Наука достижений

Главная —
Наука —
Наука достижений

Первый результат для доклада президента РАН касается пятикратного укорочения лазерных импульсов с мощностью 250 ТВт после их фазовой самомодуляции. Возможность укорочения длительности лазерного излучения с энергией 17 джоулей и диаметром пучка 18 см с 70 до 14 фемтосекунд экспериментально продемонстрирована на петаваттном лазерном комплексе PEARL. Этот результат получен впервые в мировой научной практике.

Второй результат — создание мощного непрерывного субтерагерцового гиротрона с большой орбитой для ЯМР-спектроскопии (спектроскопического метода исследования химических объектов с использованием ядерного магнитного резонанса).

Третьим результатом стала разработка оптического когерентного томографа для неинвазивного исследования среднего уха человека с бесконтактным оптическим зондированием и цифровой коррекцией влияния случайных движений (тремора).

Четвертый результат ученых ИПФ РАН посвящен эмпирическому моделированию климата прошлого: реконструкции механизма изменения климата в среднем плейстоцене.

Пятый результат, вошедший в доклад президента РАН, — «Широкополосные зеркала для ВУФ-диапазона на основе многослойных стековых структур». Он выполнен коллективом авторов Института физики микроструктур РАН, филиалом ИПФ РАН.

ПОД ЗНАКОМ НАЦПРОЕКТА «НАУКА»

Крупным достижением 2019 г. в рамках нацпроекта «Наука» стало создание в ИПФ РАН пяти молодежных лабораторий. «Реализация этой идеи была сложной с организационной точки зрения, так как Министерство науки и высшего образования РФ, в ведении которого находится институт, выделило средства только на зарплату сотрудников, — рассказывает директор ИПФ РАН, член-корреспондент РАН Григорий Геннадьевич Денисов. — Все другие вопросы, включая поиск помещений, оборудования и обеспеченность кадрами, пришлось решать собственными силами. В итоге опыт создания лабораторий оказался удачным. Руководители новых структурных подразделений и молодые ученые из числа сотрудников ИПФ РАН, выпускников и аспирантов ННГУ им. Н. И. Лобачевского и НГТУ им. Р. Е. Алексеева с энтузиазмом взялись за работу. Научная тематика каждой лаборатории соответствует перспективным направлениям исследований всего института».

В основу лаборатории пространственно-временного профилирования фемтосекундного лазерного излучения, руководимой доктором физико-математических наук Сергеем Мироновым, легли полученные в ИПФ РАН результаты исследований по управлению трехмерным распределением интенсивности лазерных импульсов. Данное направление актуально, как для развития сверхмощных лазеров, так и для создания лазерных систем, используемых в фотоинжекторах ускорителей электронов. «В наши дни ИПФ РАН задает мировой тренд в этой области знаний, — отмечает Григорий Денисов. — Стоит выделить работы, выполненные в соавторстве с лауреатом Нобелевской премии по физике 2018 года Жераром Муру, а также недавние эксперименты, продемонстрировавшие возможность пятикратного сокращения длительности интенсивных фемтосекундных лазерных импульсов».

Тематикой лаборатории вычислительной акустики, возглавляемой кандидатом физико-математических наук Анатолием Суворовым, стали современные проблемы акустического проектирования, в том числе фундаментальные основы математических методов численного прогнозирования и оптимизации механоакустических систем. Исследование различных физико-механических процессов невозможно сейчас без численного моделирования на высокопроизводительных компьютерах. Наиболее перспективными инструментами в этой области считаются технологии использования «суперкомпьютерных двойников», позволяющие имитировать комплексные процессы в сложных технических системах.

Лаборатория источников и приложений мощного терагерцового излучения под руководством кандидата физико-математических наук Александра Цветкова нацелена на создание новых источников излучения терагерцового диапазона частот на основе гирорезонансных приборов, разработку новых методов управления режимами генерации и выходными параметрами излучения таких источников, а также на развитие методов регистрации мощного терагерцового излучения и его использование для перспективных приложений физики, химии, материаловедения. В коллектив лаборатории, кроме молодых научных кадров, вошли ученые, имеющие инженерное образование и специализацию в области аналитической химии. Интеграция знаний внутри одной исследовательской группы позволяет вести междисциплинарные исследования мирового уровня.

В центре внимания лаборатории нелинейной физики природных процессов под руководством доктора физико-математических наук Олега Дружинина находится широкий круг явлений в атмосфере и гидросфере Земли. Например, тропические и полярные циклоны, грозовые фронты в атмосфере, штормовое морское волнение, взаимодействие мезомасштабных вихрей и волн с зональными океаническими течениями. Эти явления оказывают воздействие на экосистему и динамику климата планеты, но их изучение осложняется многофазностью исследуемых сред и разнообразием протекающих в них физических процессов. Задачей лаборатории является разработка и применение комплексного подхода к исследованиям этих явлений, объединяющего лабораторное и математическое моделирование и дистанционное зондирование.

Лаборатория физики и технологии твердотельных наноструктур под руководством кандидата физико-математических наук ИФМ РАН Дениса Савинова ориентирована на прорывные разработки наноматериалов и устройств для элементной базы информационных технологий на основе полупроводниковых, сверхпроводниковых и магнитных наноструктур, а также на развитие многослойной оптики мягкого рентгеновского и экстремального ультрафиолетового диапазонов для проекционной нанолитографии.

— Молодежные лаборатории прочно закрепились в структуре нашего института, и мы ждем от их коллективов значимых научных результатов, — подчеркивает Григорий Денисов.

ПРЕМИИ, МЕГАГРАНТЫ И ПЛАНЫ

Достижения ученых института в 2019 г. были по достоинству оценены на самом высоком уровне. Государственная премия в области науки и технологий за создание фундаментальных основ и инструментальных решений проблем регистрации гравитационных волн присуждена доктору физико-математических наук, члену корреспонденту РАН Ефиму Хазанову. Кроме того, Хазанов в том же году Общим собранием Академии избран действительным членом, а его коллега доктор физико-математических наук Наум Гинзбург — членом-корреспондентом. Александру Шалашову присвоена премия РАН им. Л. А. Арцимовича за цикл работ «Нагрев и удержание плазмы с высоким относительным давлением в осесимметричной магнитной ловушке открытого типа».

— Год был удачным для института и по ряду других показателей, — продолжает Григорий Геннадьевич. — Например, наш проект «Электромагнитное окружение Земли: формирование, изменчивость, влияние на биосферу» стал победителем седьмого конкурса мегагрантов. Проект носит междисциплинарный характер. В ИПФ РАН исследования на стыке геофизики и биологии будут проводиться впервые, что, несомненно, уже очень интересно. Рассчитан проект на 2019–2021 годы, и для этого создается исследовательская установка, на которой ученые смогут моделировать электромагнитное поле с необходимыми параметрами. Ведущим ученым проекта приглашен профессор университета Тель-Авива Колин Прайс, один из мировых экспертов в изучении молний и атмосферного электричества. Более 20 лет он исследует влияние глобального потепления на молниевую и грозовую активность, взаимосвязь между этими явлениями и ураганами и внезапными наводнениями.

Добавлю, что наряду с этим проектом ученые ИПФ РАН выполняют работы по мегагранту «Квантовые эффекты в сильно локализованных интенсивных лазерных полях. Приглашенный ученый данного проекта Герхардт Лойхс, директор Института физики света Общества Макса Планка (Германия), руководитель лаборатории Алексей Андрианов. Кроме того, институт продолжает участвовать в международном проекте ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), самом крупном исследовательском проекте ХХI века. Его целью является демонстрация управляемого термоядерного синтеза как источника практически неисчерпаемой и экологически чистой энергии. Стоимость строительства реактора, строящегося во Франции, оценивается в более чем 20 миллиардов евро, основные эксперименты запланированы на конец 20-х и 30-х годов. В международную кооперацию по созданию установки входят страны ЕС как единый участник, Индия, Китай, Республика Корея, Россия, США и Япония. Всего на установке ITER будут использованы 24 мегаваттных гиротронных комплекса, восемь из которых будут российские. И первый в мире серийный гиротронный комплекс для реактора ITER с мощностью 1 МВт, частотой 170 ГГц, КПД более 50 % и длительностью импульса 1000 секунд создан учеными ИПФ РАН совместно с НПП «ГИКОМ» в 2015 году, первыми из всех стран-участниц проекта. К настоящему времени изготовлен третий серийный комплекс. Гиротронный комплекс — это сложная установка со множеством различных систем: сверхпроводящий магнит, не требующий заливки жидким гелием, другие вспомогательные магниты, источники питания, система охлаждения, система управления и прочее. Но сердцем комплекса является гиротрон — источник мощного когерентного электромагнитного излучения в миллиметровом диапазоне. Разработка мощных генераторов миллиметрового диапазона в том числе входит в сферу и моих научных интересов. В России приоритет в изобретении гиротронных комплексов принадлежит ученым ИПФ РАН. Совместно с НПП «ГИКОМ» ИПФ РАН стал одним из мировых лидеров в создании гиротронов различного назначения, и сегодня более половины установок по нагреву плазмы в мире оснащены нашими гиротронами. По тематике разработки новых гиротронных комплексов в 2019 году ИПФ РАН получил единственный в регионе грант РНФ на создание лаборатории мирового уровня с общим финансированием 128 млн рублей на четыре года.

Бюджетные средства, выделяемые Министерством науки и высшего образования РФ (госзадание), составляют около 25 % от общего финансирования института, которое в 2019 году превысило два миллиарда рублей. Коллектив ИПФ РАН выполняет также исследования и в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 гг.». Нам поручены работы по пяти проектам этой федеральной целевой программы. Количество грантов РФФИ (более 200) и РНФ (около 100) очень велико.

Институт сотрудничает с крупнейшими российскими Госкорпорациями, такими как «Росатом», «Роскосмос», Объединенной судостроительной корпорацией и другими. Благодаря этому сотрудничеству нам удается поддерживать социальную сферу ИПФ РАН — детский сад, базу отдыха, амбулаторию и детский образовательно-оздоровительный лагерь в Зеленом городе, где ежегодно проводятся летние физико-математические школы для старшеклассников.

Отрадно, что в 2019 году нам удалось повысить зарплату персонала ИПФ РАН. Средняя зарплата научных сотрудников достигла 74 тысяч рублей, а средняя зарплата по институту составила 59 тысяч рублей. При этом мы не сокращали число сотрудников, чтобы повысить зарплату оставшимся, и не переводили никого в другие категории. Кстати, средний возраст научных сотрудников ИПФ РАН — 46 лет, и этот показатель ниже, чем во многих академических структурах. Традиционно ИПФ РАН уделяет большое внимание привлечению талантливой молодежи в аспирантуру института, и делается это не только с использованием официальных ресурсов института, но и в социальных сетях, где молодые люди особенно активны, и мы задействовали и этот ресурс.

С 2020 годом у коллектива ИПФ РАН связаны определенные ожидания. Мы надеемся, что начнется финансирование проекта мегасайенс по строительству на нашем полигоне в Кстовском районе самого мощного в мире лазера для фундаментальной физики. Этот проект включен в комплексную программу «Атомная наука, техника и технологии», им занимаются многие структуры, и межведомственные трудности мешают его полномасштабному старту. Увы, время может быть упущено, и тогда даже долгожданное финансирование может не помочь. Надеемся также, что внедряемые цифровые технологии облегчат российским ученым бюрократические процедуры, мешающие научным исследованиям. Планируем в рамках нацпроекта «Наука» обновить нашу приборную базу.

Справка ИПФ РАН создан в 1977 г. на базе нескольких отделов НИРФИ как институт широкого профиля, сочетающий фундаментальные и прикладные исследования в области физики. В разные годы ИПФ возглавляли академик А. В. Гапонов-Грехов, академик А. Г. Литвак и академик А. М. Сергеев, ставший в 2017 г. президентом РАН. Член-корреспондент РАН Г. Г. Денисов, исполнявший обязанности руководителя с 2017 г., стал директором ИПФ РАН по итогам выборов 2019 г. С 2016 г. филиалами ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН» стали Институт физики микроструктур РАН и Институт проблем машиностроения РАН.

ИПФ РАН — один из наиболее крупных академических институтов России. Научные исследования обеспечивают 1790 человек, из них более 650 человек — научные работники, в том числе семь академиков, 10 членов-корреспондентов РАН, 120 докторов и 325 кандидатов наук. Научные исследования ИПФ РАН сосредоточены в следующих подразделениях и филиалах:

- в отделении физики плазмы и электроники больших мощностей;

- в отделении геофизических исследований;

- в отделении нелинейной динамики и оптики;

- в центре гидроакустики;

- в ИФМ РАН и ИПМ РАН.

Основные направления научных исследований ИПФ РАН:

- электроника больших мощностей;

- электродинамика плазмы;

- физические явления в природных средах и их диагностика;

- низкочастотная гидроакустика;

- физическая акустика;

- нелинейная динамика;