50 лет назад человек впервые поднялся в космос. В честь полета Юрия Гагарина 2011 год объявлен ООН Годом космоса. За прошедшие десятилетия на орбите проведено множество самых разных научных экспериментов, но, пожалуй, наиболее известный из них "Плазменный кристалл".
О сути этой работы корреспондент "РГ" беседует с ее автором, директором Объединенного института высоких температур РАН академиком Владимиром Фортовым.
Российская газета: Владимир Евгеньевич, напомните читателям, что такое плазменный кристалл. Кстати, у него есть и другое довольно необычное название - пылевой кристалл.
Владимир Фортов:Из курса физики известны четыре состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное и плазма. Причем переход к каждому следующему состоянию сопровождается все большим нагревом и потерей упорядоченности в структуре вещества. И здесь плазма, что называется, крайняя. Она самая горячая и хаотическая.
Казалось бы, какой уж тут кристалл, с его предельно жесткой структурой. Однако в свое время нобелевский лауреат Вигнер выдвинул идею, что плазму можно "заморозить". О такой возможности говорили и наши великие теоретики Ландау и Зельдович. Более того, они указали путь: энергия взаимодействия частиц в плазме должна превышать ее температуру. Но как это сделать конкретно, классики не объяснили.
Так вот нам такой способ удалось найти. В плазму мы вводим частицы пыли и создаем условия, чтобы на них накапливался огромный заряд. Именно благодаря ему пылинки выстраиваются в кристаллы. Получается своего рода "замороженная" плазма.
РГ: Почему эксперименты идут в космосе?
Фортов: Там нет гравитации, и кристалл получается многоэтажным, этакий небоскреб. Чем он интересен? Большинство тел вокруг нас состоят из кристаллов, разглядеть которые можно только с помощью рентгеновских лучей. А в нашем кристалле все частицы видны невооруженным глазом. Это позволяет теоретические модели физики твердого тела проверять буквально прямым наблюдением.
РГ: Как известно, после Большого взрыва, создавшего нашу Вселенную, вещество существовало в виде плазмы. Не напоминает ли оно ваш кристалл?
Фортов: Не совсем. В космосе происходит круговорот вещества. Из пылевых и газовых облаков под действием гравитации образуются звезды, которые в конце "жизни" взрываются и вновь переходят в пыль и газ. То есть пылевая плазма - это, по сути, "кирпичики", строительный материал, из которого возникают звезды и планеты.
РГ: Что за годы исследований наука узнала о свойствах плазменного кристалла?
Фортов: Очень многое, например, что он устойчив, что в нем, как в обычном кристалле, распространяются звуковые волны. Мы измерили его коэффициенты теплопроводности и жесткости, выяснили, что кристалл плавится. Сейчас на МКС размещена новая установка для изучения, как на плазменный кристалл влияет магнитное поле. Кроме того, мы намерены исследовать динамику плазмы, оценить, как в ней распространяются солитоны и ударные волны.
РГ: А может этот сугубо космический эксперимент "опуститься" на Землю?
Фортов: Несомненно. Область применения плазменного кристалла довольно обширная. Скажем, он открывает принципиально новые возможности в области нанотехнологий. Кроме того, на его основе можно делать новые, компактные источники питания с очень большим сроком работы. Найдется ему дело и в проекте термоядерного реактора, который надо периодически очищать от пыли. Еще одна профессия кристалла - очистка от примесей. Скажем, почему лучше принимать аспирин Упса, чем российский? Он чистый. Из него удалены все вредные примеси, которые и дают побочные эффекты. Вообще разделение фракций - одна из важнейших проблем многих технологий.
РГ: Какое научное достижение прошедшего года вы считаете наиболее значимым?
Фортов: Ученые из Арзамаса установили мировой рекорд, достигнув давления плазмы в 18 миллионов атмосфер. Цифра фантастическая! Ведь в лаборатории получено вещество, из которого создан Юпитер и другие планеты Солнечной системы.
РГ: В чем, на ваш взгляд, сегодня главная проблема нашей науки?
Фортов: Конечно, бюрократия. Жизнь ученого и научных коллективов настолько заформализована, что собственно на науку не остается времени. Знаете, какая на Западе самая высшая оценка университета или института? Если в нем ученый может работать 24 часа в сутки и семь дней в неделю, не отвлекаясь на всякие глупости. А у нас минимум половина времени уходит на писание бессмысленных отчетов и горы других бумаг.
РГ: Что вы ждете от наступившего года?
Фортов: Руководство страны озаботилось инновационными делами, о которых еще недавно никто доброго слова не говорил. А сегодня это политика государства, наш путь, другого просто нет. Думаю, это всерьез и надолго, а значит, у России есть шанс встать вровень с ведущими странами мира.