Наука всегда была и остается одним из самых надежных языков международного общения. Без сотрудничества ученых из разных стран не смогли бы появиться большинство выдающихся изобретений человеческой научной мысли — будь то Большой адронный коллайдер (LHC) или Международный экспериментальный термоядерный реактор (ITER). И сегодня, несмотря на сложную геополитическую обстановку, ученые со всего мира продолжают вести совместные разработки, обмениваться опытом и собираться на больших научно-практических конференциях. Не стал исключением и 2024 г. России он принес более тесные контакты со странами Африки и Китаем, в частности, в области оптики и астрофизики. За подробностями мы обратились к руководителю Троицкого обособленного подразделения Физического института им. П.Н. Лебедева РАН члену-корреспонденту РАН Андрею Витальевичу Наумову и заместителю директора по научной работе Института космических исследований РАН члену-корреспонденту РАН Александру Анатольевичу Лутовинову.
Оптика объединяет
Одним из самых заметных событий уходящего года, в котором участвовали российские ученые, стала Генеральная ассамблея Международной комиссии по оптике (International Comission for Optics, ICO). Она прошла в октябре в Кейптауне (ЮАР) в рамках ХХVI Конгресса ICO. В российскую делегацию вошли сотрудники Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН), Института электрофизики УрО РАН и Московского педагогического государственного университета.
Участники ХХVI Конгресса ICO в Кейптауне (ЮАР)
«Оптика как важное связующее звено практически всех технологий привела к созданию Международной комиссии в 1947 г. В комиссии представлены 53 страны, включая Россию как преемницу СССР, а также семь международных организаций и ассоциаций. Благодаря беспрецедентному развитию этого направления, которое сейчас часто называют термином «фотоника», на конгрессах ICO в наши дни представлены фактически все естественные науки: физика, химия, биология, физиология, медицина, экология, геодезия, метрология, квантовые технологии. То есть в каком-то смысле это такая всеобъемлющая международная площадка для обмена научной информацией», — рассказывает участник ассамблеи, делегат от отделения физических наук РАН, представляющей в ICO Российскую Федерацию, член-корреспондент РАН Андрей Витальевич Наумов.
Конгресс проходит, как правило, один раз в три года в разных странах в тесной связи с самыми известными ассоциациями, в частности IUPAP, RIAO, SPIE, Optica, IEEE, EOS, LAM Network, OWLS, Нобелевскими комитетами. В этом году в ходе конгресса выступили лауреаты Нобелевской премии по физике 2018 г. Донна Стрикленд и 2023 г. Анн Л'Юилье; президент Международного общества OPTICA, иностранный член РАН Герд Лейхс; лауреат премий IEEE, Nissan, NEC C&C профессор Ясухико Аракава; лауреаты премий и медалей ICO 2018–2023 гг. С докладами выступили и российские ученые. Представленные результаты были связаны с фундаментальными вопросами в области спектроскопии, люминесценции, адаптивной оптики, нелинейной оптики, нанофотоники. А.В. Наумов представил результаты цикла работ возглавляемого им межинститутского коллектива в области спектроскопии одиночных квантовых излучателей и микроскопии сверхвысокого пространственного разрешения (так называемой наноскопии). Это направление (кстати, также отмеченное Нобелевской премией по химии в 2014 г.) не только имеет важнейшее фундаментальное значение, но и активно внедряется в прикладных областях медицины, оптоэлектроники, в квантовых технологиях.
Максим Гладуш, Наталья Кундикова, Эрик Росас (президент ICO на период c 2024–2027гг.) и Андрей Наумов на ХХVI Конгрессе ICO в Кейптауне (ЮАР)
«Мой коллега Максим Геннадьевич Гладуш, представляющий Троицкий ФИАН и МПГУ, развивает важнейшее фундаментальное направление — теоретическую фотонику. На конгрессе он рассказал о возможностях современной науки в сфере расчета оптических свойств различных квантовых систем. Развиваемые им и его коллективом методики позволяют смоделировать излучательные свойства отдельных квантовых излучателей (атомов, молекул, наночастиц) и их ансамблей. Тем самым можно понять, как различные материалы поглощают, преобразовывают, излучают свет на уровне отдельных частиц и фотонов. А это основа современных квантовых технологий. Вопросы же, связанные с преобразованием света и управлением им, рассмотрела профессор Наталья Дмитриевна Кундикова, в предыдущие годы представлявшая РФ в бюро ICO», — рассказывает А.В. Наумов.
Всегда на передовых позициях в мире
Ученый отмечает, что отечественная оптика и фотоника исторически стоят на первых позициях в мире. Доказательство тому как наши выдающиеся академики — нобелевские лауреаты Н.Г. Басов, А.М. Прохоров, И.Е. Тамм, П.А. Черенков, И.М. Франк, Ж.И. Алферов, так и ряд нобелевских лауреатов последних лет, связанных с российскими научными школами. Среди них Жерар Муру, который возглавлял лабораторию по изучению экстремальных световых полей в Нижегородском государственном университете; иностранные члены РАН Ференц Краус, Алан Аспе, Антон Цайлингер, Жан-Пьер Саваж; Уильям Мернер — почетный профессор МПГУ; лауреат Нобелевской премии по химии 2023 г. Алексей Иванович Екимов, работавший в ФТИ им. А.Ф. Иоффе и ГОИ им. С.И. Вавилова.
«Кстати, Ференц Краус — первый получатель международной премии и медали им. Владилена Летохова. Фамилия нашего выдающегося ученого не очень на слуху, но на Западе его прекрасно знают. Владилен Степанович Летохов работал в ФИАН в группе академика Н.Г. Басова, затем в созданном в 1968 г. Институте спектроскопии АН СССР основал целую серию новых научных направлений в области оптики, фотоники и, как мы видим сейчас, в области квантовых технологий. К сожалению, В.С. Летохов не получил Нобелевскую премию. Зато в 1997 г. премию получили его коллеги Стивен Чу, Уильям Филлипс и Клод Коэн-Таннуджи. Интересно, что после объявления решения Нобелевского комитета лауреаты звонили В.С. Летохову со словами поддержки, признавая его выдающийся вклад», — вспоминает А.В. Наумов.
Среди современных разработок мирового уровня, которыми Россия по праву может гордиться, А.В. Наумов отмечает алмазы с центрами окраски для квантовых технологий, которые научились синтезировать лучше всех в Институте физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина РАН и в Институте общей физики им. А.М. Прохорова РАН. В нашей стране также активно развиваются различные направления медицинской физики, в частности тераностика — терапия и диагностика заболеваний с использованием наночастиц. В организм вводят специальные наночастицы или специально синтезированные соединения. С их помощью можно визуализировать пораженные заболеванием области, например злокачественное образование, и, одновременно воздействуя внешним электромагнитным полем, эти клетки убить, то есть провести лечение. Это и целый ряд других направлений успешно развивает научная школа академика В.Я. Панченко, в частности группа лауреата премии Президента РФ доктора Физико-математических наук Е.В. Хайдукова. Так, в этом году совместно с Троицким обособленным подразделением (ТОП) ФИАН, МПГУ и РНЦХ им. Б.В. Петровского была развита методика лечения антибиотикорезистентных инфекций.
Лазеры для своей и мировой промышленности
И, конечно, отдельно нужно отметить лазерное направление. Новые виды лазеров для промышленности и медицины разрабатывают в наших ведущих институтах: ФИАН им. П.Н. Лебедева, ИОФАН им. А.М. Прохорова, ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, Институте лазерной физики СО РАН.
«Это традиционно наша тематика, потому что первые квантовые генераторы — мазеры появились у нас в стране. Это изобретение было отмечено Нобелевской премией по физике 1964 г. Н.Г. Басова и А.М. Прохорова. Интересно, что именно в этой области чрезвычайно быстро осуществляется трансфер технологий из фундаментальной науки в реальный сектор экономики. Например, созданная в 1990 г. нашим соотечественником, представителем Научного центра волоконной оптики РАН профессором В.П. Гапонцевым компания IPG Photonics (первая компания в РФ — НТО ИРЭ-Полюс), по разным оценкам, занимает более половины международного рынка промышленных лазеров. Это оптоволоконные лазерные системы для сварки, резки, аддитивных технологий. Успешно работают компании «Авеста» (спин-офф ФИАН, производитель инновационного лазерного оборудования для сверхбыстрой спектроскопии и микрообработки материалов), «Оптосистемы» (спин-офф ИОФАН, производитель лазеров для офтальмологии). Реальным производством занимаются и в научных институтах. Так, в Троицком ФИАН производится медицинский лазер “Яхрома-Мед” для дерматологии и косметологии», — рассказывает А.В. Наумов.
Вместе решаем глобальные проблемы
На Конгрессе ICO особое внимание было уделено вопросам устойчивого развития, преодоления глобальных проблем. Так, страны Африканского союза, в частности ЮАР, по словам ученого, интересуют российские разработки в области оптической сенсорики для быстрого обнаружения заболеваний. В условиях тропиков и субтропиков инфекции распространяются быстро, а потому важны скорость и точность методов диагностики, которые могут дать современные оптические технологии.
Между Россией и ЮАР также идет сотрудничество в области развития альтернативных источников электроэнергии, в приоритете — солнечные электростанции, для работы которых на Африканском континенте есть все условия: много свободных участков земли, большие потоки солнечного излучения, малооблачно и т.д. Здесь мы снова сталкиваемся с удивительным переплетением различных наук. Так, вопросы повышения эффективности работы сенсорных устройств, солнечных батарей решают ученые, работающие в области химии и наук о материалах. В этом направлении ученый отметил работы научной школы академика А.Ю. Цивадзе и академика Ю.Г. Горбуновой в МГУ им. М.В. Ломоносова, ИОНХ им. Н.С. Курнакова РАН, ИФХЭ им. А.Н. Фрумкина РАН.
«Еще одна тема для сотрудничества — это борьба с бедностью и помощь развивающимся странам. На Международном оптическом конгрессе сразу несколько секций были посвящены этому вопросу. По оценкам ООН, на планете более 1,5 млрд человек не имеют доступа к искусственному освещению. В первую очередь, в Африке. И стоит вопрос, каким образом принести цивилизацию в регионы, где люди живут за чертой бедности. И современная техника позволяет это делать. Речь идет о возможности создать недорогие эффективные солнечные батареи и осветительные приборы для любой хижины в саванне или джунглях. То есть фактически человек может получить компактное устройство, которое позволит создать искусственное освещение в условиях отсутствия благ цивилизации», — рассказывает А.В. Наумов.
Донна Стрикленд и Андрей Наумов на на ХХVI Конгрессе ICO в Кейптауне (ЮАР)
Стоит отметить, что на Генеральной ассамблее А.В. Наумов был избран вице-президентом Международной комиссии по оптике на период 2024–2027 гг. Он также возглавил комитет Международной премии и медали Галилео Галилея, присуждаемой за выдающиеся работы в области оптики, выполненные в трудных условиях. В качестве одной из своих задач на новом посту А.В. Наумов видит поддержание и развитие дальнейших коммуникаций между учеными по всему миру. Среди инструментов — организация конференций, обмен информацией через научную периодику, продвижение отечественных переводных журналов в качестве площадки для публикаций работ иностранных ученых, активное вовлечение в работу комиссии представителей академии, в частности корпуса профессоров РАН. И, конечно, необходимо работать со студентами и аспирантами, молодыми учеными, чтобы они имели больше возможностей для научных обменов, прохождения стажировок в научно-образовательных центрах других стран.
«Все знают, что даже в самые сложные времена, например в период холодной войны, именно наука была тем языком, на котором люди и страны продолжали общаться. Более того, сейчас есть очень много глобальных проблем. Например, проблема изменения климата. Если начнутся глобальные катастрофы, то уже никакие границы не помогут. И здесь необходимо сотрудничество. К счастью, люди от науки это понимают и продолжают работать, стараются, несмотря на сложности, сохранять и развивать научные связи», — отмечает А.В. Наумов.
И снова в Кейптауне
В 2024 г. Кейптаун впервые стал местом проведения еще одной большой научной конференции, которая также проходит раз в три года. В августе там состоялась Генеральная ассамблея XXXII Международного астрономического союза (International Astronomical Union, IAU). Он объединяет национальные астрономические ассоциации почти 100 государств и около 11 тыс. профессиональных астрономов — индивидуальных членов. Организация была создана в 1919 г., СССР вошел в нее в 1935 г. Миссией IAU заявлено развитие и продвижение науки астрономии посредством международного сотрудничества.
В этом году в рамках ассамблеи было проведено шесть симпозиумов, 12 тематических конференций, сделано множество докладов на широкий круг тем — от гравитационно-волновой астрофизики, планетологии до многоволновой астрометрии и будущего радиоастрономии в условиях все более возрастающего светового загрязнения.
Россию представляли ученые из Института космических исследований РАН, Института астрономии РАН, МФТИ, Казанского федерального университета, Южного федерального университета, Иркутского государственного университета. Заместитель директора по научной работе ИКИ РАН Александр Анатольевич Лутовинов, участник конференции, рассказывает, что такие события дают хорошую возможность обсудить с зарубежными коллегами дальнейшие планы совместной работы.
Заместитель директора по научной работе ИКИ РАН Александр Лутовинов
«Например, с коллегами из ЮАР у нас уже больше десяти лет идет сотрудничество по разным направлениям. Буквально прямо сейчас подготовили программу оптических наблюдений на южноафриканских телескопах объектов, которые на южном небе открыла наша обсерватория “Спектр-РГ”», — рассказывает А.А. Лутовинов.
Напомним, «Спектр-РГ» — российская космическая обсерватория для построения самой подробной карты Вселенной в широком рентгеновском диапазоне энергий от 0,3 кэВ до 30 кэВ. На борту обсерватории установлены два телескопа – немецкий телескоп eROSITA (0,3–9 кэВ), созданный Институтом внеземной физики Общества им. Макса Планка и российский телескоп ART-XC им. М.Н. Павлинского (4–30 кэВ), созданный в сотрудничестве ИКИ РАН, РФЯЦ-ВНИИЭФ и Центра космических полетов им. Джорджа Маршалла (NASA). В этом году был завершен анализ данных первых двух с половиной лет работы телескопа ART-XC в режиме обзора всего неба. За это время инструмент зафиксировал около 1,5 тыс. источников рентгеновского излучения, примерно 10% из которых — новые, которые раньше не наблюдались другими космическими обсерваториями.
«На южном небе мы открыли несколько десятков новых источников жесткого рентгеновского излучения. Для понимания их природы и дальнейших исследований их физических параметров необходимы наблюдения с помощью оптических телескопов, а это невозможно сделать с территории России. И сейчас наши африканские коллеги с помощью самого большого 11-метрового телескопа Южного полушария — SALT (South African Large Telescope) — снимают для нас эти объекты, получают и анализируют спектры», — рассказывает А.А. Лутовинов.
Астрофизика высоких энергий объединяет
Рентгеновская астрономия — это также область взаимного научного интереса России и Китая. В 2024 г. группа ученых и инженеров из ИКИ РАН совершила поездку в Пекин, где провела встречи с коллегами из разных институтов и университетов.
«Они занимаются примерно тем же самым, чем занимается отдел астрофизики высоких энергий ИКИ РАН. Поэтому у нас очень много точек соприкосновения, мы друг друга хорошо знаем по научным работам. И сейчас есть идея и желание с обеих сторон наладить более тесный контакт для решения актуальных задач астрофизики в рамках текущих и будущих проектов», — поясняет А.А. Лутовинов.
Одной из целей визита было совместное исследование космических объектов с помощью обсерватории «Спектр-РГ» и китайских аппаратов HXMT (Hard X-ray Modulation Telescope), работающих в диапазоне энергий до 250 кэВ, и Einstein Probe, который регистрирует рентгеновское излучение в мягком диапазоне энергий 0,5–4,0 кэВ.
«Космическая обсерватория HXMT, запущенная на орбиту в 2017 г., — это первая китайская обсерватория для исследования неба в рентгеновском и гамма-диапазонах. Инструменты обсерватории и наш телескоп ART-XC могут отлично дополнять друг друга, и мы уже провели совместные наблюдения некоторых объектов. Сейчас ведется активный анализ полученных данных. А вот обсерваторию Einstein Probe китайские коллеги запустили не так давно, и она работает по совсем другим принципам, причем работает очень эффективно и дает прекрасные результаты. И у нас были обсуждения, и есть планы по организации совместных наблюдений Einstein Probe с ART-XC», — рассказывает А.А. Лутовинов.
Помимо научных задач, российские ученые обсудили с китайскими коллегами вопросы разработки новых инструментов для будущих космических обсерваторий.
«Технологии производства высокочувствительных полупроводниковых детекторов и рентгеновской зеркальной оптики, которые необходимы для получения новых знаний в области астрофизики, очень сложны. Буквально несколько научных организаций в мире владеют ими. В нашей стране теперь они тоже есть и развиваются благодаря созданию телескопа ART-XC. Китайские коллеги сейчас идут примерно по тому же пути, пытаются создавать свои зеркала и новые детекторы для использования их в будущих проектах. Думаю, и в этой области мы можем быть полезны друг другу», — поясняет А.А. Лутовинов.
В ходе поездки также была выдвинута идея о российско-китайской встрече по астрофизике высоких энергий. Ожидается, что она пройдет в середине следующего года.
Екатерина Фурсова
Уважаемые читатели и зрители портала «Научная Россия»! От всей души желаю всем оптимизма, благополучия и крепкого здоровья в наступающем Новом году! Пусть 2025-й принесет много нового, интересного и перспективного как в области научной, так и в жизни каждого из нас!
