СМИ о нас
| 11.02.25 | 08.02.2025 Комсомольская правда. От лекарств против рака до квантового компьютера: как наши ученые расширяют границы возможного |
Разработанная российскими учеными вакцина против рака успешно прошла стадию доклинических испытаний
Фото: Иван МАКЕЕВ. Перейти в Фотобанк КП
В День российской науки KP.RU посмотрел, как наши ученые меняют представления о невозможном на пользу человеку и собрал 5 самых удивительных отечественных прорывов в науке.
1. Успехи в борьбе с раком: созданы два инновационных лекарства.
- Персонализированная мРНК-вакцина – разработана специалистами Центра имени Н.Ф. Гамалеи, Московского научно-исследовательского онкологического института имени П.А. Герцена и НМИЦ онкологии имени Н.Н. Блохина.
Главное: во время операции у пациента берут образец опухоли. Из этого образца извлекают всю необходимую генетическую информацию о раковых клетках, включая уникальные белки-антигены. С помощью системы искусственного интеллекта выбираются наиболее подходящие антигены, способные активировать иммунную систему для уничтожения опухоли. Затем создаются молекулы мРНК, которые кодируют эти антигены. Эти молекулы вводят пациенту через инъекцию под кожу, внутримышечно или внутривенно. Иммунная система распознает введенные антигены и начинает атаковать оставшиеся после операции раковые клетки и метастазы.
Основная задача вакцины — предотвратить появление метастазов и вывести пациента в устойчивую ремиссию – восстановление, желательно до конца жизни.
- Препарат из 4-х онколитических энтеровирусов - разработка Института молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта, испытания проходят в онкологическом Институте имени П.А. Герцена.
Главное: подобранные вирусы способны избирательно уничтожать раковые клетки из-за своего активного размножения внутри такой клетки. Онколитические вирусы меняют статус иммунной системы внутри опухоли и в ее микроокружении с иммуно-подавленного, на активный.
2. Синхротрон «СКИФ».
Идет строительство Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ»), наукоград Кольцово, Новосибирская область.
Это масштабный научный комплекс: 34 здания и специализированные установки для передовых исследований с использованием синхротронного излучения (электромагнитные волны заряженных частиц). Завершение строительства запланировано уже на конец 2025 года.
Главное: синхротрон «СКИФ» откроет новые возможности для фундаментальных научных и исследований и практических разработок в таких областях, как химия, физика, материаловедение, биология, геология и гуманитарные науки, а также будет помогать развивать инновационное промышленное производство.
3. ИИ все ближе к мозгу человека.
Ученые из Московского физико-технического института (МФТИ), Университета Лобачевского и Южного федерального университета (ЮФУ) «вживили» модель ИИ нейронной сети мемристор — устройство, имитирующее синапс (соединение между нейронами). Мемристор может воспроизводить изменения в работе синапсов, которые происходят в мозге человека в процессе обучения и запоминания новой информации. Это достижение приближает искусственный интеллект к работе человеческого мозга.
Главное: ученые использовали математическое моделирование, чтобы проверить, возможно ли воспроизвести процессы, происходящие в мозге, с помощью мемристоров. Оказалось, что это возможно. Мемристоры могут изменять свое сопротивление в зависимости от протекающего через них тока. Этот эффект напоминает изменение проводимости синапсов в человеческом мозге под воздействием электрических импульсов, что стало важным шагом в направлении создания искусственного интеллекта, который работает по принципу биологического мозга.
ИИ все ближе к мозгу человека
Фото: Shutterstock.
4. Первый в мире препарат против болезни Бехтерева.
Минздрав РФ зарегистрировал российское лекарство против болезни Бехтерева - хронического воспалительного заболевания крестцово-подвздошных суставов и позвоночника.
Главное: в основе препарата моноклональное антитело. Оно может останавливать иммуновоспалительный процесс, а также, в перспективе, и развитие самой болезни.
5. 50-кубитный квантовый компьютер.
Чудо-машину разработали Научная группа Российского квантового центра (РКЦ) и Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН).
Главное: компьютер с 50 кубитами – это вычислительная мощь. Кубиты, в отличие от классических битов, могут находиться в суперпозиции состояний, а значит - решать задачи, недоступные для обычных умных машин. К тому же 50-кубитный КК может поделиться своими вычислениями через облачную платформу, что дает возможность тестировать квантовые алгоритмы без физического доступа к компьютерному телу, развивать образование и науку.
Главное: компьютер с 50 кубитами – это вычислительная мощь
Фото: Shutterstock.
Какая польза: квантовые компьютеры могут решать задачи по управлению сложными системами, такими, в которых много меняющихся параметров. Например, предсказывать, будет или нет работать новое лекарство. Или прогнозировать изменения климата.
Кроме того, квантовые компьютеры могут моделировать сложные квантовые системы, что полезно в химии, в фармакологии, при разработке новых лекарств, при разработке новых материалов для космических технологий, например. А еще квантовые компьютеры могут разрабатывать новые методы защиты цифровых данных от взлома.
https://www.kp.ru/daily/27658.5/5046886/
| 04.02.25 | 04.02.2025 Российская академия наук. Дан старт Международному году квантовой науки и технологии |
Делегация Российской академии наук приняла участие в торжественной церемонии открытия Международного года квантовой науки и технологии, прошедшей 4—5 февраля в штаб-квартире ЮНЕСКО в Париже (Франция).
Российскую академию наук на церемонии представили директор ФИЦ «Казанский научный центр РАН» член-корреспондент РАН Алексей Калачёв и руководитель Троицкого обособленного подразделения ФИАН им. П.Н. Лебедева РАН член-корреспондент РАН Андрей Наумов.
2025 год объявлен Организацией Объединённых Наций Международным годом квантовой науки и технологии в ознаменование 100-летия квантовой механики. С момента появления гипотез и теорий, утверждающих, что материя и энергия в микромире (на уровне отдельных атомов, электронов, фотонов) ведут себя удивительным образом, необъяснимым с помощью классических уравнений физики, к настоящему времени квантовая наука достигла впечатляющих успехов.
Многие современные технологии, устройства и инструменты основаны на квантовых принципах — в том числе лазеры (квантовые генераторы света), спутниковая навигация (ГЛОНАСС, GPS), телекоммуникационное оборудование, источники и детекторы света, устройства микроэлектроники, компьютеры и робототехника, энергетика, новые медицинские технологии.
Выдающиеся достижения в области квантовой науки и технологий отмечены многочисленными Нобелевскими премиями, среди которых яркое место занимают результаты российских и советских учёных — членов Академии наук. Впечатляющие перспективы обещают и современные разработки — квантовые вычислители, квантовые коммуникации и криптография, квантовая сенсорика.
Эти и целый ряд других научных вопросов обсудили в ЮНЕСКО представители нескольких десятков стран мира, в том числе Нобелевские лауреаты Анн Л’Юилье, Ален Аспе, иностранный член РАН Серж Арош, Уильям Филлипс, президент Международной комиссии по оптике профессор Эрик Розес, президент международного общества OPTICA иностранный член РАН Герхард Лёйхс и другие авторитетные учёные. Широко были представлены научные и общественные организации, национальные академии наук, профессиональные сообщества, научные издательства, инновационные компании. Торжественную церемонию открыла Лидия Брито — заместитель генерального директора ЮНЕСКО по естественным наукам.
Помимо фундаментальных результатов квантовой науки и инструментальных достижений квантовых технологий, особое внимание на проведённых в рамках церемонии открытия лекциях, панельных дискуссиях и круглых столах отводилось роли науки в устойчивом развитии международных отношений, образовании и воспитании. Также были затронуты вопросы смены технологического уклада в связи с появлением качественно новых технологий, новая философия. Так, в своём выступлении Алан Аспе отметил важность доведения результатов фундаментальных исследований до реального продукта, популяризации науки и научного метода. Учёный остановился на концепции «выхода» фундаментальной науки за пределы лабораторий благодаря различным инструментам популяризации научных знаний.
На встрече была отмечена важность проведения подобных мероприятий как для привлечения внимания к прорывным фундаментальным научным направлениям, так и в деле взаимовыгодного сотрудничества разных стран, решения сложных политических вопросов через установление международных научных контактов.
В течение 2025 года под эгидой ЮНЕСКО будут проводиться многочисленные мероприятия, посвящённые квантовым наукам и технологиям, в том числе при участии Российской академии наук. Важность развития квантовой науки и технологий в России неоднократно отмечалась на правительственном уровне и в профильном научном совете РАН.
https://new.ras.ru/activities/news/dan-start-mezhdunarodnomu-godu-kvantovoy-nauki-i-tekhnologii/
| 05.02.25 | 05.02.2025 Научная Россия. Новый способ борьбы с лекарственно устойчивыми инфекциями предложили в ФИАН |
Передовая методика фотодинамической терапии с использованием витамина B2 в качестве фотосенсибилизатора помогает в лечении сложных ран, инфицированных патогенными микроорганизмами. В условиях роста числа антибиотикорезистентных инфекций данная разработка может найти широкое применение в медицине.
Процесс фотоактивации синим светом. Источник: ФИАН
Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) активно сотрудничает с медицинскими научными и клиническими организациями. Одним из ключевых партнеров ФИАН в данной области является Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского. В Троицке находится одно из подразделений данной организации – Научно-клинический центр № 3 (бывшая Больница РАН). Научные сотрудники Троицкого обособленного подразделения ФИАН (ТОП ФИАН) совместно со специалистами РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского разрабатывают новые приборы и методы для фотодинамической терапии, выполняют модификацию и апробацию в условиях клиники лазерных медицинских аппаратов, развивают новые методы неинвазивной оптической биомедицинской диагностики.
По словам руководителя ТОП ФИАН, чл.-корр. РАН А.В. Наумова, одним из важнейших результатов сотрудничества физиков и хирургов стала разработка нового метода фотодинамической терапии антибиотикорезистентных инфекций – полностью отечественной технологии, имеющей высокую социальную значимость.
«В условиях растущего числа устойчивых к антибиотикам микроорганизмов необходим поиск новых стратегий, направленных на инактивацию патогенов и предотвращение развития их резистентности к новым и существующим лекарственным препаратам. Слишком много людей принимают одни и те же антибиотики, в результате чего увеличивается заболеваемость лекарственно-устойчивыми инфекциями, включая актуальную проблему лечения инфицированных ран. Этот глобальный вызов требует поиска новых лекарственных препаратов или альтернативных терапевтических методов. Именно такой междисциплинарный подход и был реализован научной группой доктора физ.-мат. наук Евгения Хайдукова с коллегами», – подчеркнул Андрей Наумов.
Прибор для фотодинамической терапии. Источник: ФИАН
Совместный инициативный проект Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского, РХТУ им. Д.И. Менделеева, Московского педагогического государственного университета и НИЦ «Курчатовский институт» направлен на разработку недорогой высокоэффективной технологии для профилактики и лечения контаминированных и инфицированных ран. В рамках проекта проходит апробацию технология антимикробной фотодинамической терапии с использованием витамина B2 в качестве фотосенсибилизатора. Клинические испытания метода доказали его эффективность и позволили существенно снизить летальность, а также сократить сроки лечения раневой инфекции у больных со стерномедиастинитом. Новый метод был успешно использован для лечения раненых в зоне СВО, дав возможность существенно купировать гнойно-некротические процессы, а также обеспечить сохранность конечностей с последующим выполнением реконструктивных операций. Успешная реализация проекта позволила не только создать эффективную терапевтическую технологию лечения ран, инфицированных патогенными микроорганизмами, но и заложила основы фотодинамической терапии следующего поколения, способной дать ответ на современные вызовы, связанные с ростом числа лекарственно устойчивых инфекций.
В Троицком обособленном подразделении Физического института Академии наук в течение последних нескольких лет активно ведутся научно-технические разработки в области медицинской физики и биофотоники. ТОП ФИАН имеет богатый опыт работ по спектральному приборостроению и медицинской лазерной технике. Широкое распространение в медицинских центрах России получили лазерные аппараты на парах меди «Яхрома-Мед», предназначенные для лечения пациентов с сосудистыми и пигментными дефектами кожи и слизистых оболочек методом селективной лазерной фотодеструкции. Среди актуальных научных направлений можно отметить разработку новых типов сенсоров для биологии и медицины, новые материалы и методы фотоники, SERS-спектроскопию, оптическую конфокальную и нелинейную микроскопию.
Информация и фото предоставлены отделом по связям с общественностью ФИАН
Источник фото: ФИАН
| 04.02.25 | 04.02.2025 Московский часовой. Культурные площадки Москвы подготовили программу ко Дню российской науки |
Программа начнется 6 февраля.
Музеи, библиотеки и культурные центры столицы проведут мероприятия ко Дню российской науки. Для гостей организуют различные мастер-классы, викторины и кинопоказы. Об этом рассказала заммэра Наталья Сергунина.
Программа начнется 6 февраля. 8 и 9 февраля в парке "Зарядье" пройдет фестиваль "Громкий голос российской науки", а на ВДНХ — серия познавательных занятий и экскурсий.
"Москвичи и туристы познакомятся с отечественными научными достижениями, послушают лекции ведущих ученых, посмотрят документальные фильмы, узнают больше о растениях и живых организмах. Приглашаем всех желающих", — отметила Сергунина.
Программа в "Зарядье"
На фестивале "Громкий голос российской науки" состоится интерактивное шоу. Гости познакомятся со свойствами азота. Они смешают газ с водой, сделают с его помощью мороженое, заморозят различные предметы и проверят их на хрупкость. Также можно будет принять участие в викторине, победители которой получат полезные призы Российского научного фонда.
В лектории выступят специалисты МГУ им. Ломоносова, ФИАН им. Лебедева и РХТУ им. Менделеева. Они поговорят о новых материалах, квантовых технологиях и мире животных. Слушатели узнают об использовании искусственного интеллекта, исследованиях Северного полюса и формировании экосистем.
Практические занятия посвятят биологическим исследованиям, изучению состава привычных продуктов и выбору безопасных бытовых средств. Всего пройдет 40 мастер-классов.
ВДНХ расскажет о науке
В музее "Атом" на ВДНХ организуют более 10 мероприятий, в числе которых экскурсии, встречи со специалистами и познавательные занятия. Так, 8 февраля для посетителей всех возрастов пройдут инженерные активности, включая настольную игру. Также можно будет узнать об устройстве и работе атомной электростанции.
В центре "Космонавтика и авиация" 8 февраля объяснят, из чего делают ракетное топливо. Также посетители узнают о защите космических аппаратов от солнечных лучей, системе охлаждения станций и о том, как химические вещества упрощают жизнь на орбите.
В центре современных биотехнологий "Музей "Биотех" покажут документальные фильмы и проведут мастер-класс "Искусство в чашке Петри".
Программа музеев и библиотек
6 и 7 февраля библиотека № 82 приглашает на занятия об эволюции энергии — от костра до солнечных батарей. Юные гости создадут проект источника энергии будущего и коллаж.
6 февраля в Центральной детской библиотеке № 14 пройдет викторина по математике, физике и программированию. Участники вспомнят великих ученых и ответят на вопросы по алгебре, геометрии и теории чисел.
6–27 февраля культурный центр "Меридиан" представит выставку "История магнитной стрелки" с более чем 100 русскими компасами XIX–XX веков из коллекции Михаила Иванова.
В Государственном Дарвиновском музее 8 февраля пройдут встречи с экспертами, можно будет поучаствовать в интерактивных играх, а также мастер-классах, которые познакомят с динозаврами и их родственниками.
День российской науки отмечают ежегодно 8 февраля. Праздник приурочен к дате основания Российской академии наук — 28 января (8 февраля по новому стилю) 1724 года.
Фото: Пресс-служба Депкульта
| 04.02.25 | 03.02.2025 Минобрнауки России. Физики предложили новый способ производства изотопов для ядерной медицины |
Исследователи из Томского государственного университета (ТГУ) и Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) смоделировали технологию получения медицинских изотопов на протонном ускорителе «Прометеус», действующем на базе ФТЦ ФИАН (Протвино), основное назначение которого — протонная терапия онкологических заболеваний.
Ученые предложили использовать ускоритель для производства изотопов молибдена-99, который в свою очередь служит для получения технеция-99m — основного диагностического радионуклида современной ядерной медицины. В основе предлагаемой технологии — генерация нейтронов при прохождении протонного пучка через металлическую мишень и последующее облучение нейтронами пластинки из природного молибдена.
«Мы провели компьютерное моделирование этого процесса и показали, что при заданных характеристиках ускорителя «Прометеус» эффективность производства изотопов может быть очень высокой, особенно в отношении изотопа молибдена, — рассказал один из участников исследования, ведущий научный сотрудник лаборатории анализа данных физики высоких энергий ТГУ Владимир Иванченко. — Проведенное моделирование позволило определить ключевые параметры системы. Например, было установлено, что максимальная эффективность достигается при толщине мишени в 1 мм, это позволяет получить высокую производительность при минимальном расходе материала».
Технология может быть использована не только для получения молибдена-99, но и других важных изотопов, например, лютеция-177 и рения-188, которые активно используются в лечении онкологических заболеваний.
Главное преимущество новой технологии — в ее универсальности. Установка позволяет совмещать производство изотопов с основными функциями ускорителя, в частности, терапевтическим использованием. Это делает возможным получение необходимых изотопов непосредственно на площадках лечебно-диагностических центров ядерной медицины, снижая логистические издержки и делая высокотехнологичную медицину доступнее.
Исследование выполнено в рамках масштабного проекта, поддержанного мегагрантом правительства РФ.
| 04.02.25 | 03.02.2025 ИА АК&М. Физики предложили новый способ производства изотопов для ядерной медицины |
Исследователи из Томского государственного университета (ТГУ) и Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) смоделировали технологию получения медицинских изотопов на протонном ускорителе «Прометеус», действующем на базе ФТЦ ФИАН (Протвино), основное назначение которого — протонная терапия онкологических заболеваний.
Ученые предложили использовать ускоритель для производства изотопов молибдена-99, который в свою очередь служит для получения технеция-99m — основного диагностического радионуклида современной ядерной медицины. В основе предлагаемой технологии — генерация нейтронов при прохождении протонного пучка через металлическую мишень и последующее облучение нейтронами пластинки из природного молибдена.
«Мы провели компьютерное моделирование этого процесса и показали, что при заданных характеристиках ускорителя «Прометеус» эффективность производства изотопов может быть очень высокой, особенно в отношении изотопа молибдена, — рассказал один из участников исследования, ведущий научный сотрудник лаборатории анализа данных физики высоких энергий ТГУ Владимир Иванченко. — Проведенное моделирование позволило определить ключевые параметры системы. Например, было установлено, что максимальная эффективность достигается при толщине мишени в 1 мм, это позволяет получить высокую производительность при минимальном расходе материала».
Технология может быть использована не только для получения молибдена-99, но и других важных изотопов, например, лютеция-177 и рения-188, которые активно используются в лечении онкологических заболеваний.
Главное преимущество новой технологии — в ее универсальности. Установка позволяет совмещать производство изотопов с основными функциями ускорителя, в частности, терапевтическим использованием. Это делает возможным получение необходимых изотопов непосредственно на площадках лечебно-диагностических центров ядерной медицины, снижая логистические издержки и делая высокотехнологичную медицину доступнее.
Исследование выполнено в рамках масштабного проекта, поддержанного мегагрантом правительства РФ.
Пресс-релиз подготовлен на основании материала, предоставленного организацией. Информационное агентство AK&M не несет ответственности за содержание пресс-релиза, правовые и иные последствия его опубликования.
| 20.01.25 | 20.01.2025 ИА Новости Армении. Российские ученые предложили новый недорогой способ производства радиофармпрепаратов |
Российские ученые разработали новый метод получения изотопов для ядерной медицины. Новая технология позволяет получать изотопы непосредственно в центрах ядерной медицины, что снижает логистические издержки и позволяет удешевить протонную онкотерапию, сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу Минобрнауки РФ.
Исследователи Томского государственного университета (ТГУ) и Физического института имени П. Н. Лебедева (ФИАН) предложили использовать ускоритель ФИАН «Прометеус» для производства изотопов молибдена-99, который в свою очередь служит для получения технеция-99m - основного диагностического радионуклида современной ядерной медицины. Технология может быть использована не только для молибдена-99, но и для получения других важных изотопов, например, лютеция-177 и рения-188, которые активно используются в лечении онкологических заболеваний.
«Мы провели компьютерное моделирование этого процесса и показали, что при заданных характеристиках ускорителя "Прометеус" эффективность производства изотопов может быть очень высокой, особенно в отношении изотопа молибдена. Проведенное моделирование позволило определить ключевые параметры системы. Например, было установлено, что максимальная эффективность достигается при толщине мишени в 1 мм, это позволяет достигать высокой производительности при минимальном расходе материала», - приводятся в сообщении слова ведущего научного сотрудника лаборатории анализа данных физики высоких энергий ТГУ Владимира Иванченко.
Главное преимущество новой технологии - в ее универсальности: установка позволяет совмещать производство изотопов с основными функциями ускорителя, в частности, терапевтическим использованием. Это делает возможным получение необходимых изотопов непосредственно на площадках лечебно-диагностических центров ядерной медицины, снижая логистические издержки и делая высокотехнологичную медицину доступнее.
| 21.01.25 | 21.01.2025 Телеграм-канал РАН. Найдено решение уравнения, описывающего распространение звуковых волн в турбулентности |
Российским учёным впервые удалось найти численное решение уравнения, описывающего, как звуковые волны распространяются в турбулентной среде. Над проектом работали специалисты из Сколтеха, Института электрофизики УрО РАН, Физического института имени П.Н. Лебедева РАН и Института теоретической физики имени Л.Д. Ландау РАН.
Исследователи впервые применили параллельные вычисления на видеокартах, что позволило проводить сложное моделирование на обычном персональном компьютере. Раньше для этого требовался мощный и дорогой суперкомпьютер.
Результаты подтвердили теорию звуковой турбулентности, которую разработали ещё в 1970-х годах советские учёные. Открытие также открывает новые возможности для применения этих знаний в астрофизике, метеорологии, акустике и других областях.
| 17.01.25 | 17.01.2025 Российская академия наук. Найдено решение уравнения, описывающего распространение звуковых волн в турбулентности |
Сотрудники Сколковского института науки и технологий, Института электрофизики УрО РАН (Екатеринбург), Физического института им. П.Н. Лебедева РАН и Института теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН впервые использовали метод параллельных вычислений на видеокартах, чтобы описать звуковую турбулентность. Такое моделирование может проводиться на обычном персональном компьютере, тогда как раньше для подобной процедуры требовался суперкомпьютер — огромный и дорогой кластер из вычислительных машин.
Открытие поможет уточнить модели прогнозов погоды и позволит использовать теорию турбулентности в самых разных областях физики, например, в астрофизике для просчитывания траекторий и скорости распространения акустических колебаний во Вселенной. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Турбулентность — сложное хаотическое поведение жидкостей, газов или нелинейных волн в различных физических системах. Например, турбулентность может возникать на поверхности океана из-за ветра и дрейфовых течений. Известны случаи турбулентности лазерного излучения в оптике при рассеивании света через линзы. Также существует турбулентность звуковых волн: они распространяются хаотично в определённых средах, например, в жидком сверхтекучем гелии.
В семидесятых годах XX века советские исследователи предположили, что при высоких амплитудах (отклонении от положения равновесия) звуковых волн возникает звуковая турбулентность. Сама по себе теория волновой турбулентности применима для множества других волновых систем, например, для магнитогидродинамических волн в ионосферах звёзд и планет-гигантов и даже, возможно, для гравитационных волн в ранней Вселенной. При этом предсказать, как распространяются нелинейные (то есть движущиеся хаотично) звуковые и другие волны, ранее из-за большой вычислительной сложности было практически невозможно.
Авторы работы впервые нашли численное решение для уравнения, описывающего распространение звуковых волн в турбулентности, и тем самым смогли доказать теорию советских учёных.
Для расчётов использовали графические процессоры (видеокарты). Исследователи нашли решения для нескольких частей уравнения, математически описывающего распространение звуковых волн, параллельно на четырёх разных видеокартах, установленных на одном компьютере. Получается, что вместо использования огромного и очень дорого суперкомпьютера — кластера из вычислительных машин, — который смог бы найти приблизительный ответ, учёные смогли провести расчёты на небольшом персональном компьютере и прийти к точному численному решению.
Плотность газа в режиме слабой турбулентности, когда амплитуды звуковых волн малы (слева), и в состоянии сильной турбулентности, при которой акустическая турбулентность представляет собой набор случайных ударных волн (справа)
Авторы проверили своё решение, численно проследив распространение звуковых волн в нелинейной среде, похожей на жидкий сверхтекучий гелий, при температуре около −270 °C. Этот газ был выбран потому, что в данных условиях он становится квантовой жидкостью. Такая жидкость обладает сверхтекучестью и сверхпроводимостью, благодаря чему её можно использовать в сверхпроводниках. На сверхпроводниках сегодня работают квантовые компьютеры, поезда на магнитной подушке (в Китае и в Японии) и многие другие высокотехнологичные устройства. Кроме того, сверхтекучий гелий используется в ядерной энергетике.
Подтверждение теории турбулентности на примере звуковых волн — важное открытие, которое можно сравнить с таблицей Менделеева. Роль самой таблицы играет теория волновой турбулентности, а каждый тип турбулентности (звуковая, гравитационная, магнитогидродинамическая) соответствует элементу системы, свойства которого полностью описываются положением в таблице и очень точно предсказываются с помощью теории. Теорию турбулентности можно применить для любой волновой системы: например, численное решение уравнений для морских волн уже включено в глобальные метеорологические модели прогнозирования погоды и изменений климата. Поэтому с учётом теории турбулентности прогнозы погоды станут точнее.
«Разгадка природы турбулентности — это одна из важнейших нерешённых задач современной физики. Так, например, только с развитием теории турбулентности стало возможным с хорошей точностью предсказывать погоду. Мы планируем исследовать другие волновые системы, например, океанические волны большой амплитуды. Удивительно, но у звуковых волн и волн на поверхности океана много общего. Например, при больших амплитудах морские волны могут опрокидываться. Этот процесс во многом похож на формирование акустической ударной волны. При опрокидывании волн возникают большие плотности энергии или давления. Сейчас существует гипотеза, что подобные коллапсы различной природы приводят к появлению турбулентности», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Евгений Кочурин, кандидат физических наук, старший научный сотрудник лаборатории нелинейной динамики Института электрофизики Уральского отделения РАН и научный сотрудник Лаборатории интегрируемых систем и турбулентности Центра перспективных исследований им. И.М. Кричевера Сколтеха.
