Уходящий год запомнится для российской науки новыми крупными достижениями в самых разных областях – термоядерной физике, археологии, биомедицине, квантовых технологиях. Помимо собственно получения уникальных научных результатов, в этом году произошли события, относящиеся к организации исследований. А в конце года была утверждена стратегия научно-технологического развития России.

Триумф российской ядерной науки

Самым значимым событием для отечественной науки в 2016 году следует по праву считать присвоение двум элементам таблицы Менделеева российских имен.

Московий и оганесон были синтезированы учеными из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна), и в конце ноября Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) закрепил эти названия за 115-м и 118-м элементами таблицы Менделеева соответственно.

Решение IUPAC стало признанием выдающегося вклада ученых ОИЯИ в открытие «острова стабильности» сверхтяжелых элементов, что является одним из важнейших достижений современной ядерной физики. «Островом стабильности» называется ранее теоретически предсказанная область сверхтяжелых элементов, которые могут существовать уже не доли микросекунд, как их предшественники по таблице Менделеева, а на много порядков дольше.

115-й элемент назван московием в честь Московской области, где расположен ОИЯИ и где были впервые получены многие новые химические элементы.

118-й элемент назван оганесоном в честь выдающегося российского ученого-ядерщика, мирового лидера в области синтеза новых элементов академика РАН Юрия Оганесяна. Он является научным руководителем лаборатории ядерных реакций имени Флерова ОИЯИ, где велись эксперименты по синтезу новых элементов.

Таким образом, Оганесян стал первым российским ученым, имением которого при жизни назван элемент таблицы Менделеева. В научном мире считается, что присвоение химическому элементу имени того или иного ученого – знак признания гораздо более почетный, чем Нобелевская премия.

До этого только один ученый удостоился такого признания при жизни – в 1997 году 106-й элемент был назван сиборгием (Sg) в честь пионера работ по синтезу новых элементов американского ученого Глена Сиборга.

Ранее «российскими» элементами стали 44-й элемент рутений (Ru, от средневекового латинского названия России – Ruthenia), 101-й элемент менделевий (Md), названный в честь создателя периодической системы химических элементов Дмитрия Менделеева, 105-й элемент дубний (Db) – в честь Дубны, и 114-й элемент флеровий (Fl), в названии которого увековечена память о выдающемся физике-ядерщике, участнике советского атомного проекта академике Георгии Флерове, бывшем организатором и руководителем работ по синтезу новых химических элементов в СССР. Юрий Оганесян является ближайшим учеником Флерова.

Открытие века

Российские ученые стали соавторами открытия, которое сразу было названо «открытием века»: обнаружение гравитационных волн спустя сто лет после того, как они были предсказаны Альбертом Эйнштейном на основе теории относительности.

Об этом открытии было объявлено 11 февраля. Волны пространства-времени были зафиксированы детекторами международной гравитационной обсерватории LIGO, расположенными в США.

Согласно общей теории относительности, две «черные дыры», вращаясь друг вокруг друга, теряют энергию из-за излучения гравитационных волн. Вследствие этого они постепенно, на протяжении миллиардов лет, сближаются. В результате происходит столкновение, образуется одна «черная звезда» и излучаются гравитационные волны.

Ученым удалось зафиксировать «рябь» пространства-времени от катастрофического столкновения двух черных дыр в дальнем космосе. Их масса в десятки раз превышала массы Солнца, а само слияние произошло 1,3 миллиарда лет назад, но двигающаяся со скоростью света гравитационная волна дошла до Земли лишь сейчас.

По мнению специалистов, определяющий вклад в открытие коллаборацией LIGO волн пространства-времени внес профессор МГУ, член корреспондент РАН Владимир Брагинский, ушедший из жизни в конце марта. Брагинский создал и до последнего времени возглавлял Московскую группу коллаборации LIGO.

Трехмерная модель Пальмиры

Отечественные археологи в нынешнем году создали 3D-модель Пальмиры после своей экспедиции в этот сирийский город, сильно пострадавший от войны. Модель вращается во всех плоскостях и имеет «сантиметровую точность», используя ее, можно выстраивать виртуальную модель восстановления Пальмиры.

Экспедиция, прошедшая в сентябре, помогла уточнить результаты предыдущих исследований ученых. С помощью 3D-модели, не выезжая на место, можно будет приступать к оценочным работам по воссозданию памятников Палльмиры, древние развалины которой – один из шести объектов Всемирного наследия ЮНЕСКО в Сирии.

За время своего пребывания в Пальмире боевики взорвали знаменитую Триумфальную арку с колоннадой, храм Баалшамина II века и святилище верховному семитскому божеству Бэлу. Был разграблен национальный музей и пальмирский некрополь – знаменитые башенные гробницы патрициев.

Испытания пушки-рельсотрона

В Шатурском филиале Объединенного института высоких температур прошли испытания так называемого рельсотрона – электромагнитного ускорителя, способного разогнать материю до первой космической скорости и выводить полезные грузы на орбиту.

Подобные приборы считаются сегодня базой для создания новых систем вооружения и средств вывода грузов на орбиту.

По словам представителей РАН, российским ученым удалось достичь скорости в 11 километров в секунду при разгоне «пуль» внутри созданного ими рельсотрона. Этой скорости достаточно для того, чтобы преодолеть притяжение Земли и выйти на ее орбиту, и чуть-чуть не хватает для выхода в открытое космическое пространство.

Поскольку достижение подобных скоростей требует столь высоких токов и энергий, что все компоненты рельсотрона быстро изнашиваются и выходят из строя, то сейчас главная задача – найти материалы, которые могли бы выдержать такие нагрузки, и способы их защиты от износа.

По мнению ученых, разработка и дальнейшее изучение того, как работают подобные электромагнитные ускорители, поможет не только выводить грузы в космос и разрушать опасные объекты при их подлете к Земле, но и раскрыть более глубокие тайны Вселенной: как ведет себя плазма в космосе, как зарождаются и умирают звезды.

Ваш браузер не поддерживает данный формат видео.

 

Сибирский термоядерный прорыв

Сотрудники новосибирского Института ядерной физики имени Будкера (ИЯФ) добились устойчивого нагрева плазмы до рекордной температуры в десять миллионов градусов по Цельсию – этот результат принципиально важен с точки зрения работ по термоядерному синтезу.

Специалисты института работают над проектом термоядерного реактора на основе так называемой открытой ловушки, который может быть создан в ближайшие 20 лет и должен стать альтернативой международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР). Ученые предполагают, что в последующих экспериментах температура плазмы существенно вырастет, при этом минимальный показатель, требуемый для создания термоядерного реактора, уже превышен.

В ИЯФ рассматриваются возможности для создания следующих поколения ловушек, параметры которых будут существенно увеличены.

Вакцина от рассеянного склероза

Команда биологов из московского Института биоорганической химии имени академиков Шемякина и Овчинникова (ИБХ) создала вакцину, которая в будущем позволит лечить рассеянный склероз, тяжелое нейродегенеративное заболевание.

При наступлении рассеянного склероза иммунная система начинает разрушать миелин, из которого состоит изолирующая оболочка нервных волокон. Существующие методы лечения рассеянного склероза подавляют иммунную систему пациента и делают его уязвимым для инфекций.

Сотрудники ИБХ создали новое лекарство от этого недуга, которое не обладает подобными побочными эффектами. Оно использует липосомы и уже прошло две фазы клинических испытаний. Липосомы представляют собой микроскопические шарики жидкости, окруженных «наноброней» из синтетических жировых молекул, которые постепенно распадаются при попадании в организм. Подобные «наногранаты» ученые сегодня используют в опытах по доставке антител и особо агрессивных лекарств к раковым клеткам.

В данном случае липосомы содержат в себе фрагменты миелина, один из которых обладает терапевтическим эффектом на начальных этапах развития болезни, а два других предотвращают развитие патологии на стадии ремиссии. Эксперименты, проведенные на крысах, показали, что подобные липосомы эффективно борются с последствиями развития рассеянного склероза и заставляют иммунную систему прекратить разрушение миелина.

Ученые провели испытания вакцины на здоровых добровольцах и пациентах с рассеянным склерозом в пяти крупных национальных центрах на территории России. Остается ждать результатов заключительной фазы клинических испытаний, которые допустят новый препарат до клинической практики для лечения рассеянного склероза.

Раз кубит, два кубит

Сотрудники Московского физико-технического института (МФТИ) впервые создали и проверили в деле логическую схему из двух кубитов, которая в будущем станет основой для разработки квантовых компьютеров и систем шифрования данных.

Кубиты представляют собой и ячейки памяти, и вычислительные модули квантового компьютера, которые могут одновременно хранить в себе и логический ноль, и единицу благодаря квантово-механическим эффектам и законам квантовой физики. Объединение нескольких кубитов в единую вычислительную систему позволяет очень быстро решать те математические или физические задачи, поиск ответа на которые при помощи методик перебора заняло бы время, сопоставимое с временем жизни Вселенной.

Как отмечают ученые, один кубит – это всего один элемент квантовой памяти, который может хранить информацию, но на нем нельзя выполнять квантовые вычисления, поскольку они опираются на запутанность, существующую между несколькими кубитами. Дальнейшая задача состояла в том, чтобы объединить набор кубитов вместе и научиться ими управлять.

Реализация этой задачи и создание двухкубитной системы, как отмечают физики, позволяет говорить о том, что Россия способна включиться в мировую гонку построения квантовых компьютеров и достичь заметных успехов в деле развития квантовых вычислений.

Ускорения сверхпроводящей памяти

Ученые из МФТИ совместно с коллегами из МГУ нашли способ создать новый тип сверхпроводящей памяти, которая работает в сотни раз быстрее, чем существующие сегодня типы запоминающих устройств.

Предложенная ими схема работы ячейки памяти не требует затрат времени на процессы намагничивания и размагничивания. Благодаря этому операции чтения и записи занимают лишь сотни пикосекунд, в зависимости от материалов и геометрии конкретной системы, в то время как традиционные схемы требуют в сотни и даже тысячи раз больше времени.

Авторы работы предложили делать элементарные ячейки памяти на основе квантовых эффектов в так называемых переходах Джозефсона – «сэндвичах» из двух кусочков сверхпроводника и диэлектрика.

Традиционно для записи информации в ячейки памяти на базе переходов Джозефсона применяются магнитные поля. Но у таких схем есть два принципиальных недостатка: во-первых, невысокая плотность «упаковки» ячеек памяти – на плату нужно наносить дополнительные цепи для их подпитки при считывании или записи информации, а во-вторых, вектор намагниченности нельзя менять быстро, что ограничивает скорость записи.

Теперь российские ученые предлагают использовать инъекционные токи, протекающие через один из слоев сверхпроводника. Таким образом, считывать состояния логических ячеек можно будет с помощью тока, который проходит через всю их структуру. Подобные операции потребуют в сотни раз меньше времени, чем измерение намагниченности или перемагничивание ферромагнетика.

Стратегия развития науки

В конце года российская наука получила стратегию научно-технологического развития страны до 2035 года, которая была утверждена 1 декабря президентским указом.

Она станет основой для разработки отраслевых документов стратегического планирования в области научно-технологического развития страны, государственных программ РФ, государственных программ субъектов страны, а также плановых и программно-целевых документов государственных корпораций, государственных компаний и акционерных обществ с государственным участием.

Как отмечается в тексте стратегии, ее реализация обеспечит готовность страны к существующим и возникающим большим вызовам благодаря применению новых знаний и эффективному использованию человеческого потенциала.

Кроме того, речь идет о повышении качества жизни населения, обеспечению безопасности страны и укреплению позиций России в глобальном рейтинге уровня жизни за счет создания на основе передовых научных исследований востребованных продуктов, товаров и услуг.

Источник: РИА «Новости»