФИАН в г. Троицке (в дальнейшем – Троицкий филиал ФИАН), созданного лауреатом Нобелевской премии, академиком Н.Г. Басовым в 1963 г. Цель формирования ТОП ФИАН – организация эффективных механизмов управления инновационными наукоемкими проектами и их финансирования. Тематика работ в Технопарке включает научное приборостроение, оптоэлектронику, лазерную технику, в том числе разработку и создание компонентов и полуфабрикатов для нее, материаловедение и создание новых материалов.
Физико-технический центр (ФТЦ) ФИАН вырос из Протвинского филиала Института ядерной физики Сибирского отделения Академии наук (ФИЯФ).С момента создания в 1995 г. и по настоящее время ФТЦ ФИАН руководит д.ф.-м.н. В.Е. Балакин. Основной целью ФТЦ ФИАН является выполнение фундаментальных и прикладных научных исследований в области физики и смежных областях. Основными направлениями деятельности филиала являются:
– Физика и техника ускорителей;
– Новые физические методы в научных исследованиях, технике, медицине и экологии.
