Karmaşık sistemlerin fiziği
Bu bilim alanına, Nobel Komitesi neredeyse ilgisiz
Geçenlerde “Bir uçurumun kenarındayız” dedi.BM Genel Sekreteri António Guterres. - Ortalama sıcaklık, sanayi öncesi dönemin 1,2 °C üzerine çıkmıştır. Bu, 1.5 ° C'lik kritik okumaya çok yakındır. Bu yıl belirleyici olacak. [İklim kontrolünde ve yeşil teknolojilere geçişte] başarısız olursak, büyük tehlike altında olacağız."
Yakın gelecekte, hacimlerde bir artış bekleyebilirizkarmaşık sistemlerin fiziği ve iklim fiziği alanında araştırma çalışmaları. Bu alandaki ana keşifler onlarca yıl önce yapıldı. Örneğin, 60'larda Shukuro Manabe iklim sistemini modellemek için bir araç takımı yarattı, on yıl sonra Klaus Hasselman hava ve iklimi birbirine bağladı. Ödülü onlarla, dünya çapında araştırmaların önünü açan jeofizik hidrodinamiğin kurucularından biri olan Sovyet fizikçi Andrei Monin paylaşabilir.
Şimdi Rusya'da çok az bilim adamı var.Karmaşık sistemleri iklim açısından modellemekle meşguller ve aynı zamanda uluslararası düzeyde tanınırlık kazanıyorlar. Örneğin, Hesaplamalı Matematik Enstitüsü'nden Evgeny Volodin'in çalışması. Marchuk RAS, birkaç yıl önce daha büyük IPCC (Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli) modelinin bir parçası oldu. Bilim camiasında, şu anda Rus araştırmasının Batılı çalışmaların çok gerisinde kaldığına dair bir görüş var ve ülkede Nobel ödüllü düzeyde uzman yok. Bunun nedenleri yetersiz fonlama ve uzmanlıktaki düşüş.
Rusya'da ayrı bir küresel kurum yoktur,Karmaşık sistemlerin fiziği ile ilgilenen. Ancak bölgesel girişimler var - örneğin, 2009 yılında Kazan'da açılan "Karmaşık Sistemlerin Fiziği" eğitim ve bilim merkezi. Yüksek lisans programı, Mekanik ve Modern Malzeme Bilimi Sorunları Enstitüsü ISMANS (Fransa) ile deneyim alışverişi ilkesine göre uygulanmaktadır.
İklim modelleri sadece bir tanesidir.karmaşık sistemlerin fiziği alanındaki keşiflerin meyvelerini toplayan pratik alanlar. Böylece, üçüncü Nobel Ödülü sahibi Giorgio Parisi, karmaşık (kaotik) malzemelerde ortaya çıkan ve bilim adamlarının sadece fizikte değil, aynı zamanda matematik, biyoloji, sinirbilimde birçok farklı fenomeni tanımlamasına izin veren matematiksel yasaların keşfi için bir ödül aldı. ve makine öğrenimi. Ayrıca, çalışmaları bir kuantum bilgisayarı yaratmada çok yardımcı oldu.
Kuantum Fiziği
Kuantum bilgisayar en güçlü bilgisayarlardan biridir.uygulamalı başarılar En iyimser tahminlere göre, birkaç yıl içinde Rusya'da görünecekler ve şimdiye kadar sadece farklı türde kuantum işlemcilerin prototipleri var. Bunlar, MIPT laboratuvarında oluşturulan kuantum hesaplama için ilk benzersiz beş kübitlik şemayı içerir.
2021'de 20 iyonlu bir platform da ortaya çıktı,bir kuantum bilgisayarı oluşturmaya alternatif bir yaklaşım, "Ulusal Kuantum Laboratuvarı". Rusya için, her iki olay da büyük bir atılım, ancak yine de, 27 kübitli tam teşekküllü bir kuantum bilgisayarının ve sınırlı hesaplamalar için 5000 kübitlik bir D-Wave makinesinin çalıştığı dünyada bu önemli bir gecikme.
"Gartner tahminlerine göre, kuanta, daha önce düşünüldüğü gibi 20 yıl içinde değil, 2023 gibi erken bir tarihte çoğunluk için bir gerçeklik haline gelecek" diyorElena Zislin, Başkan Yardımcısı, JPMorgan Chase'in Teknoloji İş Geliştirmesi.— İki yıl içinde, dünyadaki şirketlerin 'si zatenKarşılaştırma için, bugün sadece %1'dir.".
Kuantum bilgisayarları inşa etmek için deneylerRusya çok para istiyor. Ancak belirli araştırma alanları genellikle birkaç enstitü tarafından yürütülür. Uluslararası grupların bir parçası olarak, Rus bilim adamlarının birkaç önemli keşifte eli var. Örneğin, IBM ile birlikte bir Skoltech araştırma grubu, bir kuantum bilgisayarın enerji tüketimini önemli ölçüde azaltan bir teknoloji olan kuantum anahtarlarını icat etti. Teorik olarak, bu, cihazın çalışmasını büyük ölçüde karmaşıklaştıran pahalı soğutma sistemlerinin kullanılmasından kaçınılmasını sağlayacaktır.
Bir diğeri de yaklaşık olarak aynı pratik anlama sahiptir.keşifler - Moskova Devlet Üniversitesi ve Kazan Federal Üniversitesi'nden meslektaşları ile Rus Kuantum Merkezi çalışanları. Tarihte ilk kez, oda sıcaklığında süperiletkenlik ve süperakışkanlık kuantum fenomenlerini elde ettiler. Bu, on yıllardır dünya çapındaki araştırmacıların hayali olmuştur.
Ayrıca yapılan birçok keşif var.uluslararası grupların kompozisyonları. Örneğin, Katı Hal Fiziği Enstitüsü'nden bilim adamları. Osipyan ve Skoltech, Princeton'dan (ABD) ve Walter Schottky Enstitüsü'nden (Almanya) meslektaşlarıyla birlikte, karmaşık kuantum durumlarını tespit etmek için orijinal bir yöntem önerdiler - Majorana modları. Bilim adamları uzun süredir bu parçacıkları tespit etmeye çalışıyorlar, ancak bu son derece zor: Yükleri ve dönüşleri yok. Keşfin potansiyel faydası, yeni nesil bir kuantum bilgisayarı oluştururken benzersiz özelliklerin kullanılmasında yatmaktadır (hesaplama hızı daha yüksek, çevresel müdahalenin etkisi daha azdır).
Ekim 2021'de MIPT, bilimsel süpervizörün görev yapacağı bir araştırma birimi açtı.Andre Geim, Konstantin Novoselov ile birlikte grafenin keşfi için Nobel Ödülü'nü alan ünlü bir fizikçi ve Moskova Fizik ve Teknoloji Enstitüsü mezunudur.Laboratuvar, mezofizik veya kuantum-mekanik olayların makroskopik ölçeklerde tezahürü ile ilgilenecektir.Bu alandaki keşifler, mikroelektroniğin gelişimi için büyük pratik öneme sahip olabilir.
malzeme fiziği
Rus bilimsel projelerine katılımNobel ödüllü genç bilim insanları için ülkenin entelektüel potansiyelinin yoğunlaştığı bir cazibe merkezi yaratma yolunda önemli bir stratejik adımdır. MIPT şu anda bunu yapıyor. Zamanımızın en çok atıfta bulunulan fizikçilerinden biri olan Manchester Üniversitesi'nde profesör olan nobelist Konstantin Novoselov, iki boyutlu akıllı malzemelerle deneylere odaklanan Phystech bölümüne başkanlık etti. Bu, mikroelektronik ve teknoloji için büyük potansiyel etkisi olan çok umut verici bir alandır. Bu tür materyallerin nöromorfik bilgisayarlar için temel olarak kullanılabilmesi beklenmektedir.
Ayrıca Rusya'da nanomalzemelerle uğraşıyorKurçatov Enstitüsü. Son zamanlarda fizikçiler, temelde yeni bir ince madde sınıfı - tek katmanlı manyetik filmler - sentezlediler. Bir atom kalınlığındadırlar, ancak çok boşalmışlardır. Bunlar, bir laboratuvarda şimdiye kadar yapılmış en ince yapay mıknatıslardır. Bu keşif, spintronics'in (kuantum hesaplamada bir bilgi taşıyıcısı olarak spin kullanan bir sistem) gelişimindeki bir ivme ile ilişkilendirilebilir. Kurchatov Enstitüsü fizikçileri, araştırma çalışmaları sırasında, nanomalzemenin özelliklerini incelemeyi mümkün kılan benzersiz bir hızlandırıcı tesisin bulunduğu Avrupa Senkrotron Araştırma Merkezi ile işbirliği yaptı. Bu bizi Rusya'daki hızlandırıcı fiziğinin durumu hakkında konuşmaya çok yaklaştırıyor.
Nükleer ve Hızlandırıcı Fiziği
2021'in başında Rusya ikimega tesisler: dünyanın en güçlü yüksek akışlı araştırma nötron reaktörü PIK ve T-15MD termonükleer reaktörü (Tokamak olarak da bilinir). Rus bilim adamları, onun yardımıyla, iki bileşenli nükleer güç için teknolojiler yaratmayı mümkün kılacak keşifler yapmak istiyorlar. Kurchatov Enstitüsü'nde "doğa benzeri" olarak da adlandırılırlar, yani kendilerine kapalıdır ve doğal olarak çevrenin kaynak dolaşımına dahil edilirler.
Ayrıca, Kurchatov Enstitüsü'nden bilim adamları üzerinde çalışıyorlar.pratikte servise ihtiyaç duymayan termoelektrik malzemelere dayalı düşük güçlü nükleer santrallerin oluşturulması. Kompakt atom pili olarak adlandırılabilecek tesisin prototipi, onlarca yıldır faaliyette. Belki de diğer gezegenlerde insan yaşamını sağlayabilecek teknolojilerin yaratılmasının yolunu açanlar Rus fizikçileridir.
Ülkede birkaç tesisin varlığına rağmenbirinci sınıf, yeni hızlandırıcılar ve reaktörler, Sovyet mirasının başarısızlığından daha az sıklıkla inşa ediliyor. Bu ciddi bir problemdir - sonuçta, parçacık fiziği ve nükleer fizikteki keşiflerin çoğu, bu tür tesislerdeki deneyler sırasında ortaya çıkar.
“Son 30 yılda,Rusya Federasyonu araştırma merkezlerinde yapılan çalışmaların payında azalma. Bu, ülkede modern bir deney üssünün olmamasından kaynaklanmaktadır. Ülkedeki genel, temel bilimin depresif durumunun arka planına karşı, büyük bilimsel hızlandırıcı kurulumlarının oluşturulması yavaşladı. Bu, şu anda yabancı tedarikçilere bağımlı olan nükleer tıp, malzeme bilimi, yarı iletken endüstrisi gibi bir dizi önemli alanda yerli hızlandırıcı teknolojilerinin geliştirilmesinde önemli bir gecikme olmasına neden oldu, ", "Akademisyen Boris Sharkov Rusya Bilimler Akademisi'nin yakın tarihli bir toplantısında söyledi.
Durumun olumlu yanı, seviyenindeneysel temel yükseltilebilir ve önümüzdeki yıllarda. 2022'de NICA çarpıştırıcısı tamamlanacak ve Dubna'da fırlatılacak. Ulusal Fizik ve Matematik Merkezi, başka bir çarpıştırıcının, Super c-tau Fabrikasının görüneceği Sarov'da kuruluyor. Belki de Rus bilim adamlarının "standart modelin" ötesine geçen süreçleri ve fenomenleri incelemeleri onun yardımıyla. Ancak onların önüne geçebilirler: Dünyada her gün hızlandırıcı kurulumlarında deneyler yapılır ve bilim adamları "yeni fiziğin" temelini atacak keşiflere çok yakındırlar.
Bu arada, Rus teorik fizikçilerKelimenin tam anlamıyla CERN'i deney yapmaya ikna etmek. Bunu yapmak için, onları keşfin potansiyel faydasına ikna etmeniz gerekir. Şimdi bu, olağandışı "bükülme" durumunun ve parçacıklardaki dalganın özelliklerinin yüksek hızlarda korunduğunu matematiksel olarak kanıtlayan Dmitry Karlovets tarafından gerçekleştirilir. Daha önce, araştırmacılar bu kuantum özelliklerini yalnızca ılımlı enerjilerde inceliyorlardı. Burada herhangi bir pratik fayda olup olmadığı büyük bir sorudur, ancak fizik tarihindeki tüm çığır açan deneyler bunu hedef olarak belirlememiştir. Biliş her zaman ana şey olmuştur.
Daha fazla oku
Hubble, 20 yıl arayla aynı aktif galaksinin fotoğrafını çekti
Gökbilimciler, evrende altın ve platinin nerede ve nasıl oluştuğunu anlattı
Azim görevi tarafından kaydedilen Mars'ın seslerini duyun