СМИ о нас
| 21.09.23 | 21.09.2023 Научная Россия. Член-корреспондент РАН Владимир Пудалов: вечным двигателем заниматься не советую |
Что такое высокотемпературная сверхпроводимость? Как она была обнаружена? Почему большинство специалистов относились к этой идее скептически? Почему сейчас развитие многих научных и практических направлений немыслимо без сверхпроводимости? Об этом — наш разговор с членом-корреспондентом РАН Владимиром Моисеевичем Пудаловым, руководителем Центра высокотемпературной сверхпроводимости и квантовых материалов Физического института им. П.Н. Лебедева РАН.
— Владимир Моисеевич, почему ваш центр носит имя академика В.Л. Гинзбурга?
— Виталий Лазаревич Гинзбург — нобелевский лауреат, сотрудник ФИАН, великий физик, который был энтузиастом и пропагандировал идею достижения сверхпроводимости при комнатной температуре даже в те времена, когда были повсеместный скептицизм и насмешки над этой идеей. Он пропагандировал эту идею сначала теоретически, а потом, когда стали появляться первые обнадеживающие результаты, обратился к правительству с предложением создать центр по исследованию и созданию новых материалов — сверхпроводников при комнатной температуре. И это предложение было поддержано, центр построили, мы в нем работаем.
— Давайте объясним, что такое явление сверхпроводимости и почему оно так важно.
— Начнем издалека. Вообще, способность создавать и использовать твердые материалы определяет уровень развития общества. Даже исторические эпохи принято называть по имени материалов. Вспомните каменный век, бронзовый, железный — так постепенно мы переходим к сверхпроводимости. Еще надо вспомнить, что уровень развития общества определяется не только умением владеть материалами, но и умением добывать и использовать энергию. Чем больше энергии используется в расчете на одного человека, тем более высокоразвитым считается общество. Благосостояние общества этим определяется. Отсюда сразу понятно, что есть два пути: один — производить энергии все больше, другой путь — экономить энергию.
Мы понимаем, что природные ресурсы исчерпаемы. Правда, есть надежда на управляемую термоядерную реакцию, которая пока сталкивается все с новыми трудностями. Будем энтузиастами, будем надеяться, что все получится. А вот экономить энергию — это вполне реальный путь уже сегодня.
— Это как? Жить при свечах?
— Это не терять ее там, где ее можно не терять. Например, при передаче энергии на большие расстояния колоссальная часть электроэнергии теряется из-за сопротивления, из-за выделения джоулевого тепла. Простой пример: у меня дача в поселке, есть всего одна длинная улица. На входе в этот поселок напряжение 240 В, а в конце 180 В. Так что 60 В потерялись в проводах и нагревают воздух. Конечно, это не значит, что надо немедленно делать эту линию сверхпроводящей, но есть более серьезные примеры, когда нужно провести, например, кабели для энергоснабжения в масштабе плотной городской исторической застройки, когда эти кабели невозможно тянуть по воздуху, а можно протянуть под землей. Тогда это становится выгодно.
Другой пример — авиация, судостроение, все, что связано с электродвигателями. Там уменьшение веса и габаритов или повышение мощности при ограниченных габаритах — это то, чего можно достигнуть с помощью сверхпроводимости. Если обмотку у электромоторов, статор и ротор сделать сверхпроводящими, тогда повышаются полезные показатели. Казалось бы, авиация не настолько связана со сверхпроводимостью, тем не менее сейчас ведутся работы по «электрическим» самолетам. Airbas, Boeing, Объединенная авиастроительная корпорация в России работают над созданием самолетов с единым генератором электричества и тяговыми электромоторами на крыльях, которые можно делать сверхпроводящими. КПД такого самолета будет выше, стало быть, экономия топлива очевидна.
Вот еще простой пример: тот, кто долго живет в Москве, помнит, что у нас были глобальные сбои электричества из-за аварий в энергосетях. Фактически из-за короткого замыкания в одной из цепочек начинается веерное отключение электричества в крупных масштабах. Но у нас такое редко бывает, а в Америке такое буквально каждые две недели. Там более устаревшие энергосети.
— Неужели в этом они от нас отстали?
— И не только в этом. Они отстают от нас во многих областях. Однако разные участки наших сетей нужно изолировать друг от друга, чтобы не было эффекта падающего домино. Здесь нужны и ограничители тока короткого замыкания, и согласователи, потому что если вы одну цепь соединяете с другой, у них фаза должна быть одинаковая, а не со сдвигом. Если вы соедините две сети переменного тока с различающейся фазой, то произойдет короткое замыкание. Здесь в обоих случаях нужны сверхпроводящие ограничители и трансформаторы. Это то, что обеспечивает безопасность. У нас в РЖД уже применяются сверхпроводящие ограничители тока короткого замыкания и сверхпроводящие трансформаторы для согласования.
— А в энергетике в России они применяются?
— Пока нет, энергетика — такая консервативная область, там экспериментировать нельзя. Но со временем, я думаю, до этого дойдет, как и в РЖД. Вот еще пример: у меня на даче лимит электроэнергии — 15 кВт на каждый дом. Давайте обеспечим каждого жителя России мощностью 20–30 кВт, тогда это покроет потребности и в питании, и в проживании, в отоплении, в передвижении.
Мы знаем, что от Солнца на Землю падает примерно 1,4 кВт мощности на 1 м2. Если мы выделим 20 м2 на каждого жителя России, то есть в целом 3 тыс. км2 — небольшую малоиспользуемую площадь где-то, например, в Калмыкии, где солнце стоит высоко, то, застроив солнечными элементами площадку вполне обозримых размеров 55×55км, мы можем обеспечить необходимым количеством электроэнергии все население России.
— Но как передать эту энергию?
— Да, это проблема. Здесь не обойтись без сверхпроводящих линий. И для этого нужны новые сверхпроводящие материалы, более дешевые и способные работать при более высокой температуре, чтобы их не надо было охлаждать. Сейчас материалы, которые имеют «нулевое» сопротивление, производятся, но они дороги и требуют дорогостоящего охлаждения.
— Ваш центр носит название «Центр высокотемпературной сверхпроводимости», а академик В.Л. Гинзбург мечтал о комнатных температурах. Можно ли этого достичь, как вы думаете?
— Когда он убеждал меня заняться этой проблемой, а он уговорил меня переключиться на эту область из другой области физики 17 лет назад, он говорил: «Я, наверное, не доживу, а вы, если будете хорошо работать, увидите».
И мы уже работаем с материалами, у которых сверхпроводимость достигается при вполне обыденных температурах, например в морозильнике, всего при –20° C. Представьте себе, явление, которое было открыто Хейке Камерлинг-Оннесом в начале XX в. при температуре 4 К. А сейчас — при 253 К (–20° С).
— 4 К — это же какая-то космическая температура?
— Именно космическая: это температура реликтового излучения в космосе, так сказать, отголоски Большого взрыва. Но это одновременно температура кипения жидкого гелия, поэтому большинство сверхпроводников старого типа охлаждаются именно до этой температуры, и это дорого. Вот две проблемы, которые мешают широкому применению сверхпроводимости: дороговизна изготовления существующих материалов и необходимость их охлаждения. Высокотемпературные сверхпроводящие материалы, выпускаемые в России, очень хорошего качества, может быть, даже лучше американских и японских, но они дороги. Да и в полную силу они могут работать только при охлаждении до температуры жидкого гелия, как минимум до жидкого водорода. Коммерческая фирма выпускает их в необходимом количестве, но составы и технология изготовления очень сложны. Конечно, технологии совершенствуются, и это один путь достижения сверхпроводимости при комнатной температуре. Другой путь — мы ищем новые материалы, пытаемся использовать новые принципы, создаем новые материалы. Но пока только в лаборатории.
— Расскажите подробнее о ваших поисках. Что конкретно вы делаете?
— Тут есть два направления. Первое — самое быстрое, и, конечно, надо пойти по нему. Никто не знал, как достичь высокотемпературной сверхпроводимости. Об этом мечтали многие, но тот путь, который мы используем, — устанавливаем возможности известного механизма сверхпроводимости за счет колебаний атомов. Когда один электрон пролетает в решетке, он немного возмущает атомы, они начинают колебаться и следующий электрон, который пролетает навстречу, чувствует это искаженное поле решетки. Таким образом электроны обмениваются порцией (то есть квантом) колебаний и склеиваются в пару. Чем легче атомы решетки, тем больше энергия склеивания этих электронов, которые должны объединиться в пару, чтобы создать сверхпроводящее состояние. Значит, нужен мощный «клей». Нужны колебания решетки с как можно большей частотой.
Естественный выбор — водород, самый легкий элемент, обеспечивающий это склеивание. Вот на этом пути мы создаем гидриды — материалы, содержащие много водорода. У них в кристаллической решетке находится тяжелый атом, например лантан, иттрий, тербий, и вокруг него — много атомов водорода. Атомы водорода колеблются, создавая необходимые условия для того, чтобы электроны соединялись в пары. Поодиночке электроны не могут переносить сверхпроводящий ток, им нужно объединиться в пары.
Конечно, процесс создания нового материала — очень сложный процесс, и мы работаем коллективно, вместе с теоретиками, не в одиночку. Теоретики подсказывают, рассчитывают, какие материалы можно сделать. Мы работаем вместе с коллегами из Сколтеха, Института кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН, специалистами по созданию высоких давлений.
Надо сказать, что эти супергидриды, например лантай-итрий-водоро-10 (LaYH10), при обычном атмосферном давлении нестабильны. Чтобы они стали стабильными, чтобы образовалось металлическое соединение, нужно приложить высокое давление. Это происходит в камерах с высоким давлением, и там достигается сверхпроводимость в очень маленьком объеме. Наш температурный рекорд — 253 К. Это ровно –20° С. Конечно, создаваемый полигидрид нельзя прямо сейчас применять в народном хозяйстве, но это колоссальный успех.
— Что он доказывает?
— Что на этом пути можно использовать старый известный механизм склеивания электронов в пары и получать такие высокие критические температуры. Надо сказать, что это нетривиальный результат. Еще лет 40 назад были ошибки в теоретическом понимании. Многие специалисты считали, что в материалах Nb3Sn, Nb3Ge, теперь называемых «низкотемпературные сверхпроводники», уже достигнут предел критической температуры (около 23 К) и данный механизм исчерпал свои возможности. На самом деле, как мы теперь видим, нет.
Это один путь, по которому мы идем, создавая сверхпроводящие соединения гидриды и стараясь модифицировать их так, чтобы можно было снижать и снижать давление. Есть надежда снизить это давление примерно в 100 раз. Появились материалы, которые, возможно, могут быть сверхпроводниками при температурах около комнатной, но при давлении всего 10 тыс. атм (кБар). Это уже в 100 раз меньше, чем 1–2 млн атм, при которых ставятся рекорды. Самое главное — не так важен рекорд, как путь, по которому надо идти.
Второе направление — создание материалов уже в комнатных условиях, которые стабильны, не превращаются в газ при нормальном давлении, и конструирование из них того, что мы хотим. Чтобы сконструировать свойства материалов, нужно сконструировать зависимость электронов от скорости — это называется энергетический спектр. Это сложная зависимость. Нужно сконструировать структуру атомной решетки, спектр колебаний атомов в решетке, энергетический спектр электронов и создать благоприятные условия для взаимодействия между электронами. Тогда можно без давления в оптимизированных условиях создать новые сверхпроводники с высокими критическими температурами. И здесь эта установка играет колоссальную роль.
— Как раз хотела спросить про установку у вас за спиной. Что это такое?
— Установка служит для того, чтобы измерять энергетический спектр электронов, то есть зависимость энергии электронов от их импульса (для простоты — скорости). Процесс создания новых материалов протекает так: вначале теоретики, квантовые химики рассчитывают материал, определяют, какой должен быть химический состав, какая должна быть кристаллическая структура, определяют стабильность состава, потом подключаются теоретики, которые умеют рассчитывать спектр. Это сложные численные методы, когда суперкомпьютеры работают месяцами, чтобы рассчитать спектр материала.
Потом начинают работать наши сотрудники — химфизики, они продумывают, как синтезировать этот материал, из каких прекурсоров и при каких условиях. Далее материал синтезируют в печах, в герметичных запаянных ампулах, исследуют кристаллическую структуру, фазовый, элементный состав получившегося материала. Если все в порядке и получился задуманный продукт, они приносят его сюда, и вот здесь мы проверяем, получился ли тот спектр, который мы ожидали, или нет. Если надо что-то подправить, то материал снова отправляется к химфизикам и они что-то контролируемым образом изменяют. Вот так мы создаем материалы с наперед заданным спектром.
А спектр — это то, что определяет электронные свойства: будет ли материал проводником, сверхпроводником или квантовым материалом. Все это определяется спектром. Установка за моей спиной служит для исследования спектра электронов. В ее основе лежит очень простой эффект, он восходит к фотоэффекту, который обнаружили Александр Григорьевич Столетов и Генрих Герц, а объяснил его Альберт Эйнштейн, получив за это Нобелевскую премию. А уже 70 лет спустя Кай Сигбан коммерциализировал его в виде «установки для измерения фотоэмиссии электронов с угловым разрешением» (сокр. ARPES), став в 1981 г. нобелевским лауреатом. В таком виде этот инструмент сейчас крайне полезен и востребован.
— Насколько эта установка уникальна?
— К сожалению, в России всего пять-шесть таких установок, в Америке их несколько сотен, в Китае тоже. Это необходимые установки для материаловедов, для проверки электронных свойств материалов.
— А можно ли такую установку сделать самим?
— Пока такие установки в России не делают. Физики и инженеры в России умеют все, но научное оборудование в удобном для эксплуатации виде перестали производить лет 30 назад по понятным причинам. Я думаю, что это положение постепенно исправляется.
— А есть что-то, что вы модифицировали?
— В этой установке мы используем готовые решения, разработанные ведущими европейскими фирмами. Мы приносим материалы и работаем, это главное. Но поскольку любая техника ломается, у нас возникает проблема ремонта, замены и т.д. Это функция молодежи, которая здесь работает. И они с этим прекрасно справляются. Безусловно, мы думаем о модернизации установки, улучшении ее параметров.
— Как известно, сверхпроводники — это материалы, у которых нулевое сопротивление. Раньше считалось, что такое невозможно. Но сейчас мы знаем, что они получены и становятся все более доступными, как вы рассказали. А возможно ли создать материал с отрицательным сопротивлением? Насколько я понимаю, это будет «вечный двигатель»?
— Отрицательное сопротивление — это нонсенс.
— Но когда-то и нулевое было нонсенсом.
— Нет, нулевое не было нонсенсом. Оно было открыто в начале ХХ в. Другое дело, что оно было открыто случайным поиском, его никто не предсказывал. Наоборот, предсказывали совершенно другое поведение проводимости при понижении температуры. При температуре, стремящейся к нулю. И в процессе проверки этого неверного предположения была случайно обнаружена сверхпроводимость.
— Как очень часто бывает в науке. А с отрицательным, вы думаете, никогда не получится? Или в науке нельзя говорить «никогда»?
— Отрицательного сопротивления на постоянном токе не бывает. Другое дело, что вы можете на переменном токе, на высоких частотах сконструировать индуктивность — в ней же напряжение возникает со сдвигом по фазе к току, так что понятие сопротивления становится сложным. Если вы вспомните математику, то есть действительные и мнимые части напряжения, они сдвинуты по фазе. На переменном токе все возможно, на постоянном — нет. Есть соответствующая теорема. В конце концов ее можно свести ко второму началу термодинамики. Так что пока вечным двигателем я не советую заниматься. Хватает других важных научных задач.
| 18.09.23 | 18.09.2023 Научная Россия. В ФИАН прошла Летняя практика школьников «Прометеус» |
Сотрудники Лаборатории радиационной биофизики и биомедицинских технологий ФИАН провели Летнюю практику школьников «Прометеус». Цель практики – получение дополнительных знаний в области ядерной физики, популяризация науки и улучшение навыков работы учащихся с научными публикациями. Летняя практика была посвящена новейшим технологиям протонной лучевой терапии.
С приветственным выступлением практику открыла научный сотрудник лаборатории, кандидат физ.-мат. наук А.А. Фроня. Она рассказала о лаборатории, реализуемых проектах, текущих задачах и пожелала школьникам успехов в обучении.
В Летней практике приняли участие школьники 8-11 классов из Москвы, Санкт-Петербурга, Калуги, Тюмени, Екатеринбурга, Самары, Севастополя, Красногорска, Казани, Ейска и Балашихи.
В программу летней практики вошли 8 лекций, которые прочитали молодые ученые и ведущие специалисты Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиала ФГБУ «НМИЦ радиологии» МЗ РФ и Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН. Лекции были посвящены строению атома и его основным характеристикам, ядерным реакциям, видам и свойствам ионизирующего излучения, в том числе ядерным реакциям внутри раковой клетки, альфа-, бета- и гамма-излучению, источникам ионизирующего излучения, ускорителям частиц. Также были проведены практические занятия и консультационные встречи по подготовке проектных работ.
В ходе практических занятий и консультационных встреч участники получили базовые навыки работы с научными публикациями, которые продемонстрировали на защите своих проектных работ. Участники подготовили презентации по предложенным публикациям, представили свои презентации в виде докладов, рассказали о методах и материалах, применяемых в практических исследованиях, и результатах, полученных в рамках практики. По результатам защиты все учащиеся, посещавшие лекции, подготовившие и защитившие проект, получили сертификаты участников Практики.
На закрытии мероприятия члены комиссии пожелали всем участникам успехов в дальнейшей исследовательской деятельности и пригласили принять участие во II Международной научной конференции «Инновационные технологии ядерной медицины и лучевой диагностики и терапии» и V Международной молодёжной школе «Инновационные ядерно-физические методы высокотехнологичной медицины».
Летняя практика школьников проходила в рамках реализации проекта «Разработка новых технологий диагностики и лучевой терапии социально значимых заболеваний протонными и ионными пучками с использованием бинарных ядерно-физических методов», реализуемого при поддержке ФНТП «Развитие синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры» Минобрнауки России.
| 18.09.23 | 18.09.2023 Атомная Энергия 2.0. Физический институт имени П.Н.Лебедева РАН провел Летнюю практику школьников «Прометеус» |
Сотрудники Лаборатории радиационной биофизики и биомедицинских технологий ФИАН провели Летнюю практику школьников «Прометеус». Цель практики - получение дополнительных знаний в области ядерной физики, популяризация науки и улучшение навыков работы учащихся с научными публикациями. Летняя практика была посвящена новейшим технологиям протонной лучевой терапии.
С приветственным выступлением практику открыла научный сотрудник лаборатории, кандидат физ.-мат. наук А.А. Фроня. Она рассказала о лаборатории, реализуемых проектах, текущих задачах и пожелала школьникам успехов в обучении.
В Летней практике приняли участие школьники 8 - 11 классов из Москвы, Санкт-Петербурга, Калуги, Тюмени, Екатеринбурга, Самары, Севастополя, Красногорска, Казани, Ейска и Балашихи.
В программу летней практики вошли 8 лекций, которые прочитали молодые ученые и ведущие специалисты Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, МРНЦ им. А. Ф. Цыба - филиала ФГБУ «НМИЦ радиологии» МЗ РФ и Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН. Лекции были посвящены строению атома и его основным характеристикам, ядерным реакциям, видам и свойствам ионизирующего излучения, в том числе ядерным реакциям внутри раковой клетки, альфа- бета- и гамма-излучению, источникам ионизирующего излучения, ускорителям частиц. Также были проведены практические занятия и консультационные встречи по подготовке проектных работ.
В ходе практических занятий и консультационных встреч участники получили базовые навыки работы с научными публикациями, которые продемонстрировали на защите своих проектных работ. Участники подготовили презентации по предложенным публикациям, представили свои презентации в виде докладов, рассказали о методах и материалах, применяемых в практических исследованиях, и результатах, полученных в рамках практики. По результатам защиты все учащиеся, посещавшие лекции, подготовившие и защитившие проект, получили сертификаты участников Практики.
На закрытии мероприятия члены комиссии пожелали всем участникам успехов в дальнейшей исследовательской деятельности и пригласили принять участие во II Международной научной конференции «Инновационные технологии ядерной медицины и лучевой диагностики и терапии» и V Международной молодёжной школе «Инновационные ядерно-физические методы высокотехнологичной медицины».
Летняя практика школьников проходила в рамках реализации проекта «Разработка новых технологий диагностики и лучевой терапии социально значимых заболеваний протонными и ионными пучками с использованием бинарных ядерно-физических методов», реализуемого при поддержке ФНТП «Развитие синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры» Минобрнауки России.
| 14.09.23 | 14.09.2023 Научная Россия. XXI Всероссийская молодежная Самарская конференция |
Продолжается регистрация на XXI Всероссийскую молодежную Самарскую конкурс-конференцию по оптике, лазерной физике и физике плазмы.Конференция пройдет в Самаре с 14 по 18 ноября 2023 года в гибридном (очно-дистанционном) формате. К участию приглашаются студенты, аспиранты и молодые специалисты.
В этом году помимо основной секции по оптике, лазерной физике и физике плазмы в рамках конференции пройдут отдельные секции: «Биофотоника», «Микрофлюидные системы и нанотехнологии», «Физика и химия космоса».
Тезисы докладов участников конференции будут опубликованы в Сборнике материалов XXI Всероссийской молодежной Самарской конкурса-конференции по оптике, лазерной физике и физике плазмы.
Избранные работы будут рекомендованы к публикации в журналах «Краткие сообщения по физике», «Компьютерная оптика», «Фотоника», "Journal of Biomedical Photonics & Engineering", а также «Физика волновых процессов».
Организатором мероприятия выступает Самарский филиал Физического института им. П.Н. Лебедева Российской академии наук.
Для участия в конкурсе-конференции необходимо:
до 25 сентября зарегистрироваться на сайте конференции http://laser-optics.ru/
до 10 октября предоставить тезисы доклада (1-2 стр.)
Контакты организаторов: +7(846)335-57-31; +7(846)334-57-64; orgcom@laser-optics.ru
Информация предоставлена отделом по связям с общественностью ФИАН
Источник фото: СФ ФИАН
| 14.09.23 | 14.09.2023 Научная Россия. Член-корреспондент РАН Петр Арсеев: теории высокотемпературной сверхпроводимости не существует |
— Хотела бы начать с вопроса о вашем дедушке, известном геометре П.К. Рашевском. Вы его помните? Он оказал на вас влияние?
— Вы занимаетесь теоретическими работами в области теории твердого тела. Какова вообще роль теоретической физики, той ее части, которая, как кажется, не очень связана с непосредственными практическими применениями?
Существует класс людей, которые занимаются скорее не тем, чтобы какую-то науку применять, сделать конкретный конечный продукт, а тем, чтобы создать некоторый аппарат, метод, которые позволяют исследовать, как эти приборы работают. И вот как раз теоретическая физика должна этим заниматься. И поскольку никто точно не может сказать, что именно вам потом понадобится на практике, то приходится заниматься многим. Точнее — всем.
К счастью или к несчастью, это зависит от точки зрения; получается так, что у нас есть большая область результатов, которые вроде бы и никому не нужны. Но жесткий закон природы заключается в том, что если нет этой деятельности, от которой не видно непосредственного выхода сегодня-завтра или через пять лет, то тогда умирает та деятельность, те люди, которые способны написать нужное уравнение для датчика, самолета, еще что-то. И умирают люди, которые могут это сделать в железе. Умирают в том числе и в прямом смысле.
Поэтому моя область деятельности — скорее развитие каких-то методов теоретической физики. Это такая область в физике конденсированного состояния (не только твердого тела), которая почти смыкается с областями теории поля.
— Почему это так?
— А их исследователи говорят, что их много, и еще больше неоткрытых.
— А в физике твердого тела иначе?
В частности, известно, что, когда Л.Д. Ландау говорил об электронах в металле (это очень сильно взаимодействующие системы), он был абсолютно уверен, что ничего хорошего здесь сделать невозможно, ничего сказать нельзя, теория тут бессильна. А потом сам же написал теорию жидкости Ландау, после которой выяснилось, что, оказывается, в металле как раз можно говорить о том, что электроны ведут себя как отдельные свободные частицы, несмотря на их огромное число и очень сильное взаимодействие между ними.
— Правильно ли я понимаю, что теория твердого тела — это не что-то уже законченное, а постоянно развивающееся
Хрестоматийный пример того, насколько опасно так говорить, — когда Максу Планку в юности профессор сказал, что в физике все уже в основном закончено. Потом, например, долгое время считалось, что в теории сверхпроводимости больше ничего не придумаешь, что наибольшая критическая температура (если получится) — это 20 К, лучше не будет. А в 1986 г. была открыта высокотемпературная сверхпроводимость, и теперь уже есть сверхпроводники с критической температурой 110–120 К. Этого тоже никто не ожидал.
— А в теории твердого тела такого рода неожиданности были?
Классический эффект Холла устроен довольно просто: возникает сила Лоренца, которая отклоняет электроны. При этом чувствуется, что чем сильнее вы подали магнитное поле, тем сильнее там должен отклоняться электрон, тем больше холловское напряжение.
И вдруг выяснилось, что напряжение Холла растет скачками, не непрерывно. Вы меняете, меняете поле (при этом напряжение некоторое время не меняется), а потом вы еще больше увеличили поле, и напряжение вдруг переместилось на другую ступеньку. И то, что идет такая ступенчатая зависимость, назвали квантовым в том смысле, что идет кусками, квантами. А потом поняли, как это явление устроено, что надо делать, чтобы появился такой эффект.
— А зачем нужно, чтобы он появился?
Но с точки зрения теории, мне кажется, наибольший интерес представляет то, что это — пример появления необычного состояния. Это был очень интересный пример того, как в физике твердого тела появляется некое новое состояние. Состояние электронов, для которого наблюдаются такие квантованные явления, было некоторой неожиданностью. Потом все это поняли, объяснили. С этого момента начался новый интерес к топологии в физике, но до этого никто подобного не ожидал.
И второе замечательное экспериментальное открытие — это высокотемпературная сверхпроводимость. Тоже более или менее случайно открытая, причем у нас в одном из институтов лежали образцы таких же материалов, которые были давно сделаны и на которых никто не мерил проводимость, потому что даже в голову не приходило. Говорят, что, когда их вынули из шкафа и померили, выяснилось, что они тоже сверхпроводящие.
— Петр Иварович, вы — разработчик общей квантовой кинетической теории туннелирования для систем, в которых наблюдаемые характеристики определяются кинетикой. Что это такое и почему важно?
Туннельный контакт в бытовом смысле — это плохой контакт, который происходит между двумя проводящими или слабо проводящими материалами, когда имеется очень большое сопротивление. Но там электроны все-таки могут пролетать. И вот характеристики такого контакта, во-первых, иногда полезны в практическом смысле, а во-вторых, часто позволяют узнать что-то об электронном строении материала.
Наука о туннельных контактах все время живет, но при этом развивается техника. Поэтому вместо двух довольно больших проволок, соединенных тонкой перемычкой или зазором, который называется «туннельный контакт», появлялись очень маленькие структуры, маленькие металлические проволочки. И по ним тоже течет ток, передвигаются электроны, перепрыгивают из одного куска в другой. Но обычную теорию, которая была развита для достаточно больших кусков с плохим контактом между ними уже, применять нельзя. Потому что в обычной теории явно или неявно использованы некоторые предположения, правильность которых обеспечивается именно тем, что эти куски большие. А здесь куски маленькие.
Даже один электрон может создавать в системе большое возмущение, сильно меняя ее характеристики. Поэтому вам уже нужно смотреть на задачу в целом и пытаться описывать весь процесс того, как электрон передвигается слева направо по этой системе. Этим во многом я и занимался.
— Эта ваша идея нашла практическое применение?
— Можете ли вы привести примеры, когда ваши теоретические разработки приводили к каким-то практическим результатам, доходили до лаборатории?
То, что я делал по описанию туннельных явлений, применялось для объяснения некоторых свойств того, что называется «туннельная микроскопия». Кстати, это тоже один из примеров экспериментального прорыва, который теоретически был понятен почти сразу, просто никто не верил, что это может сработать, а экспериментаторы попробовали и убедились, что работает.
— Когда вы разрабатываете какую-то теорию, вы пытаетесь представить возможности ее практического применения? Или вас это никак не интересует, поскольку вы теоретик?
— Тогда каким образом осуществляется корреляция между теоретиками и практиками? Как они узнают, что вы это объяснили и уже можно это использовать?
— Двигатель?
Вот в науке так же. Наука — такой же автомобиль. У нее есть практическая часть, когда люди на основе понимания каких-то законов природы делают полезный работающий прибор. Рентгеновский аппарат, медицинский томограф, лазеры медицинские, промышленные, полупроводниковые электронные приборы. И есть часть, которая «соединяет колеса с кузовом», — должны быть люди, которые знают основные уравнения физики, понимают, что вам нужно для практических применений, умеют рассчитать характеристики того, что вы применяете. Хотя бы рассчитать мощность, которую ваш прибор будет поглощать. Это же нужно сделать по каким-то формулам. Вы же должны знать, сколько вы заберете из розетки, выдержит у вас сеть или нет. Еще есть люди, которым просто интересно, можно ли модифицировать формулы, в каких случаях они будут другие и т.д.
— Важно понимать, что все эти части работают вместе.
Конкретно в нашей области остались недоделанными множество кусков теории. Я бы очень хотел, чтобы они были доделаны. В том же квантовом эффекте Холла есть понимание того, почему это происходит и как это работает, но никакой теории там не написано. В том смысле, что возьмем электроны, полупроводник, есть магнитное поле. Вот мы помещаем эти электроны в полупроводниках в магнитное поле, вот у нас есть уравнения, вот мы их решаем, и вот мы получили ответ, формулу, которая показывает, что у нас холловское напряжение меняется скачками с изменением магнитного поля. Такой теории по-прежнему нет.
Для себя я бы назвал высокотемпературную сверхпроводимость, теория которой уже с 1986 г. — больше 35 лет — фактически топчется на месте. Причем там приходят такие волны модных теорий, и некоторое время считается, что уже ничего больше не требуется, уже все объяснено. Потом эта волна спадает, начинается следующая волна.
— Почему так происходит?
— Вы ее создадите?
| 04.09.23 | 04.09.2023 Атомная Энергия 2.0. В Москве с 25 по 25 октября пройдет II Международная научная конференция «Инновационные технологии ядерной медицины и лучевой диагностики и терапии» |
Физический институт имени П.Н. Лебедева РАН совместно с Национальным медицинским исследовательским центром радиологии Минздрава России и Национальным исследовательским ядерным университетом МИФИ продолжает цикл Международных конференций «Инновационные технологии ядерной медицины и лучевой диагностики и терапии».
Конференция проводится в рамках реализации проекта «Разработка новых технологий диагностики и лучевой терапии социально значимых заболеваний протонными и ионными пучками с использованием бинарных ядерно-физических методов», реализуемого при поддержке ФНТП «Развитие синхротронных и нейтронный исследований и исследовательской инфраструктуры» Минобрнауки России.
Конференция состоится 23-25 октября 2023 года и пройдет на базе ФИАН в очно-дистанционном формате.
Тематика Конференции посвящена ядерно-физическим методам в ядерной медицине, лучевой диагностике и терапии, нанобиомедицинским технологиям диагностики, бинарным технологиям сенсибилизации, сочетанным технологиям лучевой терапии, математическим методам моделирования роста злокачественных новообразований, оптимизации режимов протонной и ионной терапии, протонной томографии, технологиям модернизации комплексов протонной и ионной терапии.
На Конференции предусмотрен конкурс научных молодежных работ. Конкурс проводится по категориям среди молодых ученых-исследователей, ординаторов, стажеров, аспирантов, студентов магистратуры, специалитета и бакалавриата, а также среди учащихся средних школ.
Важная информация:
- Рабочий язык – русский, английский
- Регистрация и подача тезисов для участия с докладом - до 20.09.2023
- Регистрация в качестве слушателя - до 01.10.2022
- Организационный взнос не предусмотрен
Регистрация участников и более подробная информация о мероприятии на сайте https://protonconf.lebedev.ruexternal link, opens in a new tab
Дополнительная информация в официальной группе ВКонтакте: https://vk.com/radiobiotech
| 04.09.23 | 04.09.2023 Научная Россия. II Международная научная конференция «Инновационные технологии ядерной медицины и лучевой диагностики и терапии» |
Физический институт имени П.Н. Лебедева РАН совместно с Национальным медицинским исследовательским центром радиологии Минздрава России и Национальным исследовательским ядерным университетом МИФИ продолжает цикл Международных конференций «Инновационные технологии ядерной медицины и лучевой диагностики и терапии».
Конференция проводится в рамках реализации проекта «Разработка новых технологий диагностики и лучевой терапии социально значимых заболеваний протонными и ионными пучками с использованием бинарных ядерно-физических методов», реализуемого при поддержке ФНТП «Развитие синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры» Минобрнауки России.
Конференция состоится 23-25 октября 2023 года и пройдет на базе ФИАН в очно-дистанционном формате.
Тематика конференции посвящена ядерно-физическим методам в ядерной медицине, лучевой диагностике и терапии, нанобиомедицинским технологиям диагностики, бинарным технологиям сенсибилизации, сочетанным технологиям лучевой терапии, математическим методам моделирования роста злокачественных новообразований, оптимизации режимов протонной и ионной терапии, протонной томографии, технологиям модернизации комплексов протонной и ионной терапии.
На конференции предусмотрен конкурс научных молодежных работ. Конкурс проводится по категориям среди молодых ученых-исследователей, ординаторов, стажеров, аспирантов, студентов магистратуры, специалитета и бакалавриата, а также среди учащихся средних школ.
Важная информация:
- Рабочий язык – русский, английский
- Регистрация и подача тезисов для участия с докладом - до 20.09.2023
- Регистрация в качестве слушателя - до 01.10.2022
- Организационный взнос не предусмотрен
Регистрация участников и более подробная информация о мероприятии – на сайте https://protonconf.lebedev.ru Дополнительная информация в официальной группе ВКонтакте: https://vk.com/radiobiotech Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
| 04.09.23 | 04.09.2023 Юность Сибири. Под Псково-Печерским монастырем обнаружены неизвестные коридоры и комнаты |
Фото: architectureguru.ru
При исследовании склепа, находившегося за иконой в Успенском Псково-Печерском монастыре, специалисты обнаружили проход в другое пространство. Размер иконы, за которой находился спрятанный склеп, был сопоставим с ростом человека, пишет МК.
В результате ученым из Физического института имени Лебедева РАН удалось обнаружить доселе неизвестные пещеры и склепы.
Ранее в ходе исследований специалисты узнали только о двух потайных местах святыни. А изучив склеп, который был скрыт за иконой, они обнаружили проход в другое пространство.
Анализ Троицкой улицы под монастырем привел к тому, что они обнаружили не только ее продолжение, но и помещение размером 3 на 6 метров в горизонтальной плоскости и 3 метра в высоту, куда ведет улица.
Профессор МИФИ Наталья Полухина, принимавшая участие в исследовании, считает, что под монастырем может быть еще много помещений, хранящих тайны древней истории.
Исследование проводилось с помощью новой современной методики мюонографии, которая позволяет специалистам определять невидимые для человека границы поверхностей с помощью потоков космических частиц.
https://yunostsibiri.ru/pod-pskovo-pecherskim-monastyrem-obnaruzheny-neizvestnye-koridory-i-komnaty/
| 04.09.23 | 04.09.2023 Рамблер. Под Псково-Печерским монастырём найдены ранее неизвестные коридоры и комнаты |
© FBM.ru
Ученые обнаружили в пещерах под Псково-Печерским монастырём ранее неизвестные коридоры и комнаты. Для исследования подземных пространств физики-ядерщики использовали метод мюонографии – регистрации потоков космических частиц для создания трёхмерных изображений объектов, информирует издание smotrim.ru.
Исследовательскими работами занимаются эксперт трёх ведущих московских вузов МИФИ, МИСИС И ФИАН.
“В пещерах множество неведомых нам и ходов, и каких-то пространств со сводами. Наша задача – укрепить и сохранить то, что есть. А если сможем ещё и что-то новое открыть, то конечно, это будет прекрасно”, – заявил митрополит Псковский и Порховский, игумен Успенского Псково-Печерского монастыря Тихон (Шевкунов).
По словам Натальи Полухиной, являющейся главным научным сотрудником Физического института им. Лебедева РАН, специалисты смогли определить размеры склепа за иконой. Она указала, что за тупиком было найдено продолжение Троицкой улицы, которое скрывал неизвестный ранее подземный коридор.
Ученые считают свое открытие сенсационным. На данный момент исследовано лишь две зоны сакрального пространства – территории, на которых будут трудиться реставраторы и другие специалисты
