Виталию Лазаревичу Гинзбургу в 2016 году исполнится 100 лет со дня рождения. Для ФИАН это событие неординарное, подготовка к нему начинается уже сейчас. И одним из основных мероприятий, связанных с юбилеем Виталия Лазаревича, будет Вторая Гинзбурговская конференция.

    С именем Виталия Лазаревича для ФИАН связаны не только рабочие, но и глубокие личные переживания – так много сделал этот выдающийся ученый для института и многих его сотрудников, как широко известных ученых, так и менее заметных для «непосвященных». А потому и столетие со дня его рождения – особенное событие, к которому ФИАН готовится с не меньшим рвением, чем, скажем, в недавнем прошлом наша страна к Олимпиаде.

    Виталий Лазаревич Гинзбург родился 4 октября 1916 года. Закончив в 1938 году физический факультет МГУ, а затем и аспирантуру, с 1940 года он, фактически, начал свою научную работу в ФИАН, – именно в этом году Виталия Лазаревича приняли в докторантуру теоретического отдела Института, – и до конца своих дней, т.е. на протяжении почти 60 лет, Гинзбург оставался сотрудником ФИАНа.

    Область интересов Виталия Лазаревича была просто невероятно обширной. Его научные работы посвящены квантовой электродинамике, физике элементарных частиц, теории излучения, оптике, теории конденсированных сред, физике плазмы, радиофизике, радиоастрономии, астрофизике.

    Научные заслуги В.Л. Гинзбурга были по достоинству оценены во всех странах – он являлся членом 9 иностранных академий, в том числе: Национальной академии наук США, Академии наук и искусств США, Лондонского Королевского астрономического общества, Европейской академии, Международной академии астронавтики, академий наук Дании, Индии и др. Не менее внушителен и список его наград, как научных, так и общественных: лауреат Государственной премии СССР (1953), Ленинской премии (1966), премии фонда Вольфа (премия присуждена совместно с профессором Чикагского университета Воиширо Намбу в 1994 году). Лауреат премий Российской академии наук – им. Л.И. Мандельштама и им. М.В. Ломоносова. Лауреат премии «Триумф» 2002 года – за фундаментальные работы по теории черенковского и переходного излучения зарядов в анизотропных средах и теории сверхпроводимости Гинзбурга-Ландау. Награжден орденом Ленина, орденом «За заслуги перед Отечеством» III степени (1996), Большой золотой медалью имени Ломоносова РАН, Золотой медалью имени С.И. Вавилова (1995), Золотой медалью Лондонского Королевского астрономического общества, Золотой медалью «ЮНЕСКО-Нильс Бор», медалями Никольсона Американского физического общества и имени Смолуховского Польского физического общества. И, конечно же, вершина признания научных заслуг – Нобелевская премия в области физики (2003).

    И это все – официальная сторона деятельности ВЛ. Намного сложнее рассказать о другой составляющей, которую нельзя отметить никакими официальными наградами, а лишь выразить признательность и помнить о ней: создание нескольких весьма плодотворных и успешных научных школ, воспитание целой плеяды ученых, некоторые из которых сами стали довольно-таки известными во всем мире физиками, положено начало новым направлениям физики, многие из которых (например, исследование космических лучей или создание высокотемпературных сверхпроводников) развились в самостоятельных разделы, со своей весьма сложной научно-исследовательской базой.

    Так уж повелось в научном мире, что памятные даты, связанные с именем того или иного ученого отмечаются особенно, но все-таки, по-научному. В эти дни не столько вспоминают о былых заслугах виновника торжества, сколько рассказывают о том, какое развитие получили его начинания: ведь именно в развитии научных направлений, разрастании научных школ и виден истинный масштаб ученого. Тем более такие «воспоминания» уместны в отношении Гинзбурга-юбиляра. А, учитывая масштаб Виталия Лазаревича как ученого, можно ожидать, что этот праздник будет – «пир на весь мир».

    Так, в рамках юбилейных мероприятий, ФИАН весной 2016 года планирует провести Вторую Гинзбурговскую конференцию по физике. Первая конференция, которая прошла летом 2012 года, поражала своими масштабами как по охвату физических тематик, так и по числу ученых с мировым именем, собравшихся в стенах ФИАНа. Как сказал Л.В. Келдыш, председатель оргкомитета первой Конференции:

    «Виталий Лазаревич Гинзбург обладал необыкновенно широким диапазоном научных интересов, поэтому и мы, при подготовке этого события, стремились сделать конференцию широкого профиля, максимально соответствующую современному уровню науки и современным интересам.»

    Не менее масштабной ожидается и Вторая конференция, тем более что она совпадает с юбилеем Виталия Лазаревича. Недаром уже сейчас начинается подготовка: необходимо согласовать темы научных направлений, по которым будут проводиться заседания Конференции, сформировать список приглашенных докладчиков и разослать приглашения, пригласить средства массовой информации, заинтересованных освещением данного мероприятия, и многое другое.

    Это весьма беспокойное время для организаторов. Однако, как показало лето 2012 года, все эти хлопоты окупаются сторицею: такой научной аудиторией – поистине «звездной», – какую собрала прошлая конференция, мало кто может похвастать. И не менее важно подчеркнуть, что готовность весьма крупных ученых с мировым именем приехать «в гости к Гинзбургу» подчеркивает, как величину самого Виталия Лазаревича, так и высокую оценку в мировом научном сообществе его горячо любимого ФИАНа, в развитие которого он внес огромную лепту.

P.S. ФИАН приглашает к сотрудничеству в организации и освещении работы Гинзбурговской конференции, а также других мероприятий юбилейного года средства массовой информации, а также научно-популярные издания.

Контакты для связи:

E-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.,

тел.: 8-499-132-6191.

    Сегодня существует уже множество свидетельств существования кварков в качестве составляющих протонов, нейтронов и многих других элементарных частиц, но наблюдать сами кварки в свободном состоянии до сих пор никому не удавалось. Более того, это считается принципиально невозможным, а само явление удержания кварков называется термином «конфаймент». О новом подходе, предлагающем объяснение конфаймента с неожиданных позиций классической физики, на Гинзбурговской конференции рассказал Вячеслав Муханов, профессор мюнхенского университета Людвига-Максимиллиана и один из самых авторитетных специалистов в области теоретической физики.

    Вячеслав Муханов: «Мне удалось показать, что множество явлений, которые потенциально являются квантовыми и трактуются с привлечением квантовой теории поля, можно объяснить и в классической физике. Просто взять нормальные, классические уравнения, начать их решать – и кучу всего открыть, чему приписывалось квантовое происхождение. Более того, эта теория, которую я рассматривал, оказывается еще и очень простой, не надо, например, никакие вакуумные флуктуации рассматривать. В результате, в классической теории это может оказаться существенным для понимания конфаймента»

    Хронологически первое свидетельство существования кварков появилось после опытов по рассеянию электронов на протонах. В них было видно, что электроны взаимодействуют с протонами не как с целыми частицами, а рассеиваются на их неких отдельных составляющих. Подобных косвенных свидетельств стало вполне достаточно для развития представлений о кварках, фундаментальных частицах, запертых в крошечных объемах других элементарных частиц с радиусом в 10^-15 м. По представлениям квантовой хромодинамики каждый кварк обладает определенным цветовым зарядом, а принципиально наблюдать в природе мы можем лишь бесцветные комбинации таких зарядов – например, протон состоит из «красного», «синего» и «зеленого» кварка. Однако на сегодняшний день в квантовой теории не существует однозначных расчетов, позволяющих описать это явление конфаймента и способных предсказывать какие-либо другие явления, как, например, методы квантовой теории позволяют рассчитывать электронные уровни атома водорода.

    «Сейчас конфаймент, к сожалению, не понимается почти никак на фундаментальном уровне. Есть лишь некоторые представления о его природе, но все они обычно априорные. Вот люди хотят, чтобы так было, чтобы струны, например, отвечали за связь кварков в адронах, и все. А вывести из фундаментальной теории этого не удавалось и не удается. Так что пока конфаймент описывается квантовой хромодинамикой в терминах ренорм групп. И при высоких энергиях описывается даже хорошо. А вот в других случаях …  Мы предлагаем сделать такой шаг, который поможет понять конфаймент в классических теориях и не отменить квантовые представления, что важно, а подтвердить их» – Вячеслав Муханов

    В своем докладе на Гинзбуровской конференции Вячеслав Муханов как раз рассказал о последних его с коллегами работах в этом направлении. С подходов классической теории поля им удалось восстановить структуру ренорм групп и получить свидетельства некоторых чисто квантовых эффектов – конфаймента кварков и размерной трансмутации. Так, в режиме сильной связи было получено, что энергия изолированного внешнего цветного заряда положительна и бесконечна, а, значит, этот заряд не может существовать в таком асимптотически свободном состоянии.  Энергия же диполя, составленного из противоположных зарядов оказывается положительной и, напротив, конечной. При этом с увеличением расстояния она бесконечно возрастает, что и объясняет связывание зарядов.

    «Цветное состояние с бесконечной энергией – это еще только половина дела. Ведь теперь еще нужно предложить какое-то физическое описание тому, как бесцветные состояния возникают. Как мы с бесконечности, проделывая бесконечную работу, притаскиваем эти окрашенные кварки и составляем из них бесцветные элементарные частицы. Муханов  сейчас очень увлечен этой темой и мы ждем новых результатов. При выводе он сделал много правдоподобных предположений, но все эти наблюдения еще нужно проверить – насколько они корректны и оправданны. И если он, так сказать, привлечет внимание сообщества к своим соображениям, то оно, конечно, проверит их уже детальными расчетами» – резюмирует Игорь Тютин, профессор и главный научный сотрудник отделения теоретической физики ФИАН.

 

М. Петров, АНИ «ФИАН-Информ»14.05.2013

    Профессор Пьетро Фре из Туринского университета выступил на Гинзбурговской конференци с докладом «Экстремальные чёрные дыры, нильпотентные орбиты и классы универсальности Титса-Сатаке». В интервью «ФИАН-информ» учёный прокомментировал работу и поделился своим виденьем актуальных проблем теоретической физики.

    – Почему Вы обратились к изучению чёрных дыр в связи с теориями супергравитации?

    – Дело в том, что сейчас мы наблюдаем повышенный интерес к решениям уравнений Эйнштейна для чёрных дыр именно в рамках теорий супергравитации (теорий, объединяющих принципы суперсимметрии и общей теории относительности). На мой взгляд, этот интерес появился по двум причинам: с одной стороны, мы всё больше узнаём о классических решениях различных теорий гравитации, с другой – в решениях для чёрных дыр в рамках супергравитации содержится множество важных аспектов, поняв которые, мы, возможно, получим описание чёрных дыр на микроскопическом уровне. Это, в свою очередь, необходимо для понимания макроскопических конфигураций чёрных дыр, а значит – процессов, происходящих в этих образованиях. Исследования в этом направлении начались в 1996 году с работы Строминджера, за которой последовал ряд других важных результатов, и со временем стало ясно, что чёрные дыры – это исключительный «полигон» для проверки идей квантовой теории гравитации.

    – Расскажите о Вашем докладе на Гинзбурговской конференции ФИАН.

    – В работе, которую я представил на конференции, определяется ряд алгебраических методов, также широко используемых в точно решаемых моделях (математические модели физических систем, допускающие точное вычисление собственных функций и собственных значений гамильтониана этих систем), – эта область, кстати, хорошо разработана в России. Мы же рассматриваем эти методы в контексте теоретико-групповых подходов к супергравитации, т.е. изучая группы преобразований, при которых теория остаётся инвариантной. Определив свойства инвариантности, можно выяснить свойства симметрии супергравитации, и, следовательно, лучше узнать пространство решений супергравитационных теорий. В общем, сейчас мы получили наиболее полный список таких решений для чёрных дыр.

    – Какие достижения в современной фундаментальной физике Вы бы выделили как наиболее значительные?

    – На мой взгляд, самые заметные результаты за минувшее десятилетие достигнуты в космологии. Эта сфера действительно серьёзно продвинулась. Крайне важные наблюдения, сделанные в последнее время, абсолютно изменили представления в этой области буквально за считанные годы. Скажем, ещё двенадцать лет назад мы не знали, что Вселенная «плоская» и что она расширяется с ускорением, так же как и то, что в основном она состоит из тёмной материи и тёмной энергии, – сегодня почти не осталось сомнений в том, что это так. В общем, у нас есть очень полная картина Вселенной. Кроме того, изучая микроволновое реликтовое излучение, мы сейчас приступаем к поиску ответов на вопросы об основополагающих законах природы, так что в качестве ведущей области фундаментальной науки в ближайшие годы я вижу именно космологию.

    Конечно, если будет окончательно установлено, что частица, детектированная на Большом адронном коллайдере (БАК), действительно является бозоном Хиггса и, таким образом, мы сможем уточнить семейство суперпартнёров и точно описать хиггсово поле, это станет крайне важным шагом. Если же вдруг такого не произойдёт (хотя это маловероятно, теоретики всё больше склоняются к выводу, что это та самая частица), БАК может стать последним ускорителем и нам придётся искать новые подходы в теоретической физике. На мой взгляд, в любом случае ответы на многие вопросы нас ждут в космосе. Эти исследования не простые, но многообещающие, так как в них объединяется космология, астрономия, физика частиц и фундаментальная математика.

    – Ваше мнение о Гинзбурговской конференции?

    – Это уникальное мероприятие в том смысле, что на нём представлен очень широкий круг направлений физики. Сейчас таких конференций проходит не много. Проводятся важные совещания по различным тематикам, но именно таких, общих, конференций мало. При этом широта охвата не мешает ему быть глубоким и профессиональным. Кроме того, научные собрания в ФИАНе связаны с давними традициями. Приезжая сюда, всегда получаешь возможность, что называется, «обратиться к истокам», ведь институт играл очень значительную роль и в советское время, и учёные помнят об этом. Так что по сравнению с другими крупными конференциями здесь чувствуется особая атмосфера.

О. Овчинникова, АНИ "ФИАН-Информ"

28.03.2013

Как это часто бывает в науке, за словосочетанием с легким налетом невероятности «аномальная диффузия» не скрывается ничего сверхъестественного.  Об истории изучения диффузии, последних моделях в этой области и сходстве движений электронов в копировальной машине и белков живой клетки на гинзбурговской конференции рассказал Игорь Соколов, профессор берлинского университета имени Гумбольдтов, один из самых известных специалистов-теоретиков в этой области, в беседе с сотрудником ФИАН-Информа

    – Кто первый в истории стал изучать процесс диффузии?

    – Изучение диффузии началось с Фика. Забавно, что он не был ни физиком, ни химиком, а был врачом. Ну, или как сейчас бы сказали, физиологом с незаконченным математическим образованием. И понадобилось ему уравнение диффузии через мембрану для того, чтобы описывать процесс проникновения в клетки питательных веществ. Он это уравнение написал и даже решил. Оно, кстати, было очень похоже на уравнение теплопроводности, которое к тому времени было известно. А настоящее объяснение всего этого дела пришло через пятьдесят лет после Фика, в работах Эйнштейна 1905 года, которые базировались на нескольких постулатах диффузии.

    – А что это за постулаты эйнштейновской диффузии?

    – Идея Эйнштейна была в том, чтобы рассмотреть модель случайных блужданий. Берется система с дискретным временем, фиксируется величина временного интервала и говорится, что перемещение частиц на разных интервалах является независимым. Это первый постулат. Второй постулат говорит, что распределение перемещений для всех интервалов одинаково. Собственно говоря, Эйнштейн был не единственный, кто такую модель сформулировал. Одновременно с ним похожие вопросы задавал Пирсон, который искал способ описания движения комаров, переносящих малярию.

    – Со времен работ Эйнштейна прошло уже более ста лет. Что изменилось за это время в представлениях о диффузии?

    – Естественно, изменилось очень многое. Ведь ни один из этих постулатов диффузии не является законом природы. Все они нарушаются довольно легко, что приводит к разным видам аномальной диффузии. И чем больше люди смотрели на процессы диффузии, тем больше видели, к примеру, что средний квадрат смещения частиц не растет пропорционально времени, как это следует из уравнений нормальной диффузии, а растет пропорционально какой-то другой степени времени. Она может быть больше или меньше единицы, но это и есть аномальная диффузия.

    – Почему так важно изучать аномальную диффузию?

    – Проблема заключается в том, что тяжело выяснить природу аномальной диффузии. Вот, положим, записали мы траекторию одной молекулы – сейчас мы вполне можем, пометив  ее,  следить за перемещениями – и видим, что это необычная диффузия. Но как определить причину этого движения? По одной молекуле назвать причину мы точно не можем, но зато можем определить класс процесса. В любом случае, у этого аномального процесса диффузии есть две математических ипостаси. Одна – это то, что среднее по времени даже на очень длинной траектории может отличаться от среднего по ансамблю таких траекторий: в системе может отсутствовать эргодичность. Другая – это то, что каждая траектория ведет себя по-разному и, как говорят, в систем отсутствует самоусреднение.

    – В своем докладе вы рассказывали о разных теоретических моделях аномальной диффузии. Когда они возникли?

    – Интересно, что модели эти достаточно старые. Вот, например модель ловушек для неупорядоченных полупроводников 1975-го года. Совсем же  недавно люди задумались, что всё не так просто и получили в рамках этих старых моделей совершенно неожиданные результаты. Причем результаты, которые подтверждаются экспериментами. Многое из того, о чем я рассказывал, экспериментаторы увидели в траекториях объектов в самых разных системах – биологических, искусственных, в некоторых турбулентных, которые работают схожим образом.

    – Приведите, пожалуйста, примеры таких систем

    – Естественные системы – это, в основном, биология. Но я вам скажу, откуда всё это началось. Это системы с бесконечной длиной памятью. Как лазерный принтер устроен, знаете? В лазерном принтере или копировальной машине есть полупроводниковое стекло, в котором светом создаются носители зарядов. И вот зависимость фототока от времени для таких тонких полупроводниковых пленок несет явные следы аномальной диффузии с бесконечно длинной памятью. Точнее, субдиффузии, когда носители заряда оказываются в ловушках, примесных центрах или флуктуациях плотности и потому на некоторое время перестают двигаться. Модель случайного блуждания с непрерывным временем была разработана как раз этих ксерографических систем.

    – Какие есть примеры биологических систем с аномальной диффузией?

    – В основном это мембраны и мембранный транспорт белков. При этом, исследуются как естественные клеточные мембраны, так и искусственные модельные мембраны. Были интересные работы по естественным липидным гранулам в клетках, по моделям клеточной цитоплазмы. Но клетка же устроена сложно. И любые модели все равно остаются упрощениями. Здесь не стоит забывать о двух важных компонентах. Во-первых,  о сложности пути, по которому веществам можно перемещаться в клетке.  Ведь большая часть клетки занята белками, и по ней перемещаться невозможно. Такое явление называется crowding -  «столпление». Во-вторых, в клетке есть огромное количество разного рода ловушек и рецепторов. К ним частица прилепляется и не двигается. Поэтому в биологических системах мы часто наблюдаем аномальное поведение, аномальную диффузию некоей смешанной природы.

    – У вас есть совместные работы с экспериментаторами?

    – По этой тематике у меня нет совместных работ с экспериментаторами. По другим есть, а по этой нет. Но это нормальная ситуация, экспериментаторы читают мои статьи, цитируют, используют их результаты.

    – Как на практике можно применить эти теоретические результаты?

    – Это можно привязать ко многим процессам. Например, к адресной доставке лекарств. Это очень интересная система и, кстати,  мы даже пытались этим заняться. Однажды ко мне обратился один «фармацевт» – он создал капсулу для медленного выделения лекарства. Очень интересный у него был метод определения темпов выхода лекарства. И этот фармацевт попросил нашей помощи в дальнейших исследованиях, но как только мы начали работать, он куда-то исчез и больше не появлялся.

    – Можно предположить неудачу с экспериментами?

    – Вполне может быть. Но сейчас по всему миру множество очень интересных примеров схожих исследований. Так что тема очень важная. Главное, не забывать, что в аномальной диффузии нет ничего сверхъестественного или запретного. Ведь даже некоторые животные – альбатросы или обезьяны, например, перемещаются по законам аномальной диффузии.

М. Петров, АНИ «ФИАН-Информ»

07.02.2013

    Исследователь из итальянского Национального института астрофизики Джанфранко Брунетти выступил на Гинзбурговской конференции, прошедшей в ФИАНе летом 2012 года, с докладом «Нетепловое излучение, космические лучи и турбулентность в галактических кластерах». В интервью «ФИАН-информ» учёный прокомментировал доклад и поделился своим виденьем актуальным проблем астрофизики.

    – Расскажите, пожалуйста, о работе, которую Вы представили в Москве.

    – Моя работа посвящена галактическим кластерам. Это крупнейшие из известных на сегодняшний день структур во Вселенной. Каждое такое образование включает от 30 до 300 галактик и состоит на 10 % из звёзд этих галактик, на 15...20 % – из диффундирующего газа и на 70 % – из тёмной материи. Я изучаю процессы, протекающие в кластерах, в частности, во время их формирования. Элементы этих огромных структур сталкиваются на сверхзвуковых скоростях, и это приводит к выделению очень большого количества энергии. Часть её может быть преобразована в ускорение релятивистских частиц (т.е. таких, которые двигаются со скоростью, близкой к скорости света), а они распространяются на огромные расстояния, порядка мегапарсеков. С помощью радиотелескопов можно  понять, как происходит ускорение этих частиц, потому что мы видим распространение синхронного излучения из межкластерной среды.

    Единственное, что «ограничивает» запас энергии протонов в космических лучах – границы радиодиапазона и верхний предел измерений гамма-излучения. Однако и такие ограничения в любом случае важны, потому что дают очень важную информацию об этих компонентах кластеров. Кроме того, одним из важных итогов нашей работы стало то, что верхним пределом диапазона гамма-лучей обусловлены и дополнительные ограничения в вопросе происхождения гигантских радиогало. Вместе с радиоастрономическими наблюдениями они вызывают сомнения в исключительно адронном происхождении этих структур.

    – Каковы перспективы Вашего исследования?

    – На сегодня у нас есть общее представление об эволюции кластеров и мы знаем, что происхождение их компонентов, скорее всего, связано с ударными волнами, которые распространяются при столкновениях, и с некоторыми другими причинами. Принципиально новым за последние годы стало то, что модели предсказывают существование кластеров, которые мы раньше не наблюдали, потому что излучение от них должно быть видно на очень низких радиочастотах. Пока мы измеряем его на частотах порядка нескольких сот мегагерц и больше, а «нужное» нам излучение ожидается на частоте ста мегагерц и ниже. И сейчас существуют такие радиотелескопы, в частности, принципиально новая сеть телескопов, которая охватывает Западную и Северную Европу, –  LOFAR (от LOw FRequency Array – «низкочастотная антенная решётка»). Это самая чувствительная радиообсерватория в мире, работающая на низких частотах, – и очень важный инструмент для проверки этих теорий. Так что мы рассчитываем проверить нашу модель в следующие несколько лет.

    – Какие достижения в современной астрофизике Вы бы выделили?

    – Согласно господствующей сегодня модели, во Вселенной превалирует тёмная материя. У нас есть неплохие идеи насчёт того, что она собой представляет. Однако свидетельства её существования нельзя назвать прямыми: большинство из них получены путём астрофизических наблюдений. При этом изучение динамики галактических кластеров приводит к противоречиям с предполагаемой массой: она вообще-то должна быть намного больше, чем та, которую мы можем получить из определения объёма материи. В общем, мы имеем представление о том, что такое тёмная материя, но нам нужны прямые свидетельства. Частично такие доказательства можно получить астрофизическими средствами – скажем, изучая гамма-лучи, которые возникают благодаря аннигиляции (т.е. превращению частиц и античастиц при их столкновении в другие частицы) тёмной материи. Уже существуют спутники (например, «Ферми» и будущие проекты, связанные с измерением гамма-лучей), которые могут провести подобную проверку. Также есть эксперименты по физике элементарных частиц, направленные на прямое выявление тёмной материи. На мой взгляд, одним из главных шагов в ближайшие годы может быть прогресс в исследовании тёмной материи.

    Из уже реализованных исследований последних лет выделяется, конечно, открытие экзопланет (на сегодняшний день известно о тысячах таких систем). Мы начинаем лучше понимать природу образования планет, околозвёздных дисков. Такие исследования, конечно, связаны и с поиском жизни во Вселенной, хотя, на мой взгляд, это не ключевой пункт (статистически понятно, что жизнь за пределами Земли должна быть – вероятно, даже разумная). Это открытие важно и потому, что в отличие от многих астрофизических достижений, оно просто и понятно даже неспециалистам.

    – Каково Ваше впечатление от Гинзбурговской конференции?

    – На ней собирается много учёных из разнообразных областей физики, идёт активный обмен идеями. Астрофизическая секция охватила множество тем: например, исследователи галактических кластеров общались со специалистами по физике частиц или по изучению плазмы или межзвёздного пространства. Это очень важно, так как иногда бывает, что «зацикливаешься» на своей области, а в то же время идеи, которые появляются за её пределами, нередко важны и в твоей сфере. Такой взаимный обмен очень обогащает.

    – Летом прошлого года был произведён успешный запуск российской космической обсерватории, созданной в ФИАН, – проекта «Радиоастрон». Как бы Вы прокомментировали его значение?

    – Этот проект вызывает большой интерес радиоастрономического сообщества. Я работаю в Институте радиоастрономии Национального института астрофизики, группа наших специалистов в настоящее время сотрудничает с этим проектом; в Италии есть несколько соответствующих антенн. Проект важен не только с технологической точки зрения (он объединяет наблюдения с Земли и из космоса), но и в целом для астрофизики, так как помогает увеличить пространственное разрешение в радиоастрономических наблюдениях. Вообще, радиоастрономия уже является той частью астрофизики, в которой инструменты – благодаря интерферометрии – делают возможным максимальное пространственное разрешение. Так что теперь, в частности благодаря «Радиоастрону», мы можем изучать, что происходит в областях, близких к чёрным дырам.

О. Овчинникова, АНИ "ФИАН-Информ"

05.02.2013

    На Гинзбурговской конференции, проходившей в ФИАНе летом 2012 г., с большим интересом был встречен доклад Г.Д.Флейшмана (New Jersey Inst. of Technology), посвящённый расчётам космического магнитного тормозного излучения (с соавторами). Представленные работы позволяют многое понять в механизмах солнечных вспышек, определяющих космическую погоду в Солнечной системе.

    В докладе «Peculiarities of Rare Ions Acceleration by Helical Turbulence in Solar Flares» (Особенности ускорения редких ионов спиральной турбулентностью в солнечных вспышках, Г.Флейшман, И.Топтыгин)  профессор И.Топтыгин, рассматривал механизм ускорения ионов в солнечных вспышках за счет гиротропной турбулентности, который  впервые предложил Кичатинов, в 1983 году, для объяснения происхождения  галактических космических лучей. В данной теории есть один ключевой параметр, который очень плохо известен, - это, так называемый, параметр кинематической гиротропии.

    Г. Флейшман с И.Топтыгиным обратили внимание на то, что солнечные вспышки очень часто происходят в непотенциальных скрученных магнитных полях. В этом случае из уравнений магнитной гидродинамики можно вычислить параметр кинематической гиротропии турбулентности. Вычислив его, можно количественно проследить влияние этой гиротропии на свойства ускоряемых ею заряженных частиц. Как оказалось, учет этой непотенциальности магнитного поля и индуцируемой ею относительно слабой гиротропии турбулентности позволяет весьма элегантно объяснить целый ряд явлений, которые раньше трудно поддавались объяснению. Среди них загадка почти полувековой давности: благодаря какому механизму импульсные солнечные вспышки обогащаются очень редкими изотопами, такими, например, как гелий-3. В модели Флейшмана и Топтыгина это обогащение возникает естественно и непринужденно. Кроме того, появляется целый ряд других интересных моментов, например, можно получить коллимированные пучки. Можно получить диффузию частиц, зависящую от их заряда, в отличие от обычного стохастического ускорения, ну и некоторые другие вещи.

    В докладе «Cosmic Magnetobremsstrahlung: Fast Computing Codes and 3D Modeling Tools» (Быстрые коды расчёта космического магнитного тормозного излучения и инструменты 3D моделирования) излагается несколько иная тема, хотя так же имеющая отношение к солнечным вспышкам. Здесь речь идет о том, как по наблюдениям радиоизлучения солнечной короны во время вспышек можно определить трехмерную структуру магнитных полей, распределение корональной плазмы, распределение и эволюцию ускоренных частиц, в первую очередь, – ускоренных электронов.

    Одна из проблем, которая не позволяла даже приблизиться к её решению, – это расчёт гиросинхротронного излучения в магнитном поле, в режиме, который имеет место на Солнце. Это - излучение полурелятивистских частиц, точнее, – умеренно релятивистских. Известные до сих пор приближения, которые опубликованы в работах В.Л.Гинзбурга и С.И.Сыроватского, справедливы лишь для ультрарелятивистских частиц, тогда как для умеренно релятивистских частиц они неприменимы. Поэтому, до самого последнего времени, требовались очень длительные компьютерные вычисления, что существенно ограничивало построение реалистических трехмерных моделей.

    В 2010 г. Г.Флейшман со своим соавтором из Иркутска Алексеем Кузнецовым, из Института Солнечно-Земной Физики, разработали так называемые быстрые гиросинхротронные коды. Эти коды основываются на детальном анализе структуры упомянутых интегральных выражений, который позволил аналитически вычислить часть интегралов, которые раньше вычислялись численно. В результате получился однократный интеграл, который численно берется гораздо быстрее. Например, если для вычислений по стандартным формулам требуется одна минута, то при использовании быстрых гиросинхронных кодов этот расчёт,  при тех же условиях, длится десять миллисекунд. По словам Г.Флейшмана, это – прорыв сразу на много порядков.

    Имея такой инструмент, становится возможным, во-первых, строить трехмерные модели, которые включают в себя много лучей зрения и интегрирование вдоль каждого луча зрения. Также, это позволило подойти к решению обратной задачи, т.е. фитировать наблюдаемые спектры по физической, а не искусственной пробной функции. То есть, – настоящей функции, описывающей настоящий спектр гиросинхротронного излучения, которая зависит от магнитного поля, спектрального индекса и других физических параметров. Примечательно, что всё это работает не только для изотропных распределений, но и для анизотропных. 

    Полученный инструментарий был реализован в виде пакета программ, которые работают как компьютерная игра, где с помощью манипуляции мышью можно вкладывать в трехмерные модели очень сложную физику, там же сравнивать ее с наблюдениями, делать это в разных частотных диапазонах: в радио-, в рентгеновском, в ультрафиолетовом – везде, где есть наблюдения. Использование такого пакета программ делает сложнейшее реалистическое трехмерное моделирование доступным практически каждому пользователю, например, студенту первого-второго курсов или даже школьнику. Все эти методики и программные продукты открыты для всех; ими можно воспользоваться всем желающим.

В. Жебит, АНИ «ФИАН-Информ»
29.01.2013

Гипотеза суперсимметрии уже давно требует экспериментального подтверждения. Она может помочь в построении теории великого объединения физических взаимодействий, является важным допущением для суперструн и даже дает ключи к природе темной материи. О деталях исследований, причинах неудач и смелых надеждах на будущее в своей пленарной лекции на Гинзбурговской конференции рассказал Дмитрий Казаков, главный научный сотрудник лаборатории теоретической физики ОИЯИ  в Дубне.

    Около 40 лет назад суперсимметрия как экзотический математический аппарат возникла в стенах ФИАН. Как и другие, более привычные виды симметрии, она означает неизменность процессов происходящих в мире элементарных частиц под действием ряда преобразований. Однако, в отличие ото всех других симметрий, в данном случае речь идёт о преобразовании фермионов, частиц с полуцелым спином, в бозоны - частицы с целым спином, и наоборот. Для каждой элементарной частицы, кварка, лептона, векторного бозона или бозона Хиггса, суперсимметрия предполагает существование суперпартнёра: частицы абсолютно идентичной по всем квантовым числам кроме спина, отличающегося на 1/2.

    «То, что мы наблюдаем в мире элементарных частиц, пока хорошо описывается Стандартной моделью. Это подтверждается и экспериментами на ускорителях, и подземными экспериментами. Но, конечно, остаются некоторые глобальные проблемы: квантование гравитации, описание темной материи и темной энергии, барионная асимметрия Вселенной и другие.

    Когда начала создаваться теория суперсимметрии, ученые руководствовались исключительно математической мотивацией, и хотели построить новую алгебру, перемешивающую спины частиц. Но если посмотреть на это дело с физической стороны, отбросив тонкости математического аппарата, то мне кажется, что основная мотивация была в объединении всех видов взаимодействий, в том числе и гравитационного. Сейчас кажется, что без суперсимметрии такое объединение работать не будет.  А поскольку мечта о нем всегда жива, то именно суперсимметрия открывает к нему дорогу» - рассказал Дмитрий Казаков.

    Стандартная модель - это модель физики элементарных частиц, описывающая видимую материю, состоящую из трёх поколений кварков и лептонов, и три вида взаимодействий (слабое, сильное и электромагнитное), осуществляемое посредством обмена калибровочными векторными бозонами. Гравитационное взаимодействие пока выпадает из этой картины. Его переносчик, гравитон, обладает спином равным двум (против единицы для других бозонов), а в Стандартной модели нет перехода между состояниями с отличающимися спинами. Кроме того, замечено, что силы взаимодействий значительно отличаются при малых энергиях, а при больших имеют тенденцию к сближению. Именно это явление и подтолкнуло ученых к идее создания объединенной теории всех взаимодействий, получившей название Теории Великого Объединения. А помочь в этом может как раз гипотеза суперсимметрии, предполагающая наличие суперпартнеров с различными спинами для всех элементарных частиц. Установлено, что в то время как в Стандартной модели не происходит объединения трёх взаимодействий, в суперсимметричной теории это вполне возможно.

    Столь привлекательная для теоретиков гипотеза, конечно, требует и экспериментального подтверждения, а именно обнаружения этих суперсимметричных частиц-партнеров на ускорителях, чего до настоящего времени не произошло. Дело в том, что время жизни суперсимметричных частиц очень мало, и потому их пытаются идентифицировать по распаду вторичных частиц, вычленить из фона сотен сторонних эффектов и явлений. Для обнаружения суперсимметрии ускоритель должен обеспечивать ранее недостижимые энергию и количество рожденных частиц, а потому поиски суперсимметрии на прежде существующих ускорителях оказались безуспешными, и лишь Большой адронный коллайдер (БАК) дает надежды на проверку гипотезы суперсимметрии.

    При распаде суперсимметричной частицы поэтапно образуются новые частицы все меньшей массы вплоть до легчайшей суперсимметричной частицы. Она стабильна и нейтральна, и потому должна незамеченной вылетать из детектора, нарушая баланс импульса и энергии в системе, частично унося их с собой. В том числе по этим потерям и идентифицируют суперсимметричные частицы.

    «Эксперименты на ускорителях направлены на нахождение свидетельств существования суперсимметричных частиц. Есть надежда, что ускоритель, работающий в Женеве, уже сможет достигнуть достаточных энергий и светимости для рождения суперпартнёров. То есть в ближайшее время можно будет получить подтверждение или же опровержение существования суперсимметрии в области энергий порядка ТэВ. Но это только одна сторона вопроса.

    С другой стороны, суперсимметричные частицы должны проявить себя и в других местах. Например, сейчас говорят о космологии, о темной материи» - пояснил Дмитрий Казаков.

    Легчайшая суперсимметричная частица является одним из претендентов на составляющую темной материи, которая не взаимодействует с электромагнитным излучением, но проявляется по ее гравитационным эффектам и составляет 80 % от массы все материи во Вселенной. В Стандартной модели не существует стабильных, тяжелых  нейтральных частиц, подходящих на эту роль, а вот суперсимметрия вполне может предложить своего кандидата – легчайшую суперсимметричную частицу:  комбинацию партнеров фотона, Z-бозона и бозона Хиггса. Эту частицу ищут как на ускорителях, так и в подземных экспериментах, но пока также безуспешно. Уж очень мало сечение её взаимодействия с обычной материей. Так что суперсимметрия готовит еще много загадок и открытий для своих исследователей.

М. Петров, АНИ "ФИАН-Информ"

29.11.2012

Участник Гинзбурговской конференции, проводившейся в мае-июне 2012 года в ФИАНе, Представитель Астрономического центра им. Коперника, Польской Академии наук, профессор Павел Хенсель уделил часть своего времени в ходе конференции для ответов на вопросы ФИАН-информ.

    Как бы Вы могли оценить сегодняшние успехи в европейской физике?

    Наука в Европе и, в частности, физика, переживает весьма непростой период, обусловленный кризисом. В прошлом, европейская физика имела очень большие успехи, и сейчас в европейской науке есть лидеры, чьи достижения находятся на самом высшем мировом уровне. Так что сейчас надо делать все, чтобы уровень, достигнутый европейской физикой в прошлом, не пропал даром. Сегодня в Польше мы имеем те же проблемы, что и в Европе, потому что Польша теперь принадлежит объединенной Европе. Как сделать так, чтобы не потерять того, что уже было достигнуто, - это совсем не простая проблема, которая имеет и политический аспект.

    Польская наука пережила такой же кризис, как и российская. Или было немного легче?

    У нас были довольно хорошие международные связи, в частности в астрономии и астрофизике. Это позволило во время кризиса девяностых годов довольно успешно  пережить столь тяжёлый период. Катастрофы не случилось. Правда, много специалистов уехало за границу, но многие потом вернулись. Сейчас, однако, появляются новые проблемы, требующие решения. Ведь за последние двадцать лет мир сильно изменился, и наша страна тоже изменилась.

     Как выглядит сегодня исследовательская деятельность, которой Вы занимаетесь?

    Теперь большие средства идут на большие эксперименты, в частности космические проекты. Строятся большие обсерватории и, что касается польских ученых, то мы обязательно должны участвовать в этом. Поскольку я теоретик, то могу подчеркнуть, что теоретики так же должны принимать участие в таких программах. Иного решения я не вижу.

    Летом прошлого года был произведен успешный запуск российской космической обсерватории, созданной в ФИАН – проект «Радиоастрон». Как Вы оцениваете значение этого события?

    К сожалению, с этим экспериментом я не был связан, т.к. в большей степени занимаюсь рентгеновской астрономией и другими экспериментами. Но я абсолютно уверен, что подобные проекты в области астрофизики и радиоастрономии очень важны. Важным является и личное участие в них. Если взять Россию, то она имеет собственные проекты, но одновременно принимает участие и в иностранных. В Польше также считают необходимым принимать участие, по возможности, во всех интересных экспериментах.

    Многие ученые утверждают, что поскольку ухудшение финансирования науки стало общей проблемой во всех странах, то единственный выход –  это коллаборация.

     Надо обязательно практиковать международное сотрудничество, участвовать в больших проектах, ведь наука – одна на всех, и надо использовать все средства и любые возможности. И хотя это практиковалось ещё в девяностых годах, но теперь так даже веселее.

     Какое у Вас сложилось впечатление от Гинзбурговской конференции?

   Сейчас в конференциях одна большая проблема - очень много докладов (смеется). Для меня лично очень интересными и важными явились пленарные доклады, потому что там я узнаю о вещах, которых я раньше не знал. Кроме того, там выступают самые выдающиеся учёные, можно сказать, легенды науки. Параллельные сессии, впрочем, тоже вызвали огромный интерес.

В. Жебит, АНИ "ФИАН-Информ"

09.11.2012