Физико-технический институт имени Иоффе отметит 100-летний юбилей
Конференция не только международная, но и междисциплинарная. Ее четырехдневную программу откроет доклад академика Жореса Алферова, что символично и закономерно: единственный на этот день в России лауреат Нобелевской премии по физике 65 лет профессионально связан с Физтехом, а с 1987 по 2003 годы, будучи его директором, вел этот многопалубный корабль через перестроечные шторма, опустошение 90-х и по зыбким волнам в начале 2000-х.
В знак особого уважения к юбилею альма-матер советской физики даже сдвинули на две недели Общее собрание Российской академии наук, а президиум РАН, принявший такое решение, проведет 2 ноября в исторических стенах Физтеха выездное заседание.
Мы решили предвосхитить ожидаемые события, чтобы не повторять в медийном хоре одни и те же высказывания, но заблаговременно, из первых уст, оттенить былые заслуги и показать сегодняшний день института с мировой известностью.
А заодно узнать, когда Физтех обретет нового лидера и почему так затянулись выборы директора? На этой должности в год 100-летия ФТИ уже второй человек с приставкой "и.о.". Ситуация, согласитесь, неординарная. В связи с чем редакция "Российской газеты" адресовала один и тот же прямой вопрос министру науки и высшего образования Михаилу Котюкову, президенту РАН Александру Сергееву и терпеливо ждет их ответа.
С веком наравне
Нынешний Физтех ведет свою историю от физико-технического отдела, который был создан в сентябре 1918 года в Петрограде, в Государственном рентгенологическом и радиологическом институте по инициативе профессоров А.Ф. Иоффе и М.И. Неменова. В 1921 году отдел выделился в самостоятельный институт, а его первым и несменяемым директором вплоть до 1950 года был Абрам Федорович Иоффе.
Почти два десятилетия между первой и второй мировыми войнами институт вел исследования по широкому полю, сохраняя, как сказали бы сейчас, свое юрлицо и научную автономию. В состав Академии наук СССР вошел лишь в мае 1939 года под названием Ленинградский физико-технический институт (ЛФТИ). Имя первого руководителя появилось в названии института в 1960 году - уже после смерти академика Иоффе.
Научный и кадровый феномен под условным названием "школа папы Иоффе" исследован уже в сотнях статей и мемуарах выдающихся ученых, в том числе его учеников и последователей. Поэтому лишь кратко напомним, что рядом, вместе с ним и под его руководством вели научную деятельность будущие Нобелевские лауреаты и академики Петр Капица, Николай Семёнов, Лев Ландау. Высокое признание получили работы А. П. Александрова, А. И. Алиханова, Я. Б. Зельдовича, И. К. Кикоина, И. В. Курчатова, И. Е. Тамма (еще один лауреат Нобелевской премии), Ю. Б. Харитона. А чтобы перечислить их учеников и последователей, потребуется весь алфавит.
Ученых и специалистов, в разные годы работавших в Физтехе, отличала нацеленность на реализацию масштабных проектов в интересах развития экономического потенциала и укрепления обороноспособности страны. В годы Великой Отечественной и перед самым ее началом тут решались научно-технические задачи, связанные с импульсной радиолокацией, размагничиванием кораблей, созданием брони для танков и самолетов. А также весьма специфические вопросы - например, прочность ладожского льда на Дороге жизни между блокированным Ленинградом и Большой землей…
В послевоенные годы в институте была разработана технология разделения изотопов для производства термоядерного оружия, решены задачи аэродинамики и тепловой защиты головных частей баллистических ракет и ракетоносителей для отечественной космонавтики. В последующие десятилетия были созданы технологии силовой электроники и полупроводниковой оптоэлектроники, которые во многом обеспечили технологическую независимость нашей страны.
Сегодня ФТИ представляет собой многопрофильный научно-технологический центр, ориентированный на исследование крупных фундаментальных и прикладных проблем. Институт является лидером в области развития нанотехнологий для решения приоритетных задач энергетики и энергосбережения: разработки эффективных фотоэлектрических и термоэлектрических преобразователей, мощных быстродействующих полупроводниковых коммутаторов, накопителей энергии на основе литий-ионных аккумуляторов, а также разработок в области термоядерной энергетики: сферических токамаков и систем диагностики сооружаемого международного термоядерного реактора ИТЭР.
ФТИ им. А.Ф. Иоффе занимает одну из первых позиций в рейтинге российских НИИ, научных центров и университетов по суммарному индексу цитирования научных публикаций своих сотрудников. Такой рейтинг, что важно подчеркнуть, учитывает общее число цитирований за период после 1986 года и количество ссылок на журнальные публикации в последние семь лет. По базам Web of Science и Scopus (представлены на официальном сайте ФТИ) индекс Хирша у его сотрудников с 2014-2015 годов неуклонно растет.
Более ста сотрудников института отмечены высшими отечественными научными наградами, в числе которых Ленинские и Государственные премии СССР, Государственные премии России, премии правительства, именные медали и премии Академии наук.
В 2016 году премия имени А.Ф. Иоффе в области физики и астрономии была присуждена заведующему лабораторией оптики полупроводников доктору наук Юрию Кусраеву - за фундаментальные исследования, которые стали заметным вкладом в формирование нового направления физики твердого тела - так называемой спинтроники. Что это такое и какие открывает перспективы, рассказал "РГ" сам Юрий Георгиевич.
За спином будущее?
- Лаборатория, которую я возглавляю, занимается спиновыми явлениями в полупроводниках и в полупроводниковых гетероструктурах. О том, что у электронов наряду с зарядом есть спин, было известно давно. Возникает почти очевидная идея использовать в современных электронных устройствах наряду с зарядом спин электрона. Но сложность заключается в том, что мы не умеем так же хорошо управлять спином электрона, как его зарядом. А между тем использовать спиновые степени свободы электрона наряду с зарядом в современных устройствах электроники - перспектива очень интересная.
Одно из актуальных направлений в спинтронике - создание полупроводника, который одновременно был бы хорошим магнитным материалом и хорошим полупроводником. Такие материалы называются разбавленные магнитные полупроводники, мы их плотно изучали. Еще одно направление - это гибридные системы, состоящие из полупроводника и ферромагнетика и обладающие одновременно свойствами обоих материалов. Как раз за эту работу и была присуждена премия имени Иоффе. По условиям, получает ее один человек, хотя работал в этом направлении большой коллектив нашей лаборатории.
Где и как спиновые эффекты могут быть использованы и какие сулят преимущества?
Это энергонезависимость, высокое быстродействие в электронных устройствах, малая энергия переключения, малые токи утечки. Последние два пункта - это фактически энергосберегающие устройства. И наши усилия нацелены на то, чтобы разработать эффективные методы управления спиновыми степенями свободы, методы детектирования спиновой поляризации и тем самым приблизить создание и использование таких устройств. Есть надежда и большое стремление реализовать преимущества спинтроники и создать устройства, превосходящие сегодняшние по быстродействию. А возможно - найти совсем новые функциональные возможности, о которых мы сегодня и не подозреваем...
У Юрия Кусраева и его коллег есть вдохновляющий пример: Нобелевскую премию по физике в 2007 году Альберт Ферт (Albert Fert) из Франции и немецкий ученый Петер Грюнберг (Peter Grunberg) получили за металлическую спинтронику. Открытый ими эффект гигантского магнитосопротивления в металлических многослойных структурах сейчас уже вовсю используется в технике.
По словам Кусраева, на этой основе созданы считывающие магниторезистивные головки в жестких дисках с плотностью записи более 100 Гбайт на квадратный дюйм, а также магниторезистивная память с произвольным доступом - MRAM. Ее главное преимущество - энергонезависимость, когда информация сохраняется даже при отключенном питании.
Физтех и атом
Александр Румянцев, экс-министр РФ по атомной энергии, Чрезвычайный и Полномочный посол, академик РАН:
- Из Физтеха им. Иоффе, если говорить применительно к нашей стране, вышли все современные ветви физической науки. Это и общая физика и астрономия, и ядерная физика, физика плазмы, управляемый термоядерный синтез, физика конденсированного состояния, под которой я понимаю физику металлов, сплавов, полупроводников, диэлектриков - в общем, очень широкий спектр задач. А еще - лазеры и взаимодействие излучения с веществом, физика микро и нано, в том числе гетероструктур, которые, можно сказать, "родились" в Физтехе. Добавим к этому магнетизм, физику низких температур и сверхпроводимость...
Другая отличительная черта этого института - объединение, симбиоз высококлассных теоретических и экспериментальных школ. Теснейшая работа физиков-теоретиков и экспериментаторов под одной крышей стала залогом того, что физическая наука так быстро распространилась по всей стране. В этом, кстати, тоже проявилась дальновидная политика тогдашних руководителей института - направлять в региональные центры высококлассных физиков с тем, чтобы наука прорастала по всему СССР.
Физтех, безусловно, силен глубокими научными традициями. И потому по сей день пользуется заслуженным международным признанием среди ведущих физических школ.
Совершенно особой была и остается роль Физико-технического института им. Иоффе в нашем Атомном проекте. Все ключевые его ученые-исполнители вышли из Физтеха. Поэтому можно без преувеличения сказать, что Атомный проект СССР реализован выходцами из Физтеха.
Теперь каждый год 28 сентября мы отмечаем профессиональный праздник - День работника атомной промышленности. Почему именно 28 сентября? Потому что именно в этот день в 1942 году состоялось заседание Государственного комитета обороны под руководством Сталина, где академику Иоффе и его институту, как и Академии наук в целом, было поручено проанализировать и доложить к апрелю 43-го возможность создания уранового котла (атомного реактора, выражаясь современным языком) и урановой бомбы.
Вы только представьте: сентябрь 42-го, война, тяжелейшие бои в Сталинграде, Ленинград в блокадном кольце, а руководство страны рассматривает далеко идущие научные проекты. Может быть, разведка уже донесла, что Энрико Ферми получил цепную реакцию в первом урановом котле под трибунами Чикагского стадиона. То есть дело принимало совсем другой оборот, чем думалось теоретикам всего два-три года назад…
Начальный вклад Физтеха в создание нашей атомной отрасли и тесное сотрудничество в дальнейшем, на разных этапах развития - это как раз то, что выделяло и выделяет этот институт в ряду других высококлассных научных центров.
В те годы, когда я был директором Курчатовского института и когда стал министром, доводилось часто встречаться с коллегами из Физтеха, в первую очередь, с академиком Алферовым. Он приезжал в Курчатовский институт, где намечали совместные работы. А потом Жорес Иванович с присущим ему размахом организовывал взаимодействие со многими отраслевыми структурами.
Сотрудничество двух выдающихся научных центров - Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе и Национального исследовательского центра "Курчатовский институт", как он теперь называется, продолжается, уже в новых формах, и по сей день.
И это символично. В постановлении Государственного комитета обороны от 28 сентября 1942 года было прямо сказано: командировать группу физиков в Казань, выделить для них лабораторные помещения и квартиры. Эти десять человек из Физтеха уехали в Казань и готовили под руководством Курчатова тот самый доклад, который был представлен даже раньше установленного срока - не в апреле, а еще в марте 1943 года.
В Казани группа негласно именовалась Лабораторией №1. И те же люди, когда вернулись из эвакуации в Москву, образовали костяк Лаборатории №2 Академии наук СССР. С весны 49-го она стала называться ЛИПАН - Лаборатория измерительных приборов АН СССР, а с 1956-го - Институт атомной энергии в составе Академии наук. Имя Игоря Васильевича Курчатова присвоили в 1960-м, после его смерти. С ноября 1992 года - Российский научный центр "Курчатовский институт". С лета 2010-го - Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт".
Подготовил Александр Емельяненков
Физтех и космос
Лев Зелёный, научный руководитель Института космических исследований РАН, академик РАН:
- Вклад Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе в развитие космонавтики и космических исследований многогранен. Достаточно того, что именно здесь создаются технологии солнечных батарей для российских космических аппаратов. Я же хочу рассказать о замечательной астрофизической школе Физтеха, и в первую очередь о группе, которую создал и долгое время вел профессор Евгений Павлович Мазец.
К сожалению, он ушел от нас пять лет назад. Евгений Павлович был членом Совета РАН по космосу и много лет входил в состав Ученого совета нашего института. Его присутствие всегда было заметным событием: интересные комментарии, глубокие вопросы - да и просто общение с ним доставляло удовольствие. Заметную часть его научных интересов представляли гамма-всплески - мощные вспышки жесткого электромагнитного излучения в гамма-диапазоне. Обычно такие всплески происходят на очень больших расстояниях от Земли.
Их открыли случайно на американских военных спутниках "Вела" в начале 1970-х годов и поначалу приняли за сигнал от ядерных взрывов в атмосфере Земли, но довольно быстро поняли, что они имеют внеземную природу. И первые всесторонние исследования нового астрофизического явления были выполнены именно в экспериментах ФТИ им. А.Ф. Иоффе с помощью приборов КОНУС, которые работали на автоматических межпланетных станциях "Венера-11" - "Венера-14" (1979-83 годы). Например, было установлено, что источники всплесков гамма-излучения распределены равномерно по небесной сфере, а значит, находятся за пределами нашей галактики.
В 1994 году российский эксперимент "Конус" был установлен на американском аппарате "Винд" (WIND). Думаю, что Евгений Павлович Мазец был, пожалуй, первым или одним из первых ученых, кто проторил эту дорожку - начал практику международного "приборного" сотрудничества, то есть установки российских научных приборов на зарубежных спутниках. Мы в ИКИ РАН тоже, за недостатком собственных "launch opportunities", уже много лет "прорываемся" с нашими приборами на европейские и американские космические аппараты.
Эксперимент КОНУС-ВИНД, кстати, не прерывается с 1994 года по сей день. Благодаря ему были получены замечательные результаты и накоплена большая статистика гамма-всплесков. В астрофизике, как и в любой науке, кроме временной структуры конкретного явления очень важны длиновременные исследования, длинные ряды наблюдений, по которым можно изучать усредненные характеристики феномена.
Кроме этого, КОНУС-ВИНД - ключевой сегмент межпланетной сети спутников IPN (InterPlanetary Network) с гамма-детекторами на борту. Эта сеть используется для того, чтобы определять координаты источников гамма-всплесков триангуляционным методом. В последние годы, с развитием новой гравитационно-волновой астрономии данные IPN становятся нужны уже для анализа сигналов современных детекторов гравитационных волн.
Наблюдения гамма-всплесков продолжаются учеными ФТИ и сегодня - уже под руководством Рафаила Львовича Аптекаря. Эти работы также могут стать основой для следующих перспективных проектов, которые - если будут приняты - можно реализовать в ближайшие десять-пятнадцать лет. Это проект e-ASTROGAM, который был предложен международной группой астрофизиков, - проект космической гамма-обсерватории, с помощью которой можно изучать экстремальные явления во Вселенной: взрывы сверхновых, слияния компактных объектов, излучение далеких квазаров.
Сегодня мы уже примерно представляем, какими инструментами, наземными и космическими, будет располагать астрофизика в ближайшие десятилетия, и проект e-ASTROGAM как раз нацелен на тот диапазон энергий, который пока остается не "закрытым", но чрезвычайно интересным.
Остается пожелать друзьям и коллегам из ФТИ успеха в реализации уже давно вынашиваемых ими ярких и глубоких планов.
Подготовила Ольга Закутняя
Физтех и Франция
Анри Мариэтт, Institut Neel, лаборатория физики конденсированных сред, Гренобль:
- Наши связи с Физтехом установлены свыше 20 лет тому назад и базируется на соглашении о научном сотрудничестве, заключенном в свое время между Национальным центром научных исследований Франции и Российской Академией наук. За эти годы контакты принимали разные формы, а в настоящее время они осуществляются в рамках международной ассоциированной лаборатории (МАЛ). С российской стороны это Физтех, с французской - профильные научные структуры, лаборатории в Гренобле, Париже, Тулузе. Это соглашение позволяет нам совместно работать: российские коллеги регулярно приезжают к нам во Францию, а французские ученые - в Россию, если конкретно, то в Санкт-Петербург. Кроме того, мы проводим обмен студентами.
Из всех направлений совместных исследований я бы выделил те, что имеют отношение к полупроводникам, которые широко применяются в электронике, телекоммуникациях. Это весьма актуально сегодня и, несомненно, останется таковым в будущем. Мы изучаем свойства кристаллов и других объектов с нанометровыми размерами. Перспективы тут огромные. Они связаны, в частности, с квантовой инженерией, используемой для разработки компьютерных систем, работающих на иных физических принципах.
Несмотря на сложности в отношениях между Россией и Западом наше сотрудничество продолжается. Замечу, что французские ученые всегда с большим удовольствием сотрудничают с российскими коллегами. Мы всегда высоко ценили вклад вашей научной школы в мировую науку.
Я вообще считаю, что в такие времена, когда обостряется международная напряженность, контакты между учеными особенно важны, ибо они позволяют укреплять общее доверие между странами. Планете нужен мир, стабильность, и ученые, может быть, лучше, чем другие, понимают, насколько это необходимо для человечества, для его прогресса.
Подготовил Вячеслав Прокофьев, Париж
PS.
Академики РАН Александр Румянцев, Лев Зеленый и доктор Анри Мариэтт (Франция) избраны почетными членами ФТИ им. А.Ф. Иоффе в 2002, 2016 и 2012 годах соответственно. Этой чести удостоены несколько десятков выдающихся ученых из Великобритании, Германии, Ирландии, Испании, Казахстана, Латвии, Нидерландов, США, Финляндии, Франции, Швеции, Эстонии, Японии.
*Это расширенная версия текста, опубликованного в номере "РГ"