Официально


Минобрнауки утвердило порядок признания молодых ученых из организаций, подведомственных министерству, нуждающимися в получении социальной выплаты. Соответствующий приказ ведомства опубликован на официальном интернет-портале правовой информации.



Министерство просвещения разместило на официальном портале проектов нормативных актов проект приказа «О ведомственном знаке отличия Министерства просвещения Российской Федерации, дающем право на присвоение звания «Ветеран труда».



Минобрнауки планирует расширить виды деятельности Российской академии образования, внеся изменения в устав РАО. Академия, в частности, будет координировать научные исследования, необходимые для развития психологической службы в системе образования.



Обновлен состав Попечительского совета Российского научного фонда. Соответствующий указ Президента РФ опубликован на официальном интернет-портале правовой.






Новости № 50(2018)

Регионы


СНГ


Интердайджест


После провокационного объявления китайского ученого о появлении на свет первых генетически модифицированных людей научное сообщество предлагает создать регистр экспериментов, связанных с применением редактора генов.

Космический корабль NASA OSIRIS-REx прибыл к астероиду Бенну.

Бабуины со свиным сердцем прожили более полугода.















Фемтосекундный феномен. Современные лазеры справятся с болезнями не хуже мощных ускорителей.
Инновации
№ 45(2016)

11.11.2016

Известно, что мощные научные установки - большие ускорители элементарных частиц - могут эффективно использоваться и для лечения тяжелых недугов. Проблема в том, что они малодоступны и терапия с их помощью влетает в копеечку. Можно ли найти полноценную замену? Можно, утверждают ученые Института прикладной физики РАН (Нижний Новгород). Здесь под руководством директора института академика Александра Михайловича Сергеева ведутся исследования, которые доказывают: чтобы разогнать частицы до высоких энергий, нужны не десятки километров, а всего... несколько сантиметров. Сделать это можно с помощью фемтосекундных лазеров. Возглавляемая ученым научная школа получила государственную поддержку на выполнение большого проекта “Фемтосекундная оптика, нелинейная динамика оптических систем и высокочувствительные оптические измерения”. Наш корреспондент поговорил с одним из участников проекта старшим научным сотрудником отдела сверхбыстрых процессов института кандидатом физико-математических наук Артемом КОРЖИМАНОВЫМ.

- Артем Владимирович, в чем особенность фемтосекундной оптики? В какой области наибольшая потребность в ней?
- Для начала, видимо, надо напомнить, что фемтосекунда - это отрезок времени, равный 10 в минус 15-й степени секунды. Генерировать, изучать и использовать импульсы длительностью в несколько фемтосекунд позволяют фемтосекундные оптические приборы, лазерные системы. Но не только в этом их уникальность. Намного интереснее, на мой взгляд, следующее. Из школьного курса физики мы знаем, что свет (в том числе лазерное излучение) - это электромагнитная волна. Значит, у нее должна быть определенная длина. Например, у волн на поверхности воды - это расстояние между верхушками соседних гребней. Несложно понять, что если у вас есть какой-то волновой импульс, то он не может быть короче, чем длина волны. 
Длина фемтосекундных импульсов может составлять всего один-два микрона. Это в десять раз меньше толщины человеческого волоса, и это всего одна-две длины волны лазерного излучения. Именно поэтому фемтосекундные импульсы называют еще ультракороткими, а самые короткие из них, содержащие только одну-две длины волны, предельно короткими. И это фундаментальный предел оптических технологий. Ничего более короткого с помощью обычных лазеров получить невозможно. Сейчас ученые умеют получать электромагнитные импульсы, длительность которых меньше одной фемтосекунды, их называют аттосекундными, но для этого исследователям приходится работать с ультрафиолетовым излучением, длина волны которого в десятки раз меньше микрона.
Естественно, что, имея такой инструмент, можно придумать огромное количество приложений, в которых востребованы его уникальные свойства. Одно из самых известных - фемтохимия. Пионер в этой области Ахмед Зевейл был награжден за свои работы Нобелевской премией по химии 1999 года.
Что такое фемтохимия? Это исследование химических реакций с помощью фемтосекундных лазеров. Дело в том, что 100 фемтосекунд - это приблизительно тот промежуток времени, за который происходит превращение одной молекулы в другую в ходе химической реакции. Поэтому, имея импульс, который короче 100 фемтосекунд, можно как бы сфотографировать молекулу при ее превращениях. Несколько таких снимков, сделанных в разные отрезки времени, позволяют восстановить весь процесс реакции. А значит, узнать, как она происходит, и понять, что можно изменить, чтобы ее ускорить или замедлить - в зависимости от того, что вам надо.
Еще интереснее то, что достаточно мощные фемтосекундные лазеры могут изменять ход химических реакций. Воздействуя на молекулы при их превращениях, излучение может подавлять какие-то реакции, или, наоборот, ускорять их, или даже приводить к совершенно новому результату.
- Итог ваших исследований тоже обещает быть неординарным?
- Надеемся на это. В нашей группе мы развиваем важное направление фемтосекундной оптики, связанное с использованием лазеров сверхвысоких пиковых мощностей. Дело в том, что с момента своего изобретения лазеры все время двигались в сторону увеличения мощности излучения. И это вполне объяснимо, так как они - очень эффективные генераторы света. Их излучение легко фокусируется и позволяет достигать высоких концентраций электромагнитной энергии.
Чтобы увеличить мощность импульса, можно не только увеличивать его энергию, но и уменьшать длительность. И здесь мы приходим к связи между сверхмощными лазерными системами и ультракороткими лазерными импульсами. В общем, чем мощнее лазерный импульс, тем он короче. В итоге удается получить предельно малую длительность - фемтосекундную.
Самый мощный в России и один из самых мощных в мире фемтосекундный лазер находится в Институте прикладной физики РАН. Он основан на уникальной схеме, которая для таких систем никем и никогда раньше не применялась. Большинство других подобных систем используют в качестве главного элемента кристалл титан-сапфира или так называемое неодимовое стекло. Это специальные вещества, которые позволяют генерировать и усиливать ультракороткие лазерные импульсы. В нашей установке главный элемент - кристалл дигидрофосфата калия, сокращенно называемый KDP или DKDP (это более “продвинутая” версия того же кристалла, в которой атомы водорода заменены на атомы дейтерия). Такой кристалл не может сам генерировать ультракороткие импульсы, однако он способен с очень высокой эффективностью передавать энергию одного импульса другому. И если первый импульс длинный и потому не очень мощный, а второй короткий, то в результате короткий импульс становится очень мощным - что нам и требуется. Наша лазерная система заработала в полную силу во второй половине 2000-х. Сейчас эта схема усиления повсеместно признана одной из наиболее перспективных для лазерных систем следующего поколения и уже используется в нескольких проектах.
- Зачем нужны сверхмощные фемтосекундные импульсы? 
- У них довольно много интересных приложений. Когда такой импульс фокусируется на мишень, например на поверхность тонкой пластинки,  то вещество мишени практически мгновенно “сгорает”, превращаясь в плазму. А плазма - очень хороший конвертер, переводящий энергию лазерного излучения в энергию частиц, из которых состоит вещество. Именно поэтому такие установки способны ускорять электроны и протоны (из которых состоит все, что нас окружает) до сверхвысоких энергий за очень короткое время.
Все слышали про традиционные ускорители частиц. Они должны обладать колоссальными размерами, чтобы в них можно было ускорить частицы до высоких энергий. Например, знаменитый Большой адронный коллайдер имеет форму кольца длиной 26 километров. А сверхмощные фемтосекундные лазеры, подобные нашему, могут ускорить частицы до тех же энергий на расстоянии в несколько сантиметров!
Из-за огромных размеров и высокой стоимости традиционные ускорители частиц, к сожалению, малодоступны, а ведь у них есть очень важные практические приложения. Примером может служить так называемая адронная или протонная терапия раковых опухолей. Я думаю, все слышали про рентгенотерапию. Ее еще называют лучевой терапией, но на самом деле это только один из видов лучевой терапии. При рентгенотерапии раковые клетки облучаются жестким рентгеновским излучением, которое их убивает. К сожалению, рентген не разбирает, где раковые клетки, а где здоровые, и поэтому требуются немалые ухищрения, чтобы как можно меньше повредить здоровые ткани. Особенно это актуально при облучении областей вблизи мозга, например, при ретинобластоме - злокачественной опухоли сетчатки глаза.
Гораздо лучше было бы заменить рентгеновскую терапию протонной. Протоны также эффективно уничтожают раковые клетки, но намного более избирательны. Можно быть уверенным, что при облучении ни один протон не проникнет дальше определенной точки - это зависит от энергии протонов. В этих случаях на помощь приходит такое явление, как брэгговский пик, который позволяет точно “прицелиться” в участок пораженных тканей глубоко в теле пациента и тонко настроить энергию частиц. Всегда можно спланировать облучение так, что даже если за раковой опухолью находится жизненно важный орган, он не получит ни малейшей дозы облучения.
Известно: чтобы быть эффективными, протоны должны иметь высокую энергию. Обеспечить ее могут большие ускорители, но воспользоваться ими для протонной терапии непросто. Например, у нас ее проводят только в Дубне, в Объединенном институте ядерных исследований. Появление более компактных и более дешевых ускорителей протонов на основе фемтосекундных систем сделало бы такую эффективную терапию доступной практически всем. Иметь свой ускоритель мог бы позволить себе каждый областной центр. Это одна из целей, к которой мы стремимся, проводя свои исследования.
Конечно, это лишь малая часть возможных приложений фемтосекундных систем. Они уже применяются в хирургии, биологии и физике, для создания новых микро- и наноструктурированных материалов. Ведутся работы по использованию этих систем в оптических коммуникациях, в навигации в качестве лазерных гироскопов, для генерации пучков нейтронов в медицинских целях, контроля безопасности грузов при авиаперевозках, создания сверхточных часов. Впрочем, всего не перечислишь.
Что касается научных перспектив, то ученые активно используют фемтосекундные лазеры, чтобы получать еще более короткие электромагнитные аттосекундные импульсы, а в будущем даже - зептосекундные (еще в тысячу раз короче). Если сейчас мы можем изучать процессы на уровне молекул, то такие импульсы дадут возможность практически в буквальном смысле заглянуть внутрь атомов и даже ядер. Это дело ближайших 10-20 лет.
Беседу вела 
Фирюза ЯНЧИЛИНА
Фото предоставлено А.Коржимановым

 

Отзывы

Чтобы оставить отзыв необходимо авторизоваться или зарегистрироваться



 

Статьи на тему

Другая реальность. Искусственный интеллект перевернет нашу жизнь.
Престижная международная премия Scopus Awards компании Elsevier недавно была присуждена высокоцитируемому российскому исследователю Виктору ЛЕМПИЦКОМУ, работающему в области Computer Sciences. /№ 49(2018)
Скажи, кто твой друг. Вуз выбирает промышленных партнеров.
Выставка инновационных разработок предприятий госкорпорации “Ростех” в рамках Северо-Западного промышленного форума полностью оправдала рыночные ожидания. Среди экспонатов - актуальные новинки в области медицины, жилищно-коммунального хозяйства, безопасности городской среды. /№ 49(2018)
Не дать уйти. Новые технологии водосбережения подтолкнут мелиорацию.
Ежегодно в России около 5 миллиардов тонн воды просачиваются из оросительных каналов в землю. Такие потери недопустимы для сельского хозяйства. Решить проблему можно с помощью специальных противофильтрационных конструкций из геокомпозитов. /№ 48(2018)

Новости


Список востребованных специальностей за последнее время сильно изменился, и ведущие российские вузы прилагают усилия для того, чтобы соответствовать запросам рынка труда. Об этом шел разговор на площадке Всероссийского форума «Проектория», который состоялся в Ярославле под патронатом Президента России.



Начался финальный этап регистрации сборных на XXIX Всемирную зимнюю универсиаду, которая пройдет в Красноярске со 2-го по 12 марта 2019 года, сообщает пресс-служба Минобрнауки. Это будут первые в истории России зимние Студенческие игры.



В Ростоке прошло 23-е заседание российско-германской рабочей группы по морским и полярным исследованиям. На нем были подведены итоги реализации совместных арктических исследовательских программ в 2018 году, рассмотрены результаты работы совместных лабораторий и научных экспедиций.



Российская академия наук проверит, как тратятся бюджетные деньги в академических институтах, вузах, государственных центрах, выделяемые на научные исследования, для того чтобы оптимизировать расходы на науку в стране, сообщил президент РАН Александр Сергеев на семинаре для руководителей законодательных органов власти регионов России.



Институт археологии Российской академии наук откроет доступ к архивным документам первых послевоенных десятилетий, сообщил журналистам вице-президент РАН Николай Макаров. Это будет сделано в честь 100-летия института, которое отмечается в 2019 году.



Вице-президент РАН Алексей Хохлов сообщил о том, что состоялась его встреча с руководителем московского Департамента образования и науки Исааком Калиной. «Мы договорились о преемственности и активизации работы по основным направлениям сотрудничества Правительства Москвы и Российской академии наук, определенных соглашением, подписанным в апреле этого года С.Собяниным и А.Сергеевым», - написал на своей странице в Facebook академик.

Сформированный недавно федеральный перечень школьных учебников может привести к снижению качества образования, поскольку по большей части составлен из прошлогодних изданий. Сам процесс формирования вызывает опасения, поскольку повлечет за собой дальнейшую монополизацию рынка, заявила ТАСС пресс-служба корпорации «Российский учебник».

Конференции


22 ноября ИСП РАН им. В.П. Иванникова в рамках своей Открытой конференции, посвященной 70-летию отечественного ИТ-сектора, заключил соглашение с АО «НПО РусБИТех» о продаже лицензии на статический анализатор Svace и динамический анализатор Crusher. Сделка позволит предприятию-разработчику отечественной сертифицированной операционной системы Astra Linux обнаруживать ошибки кода на ранних стадиях и повысить доверие к безопасности своей платформы, используемой в государственных и коммерческих информационных системах, в том числе в критически важных секторах экономики.

22-23 ноября в здании Президиума Российской академии наук прошла Открытая конференция ИСП РАН им. В.П.Иванникова, посвященная 70-летию российского ИТ-сектора. На ней обсудили проекты и технологии, имеющие глобальное значение.

Международная научная конференция ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 2-4 апреля 2019 года, Калининград, Балтийский федеральный университет

Текущие конкурсы


Вы молоды, талантливы и увлечены наукой о катализе? Тогда обращайтесь к нам!

Pегиональный конкурс проектов фундаментальных научных исследований

Региональный конкурс проектов фундаментальных научных исследований, выполняемых молодыми учеными

Конкурс на лучшие научные проекты фундаментальных исследований

Конкурс работ, представляемых на соискание премий Правительства Российской Федерации 2019 года в области науки и техники для молодых ученых.

Вакансии


14.09.2018
ФГБУН Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук (ИГЕМ РАН)объявляет конкурс на замещение вакантных должностей

13.04.2018
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования “Московский физико-технический институт (государственный университет)” объявляет конкурс на замещение должностей педагогических работников, относящихся к профессорско-преподавательскому составу

02.03.2018
объявляет конкурс на замещение вакантных должностей:


опрос

Какие рубрики нашей газеты Вам наиболее интересны?




Copyright 2010
Главная страница   |   О газете  |  Партнеры  |  Команда Поиска  |  Вакансии