СМИ о нас
| 14.12.22 | 14.12.2022 Вестник Глонасс. Сверхточные часы для спутников «Глонасс» испытают в космосе в 2023 году |
На 2023 год запланированы летные испытания нового водородного стандарта частоты навигационных спутников «Глонасс», новинка позволит увеличить точность российской глобальной навигационной системы, сообщил директор Физического института имени Лебедева РАН (ФИАН) Николай Колачевский на заседании президиума РАН.
Он отметил, что в основе глобальной навигации ГЛОНАСС, GPS, BeiDou и Galileo лежат точные сигналы частоты, которые генерируются на Земле и на спутниках.
«Хотел бы сфокусироваться на мазерах (квантовых генераторов сантиметровой длины волны, излучающих сверхточные частоты для различных измерений) … Россия в этом направлении занимает лидирующие позиции. В мире уже создано несколько тысяч водородных стандартов, и половина из них произведена в России и широко экспортируется. … Сейчас [в России] делаются лучшие мазеры в мире по своим характеристикам», - сказал ученый.
Однако он отметил, что несмотря на такое развитие мазерной техники, Россия немного отстает от европейцев в плане систем глобального позиционирования.
«Если Galileo уже оснащен бортовыми водородными стандартами, которые обеспечивают погрешность несколько единиц после 15 знака после запятой, мы только подходим к этой задаче. Нижний Новгород сделал такие системы, уже давно их реализовал, продемонстрировал, оттестировал, но летные испытания намечены на 2023 год, некая инерциальность связки науки и прикладных направлений присутствует. Если это будет реализовано, то мы от части навигационных погрешностей точно избавимся», — сказал Колачевский.
| 14.12.22 | 14.12.2022 Общественная служба новостей. В ФИАН пройдут мероприятия, посвященные 100-летию со дня рождения Николая Басова |
В среду 14 декабря в Физическом институте имени П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) состоятся торжественные мероприятия, посвященные 100-летию со дня рождения советского и российского физика, лауреата Нобелевской премии Николая Геннадиевича Басова.
В 15:00 в конференц-зале начнется трансляция фильма «Прометей лазерной эры».
В 16:30 в колонном зале пройдет фуршет, во время которого можно будет обменяться воспоминаниями о великом ученом.
В 18:30, также в колонном зале, ожидается музыкальный вечер. Для зрителей будут играть студенты МФТИ, мех-мата МГУ, МАИ – учащиеся педагогической практики РАМ имени Гнесиных и студенты Российской академии музыки имени Гнесиных. В программе фортепианные и камерно-инструментальные сочинения русских и зарубежных композиторов: Доменико Скарлатти, Ференц Лист, Фредерик Шопен, Петр Ильич Чайковский, Сергей Сергеевич Прокофьев и другие.
Николай Басов родился 14 декабря 1922 года. Он является выпускником Московского инженерно-физического института (МИФИ) 1950 года. В 1978 году организовал и возглавил кафедру квантовой электроники, впоследствии переименованную в кафедру лазерной физики.
Басов лауреат Нобелевской премии по физике (1964), Ленинской премии (1959) и Государственной премии СССР (1989). Ученый внес значительный вклад в развитие квантовой электроники и появление лазерных установок, став одним из создателей микроволнового аммиачного генератора – мазера.
| 14.12.22 | 14.12.2022 Реадовка.Ру. В России празднуют 100 лет со дня рождения выдающегося физика Басова |
Сегодня, 14 декабря, исполняется 100 лет со дня рождения Николая Геннадиевича Басова, выдающегося ученого-физика. Он сделал значительный вклад в развитие отечественной квантовой электроники и создание лазерных установок.
В честь этого события указом президента РФ Владимира Путина, подписанного в августе, проводится ряд праздничных мероприятий. Одно из них – учреждение специальной стипендии имени Басова для аспирантов Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, продолжающих дело легендарного ученого.
Одно из главных достижений ученого – разработка и создание микроволнового аммиачного генератора мазера, совместно с А.М.Прохоровым. До того, как прийти на научную стезю, прославившую его, Николай Геннадиевич отдал долг родине на войне, служа фельдшером на 1 Украинском фронте.
| 14.12.22 | 14.12.2022 Российская Газета. Создатель квантовой электроники и Нобелевский лауреат: сегодня исполняется 100 лет со дня рождения Николая Басова |
14 декабря исполнилось 100 лет со дня рождения нобелевского лауреата по физике, выпускника и профессора МИФИ академика Николая Басова. Одного из создателей квантовой электроники.
Нобелевскую премию в 1964 году Николай Басов получил вместе с советским физиком Александром Прохоровым и американским физиком Чарлзом Таунсом - за фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей на лазерно-мазерном принципе.
Николай Басов был создателем и главой научной школы, признанной во всем мире. При этом, как рассказывали его коллеги, он сам активно работал до последнего дня жизни.
Самое интересное, что первая специальность Басова была совершенно далека от физики. Он окончил школу в 1941 году и был направлен в Куйбышевскую военно-медицинскую академию, где получил специальность фельдшера. В войну сражался на Украинском фронте.
Однажды в полевых условиях он сделал операцию раненому бойцу. "У одного солдатика случился аппендицит, - рассказывал сам Басов. - Его надо резать, я всего один раз видел, как профессор удалял аппендикс, я ему чуть-чуть ассистировал, подавал разные инструменты. Я поставил четырёх солдат, которые держали простыню сверху - с наката землянки сыпались грязь и песок. Дал полстакана спирта вместо наркоза и сделал операцию".
Операция прошла успешно, и впоследствии Николай Геннадиевич гордился ей не меньше, чем Нобелевской премией.
Но наука манила. И уже тогда будущий Нобелевский лауреат носил в вещевом мешке учебник по теории относительности. Как рассказывают, после демобилизации в феврале 1946-го, Басов случайно увидел объявление о дополнительном наборе в МИФИ. Это решило судьбу.
Еще до окончания учебы Николай Басов устроился лаборантом в Физический институт Академии наук (ФИАН), где затем продолжил работать в качестве научного сотрудника под руководством Михаила Леонтовича и Александра Прохорова. Защитил кандидатскую диссертацию, потом - докторскую по теме "Молекулярный генератор".
В 1963 году будущий нобелевский лауреат вернулся в МИФИ в качестве профессора и проработал в институте до последнего. В 1978-м он организовал и возглавил кафедру квантовой электроники, переименованную затем в кафедру лазерной физики.
Научная работа Николая Басова была посвящена квантовой электронике и ее применениям. Вместе с Александром Прохоровым он установил принцип усиления и генерации электромагнитного излучения квантовыми системами, что позволило в 1954 году создать первый квантовый генератор (мазер) на пучке молекул аммиака. В следующем году была предложена трехуровневая схема создания инверсной населенности уровней, нашедшая широкое применение в мазерах и лазерах…
Басов участвовал в разработке различных типов полупроводниковых лазеров, проводил исследования по мощным газовым и химическим лазерам. Под его руководством были созданы фторводородный и йодный лазеры, а затем эксимерный лазер. Ученому принадлежит идея использования лазеров для управляемого термоядерного синтеза, он предложил методы лазерного нагрева плазмы, проанализировал процессы стимулирования химических реакций лазерным излучением.
Также он разработал физические основы создания квантовых стандартов частоты, выдвинул идеи новых применений лазеров в оптоэлектронике, инициировал исследования по нелинейной оптике.
Как отмечают ученые, научное наследие Николая Басова огромно. Трудно перечислить все направления, в которых он был инициатором и которые развивались под его научным руководством.
Ученый ушел из жизни 1 июля 2001 года. Его похоронили на Новодевичьем кладбище в Москве. В 2017 году на Аллее нобелевских лауреатов НИЯУ МИФИ был открыт памятник Николаю Басову работы скульптора Александра Миронова.
Известные российские и зарубежные ученые-физики обсудили вклад в мировую науку ученого-мифиста, нобелевского лауреата Николая Басова на Международном научном семинаре "Басовские чтения в НИЯУ МИФИ". Мероприятие прошло в преддверии 100-летия со дня рождения Николая Басова.
| 14.12.22 | 14.12.2022 Известия. Во весь свет: в РФ отмечают столетие одного из создателей лазера |
Как открытие нобелевского лауреата Николая Басова подарило нам интернет, операции по коррекции зрения и возможность проверять картины на подлинность
Ровно сто лет назад — 14 декабря 1922 года — родился знаменитый советский физик, основоположник квантовой электроники, нобелевский лауреат Николай Басов. Этот выдающийся ученый стал одним из разработчиков первого в мире лазера. Именно благодаря этому открытию сегодня существует интернет, медицинские оптические приборы, в частности для коррекции зрения, считыватели штрих-кодов, компакт-диски и многое другое. Вклад исследователя в отечественную и мировую науку отметил президент Владимир Путин — летом он подписал указ о праздновании юбилея физика.
Квантовое соревнование
14 декабря в России вспоминают физика, который стал одним из «отцов» современных лазерных технологий — Николая Геннадьевича Басова. В этот день ему исполнилось бы 100 лет. Вклад ученого в отечественную и мировую науку отметил президент Владимир Путин и подписал этим летом указ о праздновании его юбилея. В документе прописано, что начиная с 2023 года будет учреждено пять персональных стипендий им. Н.Г. Басова для аспирантов Физического института им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН РАН).
Николай Басов — основоположник квантовой электроники и нобелевский лауреат. Он родился 14 декабря 1922 года в небольшом городе Усмань Тамбовской губернии. Путь будущего ученого к научному прорыву от начала получения высшего образования был крайне быстрым, хотя само образование он получил достаточно поздно. Когда Басову исполнилось 19, началась Великая Отечественная война. В армии будущий разработчик первого лазера прошел подготовку как ассистент врача в Куйбышевской медицинской академии. Только по окончании войны Николай Басов поступил в МИФИ и уже с третьего курса начал работать лаборантом в ФИАН.
— Николай Геннадьевич поступил в МИФИ случайно, — рассказала «Известиям» профессор НИЯУ МИФИ, заведующая лабораторией радиационной биофизики и биомедицинских лабораторий ФИАН РАН Ирина Завестовская. — Он приехал в 1946 году с фронта, в конце сентября, зачисление на физический факультет МГУ уже закончилось. Он ехал в трамвае и увидел объявление, что Московский механический институт, как тогда назывался НИЯУ МИФИ, сообщает о дополнительном наборе фронтовиков — зимний набор.
В 1964 году Николаю Басову, его научному руководителю Александру Прохорову и американскому физику Чарльзу Хард Таунсу дали Нобелевскую премию за принцип работы квантового генератора (мазера или лазера — сокращенно от Мicrowave Аmplification by Stimulated Emission of Radiation и Light Аmplification by Stimulated Emission of Radiation).
Лазер — это устройство, усиливающее свет путем вынужденного излучения. Возможность создания этого прибора была сначала предсказана в теории, а лишь много лет спустя удалось построить первый образец. Вынужденное излучение было объяснено с точки зрения квантовой теории Альбертом Эйнштейном, а первое воплощение этого принципа в железе началось в 1950-х годах независимо различными группами ученых, наиболее известными из которых стали Чарльз Таунс, Александр Прохоров и Николай Басов.
Однако само открытие первого лазера как прибора приписывают американскому инженеру и физику Теодору Мейману. Хотя теоретические основы его создания заложили Басов, Прохоров и Таунс. При этом наши ученые шли собственным путем, рассказал «Известиям» начальник отдела молекулярной физики Института общей физики РАН им. А.М. Прохорова, профессор института физических исследований и технологий РУДН Евгений Степанов.
— Они занимались молекулярной спектроскопией и знали уравнения Эйнштейна. Прохоров вспоминал, что ему идея открытого резонатора пришла во время лыжной прогулки. Его осенило, и он палочкой нарисовал схему на снегу. А поскольку Басов был его аспирантом и ближайшим коллегой, то всё это они обсуждали. И отлично друг друга дополняли, — рассказал он.
В Америке же, по словам эксперта, было всё по-другому. Теодор Мейман первым запатентовал изобретение, а Таунс написал первые статьи. Поэтому возник конфликт. Когда речь зашла о коллективе, который будет награжден за получение лазера, Таунс сделал всё возможное, чтобы его коллегами стали русские ученые, потому что он хотел, чтобы в США остался только один изобретатель. Однако слава изобретателя прибора досталась Мейману, хотя опрошенные «Известиями» ученые подчеркивают, что опирался он именно на идеи наших специалистов.
Колыбель всех лазеров
Незадолго до нобелевского триумфа еще совсем молодого 36-летнего исследователя Николая Басова назначили заместителем директора ФИАН, а с 1973 по 1989 год он был директором этого института. Здесь он организовал Лабораторию квантовой радиофизики. Со временем она превратилась в отделение, которому присвоили имя нобелевского лауреата, подчеркнул руководитель этого самого отделения квантовой радиофизики им. Н.Г. Басова ФИАН РАН Андрей Ионин.
— В него входят 15 лабораторий, где проводят самые разные исследования, в частности, посвященные термоядерному синтезу. Буквально на днях появилась новость о том, что американцы с помощью данной технологии получили энергию больше, чем затратили на ее получение. Интересно, что это получилось к столетию Николая Басова — своеобразный подарок, — рассказал он.
Басов и его коллеги изобрели большое семейство лазеров. Как рассказали «Известиям» эксперты, речь идет фактически о всех приборах, будь то медицинские установки или механизмы, применяемые в военных целях. Более того, лазерные технологии, которые сейчас используют в телекоммуникациях, стали возможны благодаря открытиям, совершенным в 1954 году Николаем Басовым и его руководителем, добавил старший научный сотрудник лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ Глеб Федоров.
— Все виды лазеров появились благодаря ему. Это было самое начало. Например, оптоволоконные линии связи межу континентами для передачи данных на уровне провайдеров интернета передают лазерные пучки. Также у Басова были исследования в области астрофизики про излучение галактик, — отметил эксперт.
В этом году на всех крупных мировых конференциях в области фотоники обязательно есть доклады, посвященные 100-летнему юбилею Николая Басова и его вкладу в становление этой области науки, подчеркнул начальник управления образовательных программ и подготовки кадров Центра компетенций НТИ «Фотоника» Пермского государственного национального исследовательского университета Виктор Криштоп.
— Военные делали ставки на создание лазерного оружия, которое сегодня существует и даже способно сбивать небольшие дроны и самолеты на расстоянии в несколько километров. Однако медики нашли гораздо больше областей применения лазера. Самая известная, наверное, — лазерная коррекция зрения, в числе других найдем хирургию и косметические операции, — рассказал он.
Притом что открытия Николая Басова действительно перевернули мир технологий, коллеги всегда отмечали его скромность и жизнелюбие.
— Он был самым обычным человеком, но видно было, что культурный и образованный, он обладал многими свойствами, которые отличали его от других, прежде всего, конечно, отношение к науке. А по другим вопросам он был как и все обычные люди. Очень любил фотографии делать до того, как наукой занялся, — вспоминал заведующей лабораторией полупроводниковых лазеров ФИАН Юрий Попов (из документальных материалов РЕН ТВ).
Николай Басов умер 1 июля 2001 года в возрасте 78 лет. Сегодня лазеры используют в самых разных сферах, улучшая жизнь человека и делая работу и отдых приятнее и проще: в дальномерах, считывателях штрих-кодов, системах иллюминации и проверки подлинности шедевров искусства. Однако всё это было бы невозможно без открытий физика Басова, подчеркнули опрошенные «Известиями» ученые.
| 13.12.22 | 13.12.2022 Московский Комсомолец. Американцы произвели термоядерный прорыв к 100-летию советского академика Басова |
В Ливерморской лаборатории получили больше энергии, чем затратили
Долгожданный научный прорыв, который был предсказан в далеком 1961 году выдающимся советским ученым, нобелевским лауреатом Николаем Басовым, похоже все-таки произвели американские исследователи. Подоспели аккурат к его 100-летнему юбилею, который празднуется 14 декабря. По сообщению издания The Financial Times, учёные из Ливерморской национальной лаборатории США совершили прорыв, впервые получив в результате термоядерного синтеза больше энергии, чем было потрачено на запуск реакции.
Установка NIF. Фото: Ливерморская лаборатория США.
Ученые давно мечтают о приручении термоядерной энергии. По эффективности и безопасности она могла бы заменить все другие источники энергии, включая наиболее эффективные сегодня атомные электростанции.
Если ядерная энергетика была переведена на мирные рельсы уже через пять лет после испытания ядерной бомбы, термояд — аналог солнечных реакций – долго не удавалось приручить. Только задумайтесь — первая водородная (термоядерная) бомба была взорвана 69 (!) лет назад, а земное «солнце» пока еще не запылало.
Справка «МК» Классическая термоядерная реакция происходит при преодолении электростатического отталкивания двух положительно заряженных ядер дейтерия и трития.
Потому так важен результат, о котором сообщила в понедельник заокеанская пресса. В Ливерморской национальной лаборатории осуществлен так называемый инерционный управляемый термоядерный синтез, а именно столкновение дейтерия и трития при помощи самого большого в мире лазера. Американцы произвели взрыв в национальном комплексе National Ignition Facility (NIF) – Национальная система лазерного поджига. В результате было сгенерировано 2,5 мегаджоулей энергии — почти 120 % от затраченного лазером 2,1 мегаджоуля. В Министерстве энергетики США официального заявления пока не сделали, но назвали эксперимент «крупным научным прорывом».
Камера взаимодействия лазерной установки во РФЯЦ-ВНИИЭФ в Сарове. Фото: ВНИИЭФ
– Озвученные американской прессой данные, конечно, еще требуют проверки, но если они подтвердятся, это можно будет считать крупным шагом вперед в деле осуществления термоядерного синтеза, – комментирует информацию директор Физического института им. Лебедева РАН, член-корреспондент РАН Николай Колачевский. – Я только что вернулся с торжественного заседания Президиума РАН, посвященного 100-летнему юбилею выдающегося советского физика Николая Геннадьевича Басова, который руководил нашим институтом с 1973 по 1989 годы. Так вот как раз именно этому великому ученому и принадлежит идея термоядерного синтеза!
– В чем она заключается?
– В равномерном обжатии мишени, под которой понимается термоядерная смесь дейтерия с тритием. То есть, это получение синтеза, аналогичного тому, что происходит на Солнце. Чтобы объединить, так сказать, на первый взгляд необъединимое (все-таки ядра являются одинаково заряженными), надо обеспечить высокую плотность вещества и очень высокую температуру одновременно, чтобы два ядра слились с выделением энергии. Физика процесса была понятна давно, но осуществить ее оказалось не так просто. По замыслу Басова следовало обжать мишень несколькими лазерными пучками с разных сторон. Они бы вызвали нагрев, ударную волну с возникновением плотной плазмы, в которой могут сталкиваться ядра дейтерия и трития. Когда ученые это поняли, скорая идея зажигания мишени с выделением энергии, значительно компенсирующей затраченную, долго грело им душу. Однако эксперименты по сферическому обжатию термоядерной мишени, проводимые в нашей стране (они начинались в ФИАНе в начале 70-х годов на установке «Кальмар») и за рубежом долго ни к чему не приводили. Поэтому сейчас, если подтвердятся полученные на установке NIF результаты, их можно будет считать первым экспериментальным подтверждением идеи Н.Г Басова.
– Что представляет собой установка NIF?
– Если у Басова лазерные лучи фокусировались прямо непосредственно на крохотной мишени, у американцев пучки (их 192) фокусируются не на самой мишени, а на внутренние стенки полого цилиндра. Это устройство – конвертер - преобразует лазерное излучение в рентгеновское. И мишень симметрично, со всей сторон обжимается именно этим излучением. Идея эта оказалась хорошей, сегодня весь мир пошел по этому пути.
Николай Басов.
– На какое время создается реакция?
– На сто миллиардные доли секунды. По сути, это маленький термоядерный взрыв, который отличается от взрыва бомбы тем, что является управляемым.
– Представим, что физики доказали свой успех, подожгли термояд. Что дальше?
– На самом деле, до того, как эта идея дойдет до применения, надо будет решить множество вопросов. Надо будет полученную энергию как-то собрать, преобразовать в тепло. Хоть термоядерная реакция и считается самой чистой из всех ядерных, но сильные потоки электронов, которые активируют окружающие вещества, никто отменить не может. Но самый, пожалуй, главный вопрос заключается в том, действительно ли термоядерный реактор поможет нам вырабатывать дешевую электроэнергию? Ведь когда мы говорим, что получаем на 20% больше энергии по сравнению с затраченной, это верно только по отношению к лазерной энергии, которая попала на мишень. То есть, условно, на мишень попал 1 мегаджоуль, а выделилось 1,2 мегаджоуля. Но на самом деле надо смотреть, сколько установка потребила энергии из розетки. Это будут совсем другие цифры. Все это пока сильно охлаждает мысль о том, что завтра у нас будут фабрики с термоядерными управляемыми реакторами.
– Насколько я знаю, у нас, в Сарове тоже построена подобная лазерная установка, которая поджигает мишень?
– Эта установка строится в настояшее время. И там тоже будет использоваться рентгеновский диапазон излучения для обжатия мишени, как и американцев, но есть свои интересные наработки. Работы пока проводятся на уровне энергии в несколько десятков килоджоулей.. На полный уровень энергии 2.6 мегаджоулей установка, как планируется, выйдет к 2028 году. А вообще работа, связанная с термоядерным синтезом, ведется и у нас, в ФИАНе, и в Национальном ядерном университете МИФИ.
– Какие задачи решаете в ФИАНе?
– У нас проводят тестовые эксперименты для лазера в Сарове и численные расчёты по многомерным математическим программам сжатия мишеней различного типа.
– В чем заключалась основная сложность воспроизведения термоядерного синтеза?
– Их две. Первая — это проблема устойчивости плазмы. На бумаге все было красиво, но жизнь внесла свои коррективы. Оказалось, что в реальности добиться сферического обжатия мишени очень сложно. Второе – не хватало мощности лазеров. По сравнению с первыми экспериментами они сегодня в несколько сотен раз мощнее.
- В Ливерморской лаборатории, кстати, сообщили, что у них не все прошло гладко – от мощного взрыва разрушилось оборудование.
– Это не удивительно. Им придется восстанавливать установку еще довольно долго.
– Расскажите немного о бывшем директоре ФИАНа Николае Басове.
– О нем можно рассказывать бесконечно долго. Но если коротко, многим, чем мы сегодня обладаем, мы обязаны этому человеку. Это и идея термоядерного синтеза, которая воплощается на наших глазах, и спутниковая навигация. Первые стандарты частоты, мазеры и лазеры, – это все его пионерские идеи.
В свете нынешнего времени очень важно понять, какой личностью был Николай Геннадьевич. Судьба выходца из провинциального городка Усмань Тамбовской губернии была непростой. Когда он кончил школу, началась война, и он пошел служить помощником фельдшера. В 30-летнем возрасте он вместе с Александром Прохоровым сформулировал идею принципов мазерно-лазерной генерации, которая привела обоих к Нобелевкой премии. Удивительно, что все идеи, предложенные Басовым воплотились в жизнь, на 100 процентов.
| 13.12.22 | 13.12.2022 Атомная Энергия 2.0. В ФИАН им. Лебедева создан первый магнитный сверхпроводник |
Сверхпроводимость и магнетизм — антагонисты: сильное магнитное поле разрушает сверхпроводящее состояние, а сверхпроводники «выталкивают» магнитные силовые линии. Именно поэтому сверхпроводящие предметы могут левитировать в магнитном поле. Теперь ученые из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН обнаружили, что эти противоположности могут сходиться: сверхпроводник EuRbFe4As4 может демонстрировать магнитные свойства, не теряя сверхпроводимости, что открывает новые возможности для создания нового поколения вычислительных устройств на базе спинтронных элементов. О полученном результате сообщает пресс-служба ФИАН.
«Раньше считалось, что сверхпроводимость и магнетизм — это вода и огонь, они друг друга убивают. В этом слоистом соединении они не только живут вместе и расположены «через ряд», являются соседями, но и внутри этого материала магнитное взаимодействие осуществляется через сверхпроводник. То есть магнитные слои, между которыми расположены сверхпроводящие, друг друга «чувствуют». При этом в каждом следующем слое направление спинов атомов европия повернуто на 90 градусов», — говорит ведущий автор исследования Кирилл Перваков, научный сотрудник Центра высокотемпературной сверхпроводимости и квантовых материалов имени В. Л. Гинзбурга ФИАН.
Сверхпроводимость была открыта более 100 лет назад, когда физики обнаружили, что при сверхнизких температурах некоторые материалы теряют сопротивление и проводят электрический ток без тепловых потерь. Сверхпроводники уже подарили человечеству высокоскоростные левитирующие поезда-маглевы, магнитно-резонансную томографию, ускорители частиц. Ученые рассчитывают, что в будущем сверхпроводящие элементы могут помочь создать электронные устройства на новых принципах.
С 1980-х годов известны так называемые магнитные сверхпроводники — материалы, в которых при понижении температуры сначала возникает сверхпроводимость, а при последующем охлаждении появляется собственное магнитное поле. Однако при дальнейшем снижении температуры сверхпроводимость разрушается.
До недавнего времени температуры сверхпроводящего перехода в таких магнитных сверхпроводниках были довольно низкими и не превышали 10 градусов Кельвина. Но всё изменилось в 2008 году с открытием сверхпроводников на основе железа и мышьяка, которые назвали соединениями 122-го типа. В таких соединениях критическая температура сверхпроводящего перехода находилась в диапазоне от 26 до 57 градусов Кельвина. Внутри этого класса в 2016 году были обнаружены соединения с общей формулой AeAFe4As4, где Ae = Ca, Sr, Ba, Eu и A = K, Rb, Cs, которые условно называют соединениями 1144-го типа.
Перваков и его коллеги исследовали соединения типа AEuFe4As4 (A = Rb, Cs), содержащие европий, в которых температура магнитного перехода ниже температуры сверхпроводящего перехода. На первом этапе ученые вырастили монокристалл из рубидия, европия, железа и мышьяка с формулой EuRbFe4As4. Для того чтобы при работе материалы не окислялись, их в перчаточном боксе в атмосфере аргона закладывают в ниобиевые контейнеры и герметично заваривают, затем обрабатывают при температуре 800–900 градусов Цельсия. В результате получились монокристаллы размером до 5 миллиметров. При комнатной температуре они не обладают ни сверхпроводимостью, ни магнетизмом.
Затем исследователи изучили атомную структуру кристаллов и выяснили, что внутри у них есть двумерные нановключения из RbFe2As2 — соединения 122-го типа, которые не являются сверхпроводящими до двух градусов Кельвина.
Далее ученые охлаждали полученные кристаллы и смотрели, как материал проявляет свои сверхпроводящие и магнитные свойства. Для этого они создавали слабое внешнее магнитное поле и с помощью магнитных датчиков, замеряя отклик магнитной системы, оценивали магнитную восприимчивость образца.
Они обнаружили, что монослой с рубидием RbFe2As2 является планарным двухмерным дефектом, на котором закрепляются так называемые вихри Абрикосова — зоны, в которых магнитное поле образует локальные цилиндрические центры «нормального» проводника, по поверхности которых протекает незатухающий сверхпроводящий ток. Это закрепление вихрей похоже на то, как, когда появляются первые льдинки, которые еще не видно в воде, потоки воды огибают их и «цепляются» за них.
Кроме того, по мере уменьшения температуры ученые наблюдали переход материала в сверхпроводящее состояние и эффект Мейсснера — левитации сверхпроводника в магнитном поле — при температуре 36 градусов Кельвина. Далее при 15 градусах Кельвина возникает магнетизм — происходит магнитное упорядочение спинов европия. То есть до магнитного упорядочения они были повернуты произвольно, а ниже этой температуры они все выстраиваются в одном направлении, в каждом слое с европием. Подобным образом ведет себя магнитный порошок, когда выстраивается вдоль линий магнитного поля, попадая в него.
«Мы видим, что в одном соединении сверхпроводимость даже помогает магнетизму в какой-то мере. Можно сказать, что это такой самоупорядоченный аналог гетероструктуры. Раньше предлагались гетероструктуры на основе магнитных материалов и сверхпроводников, но они были объемные: пленка одного, потом пленка другого. И вот так чередовались. Это объемные материалы. А здесь это прямо внутри соединения, естественным образом выстроено: один слой сверхпроводящий, другой слой магнитный», — говорит Кирилл Перваков.
Причем от слоя к слою это направление меняется на 90 градусов: первый слой направлен вправо, следующий влево, и так далее. Но при этом, так как упорядочение каждого слоя направлено в разные стороны, то каждые два слоя, расположенные через один, компенсируют друг друга, и в итоге общее внешнее магнитного поле становится равно нулю. Этот эффект сохраняется при понижении температуры вплоть до двух градусов Кельвина.
«То, что они поворачиваются от слоя к слою, значит, что они друг друга «чувствуют», взаимодействуют. А чувствовать они могут друг друга только через сверхпроводник, через сверхпроводящую плоскость. И это довольно интересно, такое нечасто встретишь. В данном случае это дает возможность попробовать поуправлять спинами европия через сверхпроводимость», — рассказывает Кирилл Перваков.
Результаты работы открывают перед учеными новое направление теоретических и экспериментальных исследований. А также, возможно, соединениям найдут применение при разработке новых сверхпроводящих устройств для спинтроники. Кроме того, выявленная связь между условиями, которые приводили к возникновению магнитного упорядочения, позволит лучше изучить состояния сверхпроводников и управлять ими.
Источник: Science Digest
| 13.12.22 | 13.12.2022 Indicator. Фигура Басова пронзает научные пласты России и мира на протяжении 70 лет |
Николай Колачевский, директор Физического института им. П. Н. Лебедева, член-корреспондент РАН, выступил с докладом «Н.Г. Басов у истоков квантовой технологической революции». Ученый отметил, что перечислить все награды и труды Басова довольно сложно. Но многие вещи, которые нас сейчас окружают, были описаны и разработаны в те годы, когда жил и творил Басов. Например, в нашей сегодняшней жизни огромную роль играют полупроводниковые лазеры, которые во многом начались с работ Николая Басова. Подобные лазеры находят применение в лазерных принтерах, системах охраны и сканерах штрих-кода в супермаркетах. Полупроводниковые лазеры также используются в качестве источника света для волоконно-оптических систем связи. «Лазеры в офтальмологии и лазерной хирургии — это все наследие Николая Геннадиевича и Александра Михайловича (Басова и Прохорова – Прим.ред)», — отметил Колачевский.
«Фигура Басова пронзает научные пласты России и мира на протяжении 70 лет», — уверен Колачевский. Николай Николаевич отметил, что в истории XX века было два события, которые изменили научный мир. Это создание первого рубинового лазера и создание полупроводникового лазера. К разработке последнего имел непосредственное отношение Николай Геннадиевич Басов. Сергей Гаранин, академик РАН, заместитель директора ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», выступил с докладом «Лазерный термоядерный синтез». Сергей Григорьевич рассказал, что Николай Басов провел в ФИАН фундаментальные исследования и разработал физические основы полупроводниковых лазеров. По словам Гаранина, ученый Басов «не любил ждать и стремился как можно быстрее получить результат». Сергей Григорьевич отметил, что Басов был «способен осмыслить картинку до эксперимента». Это качество помогло физику сделать блестящую карьеру.
Владимир Шевченко, доктор физико-математических наук, ректор Национального исследовательского ядерного университета МИФИ, выступил с докладом «Н.Г. Басов. Все остается людям». Владимир Игоревич особо отметил, что физик Басов — это единственный лауреат Нобелевской премии, который не только преподавал в «МИФИ», но и учился там. Ректор рассказал о Высшей школе физиков, которая была создана Басовым и сегодня носит его имя. «"Ученик — это не сосуд, который надо наполнить, а факел, который надо зажечь" — это высказывание Плутарха во многом соответствует принципам, которых придерживался Николай Геннадиевич Басов», — заключил Владимир Шевченко.
Юрий Кульчин, вице-президент РАН, председатель ДВО РАН, выступил с докладом «Роль Н.Г. Басова в формировании региональных научных школ». Юрий Николаевич отметил, что создание Высшей школы физиков в 1971 году было шагом к формированию региональных научных школ, поскольку в Высшей школе обучались студенты со всего СССР. В 1980-ом году из выпускников Высшей школы физиков была сформирована команда для Куйбышевского (сегодня — Самарского — Прим. ред.) филиала ФИАН. Также вице-президент РАН рассказал о значении научного журнала «Квантовая электроника», который был основан Николаем Басовым. Этот журнал играл важную роль в воспитании кадров, а сегодня он является одним из самых уважаемых журналов в нашей стране.
В повестке заседания, помимо обсуждения научного наследия Н.Г. Басова, был ряд других вопросов. Например, вручение Владимиру Логинову, академику Национальной академии наук (НАН) Беларуси, диплома иностранного члена РАН. Также академики обсудили работу различных советов и комиссий.
| 13.12.22 | 13.12.2022 InScience. Фигура Басова пронзает научные пласты России и мира на протяжении 70 лет |
13 декабря состоялось заседании президиума РАН. Академики обсудили научное наследие физика Николая Геннадиевича Басова, со дня рождения которого на днях исполнится 100 лет. О жизни и принципах работы ученого — в репортаже InScience.News.
Геннадий Красников, президент РАН, в приветственном слове напомнил, что заседание посвящено 100-летию академика Николая Басова. Затем Владислав Панченко, вице-президент РАН, рассказал о своем опыте общения и работе с Н. Г. Басовым. «Так сложилось, что я начинал научную карьеру под руководством Басова в ФИАН (Физический институт имени П. Н. Лебедева РАН — прим. ред.). Николай Геннадиевич и школа, созданная им, дали миру такие результаты, которые до сих пор являются важными для понимания развития квантовой электроники», — рассказал Владислав Панченко.
Николай Колачевский, директор Физического института им. П. Н. Лебедева, член-корреспондент РАН, выступил с докладом «Н. Г. Басов у истоков квантовой технологической революции». Ученый отметил, что перечислить все награды и труды Басова довольно сложно. Но многие вещи, которые нас сейчас окружают, были описаны и разработаны в те годы, когда жил и творил Басов. Например, в нашей сегодняшней жизни огромную роль играют полупроводниковые лазеры, которые во многом начались с работ Николая Басова. Подобные лазеры находят применение в лазерных принтерах, системах охраны и сканерах штрих-кода в супермаркетах. Полупроводниковые лазеры также используются в качестве источника света для волоконно-оптических систем связи. «Лазеры в офтальмологии и лазерной хирургии — это все наследие Николая Геннадиевича и Александра Михайловича (Басова и Прохорова — прим.ред.)», — отметил Колачевский.
«Фигура Басова пронзает научные пласты России и мира на протяжении 70 лет», — уверен Колачевский. Николай Николаевич отметил, что в истории XX века было два события, которые изменили научный мир. Это создание первого рубинового лазера и создание полупроводникового лазера. К разработке последнего имел непосредственное отношение Николай Геннадиевич Басов.
Сергей Гаранин, академик РАН, заместитель директора ФГУП «РФЯЦ — ВНИИЭФ», выступил с докладом «Лазерный термоядерный синтез». Он рассказал, что Николай Басов провел в ФИАН фундаментальные исследования и разработал физические основы полупроводниковых лазеров. По словам Гаранина, ученый Басов «не любил ждать и стремился как можно быстрее получить результат». Сергей Гаранин отметил, что Басов был «способен осмыслить картинку до эксперимента». Это качество помогло физику сделать блестящую карьеру.
Владимир Шевченко, доктор физико-математических наук, ректор Национального исследовательского ядерного университета МИФИ, выступил с докладом «Н. Г. Басов. Все остается людям». Владимир Шевченко особо отметил, что физик Басов — это единственный лауреат Нобелевской премии, который не только преподавал в МИФИ, но и учился там. Ректор рассказал о Высшей школе физиков, которая была создана Басовым и сегодня носит его имя. «"Ученик — это не сосуд, который надо наполнить, а факел, который надо зажечь", — это высказывание Плутарха во многом соответствует принципам, которых придерживался Николай Геннадиевич Басов», — заключил Владимир Шевченко.
Юрий Кульчин, вице-президент РАН, председатель ДВО РАН, выступил с докладом «Роль Н. Г. Басова в формировании региональных научных школ». Кульчин отметил, что создание Высшей школы физиков в 1971 году было шагом к формированию региональных научных школ, поскольку в Высшей школе обучались студенты со всего СССР. В 1980-м году из выпускников Высшей школы физиков была сформирована команда для Куйбышевского (сегодня Самарского — прим. ред.) филиала ФИАН. Также вице-президент РАН рассказал о значении научного журнала «Квантовая электроника», который был основан Николаем Басовым. Этот журнал играл важную роль в воспитании кадров, а сегодня он является одним из самых уважаемых журналов в нашей стране.
В повестке заседания, помимо обсуждения научного наследия Н. Г. Басова, был ряд других вопросов. Например, вручение Владимиру Логинову, академику Национальной академии наук (НАН) Беларуси, диплома иностранного члена РАН. Также академики обсудили работу различных советов и комиссий.
Автор: Елена Воробьева.
| 13.12.22 | 13.12.2022 Атомная Энергия 2.0. Физики измерили сверхтонкое расщепление в мюонии |
Физики из коллаборации Mu-MASS представили результаты второй части своего исследования, посвященного измерению частоты переходов в атоме мюония — связанной системе антимюона и электрона. По совокупности всей работы они не только уточнили лэмбовский сдвиг, но и впервые измерили сверхтонкое расщепление мюония в 2S-состоянии. Кроме того, физики увидели вклады от уровней с n = 3, что открывает дополнительные возможности для поиска Новой физики.
История открытия и экспериментов с мюонами достаточно нетривиальная. Все началось с того, что обнаруженный в 1936 году мюон физики приняли за юкавовский пион — мезон-переносчик ядерного взаимодействия. По этой причине его какое-то время называли мю-мезоном. Ошибка окончательно была признана в 1947 году, когда Пауэлл с коллегами нашли настоящие пионы. Сейчас мы знаем, что мюоны — это бесструктурные частицы второго поколения лептонного семейства.
На этом роль мюонов в развитии физики не закончилась. В 2010 году они стали причиной возникновения кризиса, получившего название «загадка радиуса протона». Его сутью стали расхождения в значениях фундаментальных констант, а именно зарядового радиуса протона, полученные с помощью спектроскопии обычного и мюонного водорода.
Другим существенным отклонением от Стандартной модели стали данные о мюонном магнитном моменте. Эта величина для всех элементарных частиц отличается от целочисленного значения, предписываемого квантовой механикой, из-за флуктуаций вакуума, поэтому точное значение магнитного момента принято называть аномальным. Измерения аномального магнитного момента мюона, проведенные в 2006 году в Брукхейвенской национальной лаборатории, дали результат, отличающийся от предсказаний теории на 3,7 стандартного отклонения (σ). В 2021 году благодаря усилиям физиков Фермилаба, разрыв усилился до 4,2 сигмы и до сих пор не объяснен.
К мюонной физике приковано внимание множества научных групп, включая коллаборацию Mu-MASS, в которую входят физики из Института Пауля Шерера, Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Физического института имени Лебедева РАН (ФИАН). Чуть меньше года назад мы рассказывали, как они измерили лэмбовский сдвиг в мюонии с n = 2. Правда, в тот раз ученые задействовали всего один сверхтонкий подуровень 2S-состояния. В новом исследовании Mu-MASS не только вовлекли в эксперимент другой подуровень, но и возбудили мюоний в состояние с n = 3, что открывает дорогу к новому пласту измерений.
Мюонием называют связанное состояние положительного антимюона с отрицательным электроном. Он очень похож на атом водорода, но отличается от него конечным временем жизни, меньшей массой положительной частицы, а также отсутствием у антимюона структуры, что нивелирует поправки на конечный размер ядра и упрощает интерпретацию положений спектральных линий. Таким образом, разница между энергией уровней 2S и 2P в мюонии, известная как лэмбовский сдвиг, определяется исключительно поправками квантовой электродинамики, что делает эти экзотические атомы привлекательными для поиска Новой физики.
Прямой экспериментальный доступ к лэмбовскому сдвигу в атомах всегда затруднен из-за сверхтонкого расщепления уровней, который в случае мюония довольно существенен. Расстояние между синглетными и триплетными сверхтонкими подуровнями для 2S и 2P примерно равны 557,9 и 186,1 мегагерц, в то время как лэмбовский сдвиг составляет чуть более одного гигагерца. В прошлый раз физики из Mu-MASS исследовали переход из 2S F=1 подуровня в 2P подуровни. В этот раз они использовали 2S F=0 подуровень.
Вкратце, авторы создавали экзотические атомы, бомбардируя фольгу антимюонами. Основной измеряемой величиной в эксперименте была интенсивность линии Лайман-альфа, которую испускало часть атомов мюония, родившаяся в возбужденном 2S состоянии. Но перед этим физики готовили атомы в нужном сверхтонком состоянии и облучали микроволновым импульсом с перестраиваемой частотой, чтобы резонансно перевести возбужденные атомы в 2P состояние и уменьшить интенсивность излучения линии Лайман-альфа.
Если в прошлый раз их интересовал диапазон от 800 до 1600 мегагерц, то для стимулирования новых переходов ученые сканировали частоту в диапазоне от 200 до 1000 мегагерц. Помимо искомого 2S F = 0 — 2P F = 1 перехода вклад в контур давала линия 3S − 3P, что, фактически, стало первым в истории измерением переходов в мюонии с участием уровней c n = 3.
Из результатов измерения физики извлекли значение лэмбовского сдвига, которое оказалось равным 1047,498 (1) мегагерца. Как и прошлое значение, оно находится в согласии с расчетами. Кроме того, комбинация обоих измерений позволила впервые экспериментально получить сверхтонкое расщепление 2S состояния — 559,6(7,2) мегагерца.
Источник: Science Digest
