СМИ о нас

Ученые, следуя современной моде, составляют научные «хит-парады» уходящего года. Своих лидеров называют как авторитетные журналы, в частности Science и Nature, так и многие другие издания, в том числе сетевые. В предпочтениях экспертов произошли серьезные изменения. Если два года подряд безоговорочным чемпионом были матричные РНК-вакцины от COVID-19, то в этом явного лидера нет. Но тренд очевиден. Первые места завоевала большая, очень сложная и дорогая научная техника.

Вселенная «Джеймса Уэбба»

Одним из самых ярких прорывов года признан долгожданный вывод в космос телескопа «Джеймс Уэбб». На сегодняшний день он самый мощный и дорогой в истории, обошелся почти в 10 миллиардов долларов. Рядом с ним даже «великий» телескоп «Хаббл» в лучшем случае «жигули» по сравнению с «мерседесом». Возможности нового телескопа настолько фантастичны, что многие из будущих открытий «Уэбба» мы не можем на сегодняшний день даже вообразить.

Уже первое сделанное «Уэббом» фото стало сенсацией. Оно показало раннюю Вселенную с самым высоким разрешением из когда-либо сделанных снимков. Изображение выделило участок неба размером примерно с песчинку, которую человек на Земле держит на расстоянии вытянутой руки, но на снимке видны тысячи галактик — такими, какими они были 4,6 млрд лет назад. Астрономы не ожидали увидеть в ранней Вселенной такое количество уже сформировавшихся правильных дисков галактик. За полгода работы «Уэбб» уже нашел самую далекую галактику, сделал несколько эпических фото, раскрыл тайну образования туманности Южное кольцо, рассказал о формировании галактик, нашел в далеких галактиках органические молекулы и др. Еще одна ключевая задача «Уэбба» — поиск экзопланет и их описание. Возможности аппарата позволяют лучше провести спектральный анализ, найти следы жизни, а значит, может быть, ответить на вопрос, который давно мучил человечество: одни ли мы во Вселенной?

Прорыв в термоядерном синтезе

В конце года произошло по-настоящему знаменательное событие, которого наука ожидала около 70 лет. Дело в том, что в ведущих лабораториях мира делались попытки осуществить термоядерный синтез, получив энергии больше, чем расходовалось на проведение этой реакции. На эти эксперименты потрачены многие миллиарды долларов, построены циклопические установки, но энергетически выгодный термояд не давался в руки. А бороться есть за что. Ведь термоядерный синтез мог бы стать практически неисчерпаемым источником экологичной энергии, для производства которой могло бы понадобиться только немного морской воды. В земных условиях термоядерный синтез создают в основном двумя путями: с помощью установок токамак и с помощью лазеров, направляя много лучей на капсулу с изотопа водорода. Недавний прорыв был совершен как раз вторым способом на самой большой в мире лазерной установке размером почти с футбольное поле. Американские ученые в Ливерморской лаборатории стреляли из 192 лазеров по грануле с водородным топливом, вызвав термоядерную реакцию. В ходе эксперимента было передано 2,05 мегаджоуля энергии, что привело к получению 3,15 мегаджоулей. Такое превышение полученной энергии над затраченной получено впервые в мире. Этот эксперимент имеет огромное значение, потому что ученые продемонстрировали, что подобное в принципе реально. Конечно, для коммерческого использования понадобится немало лет, но путь проложен. Дальше, что называется, дело техники.

Геном человека расшифрован

Ученые впервые полностью расшифровали геном человека. Это поставило точку в исследованиях, которые длились более 30 лет, — старт проекта «Геном человека» начался в 1990 году. Большую часть генома человека расшифровали в 2001 году. Но восемь процентов человеческого генома так и оставалось в «серой» зоне. Загадкой оставалась часть ДНК, которая не кодирует белок, но отвечает за различные аспекты работы клеток. В этом году биологи из США, России, Великобритании и ряда других стран завершили расшифровку. Это фундаментальное достижение доступно для открытого использования всем членам мирового научного сообщества и может быть использовано в медико-генетических лабораториях для поиска мутаций, связанных с различными заболеваниями. Полная версия генома дает возможность более точно выявлять индивидуальные генетические особенности. Теперь новый, окончательно расшифрованный геном станет новым стандартом в генетике.

За 30 лет исследований полностью расшифрован геном человека. Фото: iStock

В рейтинги попали еще несколько громких достижений. Например, впервые человеку пересадили сердце генно-модифицированной свиньи. Таким образом, продемонстрировано, что генетически модифицированное сердце животного может функционировать как человеческое без немедленного отторжения организмом. Это еще один шаг к спасению жизней людей по всему миру.

Впервые в истории перелили человеку искусственную кровь. Эта созданная британскими специалистами технология сулит революцию в лечении людей с заболеваниями и редкими группами крови, а также в случае нехватки донорской крови. Эритроциты вырастили из образцов крови людей из базы доноров Национальной службы здравоохранения Великобритании. Вначале из биоматериала выделили стволовые клетки, а затем уже дифференцировали их. Ученые отмечают, что с высокой вероятностью выращенные в лаборатории эритроциты будут жить дольше, чем те, которые поступают от доноров. В таком случае пациентам, которым нужны регулярные длительные переливания крови, их потребуется меньше.

Впервые в истории человеку перелили искусственную кровь, что сулит революцию в лечении людей с заболеваниями и редкими группами крови, а также в случае нехватки донорской крови

Инженеры Массачусетского технологического института изобрели уникальный полимер на основе меламина, который легче пластика и прочнее стали. Полимер очень легкий, при этом, чтобы его пробить, требуется в шесть раз больше усилий, чем пуленепробиваемое стекло. Разрушить его оказалось в два раза сложнее, чем сталь. Материал также непроницаем для газов и жидкостей. Из него можно создавать не просто обычные предметы, но даже строить дома.

Вклад России

О достижениях отечественной науки «РГ» рассказали руководители ведущих институтов и отделений РАН.

Григорий Трубников, директор Объединенного института ядерных исследований, академик:

— В этом году во Флеровской лаборатории академиком Юрием Оганесяном открыты и изучены свойства сразу четырех новых изотопов сверхтяжелых элементов — московия, хассия, сиборгия и дармштадтия. В принципе каждый новый изотоп — это открытие в мировой науке. Важно подчеркнуть, что это не просто расширение наших знаний в ядерной физике. Новые изотопы могут найти применение в самых разных сферах, например в медицине, радиохимии и т.д.

Второй результат связан с проектом мегасайенс — комплекс NICA. Напомню, что он рассчитан на получение максимально плотной ядерной материи, которая была в первые мгновения Большого взрыва. С помощью коллайдера мы надеемся заглянуть на 14 миллиардов лет назад, в первые секунды рождения нашего мира.

Пуск первого каскада этого ускорителя состоялся два года назад при участии премьер-министра Михаила Мишустина. А сейчас вступил в действие второй каскад, что позволило начать основную программу по исследованию сверхплотной ядерной материи. Наш эксперимент — конкурент тем работам, которые уже много лет ведутся в американской Брукхейвенской лаборатории и немецкой в Дармштадте. Темп набора данных и их объем у нас выше, чем у коллег, в коллаборации участвуют ученые из 11 стран.

Третий яркий результат — новые данные об экзотических сигналах из космоса на Байкальском нейтринном телескопе. За короткий срок он обнаружил 11 событий, связанных с нейтрино сверхвысоких энергий — около 100 ТэВ. Важно подчеркнуть, что фактически каждая такая зарегистрированная частица — это серьезное событие в астрофизике. Дело в том, что нейтрино очень слабо взаимодействует с материей, которая для частицы фактически прозрачна. Скажем, почти десять лет в Антарктиде нейтрино ловит американский телескоп IceCube. За эти годы улов, прямо скажем, небогатый, около 100 нейтрино. Именно эта «некоммуникабельность» частицы позволяет науке приблизиться к первым моментам зарождения Вселенной, дает ключ к разгадке ее тайн.

Нам не только удалось зарегистрировать этот десяток сигналов, но и определить сектор неба — направление, откуда они прилетели. Это активный центр нашей галактики Млечный Путь.

Николай Колачевский, директор Физического института РАН, член-корреспондент РАН:

— Одно из самых перспективных сегодня направлений связано с квантовыми вычислениями. На них правительством выделено 100 миллиардов рублей. Так вот, в прошлом году мы первыми в стране создали квантовый вычислитель на 4 кубита (кубит — наименьшая единица информации в квантовых устройствах). Это уже достаточно для создания среднемасштабных квантовых устройств без коррекции ошибок. А до конца этого года, что называется под елочку, надеемся достичь 16-кубитного рубежа. Это серьезный шаг к созданию квантового компьютера.

Второй результат хотя и получен несколько лет назад, но особо заинтересует миллионы россиян. Речь о создании российского МРТ. Он был разработан в нашем институте, построен опытный образец, продемонстрирован медикам и промышленникам. Все признали, что наш аппарат ни в чем не уступает импортным, но тогда на этом все закончилось. В фаворе остался импорт, наша разработка осталась в проектах.

И вот сейчас санкции вынудили к ней вернуться, стало ясно, что стране нужны собственные томографы. Уже принято решение, что серийный выпуск будет налажен под эгидой «Росатома», а наш институт будет активно участвовать в этой работе. Словом, вплотную займемся инновациями. Сегодня это важнейший вопрос и для науки, и нашей экономики.

Александр Лутовинов, замдиректора Института космических исследований РАН:

— Сегодня самые важные работы российской науки в области космоса связаны с уникальными исследованиями, которые ведет обсерватория «Спектр-РГ». Они стартовали в середине 2019 года. За это время уже удалось построить самую полную карту Вселенной в рентгеновском диапазоне.

Сейчас с помощью российского телескопа ART-XC им. М.Н. Павлинского, установленного на борту обсерватории, мы создаем подробную карту нашей галактики Млечный Путь. На небе она выглядит в виде узкой полоски звезд. Мы ее медленно сканируем с экспозицией, которая на порядок глубже, чем это делали при обзоре всего неба. Почему? Дело в том, что галактика «забита» пылью и газом, что не позволяет разглядеть многие детали, особенно на дальних окраинах. Поэтому, чтобы провести перепись «населения» галактики, приходится кардинально менять методы исследования. Эта работа началась в марте этого года и завершится в марте будущего. Уже удалось разглядеть сотни новых объектов, в том числе таких экзотических, как «черные дыры», «белые карлики», нейтронные звезды.

Фото: РГ/Антон Переплетчиков/Наталья Ячменникова

Как известно, после введения санкций установленный на аппарате немецкий телескоп eROSITA приостановил работу, но мы сумели достаточно быстро предложить новую программу наблюдений и научных задач, с которыми наш АRT-XC вполне успешно справляется. В частности, ряд задач решается в рамках совместных работ с коллегами из США, Южной Африки и ряда других стран.

Михаил Кирпичников, академик-секретарь Отделения биологических наук РАН:

— В Институте молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта изучен один из принципиальных механизмов развития болезни Альцгеймера. Для этого ученые вначале смоделировали эту болезнь на трансгенных нематодах (один из видов червей). А затем на этих моделях показали, как в мозге образуются так называемые белковые агрегаты, которые и вызывают болезнь. По итогам этого исследования предложен новый фармакологический агент — тетрапептид HAEE, который проходит гематоэнцефалический барьер и блокирует патологический процесс. На его основе можно создавать новые препараты для предотвращения болезни.

В МГУ проведены уникальные исследования микронасекомых. В чем суть работы? Миниатюризация — распространенный тренд не только в эволюции животных, но и в развитии технологий. У насекомых она привела к появлению видов, размеры которых составляют десятые доли миллиметра, что сопоставимо с размерами одноклеточных организмов, например амебы. Но в то же время микронасекомые — это многоклеточные животные, которые демонстрируют сложные формы поведения и передвижения, например «плавания» в воздухе. Их нервная система может служить удобной моделью для изучения когнитивных процессов. В недалеком будущем знания о передвижении микронасекомых могут помочь в создании микродронов. Полученные впервые в мире фундаментальные и прикладные результаты были опубликованы в 2022 г. в журналах группы Nature.

Впервые в мире на основе структурно модифицированных вирусов растений учеными МГУ созданы прототипы вакцин против сибирской язвы, COVID-19, ротавирусной инфекции, а учеными Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН разработан прототип мРНК-вакцины.

Владимир Стародубов, академик- секретарь Отделения медицинских наук РАН:

— В Санкт-Петебургском Институте экспериментальной медицины создана бивалентная вакцина от COVID-19 и гриппа. Она сконструирована на основе живого реплицирующегося вируса гриппа, в геном которого генно-инженерными методами внесены иммуногенные фрагменты коронавируса.

До регистрации клинические испытания были проведены на 120 тыс. детей в возрасте от трех лет, взрослых и пожилых людях. Всего в РФ произведено более 100 млн доз.

В России создана бивалентная вакцина от COVID-19 и гриппа. Фото: Александр Корольков/РГ

Назальное применение вакцины стимулирует локальный иммунитет в верхних дыхательных путях, что препятствует дальнейшему размножению вирусов и их распространению в окружающую среду. Такая бивалентная вакцина обеспечит комбинированную защиту населения от сезонных вирусов гриппа, а также от возможных вариантов коронавируса.

Этого события мир ждал более 70 лет. Впервые в ходе термоядерной реакции получено энергии больше, чем затрачено, что открывает человечеству путь к практически неисчерпаемым ее источникам

В НМИЦ детской травматологии и ортопедии им. Г.И. Турнера созданы транспедикулярные (?) системы 3,5 мм для коррекции врожденной деформации позвоночника на фоне нарушения формирования, слияния и сегментации позвонков в грудном и поясничном отделах, а также при тяжелых нестабильных переломах тел позвонков у детей раннего возраста. Крайне важно, что ученым в сотрудничестве с уральским заводом «Медин-Урал» удалось организовать импортозамещающее производство наборов инструментов и имплантатов для детской спинальной хирургии у детей от одного года до трех-четырех лет.

Николай Макаров, академик-секретарь Отделения историко- филологических наук РАН:

— В этом году 38 экспедиций вели работы от Калининграда до Чукотки, от Крыма и Дагестана до Новгорода и Вологды. Раскопки проходили также в Абхазии, Узбекистане, Казахстане и на Шпицбергене (Норвегия). Панорама находок, сделанных в разных точках страны, от западных до восточных границ, показывает цельность России и многообразие ее культуры со сложной историей.

Ученые раскопали несколько десятков уникальных артефактов — в частности, фрагменты фресок XII века в Новгороде, фортификационные объекты Великой Бактрийской стены, вскрыли новые культурные слои в древнем крымском городе Фанагория. А настоящей находкой года стала печать князя Владимира Мономаха. Она обнаружена в древнем прусском поселении «Привольное-1» под Калининградом.

https://trmzk.ru/20221227-eksperty-nazvali-vazhnejshie-nauchnye-dostizheniya-2022-goda.dzen

МОСКВА, 27 декабря. /ТАСС/. Большая золотая медаль имени М. В. Ломоносова - высшая научная награда Российской академии наук (РАН) - за 2022 год присуждена в номинации "физиология": ее удостоились российский биолог, академик Юрий Наточин и его британский коллега, иностранный член РАН Денис Нобл. Процедура присуждения состоялась во вторник на заседании президиума РАН.

Вице-президент РАН Валерий Козлов представил академика Наточина. "Отмечу два момента. Он выявил механизм изменения водно-солевого обмена у космонавтов, и эта методика до сих пор действует и очень актуальна. А также он предложил способ нормализации водно-солевого обмена при ишемическом инсульте, что позволило снизить летальность почти вдвое. Отмечу еще, что он был организатором медицинского факультета, и многие годы руководил там кафедрой, в Санкт-Петербургском госуниверситете", - сказал Козлов.

Иностранный кавалер медали Денис Нобл - британский ученый. "Его деятельность в физиологии - пример междисциплинарного подхода. Он занимается математическим моделированием физиологии. Наиболее известное его достижение - математическая модель, которая моделирует электрические явления в сердце и, в частности, в клетках рабочего миокарда и водителя ритма", - отметил академик Козлов.

Большая золотая медаль имени Ломоносова присуждается президиумом РАН ежегодно одному российскому и одному иностранному ученому в номинации одной из естественных либо гуманитарных наук.

Золотые медали и премии

На этом же заседании состоялось присуждение других академических наград. Золотая медаль имени В. А. Фока, которой награждаются математики и физики-теоретики, присуждена профессору Санкт-Петербургского госуниверситета Михаилу Брауну за труды в области физики элементарных частиц и квантовой теории поля. Золотая медаль имени Н. И. Вавилова присуждена академику Игорю Тихоновичу за цикл работ "Симбиогенетика - растительно-микробное взаимодействие".

Золотая медаль имени В. И. Вернадского присуждена академику Михаилу Кузьмину за труды по изучению связи глубинных процессов и климата Земли. Золотая медаль имени Е. М. Примакова присуждена академику Алексею Васильеву за монографии "От Ленина до Путина: Россия на Ближнем Востоке" и "Король Фейсал: личность, эпоха, вера".

В области сельскохозяйственных наук золотая медаль имени В. П. Горячкина присуждена академику Михаилу Ерохину за работы по теоретическим основам обеспечения надежности, долговечности, износостойкости и прочности сельскохозяйственной техники. Премия имени Л. К. Эрнста присуждена авторскому коллективу под руководством академика Натальи Зиновьевой за труд по генетическому совершенствованию ресурсов сельскохозяйственных животных на основе развития и внедрения молекулярно-генетических и биотехнологических методов.

Также состоялось присуждение премии РАН за лучшие работы по популяризации науки 2022 года. Премии удостоился сотрудник ФИАН Алексей Семихатов за научно-популярную книгу "Все, что движется. Прогулки по беспокойной Вселенной. От космических орбит до квантовых полей". За лучший научно-популярный подкаст премия присуждена авторскому коллективу подкаста "Биолог на перепутье": Антон Чугунов, Вера Башмакова, Галина Вирясова, Медер Иманалиев и Любовь Колосовская. В номинации "Лучший художник, иллюстратор, дизайнер" лауреатами стали главный художник журнала "Квантик" Альберт Гарафутдинов, художники Мария Усейнова и Алексей Федяков

Источник - https://nauka.tass.ru/nauka/16697735

https://www.kommersant.ru/doc/5734146

Разработка МРТ-томографов мощностью в полтора Тесла Физического института им. П.Н. Лебедева (ФИАН) — яркий пример того, что наша страна идет уверенными шагами по пути к достижению научно-технологического суверенитета. Но уже сейчас ученые задумываются о том, как их усовершенствовать, чтобы сделать еще более качественными и при этом доступными. Какие задачи сейчас стоят перед научным сообществом рассказал директор ФИАН член-корреспондент РАН Н.Н. Колачевский в прямом эфире заседания Научного совета РАН «Науки о жизни» в МИА «Россия сегодня».

«С моей точки зрения, вопросы томографии сейчас существенно перешли в плоскость программного обеспечения: гонка по распознаванию образов, отклонений от норм, уточнения деталей. Это одно из направлений, в котором нам нужно развиваться», — говорит Н.Н. Колачевский.

Другая задача — томография с контрастированием. «Это не только технический вопрос, но и медицинский. Необходимо, чтобы контрастирование было биологически совместимо с организмом человека — чтобы не вредило здоровью, при этом улучшало качество диагностики», — говорит он.

Основной блок развития связан с оптимизацией технических характеристик: уменьшение количества употребляемого жидкого гелия, усовершенствование системы охлаждения, поиск и разработка отечественных  систем приемных катушек, систем усилителей и т.д.

Так как Россия имеет огромные территории, не везде доступен быстрый сервис томографов, жидкий гелий, необходимо учитывать ряд аспектов при транспортировке, это тоже требует отдельного внимания. Необходима разработка системы, которая будет учитывать специфику нашей страны.

«Перед нами большой пласт для дальнейшего прогресса. Но одна из важнейших задач на сегодня — чтобы уже в ближайшие годы в наших поликлиниках появились отечественные томографы», — говорит Н.Н. Колачевский.

Источник: пресс-служба РАН

Приведет ли к прорыву в освоении термоядерной энергии успех ученых Ливерморской лаборатории США, и почему этот результат больше обрадует военных, чем энергетиков, RTVI рассказал главный научный сотрудник Физического института Академии наук (ФИАН) Сергей Гуськов.

Будущие успехи в управляемом термоядерном синтезе для энергетики многие связывали со строительством в Европе с участием России установки ИТЭР. Однако первое в истории положительное превышение выхода энергии было достигнуто в Ливерморской лаборатории США. Это было ожидаемо?

Да, это был ожидаемый результат. Американские ученые шли к этому 12 лет, последовательно увеличивая выход энергии в термоядерных микровзрывах своих экспериментов.

В чем принципиальные отличия двух схем эксперимента?

Это два разных способа удержания плазмы. В ИТЭРе используется магнитный способ удержания плазмы, в экспериментах Ливерморской лаборатории — инерциальный способ. В основе проекта ИТЭР лежит концепция установки ТОКАМАК (предложенной в начале 50-х годов советскими учёными А.В. Сахаровым и И.Е. Таммом), согласно которой в камере тороидальной формы плазменный шнур создается протекающим через него током и дополнительно нагревается высокочастотным излучением и пучками нейтральных атомов. Магнитное удержание может обеспечить квазистационарное протекание реакции: при плотности плазмы около 10¹⁴ на 1 см^-3 время удержания составляет секунды.

Инерциальный способ предполагает создание термоядерной плазмы за счет столкновения высокоскоростных потоков вещества в центре сферической мишени, а необходимое для зажигания число реакций синтеза должно произойти за время разлета сжатого и нагретого таким образом вещества. Инерциальный способ относится к импульсному режиму термоядерного горения. Использование излучения лазера для реализации инерциального способа создания и удержания плазмы было предложено Н.Г. Басовым в 1961 году. Таким образом, оба направления магнитное и инерциальное с использованием лазера зародились в Физическом институте им. П.Н. Лебедева.

Басов предложил использовать способность лазера концентрировать в очень малых объемах вещества очень большое количество энергии для создания термоядерной плазмы. При таком способе происходит сжатие очень маленькой сферической мишени с радиусом около 1-2 мм и массой около нескольких миллиграммов. Вещество разгоняется к центру такой мишени до скорости, превышающей 300 км/с и сжимается до плотности 10²⁶ частиц на сантиметр кубический. Это на 12 порядков больше, чем на токамаке! Но удерживается эта плазма в момент удара в центре всего лишь десятки пикосекунд.

Lawrence Livermore National Laboratory

Это символично, поскольку в эти дни в России отмечают 100-летие Басова. А в чем преимущества и недостатки обеих схем?

Главная физическая проблема обоих способов — это неустойчивости процессов, лежащих в основе создания плазмы. В магнитном удержании — это плазменные неустойчивости. В инерциальном — это гидродинамические неустойчивости. Поэтому сжимать мишень необходимо очень аккуратно, обеспечивая высокую степень сферической симметрии воздействия.

Главная техническая проблема — это утилизация термоядерной энергии, которая в реакции изотопов водорода — дейтерия и трития — выделяется в виде энергии альфа-частиц (3.5 МэВ) и нейтронов (14.1 МэВ). Представляется, что в случае лазерного термоядерного синтеза собрать эту энергию окажется легче, поскольку лазер располагается далеко от области выделения энергии.

Расскажите подробнее про американскую схему?

На установке Ливерморской лаборатории имеются 192 лазерных пучка с общей энергией около 2 МДж, которые вводятся в так называемый конвертор — устройство, преобразующее лазерное излучение в рентгеновское. Конвертор представляет собой цилиндр из золота длиной около 9 и диаметром около 6 миллиметров. На торцах цилиндра есть специальные отверстия, через которые вводятся лазерные пучки. Пучки фокусируются на внутренней поверхности этого цилиндра, а в середине конвертора находится термоядерная мишень.

Мишень представляет собой полую оболочку, которая состоит из двух основных элементов — внешнего слоя, так называемого аблятора и намороженного на его внутреннюю поверхность слоя дейтерий-тритиевого льда. Внешняя часть аблятора нагревается рентгеновским излучением, которым заполнен конвертор, до очень высоких температур — около 1 кэВ (около 10 млн. градусов). В результате на поверхности мишени образуется давление порядка 50 мегабар (50 млн. атмосфер). Это громадное давление за короткое время (несколько наносекунд) сжимает неиспаренную часть мишени, включая дейтерий-тритиевое горючее к центру.

В качестве вещества аблятора используется либо пластик, либо бериллий, в последнее время используется углерод повышенной плотности, грубо говоря — алмаз. Радиус всей мишени около одного миллиметра, толщины аблятора и слоя дейтерий-тритиевого льда составляют около 100 мкм.

Очень напоминает знаменитую сахаровскую «слойку» — схему водородной бомбы.

Да, эти схемы имеют один общий инерциальный подход, основанный на использовании рентгеновского излучения. Происхождение рентгеновского излучения разное. В лабораторном эксперименте слой дейтерия и трития ускоряется и летит внутрь мишени, где происходит столкновение плазменных потоков и возникают условия для термоядерного горения — образуется дейтерий-тритиевая плазма с температура около 7 килоэлектронвольт и плотностью около 100 г/куб.см. Вещество летит к центру в течение 3-4 наносекунд, а время удержания и горения плазмы в 100 раз меньше -20-40 пикосекунд. При инерциальном способе удержания дейтерий-тритиевую плазму надо очень сильно сжать, чтобы за короткое время удержания успело произойти необходимое количество реакций синтеза. В последнем эксперименте Ливерморской лаборатории произошло около 10¹⁸ реакций синтеза.

Lawrence Livermore National Laboratory

Как меряют энергию на выходе?

Энергия, как я говорил, содержится в альфа-частицах и нейтронах. Нейтроны тормозятся в веществе значительно слабее заряженных альфа-частиц. Они все покидают мишень. Поэтому по измерению числа нейтронов определяется число произошедших реакций синтеза и, следовательно, выделившаяся в этих реакциях энергия.

Энергия, выделившаяся в американском эксперименте, 3 МДж, действительно превзошла энергию лазерных пучков (2МДж). Но для генерации этих пучков потребовалось в сто раз больше энергии. То есть до получения действительно положительного выхода реакции еще далеко?

Да, это так. Это одна из тех проблем, которые в этой схеме нужно будет решать, поскольку КПД лазера, который американцы использовали, меньше 1%. Пока система накачки этого неодимового лазера неэффективна. Но ученые знают, что надо делать, и они работают в этом направлении. Нужно накачивать лазер — создавать инверсную населенность — с помощью излучения полупроводниковых диодов. Диодная накачка позволит повысить КПД лазера в в десятки раз.

Каковы перспективы извлечения мирной энергии в этой схеме и в ИТЭРе?

Вообще говоря, то, что сейчас американцы сделали, к реальной энергетике пока имеет не очень большое отношение. Для энергетического использования надо будет решить много технических проблем, в том числе тех, о которых мы говорили — диодная накачка, утилизация выделяющейся энергии и другие. А вот то, что они продемонстрировали в рентгеновской схеме сжатие мишени и зажигание реакции — это действительно выдающийся фундаментальный результат, который имеет очень серьезные, в первую очередь, военные приложения, особенно учитывая мораторий на испытания ядерных зарядов.

Об этом открытии действительно многие СМИ написали в военном контексте, да и сама Ливерморская лаборатории принадлежит Министерству энергетики США, то есть по сути военным...

В американской прессе мы действительно можем увидеть высказывания ряда известных людей в этой области, которые говорят, что главный результат это не энергетический, в смысле энергетики будущего, а прикладной — для исследования рентгеновского сжатия вещества и поджига термоядерной реакции. Речь идет о том, что в этих экспериментах можно моделировать ряд процессов, которые происходят в реальных взрывных устройствах.

А разве процессы слияния ядер водорода не просчитаны еще 70 лет назад Сахаровым и коллегами?

Важное значение имеет масштаб того устройства, которое мы обсуждаем. Если есть большое устройство, то там одна иерархия процессов, в том числе рентгеновских. Если размеры меньше, что всех как раз интересует, это другая иерархия процессов. Поэтому установка типа Ливерморской — это инструмент исследования законов подобия — масштабирования — процессов рентгеновского зажигания. На разных уровнях масштабирования — это решение целого комплекса научных и технических задач. А основные принципы рентгеновского зажигания, действительно, были сформулированы ранее, в том числе А.Д. Сахаровым.

Lawrence Livermore National Laboratory

Можно ли говорить, что США благодаря этим экспериментам получили некоторое преимущество в военном отношении?

Конечно, ведь они получили инструмент, с помощью которого они много чего интересного посмотрят, научившись сжимать и поджигать такие мишени. Собственно, эти исследования и строительство этой установки преследовало в первую очередь цели, относящиеся к военным приложениям.

Расскажите об аналогичных работах в России и других странах?

После разрухи 90-х годов в стране многое сделано, чтобы сократить отставание в этой критически важной технологии, хотя это было очень непросто. И сейчас в России строится установка с параметрами, даже превосходящими ливерморскую машину. Строится эта установка в Российском Федеральном Ядерном Центре ВНИИЭФ в Сарове. В ней тоже используется неодимовый лазер, энергия которого будет примерно такая же, как у американцев. Эту установку, согласно опубликованным данным, планируется ввести в строй в 2028 году. Если бы не было лихих 80-х и 90-х, то, конечно, конкуренция с американцами была бы более острая, к этому были все основания .

Архитектура строящейся российской установки схожа с американской. Но есть и свои особенности, связанные, например, с тем, что там будет использоваться сферический конвертор. Такой конвертор улучшает симметрию обжатия термоядерной мишени, но в него сложнее ввести лазерные пучки, чем в цилиндрический. Это очень перспективная схема, поскольку для того, чтобы эффективно сжать мишень нужно очень симметрично нагреть ее рентгеновским излучением. Кроме того, система расположения лазерных пучков саровской установки позволит проводить эксперименты не только при облучении мишени рентгеновским излучением (непрямое сжатие), но и при ее облучении непосредственно лазерными пучками (прямое сжатие) — без преобразования лазерного излучения в рентгеновское.

Кроме того, во Франции создается установка LMJ. Это просто близнец американской установки, по образу и подобию которой ее и строили. Насколько я знаю, сейчас эта установка дает около 300 кДж лазерной энергии, в шесть раз меньше, чем американская.

Крупная установка, тоже на неодимовом стекле, строится в Китае.

О создании термоядерного реактора для энергетики ученые мечтают более полувека. Во Франции создается ИТЭР, в который вложено свыше €20 млрд. Если предположить, что настанет тот день, когда первый термоядерный реактор даст первый промышленный ток, то какого типа будет этот реактор?

В США достигнуто зажигание на основе инерциального удержания плазмы в лабораторных условиях. Получен энергетический выход, превосходящий вложенную лазерную энергию. Сам принцип создания и инерциального удержания плазмы с использованием лазерного излучения был подтвержден, ИТЭР пока такого результата не дал. Отталкиваясь от этих двух обстоятельств можно предположить, что у лазерного термоядерного синтеза имеются большие перспективы в развитии термоядерной энергетики.

Павел Котляр

https://rtvi.com/stories/mirnyj-termoyad-dlya-voennyh-v-chem-smysl-livermorskogo-proryva/

https://smotrim.ru/audio/2670148

Разработка МРТ-томографов мощностью в полтора Тесла Физического института им. П.Н. Лебедева (ФИАН) — яркий пример того, что наша страна идет уверенными шагами по пути к достижению научно-технологического суверенитета. Но уже сейчас ученые задумываются о том, как их усовершенствовать, чтобы сделать еще более качественными и при этом доступными. Какие задачи сейчас стоят перед научным сообществом рассказал директор ФИАН член-корреспондент РАН Н.Н. Колачевский в прямом эфире заседания Научного совета РАН «Науки о жизни» в МИА «Россия сегодня».

«С моей точки зрения, вопросы томографии сейчас существенно перешли в плоскость программного обеспечения: гонка по распознаванию образов, отклонений от норм, уточнения деталей. Это одно из направлений, в котором нам нужно развиваться», — говорит Н.Н. Колачевский.

Другая задача — томография с контрастированием. «Это не только технический вопрос, но и медицинский. Необходимо, чтобы контрастирование было биологически совместимо с организмом человека — чтобы не вредило здоровью, при этом улучшало качество диагностики», — говорит он.

Основной блок развития связан с оптимизацией технических характеристик: уменьшение количества употребляемого жидкого гелия, усовершенствование системы охлаждения, поиск и разработка отечественных  систем приемных катушек, систем усилителей и т.д.

Так как Россия имеет огромные территории, не везде доступен быстрый сервис томографов, жидкий гелий, необходимо учитывать ряд аспектов при транспортировке, это тоже требует отдельного внимания. Необходима разработка системы, которая будет учитывать специфику нашей страны.

«Перед нами большой пласт для дальнейшего прогресса. Но одна из важнейших задач на сегодня — чтобы уже в ближайшие годы в наших поликлиниках появились отечественные томографы», — говорит Н.Н. Колачевский. 

Источник - https://scientificrussia.ru/partners/fian/direktor-fian-n-kolacevskij-razrabotannye-otecestvennye-mrt-tomografy-budut-soversenstvovatsa

По словам заведующего отделением физики твердого тела ФИАН Евгения Демихова, единственное препятствие - отсутствие производства криорефрижераторов

МОСКВА, 16 декабря. /ТАСС/. Производство магнитно-резонансных томографов (МРТ) в России может начаться уже через три-четыре года. Такой прогноз дали в пятницу на онлайн-заседании Научного совета РАН, посвященном созданию отечественных магнитно-резонансных томографов для высокоточной медицинской диагностики заместитель министра промышленности и торговли РФ Василий Шпак и руководители Физического института РАН имени П.Н. Лебедева (ФИАН).

"Мы рассчитываем, что уже в 2026 году он (томограф - прим. ТАСС) серийно будет выпускаться и поставляться в наши медицинские учреждения. Задел у нас необходимый есть, научные кадры в достатке, промышленность сегодня готова разворачивать соответствующие мощности производственные под выпуск необходимой техники. Поэтому мы смотрим с надеждой и оптимизмом на происходящее", - отметил Шпак.

"Срок - три-четыре года", - сказал заведующий отделением физики твердого тела ФИАН Евгений Демихов.

В октябре в ФИАН был представлен опытный образец отечественного МРТ-томографа, разработанного в рамках научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ Минпромторга РФ профессором Демиховым и его коллегами, стандартной мощностью в полтора тесла.

Практически единственным препятствием к массовому производству томографов в условиях антироссийских санкций Демихов назвал отсутствие в РФ производства криорефрижераторов - приборов, которые позволят обойтись без очень дорогой заливки жидким гелием для охлаждения катушки томографа.

"Японцы, когда вводили санкции, целенаправленным образом вычеркнули ту модель, которая используется для МРТ", - отметил Демихов. При этом, было отмечено, что криорефрижераторы могут производиться в Омске, но нужно увеличить мощность отечественной модели в несколько раз.

Источник - https://nauka.tass.ru/nauka/16615149

Научный мир отмечает в эти дни 100-летие со дня рождения выдающегося физика, одного из создателей лазера – Николая Геннадиевича Басова. Вспоминали лауреата Нобелевской премии по физике 1964 года и на заседании Президиума РАН.

В основном работы советского и российского ученого были посвящены квантовой электронике и ее применению. Вместе с Александром Прохоровым в 1952 году Басов установил принцип усиления и генерации электромагнитного излучения квантовыми системами. Это позволило двумя годами позже создать первый квантовый генератор (мазер). Еще год спустя была предложена трехуровневая схема создания инверсной населенности уровней, нашедшая широкое применение в мазерах и лазерах. Работы российских ученых, а также исследования американского физика Чарльза Таунса легли в основу нового направления в физике – квантовой электроники. За разработку нового принципа генерации и усиления радиоволн (создание молекулярных генераторов и усилителей) Николай Басов и Александр Прохоров в 1959 году были награждены Ленинской премией, а в 1964 году им вместе с Чарльзом Таунсом за «фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей на лазерно-мазерном принципе», была присуждена Нобелевская премия по физике.

Николаю Басову принадлежит и идея использования лазеров для управляемого термоядерного синтеза: он предложил методы лазерного нагрева плазмы, проанализировал процессы стимулирования химических реакций лазерным излучением. Также Николай Басов разработал физические основы создания квантовых стандартов частоты, выдвинул идеи нового применения лазеров в оптоэлектронике (например, создание оптических логических элементов), выступил инициатором многих исследований по нелинейной оптике.

В 1978 году Басов организовал и возглавил в МИФИ кафедру квантовой электроники, впоследствии переименованную в кафедру лазерной физики, был главным редактором журналов «Наука», «Квантовая электроника» и «Природа», членом редколлегии журнала «Квант», председателем правления Всесоюзного просветительского общества «Знание».

Открывая заседание президиума, президент РАН Геннадий Красников подчеркнул, что выступить с докладами приглашены именно те ученые, которые продолжают и развивают научную школу, основанную Николаем Басовым вместе с Александром Прохоровым.
Вице-президент РАН Владислав Панченко отметил, что начинал свою научную карьеру в Физическом институте им. П.Н.Лебедева РАН как раз в отделе Николая Геннадиевича, в лаборатории оптики низкотемпературной плазмы.

“Мне было поручено заниматься газом СО2. Мы построили модель. Позднее на этой среде был создан самый мощный в мире СО2-лазер – мощностью несколько мегаватт, – рассказал академик. – Проект был реализован под руководством Александра Прохорова, Бориса Бункина и Евгения Велихова”.

Владислав Панченко напомнил еще об одной классической работе – «Генерация, усиление и индикация инфракрасного и оптического излучений с помощью квантовых систем» (Николай Басов, Олег Крохин, Юрий Попов), посвященной полупроводниковому лазеру с электрической накачкой. Академик Алферов говорил, что эта работа легла в основу физики всех полупроводниковых лазеров.

“Эти два примера говорят о том, что школа, созданная Николаем Геннадиевичем, – великая школа, давшая миру такие результаты, которые до сих пор крайне важны для понимания путей развития всей квантовой электроники”, – подытожил Владислав Панченко.

О Николае Басове, стоявшем у истоков квантовой технологической революции, рассказал директор ФИАН им. П.Н.Лебедева член-корреспондент РАН Николай Колачевский.

“Басов – глыба, фигура, которая пронзает уже более 70 лет научные пласты России и мира, – подчеркнул ученый. – Вместе с Александром Прохоровым он внес решающий вклад в то, что мы сегодня видим в науке и повседневной жизни”.

Николай Колачевский, в частности, отметил огромную роль полупроводниковых лазеров, одним из творцов которых был Николай Басов. Рубиновый лазер, созданный в ФИАНе, и полупроводниковый лазер, который был разработан Басовым, Поповым и Вулом, сегодня в числе наиболее мощных инструментов квантовой электроники. Промышленные лазеры есть практически во всех областях индустрии: сварка, наплавка резка и т. д. Лазеры используются в телекоммуникации и навигации, в медицине, обороне. Это все – наследие Александра Прохорова и Николая Басова.

Директор ФИАНа также напомнил, что на церемонии вручения Нобелевской премии Николай Геннадиевич выступил не с традиционной лекцией о результатах своих исследований, а зачитал визионерский доклад об инжекционных полупроводниковых лазерах.

«Это было необычно и лишний раз подчеркнуло яркость мышления ученого и его неординарность», – сказал Николай Колачевский.

К 100-летию Николая Басова снят двухчасовой фильм (выложен на сайте ФИАН), издан альбом «Н.Г.Басов и исследования по квантовой радиофизике в Физическом институте им. П.Н.Лебедева (ФИАН)».

Заместитель директора Департамента координации деятельности научных организаций Министерства науки и высшего образования Ирина Чугуева выступила с приветственным словом от главы Минобрнауки Валерия Фалькова. Она сообщила, что, начиная с 2023 года, пять аспирантов Физического института им. П.Н.Лебедева РАН будут получать именную стипендию имени Басова в размере 20 тысяч рублей каждая.

Генеральный конструктор по лазерным системам – заместитель директора ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» академик Сергей Гаранин, в свою очередь, зачитал приветствие к участникам заседания от генерального директора ГК «Росатом» Алексея Лихачева. В своем обращении тот отметил, что Николай Басов обладал уникальным даром предвидения, он еще в 1961 году говорил о гигантской информационной емкости оптического (лазерного) канала связи, способного охватить весь мир. Сегодня такая глобальная сеть создана, и Росатом работает над лазерными системами космической связи.

По словам Сергея Гаранина, за последние полвека энергия моноимпульсных лазерных установок возросла от джоулей до мега-джоулей, и идея Басова о создании термоядерного реактора на базе лазерного термоядерного синтеза вполне реализуема уже в обозримом будущем.

В фойе Президентского зала РАН впервые были показаны документы, принадлежавшие академику Басову: заграничный паспорт, профсоюзный билет, текст Нобелевской лекции, тетрадь с лекциями, личные записи ученого, стихотворение по случаю его 60-летия, подписанное инициалами «А.К.» под названием «Буквы ложатся орденской лентой: Басова – в президенты!», поздравление с 70-летием от президента РАН Юрия Осипова и другие документы.

На выставке также представлено расширенное издание книги-альбома «Николай Геннадиевич Басов. К 100-летию со дня рождения». Бóльшая часть помещенных в альбом материалов публикуется впервые. И какая же научная выставка без приборов и систем. Инжекционные лазеры, квантовые каскадные лазеры, активный элемент лазера на парах меди ГЛ-204, усилитель «ГОС 1001» установки «Дельфин», рабочее тело рубинового лазера и многое другое можно увидеть в здании Президиума РАН.

Андрей СУББОТИН

Источник  https://poisknews.ru/daty/pronzayushhij-vremya-idei-nikolaya-basova-opredelili-vektor-mirovoj-nauki/