СМИ о нас

Российские учёные изучили данные с антарктической нейтринной обсерватории IceCube. Специалисты пришли к выводу, что большая часть фиксируемых обсерваторией нейтрино высоких энергий создана объектами, расположенными внутри Млечного Пути, сообщает агентство ТАСС со ссылкой на пресс-службу МФТИ.

«Мы задались вопросом, приходит ли на Землю больше нейтрино от плоскости Галактики, чем с других направлений? Мы аккуратно собрали и изучили все случаи регистрации нейтрино высоких энергий за десять лет наблюдений и "увидели" в них Млечный Путь. Уровень статистической достоверности этих наблюдений составляет 99.996%, что редко встречается в нейтринной астрофизике, где пока ещё мало качественных данных».

Космические нейтрино сверхвысоких энергий — мельчайшие и самые лёгкие частицы материи, разогнанные до околосветовых скоростей. Учёные сейчас не имеют точных представлений, откуда они возникают. Однако часть астрономов предполагает, что эти частицы разгоняются в горячих останках взорвавшихся внутри Млечного Пути звёзд. Другая часть считает, что источники нейтрино — ядра и облака газа в далёких галактиках. Эта гипотеза начала набирать популярность в последние годы из-за нескольких сделанных открытий. Например, физики из обсерватории Пьера Оже нашли первые намёки на то, что все подобные частицы носят внегалактическое происхождение. Пять лет назад специалисты из нейтринной обсерватории IceCube локализовали один из их возможных источников, а именно чёрную дыру TXS 0506+056, находящуюся в созвездии Ориона на расстоянии в 4,33 млрд световых лет от Земли.

Как отмечают научный сотрудник Физического института РАН Александр Плавин и его коллеги, IceCube и российская установка «Ковер-2», созданная на площадке Басканской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН, зафиксировали высокоэнергетическое нейтрино, источником которой однозначно был объект внутри Млечного Пути. 

После этого открытия российские учёные снова изучили данные, полученные IceCube за всё время работы, и попытались предположить происхождение зафиксированных ими частиц. В ходе этого анализа они пытались определить, как много нейтрино двигалось в сторону Земли со стороны центра Галактики. Исследователи посчитали, что в этой области должны быть сосредоточены все потенциальные источники галактических нейтрино высоких энергий. Это должно сделать возможным обнаружение следов их существования в наборе данных с IceCube. 

Для обнаружения следов исследователи вычислили примерное положение источников частиц с высокими энергиями и наложили их на карту ночного неба, полученную при помощи гамма-волновых инструментов американской орбитальной обсерватории «Ферми». После этого они обнаружили, что число нейтрино было заметно выше в тех участках карты, который находились внутри диска галактики или около него. 

По словам учёных, эта закономерность говорит о возникновении значительном количестве частиц высоких энергий внутри Млечного Пути. Однако пока исследователи не могут объяснить, почему их источники находятся не только внутри диска Галактики, но и рядом с ним. Поэтому учёные надеются, что последующие исследования раскроют этот вопрос.

https://habr.com/ru/news/t/702682/#habracut

Нейтрино – это элементарная частица, которая практически не взаимодействует с материей. В этом её уникальность: родившись в результате ядерных процессов, она может пролететь огромные расстояния сквозь космическое пространство, даже сквозь звёзды и планеты, не столкнувшись ни с одним атомом вещества. Нейтрино – одни из немногих космических «вестников», способных рассказать нам, например, о процессах, протекающих в ядрах галактик, укрытых плотными облаками газа и пыли. Но именно поэтому нейтрино чрезвычайно сложно обнаружить.

Для «охоты» за нейтрино физики строят специальные нейтринные телескопы – сложные и громоздкие детекторы, способные фиксировать пролёт штучных нейтрино в год. С детектированием нейтрино тоже не всё просто – частицы бывают разных энергий и для них нужны свои отдельные приборы. Сравнительно недавно начали работать нейтринные телескопы, которым удалось найти нейтрино высоких энергий, приходящие из дальнего космоса. Американский IceCube в Антарктиде, российский Байкальский нейтринный телескоп (известный также как проект Baikal-GVD), европейский KM3NeT – три таких нейтринных детектора, данные которых анализируют физики всего мира. Но они до сих пор не видели «домашнее» нейтринное излучение нашей Галактики на общем нейтринном фоне. Хотя с точки зрения теории звёзды с огромными магнитными полями, как и прилетающие космические лучи в состоянии родить нейтрино.

В свежей статье в The Astrophysical Journal Letters группа физиков из Института ядерных исследований РАН, Физического института РАН, Московского физико-технического института и Института радиоастрономии общества Макса Планка (Германия) пишут, что им удалось обнаружить именно галактическое излучение нейтрино. Для этого исследователи собрали 70 случаев регистрации высокоэнергетических нейтрино на детекторе IceCube в общей сложности за десять лет наблюдений. Оказалось, что нейтрино, действительно, концентрируются к галактической плоскости, но не в узкой полосе – ширина нейтринного Млечного Пути оказалась как две длины ковша Большой Медведицы. Возможно, это указывает на то, что значительная часть нейтрино рождается не просто в нашей Галактике, а в ближайшей её области. С этим ещё предстоит разбираться.

Как отмечает член-корреспондент РАН Юрий Ковалёв (ФИАН И МФТИ): «Новые, более современные нейтринные эксперименты в Северном полушарии – Baikal-GVD и KM3NeT – в скором времени дадут возможность провести аналогичный анализ с их данными и более подробно изучить область галактического центра. Нейтринные телескопы регистрируют элементарные частицы “из под своих ног”, там и находится центр Галактики для нас, северян. А пока, ориентируясь на данные IceCube и Baikal-GVD, мы с уверенностью можем говорить, что нейтринное небо не такое простое – большой вклад в поток астрофизических нейтрино вносят источники совершенно разных классов, как галактические, так и внегалактические».

По материалам пресс-службы МФТИ.

https://news-life.pro/baykalsk/335959015/

одна третья часть летящих к нам из космоса высокоэнергетических нейтрино, которые регистрируются обсерваториями в разных частях мира, рождены в нашем Млечном пути или с ним. К такому выводу пришла группа ученых из Физического института им. Лебедева ран (ФИАН), Института ядерных исследований ран, Московского физико-технического института и института радиоастрономии общества Макса Планка (MPIfR, Германия).

фото: nasa.gov

Нейтрино, или «частицы-призраки», как охарактеризовал их в свое время фантаст Айзек Азимов, крайне неохотно взаимодействуют с веществом, отчего их очень сложно зарегистрировать. Но зато почти ничто не влияет на скорость их перемещения и ничто не может является для них преградой, – ежесекундно землю и нас с вами «прошивают» насквозь миллионы первозданных нейтрино, рожденных далекими галактиками, а мы и не замечаем этого.

 Вообще-то нейтрино могут рождаться и в недрах нашей Земли (их называют геонейтрино), и в ядерных реакторах, и на солнце. Но все эти разновидности частиц мы называем низкоэнергетическими в отличие от тех, что летят к нам из глубин Вселенной. Последние гораздо хуже изучены, и потому представляют особый Интерес для ученых, как кирпичики нашего мироздания. 

Если более тяжелые частицы – протоны и нейтроны можно создавать и регистрировать в специальных ускорителях или кольцевых ускорителях элементарных частиц (коллайдерах) на Земле, то легкие нейтрино поймать оказалось не так просто.

Для их отлова строят нейтринные обсерватории. На сегодняшний день для регистрации высокоэнергетических частиц из космоса созданы три: американский IceCube в Антарктиде, наш российский Байкальский нейтринный телескоп (известный также как проект Baikal-GVD) и европейский KM3NeT.

До последнего времени эти детекторы «видели» лишь те нейтрино, которые летели к нам от далеких галактик — квазаров. Ученые подозревали, что наша домашняя Галактика – Млечный путь тоже может рождать нейтрино, но до последнего времени у них не было возможности проверить это.  

– Нейтрино вообще очень сложно ловить, – для этого нужны километры воды или льда, – говорит сотрудник ФИАНа, кандидат физико-математических наук Александр Плавин. – К тому же надо было придумать правильные методы, чтобы отличить нейтрино из нашей Галактики от нейтрино из других галактик. И мы первыми в мире такие методы придумали. Нейтрино от Млечного пути были зарегистрированы нами при помощи обсерватории  IceCube.

– Каков процент высокоэнергетических нейтрино, исходящих от Млечного пути?

– От нашей Галактики мы регистрируем примерно одну треть таких частиц.

– Что представляет собой нейтринная обсерватория, которая помогла их «поймать»?

– IceCube это кубический километр льда, расположенный на глубине нескольких километров подо льдом в Антарктиде. Ледяная обсерватория вся опутана датчиками-фотодетекторами, которые фиксируют вспышки, рождающиеся при взаимодействии нейтрино с другими частицами, проходящими через лед.

– То есть лед нужен, чтобы в нем детектор мог «видеть» вспышки? От чего они возникают, если частицы-нейтрино ни с чем не взаимодействуют?

– Они взаимодействуют только редко, и чем больше объем прозрачного вещества, тем больше у нас шансов зарегистрировать такие «встречи». И такие обсерватории — единственный для нас способ расширить познания в области физики элементарных частиц, из которых состоит наша Вселенная.

Цветом показано небо в гамма-лучах, ярко прослеживается плоскость Галактики. Направления прихода нейтрино показаны белыми кружками. Центр Галактики (‘GC’) отмечен звездочкой. Российский нейтринный телескоп Байкал-GVD чувствителен к этой области неба и сможет поймать оттуда нейтрино. фото: ФИАН

– Но в ускорителях типа Большого адронного коллайдера создают частицы…

– Создают, только далеко не такие высокоэнергетические. Их на Земле создать искусственно вообще невозможно, потому что невозможно создать такие энергии, которые ими движут, – в 1 петаэлектронвольт, или квадриллион электронвольт (миллион миллиардов электронвольт, или 10 в 15 степени электронвольт — Авт.). Поэтому если мы хотим продвигаться в нашем познании природы дальше, то простой и доступный способ — ловить нейтрино из космоса, где их создали какие-то мощные объекты.

– Что уже «рассказали» исследователям «пойманные» нейтрино?

– Это очень легкие частицы, которые долетают до нас в не измененном состоянии, – как излучились миллиарды лет назад в далеком квазаре, такими и прилетают. Поэтому они дают самую верную информацию про центральные области других галактик, которые другими способами не видны. Их свет до нас не доходит, а нейтрино доходят. 

Справка «МК».

время, за которое нейтрино достигает Земли:

— от Солнца – 8 минут 

— от Млечного пути— десятки и сотни тысяч лет

— от квазаров – миллиарды лет. 

– Что их рождает в далеких галактиках?

– Что-то очень мощное, что играет в галактиках роль ускорителей частиц до очень больших энергий. Такими ускорителями могут быть сверхмощные черные дыры.

– Получается, что в нашей Галактике таким ускорителем является наша черная дыра – Стрелец А?

– Мы пока лишь зафиксировали, что нейтрино летят к нам со стороны Млечного пути, но пока не можем утверждать, что их родила наша черная дыра. Не исключено, что они приходят из области, расположенной в той же плоскости, что и Млечный путь.

https://urban-news.ru/2022/11/30/rossijskie-uchenye-sovershili-otkrytie-vpervye-zaregistrirovav-nejtrinnye-potoki-ot-mlechnogo-puti/

Ученые пришли к выводу, что значимая часть фиксируемых ей нейтрино высоких энергий порождается объектами, расположенными внутри Млечного Пути

МОСКВА, 30 ноября. /ТАСС/. Российские астрофизики изучили весь набор данных с антарктической нейтринной обсерватории IceCube и пришли к выводу, что значимая часть фиксируемых ей нейтрино высоких энергий порождается объектами, расположенными внутри Млечного Пути. Об этом в среду сообщила пресс-служба МФТИ.

"Мы задались вопросом, приходит ли на Землю больше нейтрино от плоскости Галактики, чем с других направлений? Мы аккуратно собрали и изучили все случаи регистрации нейтрино высоких энергий за десять лет наблюдений и "увидели" в них Млечный Путь. Уровень статистической достоверности этих наблюдений составляет 99.996%, что редко встречается в нейтринной астрофизике, где пока еще мало качественных данных", - заявил научный сотрудник Физического института РАН (Москва) Александр Плавин, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Космические нейтрино сверхвысоких энергий представляют собой мельчайшие и самые легкие частицы материи, разогнанные до околосветовых скоростей. Пока ученые не имеют точных представлений о том, как они возникают. Некоторые астрономы предполагают, что эти частицы разгоняются в горячих останках взорвавшихся звезд внутри Млечного Пути, а другие считают, что их источником являются ядра и облака газа в далеких галактиках.

Последняя гипотеза начала набирать популярность в последние годы в связи с несколькими открытиями. В частности, несколько лет назад физики из обсерватории Пьера Оже нашли первые намеки на то, что все подобные частицы носят внегалактическое происхождение. Пять лет назад исследователи из нейтринной обсерватории IceCube, установленной на южном полюсе Земли, локализовали один из их возможных источников - черную дыру TXS 0506+056, расположенную в созвездии Ориона на расстоянии в 4,33 млрд световых лет от Земли.

Нейтринное сияние Галактики

С другой стороны, как отмечают Плавин и его коллеги, IceCube и российская установка "Ковер-2", построенная на площадке Басканской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН, недавно зафиксировали высокоэнергетическое нейтрино, источником которой однозначно являлся объект внутри Млечного Пути. Это открытие заставило российских астрофизиков повторно изучить данные, полученные IceCube за все время работы, и попытаться определить происхождение зафиксированных им частиц.

В ходе этого анализа ученые попытались определить то, как много нейтрино двигалось в сторону Земли со стороны центра Галактики и той части ночного неба, где находится ее диск. Исследователи предположили, что в этой области будут сосредоточены все потенциальные источники галактических нейтрино высоких энергий, что сделает возможным обнаружение следов их существования в общем наборе данных с IceCube.

Для этого ученые вычислили примерное положение источников частиц с самыми высокими энергиями и наложили их на карту ночного неба, полученную при помощи гамма-волновых инструментов американской орбитальной обсерватории "Ферми". Ученые обнаружили, что число нейтрино было заметно выше в тех регионах карты, которые находились внутри диска галактики или рядом с ним.

По словам астрофизиков, подобная закономерность говорит о том, что значительная часть частиц высоких энергий, фиксируемых детекторами IceCube, действительно возникает внутри Млечного Пути. При этом ученые пока не могут объяснить, почему их источники находятся не только внутри диска Галактики, но и по соседству с ним. Последующие наблюдения, как надеются Плавин и его коллеги, помогут получить ответ на этот вопрос.

https://nauka.tass.ru/nauka/16462509

Астрофизики проанализировали общедоступные данные нейтринной обсерватории IceCube, расположенной в Антарктиде. Оказалось, что значительная часть потока высокоэнергетических нейтрино, регистрируемых телескопом, имеет галактическое происхождение, то есть рождена в Млечном Пути.

Млечный Путь / ©Getty images

Статья вышла в ведущем международном журнале Astrophysical Journal Letters. Млечный путь, проекция нашей спиралевидной Галактики, вдохновляет ученых всего мира, и не только их. Выйдешь ночью – красота. Виден Млечный Путь – миллиарды звезд. Наш большой дом. Во Вселенной галактик много, но мы внутри этой, поэтому ее свет доминирует над другими.

Но «светится» Млечный путь не только в видимом глазу спектре. При переходе к более высоким энергиям излучения, нежели может увидеть наш глаз, становятся важными и внегалактические источники – хотя и далекие, но более мощные. Но даже в гамма-излучении Млечный Путь доминирует на небе. Вдобавок к излучению отдельных объектов, дают вклад и взаимодействия космических лучей высоких энергий с межзвездным газом.

Российских физиков из Института ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН), Физического института РАН (ФИАН), Московского физико-технического института (МФТИ) и института радиоастрономии общества Макса Планка (MPIfR, Германия) привлекло нейтринное излучение Млечного пути. Нейтрино – это уникальная элементарная частица, которая без препятствий проходит через материю, практически не взаимодействуя с ней.

Сравнительно недавно начали работать нейтринные телескопы, которым удалось найти нейтрино высоких энергий, приходящие из космоса. Американский IceCube, наш российский Байкальский нейтринный телескоп (известный также как проект Baikal-GVD), европейский KM3NeT – вот три нейтринных телескопа, данные которых анализируют физики всего мира. Но они до сих пор не видели излучение нашей родной, такой домашней Галактики. Хотя много теоретиков твердили год от года: звезды с огромными магнитными полями, как и прилетающие космические лучи в состоянии родить нейтрино. Загадка!

Цветом показано небо в гамма-лучах, ярко прослеживается плоскость Галактики. Направления прихода нейтрино показаны белыми кружками. Центр Галактики (‘GC’) отмечен звездочкой. Российский нейтринный телескоп Байкал-GVD чувствителен к этой области неба и сможет поймать оттуда нейтрино / ©Пресс-служба МФТИ

Член-корреспондент РАН Сергей Троицкий из ИЯИ рассказывает: «Не так давно установка “Ковер-2” (расположенная в Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН) обнаружила вспышку галактического источника одновременно с приходом нейтрино высокой энергии, зарегистрированным IceCube. Это было первым свидетельством того, что нейтрино в галактических источниках действительно рождаются. Но одно нейтрино – не доказательство. Может быть просто совпадением».

В своей новой статье, группа ученых пишет, что им удалось обнаружить галактическое излучение нейтрино. Статья вышла в ведущем международном журнале Astrophysical Journal Letters и выложена в открытый доступ по следующему адресу. Кандидат наук Александр Плавин из ФИАН описывает методику анализа: «Мы задались вопросом, приходит ли на Землю больше нейтрино от плоскости Галактики, чем с других направлений? Аккуратно собрали все случаи регистрации высокоэнергетических нейтрино за десять лет наблюдений и увидели в них Млечный Путь. Уровень достоверности 99,996 процентов, достаточно редко встречающийся в нейтринной астрофизике, где много неопределенностей и пока все еще мало качественных данных».

Это фундаментальное открытие, с одной стороны, было давно ожидаемым, а с другой – принесло новые вопросы. Нейтрино хотя и концентрируются к галактической плоскости, но не в узкой полосе – ширина нейтринного Млечного Пути оказалась как две длины ковша Большой Медведицы. Возможно, это указывает на то, что значительная часть нейтрино рождается не просто в нашей Галактике, а в ближайшей ее области. С этим еще предстоит разбираться.

Член-корреспондент РАН Юрий Ковалев (ФИАН И МФТИ) заключает: «Новые, более современные нейтринные эксперименты в Северном полушарии — Baikal-GVD и KM3NeT – в скором времени дадут возможность провести аналогичный анализ с их данными и более подробно изучить область галактического центра. Нейтринные телескопы регистрируют элементарные частицы “из под своих ног”, там и находится центр Галактики для нас, северян. А пока, ориентируясь на данные IceCube и Baikal-GVD, мы с уверенностью можем говорить, что нейтринное небо не такое простое — большой вклад в поток астрофизических нейтрино вносят источники совершенно разных классов, как галактические, так и внегалактические». 

https://naked-science.ru/article/column/uchenye-obnaruzhili-nejtrinnoe

Изображение: цветом показано небо в гамма-лучах, ярко прослеживается плоскость Галактики. Направления прихода нейтрино показаны белыми кружками. Центр Галактики (‘GC’) отмечен звездочкой. Российский нейтринный телескоп Байкал-GVD чувствителен к этой области неба и сможет поймать оттуда нейтрино.

https://poisknews.ru/astrofizika/uchenye-obnaruzhili-nejtrinnoe-izluchenie-mlechnogo-puti/

Пациент на сеансе протонной терапии в Медицинском радиологическом научном центре имени А. Ф. Цыба

Лучевая (радиационная) терапия — одно из направлений ядерной медицины для лечения злокачественных опухолей. Суть его заключается в том, что в патологический очаг от ускорителя направляют пучки элементарных частиц (или волны, создающие рентгеновское, гамма-, нейтронное или другое излучение), что приводит к разрушению раковых клеток.

 

Существует методы, использующие фотоны, нейтроны, протоны, ионы бора, углерода и неона. Широк и спектр специализированного медицинского оборудования. Но становление всех методов лучевой терапии начиналось в физических институтах, обладающих научными ускорительными установками.

 

Первые радиобиологические исследования провели в 1954-м в Беркли в США. Для облучения пациентов использовали пучки протонов, дейтронов и альфа-частиц, полученных при проведении экспериментов на кольцевом ускорителе. Затем в течение более чем 40 лет в Гарвардской циклотронной лаборатории, сотрудничающей с Центральной больницей Массачусетса, совершенствовали методику и проводили клинические исследования. Результатом стало строительство первых центров протонно-лучевой терапии в Калифорнии и Массачусетсе.

Точно в цель

Традиционные методы лучевой терапии, в которых используют пучки фотонов, обладают одним существенным недостатком: они повреждают не только раковые клетки, но и здоровые ткани, расположенные перед опухолью и за ней по ходу движения пучка излучения. Чтобы снизить побочные эффекты, приходится ограничивать мощность излучения, увеличивать количество сеансов и длительность курса. И чем глубже опухоль, тем труднее ее разрушить.

 

Наиболее перспективным считается метод протонной терапии. Он позволяет точно нацеливаться на опухоль и уничтожать ее при любой глубине локализации, нанося минимальный урон окружающим тканям. Особенность протонного излучения в том, что основная энергия потока высвобождается на последних миллиметрах пробега частиц — в так называемой точке Брэгга.

Врач-радиолог проводит расчет и настраивает прибор так, чтобы воздействие пучка приходилось исключительно на опухоль, повторяя ее очертания с точностью до миллиметра. Таким образом, разрушаются только раковые клетки, а окружающие здоровые ткани практически не подвергаются воздействию. Эта методика эффективна при лечении самых сложных злокачественных новообразований — предстательной железы, мозга, глаза, а также рака у детей.

Кривые распространения в среде разных видов излучения и пик Брэгга

В Советском Союзе терапевтический протонный пучок с энергией до 200 мегаэлектронвольт впервые получили в 1967-м на синхроциклотроне Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне. Поток частиц от ускорителя выводили в специальное процедурное помещение, где было размещено ротационное кресло для фиксации пациента и оборудование для контроля облучения. С 1969-го для лечения онкологических больных использовали протонный синхротрон Института теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ) в Москве, а с начала 1970-х — Ленинградского института ядерной физики (ЛИЯФ) в Гатчине.

Протонный ренессанс

Долгие годы главным препятствием для широкомасштабного использования протонов при лечении рака были размер и стоимость необходимого циклотронного оборудования. Лишь 25 лет назад первые центры протонной терапии появились в США, Германии и Японии. Сейчас в мире их уже около сотни. И хотя лечение в них остается очень дорогим, результаты говорят сами за себя: рак простаты этим методом вылечивают у 97 процентов пациентов, опухоли головного мозга — у 90 процентов.

 

В России до 2017-го не было клинических центров лучевой терапии. Действовали только экспериментальные (при научных институтах), которые принимали пациентов от случая к случаю: в ИТЭФ, в ОИЯИ в Дубне и в ИЯИ РАН в Троицке. Первый коммерческий центр протонной терапии Медицинского института Березина Сергея (МИБС) открыли в Санкт-Петербурге в 2017 году. Затем такой центр появился в Москве. А в сентябре 2019-го первых пациентов принял Федеральный высокотехнологичный центр медицинской радиологии Федерального медико-биологического агентства в Димитровграде Ульяновской области.

Это единственный в России и самый крупный в Европе комплекс ядерной медицины замкнутого цикла, где представлены все существующие сегодня методы диагностики и лечения. Его построили в рамках государственной программы "Создание федеральных центров медицинских радиологических технологий". В него входят: центр протонной терапии, центр позитронно-эмиссионной томографии, консультативная поликлиника, радиологический корпус, корпус радионуклидной терапии и стационар на 312 коек. Госкорпорация "Ростех" планирует в ближайшие годы в рамках госпрограммы построить такие центры во Владивостоке, Москве, Новосибирске и Калужской области.

Молниеносный удар

Параллельно российские ядерщики работают над усовершенствованием технологий лучевой терапии. В частности, в ИЯИ РАН в Троицке, располагающем самым мощным в Евразии линейным ускорителем протонов, уже несколько лет изучают возможности флеш-терапии — инновационного метода, при котором всю необходимую дозу облучения подводят к опухоли за один сверхкороткий сеанс в доли секунды, а не за 20–30 сеансов по нескольку минут, как обычно.

 

Ускоритель протонов Института ядерных исследований РАН

Потребность есть и внутри страны, но, чтобы экспериментальный комплекс "Прометеус" стал полноценным медицинским изделием, нужно решить организационные, экономические и технологические вопросы. И конечно, преодолеть недоверие к отечественным разработкам.

https://ria.ru/20221130/ultraflesh-1835099370.html

Фото:ru.freepik.com

До сих пор эталоном времени служили цезиевые часы, созданные в середине прошлого века. Сейчас появились оптические атомные часы нового поколения.

Их усовершенствованием занимаются в физических лабораториях разных стран. Однако их точность уже не устраивает учёных. Поэтому на XXVII Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ), недавно завершившейся во Франции, решили к 2030 году разработать новое определение секунды. И приняли дорожную карту, по которой к следующему заседанию ГКМВ в 2026-м надо подготовить соответствующие предложения.

Как рассказывает РИА Новости, всем известно, что сутки делят на 24 часа, час – на 60 минут, минуту – на 60 секунд с глубокой древности. До ХХ века секунда равнялась одному качанию маятника часов. Новые средства коммуникации, связь со спутниками и космическими кораблями, сложнейшие научные эксперименты требовали куда больше точности. В 1955-м британский физик Луис Эссен продемонстрировал, что атомные процессы отличаются сверхстабильной периодичностью. Точность первых атомных цезиевых часов достигала 10 в −10 степени. У модели последнего поколения NIST-F2 с лазерным охлаждением, функционирующей с апреля 2014-го в Национальном институте стандартов и технологий США (NIST), – 10 в −16 степени. То есть погрешность в одну секунду накапливается за 300 миллионов лет.

Кроме того, в разных лабораториях мира создали прототипы атомных часов с частотой перехода в оптическом диапазоне. Точность – минимум на два порядка выше.

В России центр стандартов времени и частоты – Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ). Атомными часами занимаются в Физическом институте имени П. Н. Лебедева (ФИАН) РАН и Институте лазерных и плазменных технологий (ЛаПлаз) НИЯУ МИФИ.

Основное требование ГКМВ – точность не ниже 5 х 10 в −18 степени. Ещё одно условие – выполнить замеры, повторить и верифицировать в двух лабораториях. То есть, помимо собственно атомных часов, нужны инструменты сличения стандартов частоты в оптическом диапазоне.

Причём лаборатории могут находиться на значительном расстоянии друг от друга, в том числе на разных континентах, и в измерениях необходимо учитывать поправку на различие гравитационного потенциала. Для этого требуются сверхточные гравиметры, над которыми работают ученые из ВНИИФТРИ.

По оценкам консультативного комитета по времени и частоте Международного бюро мер и весов (BIPM) во Франции, исследования в конкурирующих научных коллективах разных стран завершены примерно на 30 процентов.

В большинстве лабораторий рассматривают часы на основе атомов стронция или иттербия, способных излучать или поглощать фотоны в видимой части спектра. Еще работают с рубидием, алюминием, ртутью. В ФИАН, например, занимаются тулием.

Вместе с тем российские физики изучают принципиально другую схему – ядерные часы. Там переходы не электронов, а изомеров – метастабильных состояний ядра, в которых один или несколько нуклонов (протонов или нейтронов) занимают более высокие или низкие энергетические уровни. Конкретно – экспериментируют с низкоэнергетическим изомерным переходом в ядре тория−229.

Чтобы возбудить атом, нужно подобрать частоту световой волны, соответствующую энергии перехода. А у тория−229 она настолько низкая, что возможно прямое лазерное возбуждение. Ожидается, что ядерные часы будут на порядок точнее, чем лучшие современные оптические атомные часы, и приблизятся к уровню 10–19. При таком показателе погрешность в одну секунду накопится за 30 миллиардов лет, что значительно превышает возраст Вселенной.

Столь высокая точность нужна для определения положения космических кораблей, спутников, баллистических ракет, самолетов, подводных лодок, беспилотных автомобилей. Атомные часы используются в системах спутниковой и наземной телекоммуникации, в базовых станциях мобильной связи, а также международными и национальными бюро стандартов и службами, которые транслируют сигналы точного времени.

В частности, Международное бюро мер и весов, ежедневно сверяя через спутниковую связь атомные часы по всей планете, рассчитывает Всемирное координированное время (UTC) для глобальной навигации, спутниковой связи, служб синхронизации информационных сетей и всех гражданских приложений с геолокацией.

В сверхточных оптических часах заинтересованы такие российские организации, как ГЛОНАСС, Единая система координатно-временного обеспечения России, предприятия “Роскосмоса”.

Но прежде всего новый стандарт нужен для более точного измерения частоты – величины, обратной времени. Каждый переход – например, с наносекундного (10 в −9 степени) на пикосекундный (10 в −12 степени), а затем и на фемтосекундный (10 в −15 степрени) – это другой технологический уровень. Уже сейчас существуют приборы, способные работать на частотах, обратных аттосекунде (10–18). Их ждут гравиметристы, геодезисты, геофизики, геологи, океанологи и другие ученые. Но универсального стандарта времени для калибровки пока нет.

О научной значимости этого направления говорит то, что в 1997-м за создание методов охлаждения и удержания атомов с помощью лазерного света, который на два порядка поднял точность атомных часов, присудили Нобелевскую премию по физике. Ещё три – в 2001-м, 2005-м и 2012-м – дали за открытия, имеющие прямое отношение к разработке и развитию технологии атомных часов.

https://19rusinfo.ru/obshchestvo/27037-sekundu-poschitayut-po-novomu?ysclid=lb2c4crk5818526403

Ежегодный научный семинар «Басовские чтения». Фото Ольги Мерзляковой

28 ноября в Большом зале ФИАН прошел ежегодный научный семинар «Басовские чтения», посвященный великому русскому физику, выпускнику МИФИ, лауреату Нобелевской премии, одному из изобретателей лазерной технологии академику Николаю Геннадиевичу Басову. Ему принадлежат фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию лазера. Ежегодно в связи с днем рождения ученого ведущие специалисты лазерной физики собираются, чтобы вспомнить о научном вкладе Н.Г. Басова и поделиться результатами своих исследований.

В объединенном заседании ученых советов ФИАН и ИОФ РАН совместно с научной сессией Отделения физических наук и Отделения нанотехнологий РАН приняли участие эксперты в области лазерной оптики и квантовой радиофизики, сотрудники научно-исследовательских центров. В программу совместного заседания вошли 10 докладов, посвященных личности Николая Геннадиевича и развитию лазерных исследований, основы которых заложил Н.Г. Басов.

Среди приглашенных докладчиков: главный научный сотрудник ФИАН, профессор НИЯУ МИФИ Иосиф Зубарев, директор ФИАН Николай Колачевский, заведующий лабораторией ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН Никита Пихтин, заведующий отделом светоиндуцированных поверхностных ЦЕНИ ИОФ РАН Виталий Конов, главный научный сотрудник ФИАН Сергей Гуськов, ведущий научный сотрудник ФИЦ «Институт прикладной физики РАН» Михаил Стародубцев и другие специалисты лазерной физики.

Основные темы семинара: научные исследования Н.Г. Басова, мощные инжекционные лазеры ближнего ИК спектра, современные микро- и нанотехнологии лазерной обработки материалов, применение лазерных технологий в промышленности и медицине, технология производства и применение диодных лазерных линеек и решеток и другие.

В каждом докладе так или иначе прозвучала главная идея вечера — ценность научного вклада Басова в мировую физику. «Сейчас на Земном шаре 8 млн человек, не многие знают, кто такой Басов, но почти все пользуются достижениями квантовой электроники», — сказал директор ИФТТ РАН В.В. Кведер. «Невозможно перечислить, сколько Николай Геннадиевич успел сделать и предложить. Создание полупроводникового лазера действительно изменило облик окружающего мира. Сложно представить жизнь на Земле без этих открытий», — подчеркнул директор ИОФ РАН С.В. Гарнов.

Идеи Николая Басова изменили повседневную жизнь человечества, а многие еще ждут своего воплощения. Докладчики поделились результатами работы институтов, современных областях применения и перспективах развития лазерных технологий.

Директор ФИАН Н.Н. Колачевский отметил, что впервые день рождения академика отмечается на столь высоком уровне — президент России Владимир Путин подписал указ о праздновании в этом году 100-летия Н.Г. Басова, «учитывая значительный вклад физика в отечественную и мировую науку».

Н.Н. Колачевский озвучил программу мероприятий, приуроченную ко дню рождения ученого: с 5 по 14 декабря пройдут ряд научных сессий и семинаров в Липецком государственном техническом университете, Воронежском государственном университете, НИЯУ МИФИ. 13 декабря состоится торжественное заседание в РАН. А 14 декабря, в день рождения Басова, в Политехническом музее откроется выставка, посвященная ученому.

К юбилею подготовлено несколько памятных изданий: книга-альбом «Николай Геннадиевич Басов. К 100-летию со дня рождения» под редакцией А.А. Ионина и книга «Н.Г. Басов и исследования по квантовой радиофизике в Физическом институте им. П.Н. Лебедева (ФИАН)» о совместных исследованиях Басова и сотрудников Отделения.

Книга-альбом «Николай Геннадиевич Басов. К 100-летию со дня рождения» под ред. А.А. Ионина
Фото Ольги Мерзляковой

По инициативе ФИАН ко дню рождения выпущена уникальная почтовая марка в рамках серии «Лауреаты Нобелевской премии». На ней — портрет академика, изображения формул и логотип журнала «Квантовая электроника».

Марочное полотно с маркой, посвященной Н.Г. Басову
Источник: lebedev.ru

На заседании анонсировали фильм «Прометей лазерной эры» Леонида Иоффе. Сюжет построен на воспоминаниях коллег и близких ученого. По словам создателя картины главным стержнем фильма стала жена Басова Ксения Тихоновна. «Это уникальная женщина, которая в своем возрасте сохранила память, слух, юмор и желание, чтобы о свершениях ее мужа знало больше людей», — сказал автор.

Памятные мероприятия, посвященные таким великим деятелям, как Н.Г. Басов, должны мотивировать молодых ученых на научные достижения. «Это не нужно ушедшим, это нужно живым. На примере таких громадин науки мы не только вспоминаем прошлое, но и пытаемся передать эти настроения и стиль жизни нашей молодежи. Желаю всем, по крайней мере, приблизиться к такому великому ученому, как Николай Басов», — подчеркнул С.В. Гарнов.

Николай Геннадиевич Басов (1922-2001 гг. ) — выдающийся советский и российский физик, один из основоположников квантовой электроники, член-корреспондент (1962 г.), академик АН СССР (1966 г.), директор Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (ФИАН), руководитель Отделения квантовой радиофизики ФИАН, профессор НИЯУ МИФИ, заведующий кафедрой квантовой электроники МИФИ. В 1964 г. Н.Г. Басов совместно со своим соавтором Александром Михайловичем Прохоровым и американским ученым Чарльзом Хардом Таунсом получил Нобелевскую премию по физике за «фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей на лазерно-мазерном принципе».

https://scientificrussia.ru/articles/prometej-lazernoj-ery-v-fian-sostoalis-basovskie-ctenia

https://aif.ru/society/science/uchenye_dadut_novoe_opredelenie_sekundy