В уходящем году в мире науки произошло много интересных и значимых событий. Портал «Научная Россия» подготовил обзор самых ярких из них, связанных с космическими исследованиями и квантовыми технологиями.
Космические исследования
В 2023 году Россия возобновила свою лунную программу, которая была приостановлена после распада СССР. Первый в истории современной России космический аппарат «Луна-25», созданный в НПО им. С.А. Лавочкина, стартовал с космодрома «Восточный» 12 апреля ― в День космонавтики. Его задачей было исследовать лунную поверхность в районе южного полюса, где предполагается наличие льда и других полезных ресурсов.
Однако миссия «Луна-25» закончилась неудачей. При выходе на предпосадочную орбиту двигатели сработали на 43 секунды дольше, чем положено, и нештатная ситуация привела к крушению аппарата. По словам научного руководителя первого этапа российской лунной программы академика Л.М. Зеленого, это стало тяжелой потерей и одновременно уроком.
«Разбивались аппараты и у С.П. Королева, и у его преемника Г.Н. Бабакина, но практика делает (космические аппараты. ― Примеч. ред.) совершенными», ― рассказывал в интервью ТК «Россия 24» Лев Матвеевич Зеленый.
Разработка уникальной аппаратуры для будущих проектов продолжается. Впереди ― космические миссии «Луна-26», «Луна-27» и «Луна-28», старт которых может быть сдвинут из-за проблем, связанных с импортозамещением.
Перед крушением космический аппарат «Луна-25» все-таки успел передать на Землю важную информацию: фотографию одного из самых глубоких кратеров южного полушария Луны — Зеемана, результаты измерений потоков гамма-лучей и нейтронов от лунной поверхности, параметры окололунной космической плазмы и газопылевой экзосферы на окололунной орбите. Космический аппарат также успел зафиксировать удар микрометеорита, принадлежащего к метеорному поясу Персеиды, и зарегистрировал наиболее интенсивные линии химических элементов лунного грунта в энергетическом спектре гамма-лучей.
В августе 2023 года к Луне также отправилась индийская автоматическая лунная станция «Чандраян-3». 23 августа в 15:33 по московскому времени космический аппарат успешно приземлился на лунную поверхность. Это событие стало историческим по двум причинам: во-первых, до этого дня ни один космический аппарат не совершал успешного прилунения в этой области земного спутника возле южного полюса Луны, а во-вторых, Индия стала четвертой в мире страной, успешно посадившей космический аппарат на Луну после СССР, США и Китая.
2 сентября 2023 года на околоземную орбиту была выведена автоматическая станция по изучению Солнца Aditya-L1 ― еще один амбициозный проект Индии. Космический аппарат уже передал изображения фотосферы и хромосферы светила с использованием 11 различных фильтров и первые в истории изображения Солнца в виде полного диска в диапазоне длин волн от 200 до 400 нм.
Квантовые технологии
В 2023 году стало известно, что российская квантовая нейросеть провела первые вычисления. Молодые ученые МФТИ первыми в России экспериментально реализовали работающий алгоритм квантового обучения в цепочке сверхпроводящих кубитов. Квантовая нейросеть из нескольких кубитов решила задачи многоклассовой классификации и распознавания рукописных изображений с точностью более 90%. А годом ранее ученые МФТИ также впервые в России продемонстрировали действующий квантовый процессор.
Еще один интересный проект был представлен на международной научной конференции ICQT 2023. Речь идет о квантовой технологии, с помощью которой можно шифровать данные невзламываемыми ключами. По словам специалистов Российского квантового центра, создание защищенных каналов связи на основе квантового распределения ключей позволит гарантированно защитить полезную информацию от компрометации и несанкционированного доступа.
Ученые МГУ им. М.В. Ломоносова и Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН), в свою очередь, в уходящем году впервые предложили использовать ультрахолодные ионы для создания квантовых мемристоров (электрические сопротивления с эффектом памяти, позволяющие создать аналог биологического синапса ― Примеч. ред.) и проведения квантовых нейроморфных вычислений. Специалисты пришли к выводу, что ионная платформа обладает рядом преимуществ по сравнению с предложенными ранее: она дает возможность создания целой последовательности связанных единичных мемристоров для проведения логических операций.
Квантовые технологии также нашли применение в медицине. В 2023 году в России был запущен первый в мире квантовый медицинский центр, оснащенный квантовыми компьютерами и сенсорами. Центр специализируется на диагностике и лечении онкологических заболеваний, а также на разработке новых лекарственных препаратов с использованием квантового моделирования. По словам директора центра профессора А.В. Короткова, квантовые технологии позволяют значительно повысить точность и скорость диагностики, а также снизить побочные эффекты лечения.
В уходящем году также были отмечены достижения российских ученых в области квантовой криптографии. В частности, был создан первый в мире квантовый блокчейн, который обеспечивает абсолютную безопасность и надежность транзакций. Кроме того, был проведен первый в мире квантовый хакатон, на котором участники решали задачи по разработке квантовых приложений и алгоритмов.
Человек-гора
Один из таких мест памяти ― гора Академика Фортова, расположенная в Приэльбрусье. Эта гора была названа в честь Владимира Евгеньевича Фортова, известного физика и организатора науки, который был президентом РАН с 2013 по 2017 год. В сентябре 2023 года на вершине горы была установлена памятная доска с портретом и биографией ученого. Это событие стало возможным благодаря усилиям группы альпинистов, ученых, меценатов и дочери В.Е. Фортова Светланы Владимировны Фортовой. Она также рассказала, что к мемориалу будет продолжена научная тропа, которая будет информировать туристов о жизни и деятельности академика Фортова.
Светлана Владимировна Фортова подчеркнула, что назвать гору в честь ученого-физика ― это уникальный и почетный факт в истории российской науки. Она выразила благодарность всем, кто поддержал эту идею и помог ее реализовать.
Владимир Евгеньевич Фортов был выдающимся физиком, специализировавшимся на экстремальных состояниях вещества. Он сделал множество научных открытий и разработал новые методы исследования. Он также был активным организатором науки, возглавлял различные научные институты и организации, в том числе РАН. Он умер в 2020 году от осложнений, вызванных коронавирусом.
В честь Владимира Евгеньевича Фортова были также названы площадь в наукограде Черноголовке, где он работал много лет, и памятник на Новодевичьем кладбище в Москве, который был открыт в 2023 году.
Маленькие частицы и большой космос
В 2023 году также были сделаны новые открытия в области физики элементарных частиц и астрономии, которые расширили наше понимание мира кварков, лептонов, глюонов, фотонов, бозонов и других строительных блоков материи и сил.
Одно из таких открытий было сделано на Большом адронном коллайдере (БАК) ― самом мощном ускорителе частиц в мире, расположенном на границе Швейцарии и Франции. Российские ученые из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) впервые обнаружили нейтрино на БАК. Нейтрино ― это одни из самых таинственных и слабо взаимодействующих частиц, которые могут пролетать сквозь всю планету без столкновений. Ученые измерили энергию нейтрино, которая оказалась самой высокой, когда-либо зарегистрированной в лабораторных условиях. Это открытие открывает новые возможности для изучения физики элементарных частиц и поиска новой физики за пределами стандартной модели. Результаты исследований были опубликованы в двух статьях в журнале Physical Review Letters.
Другое открытие было сделано российскими учеными из НИИ ядерной физики им. Д.В. Скобельцына МГУ им. М.В. Ломоносова. Они получили первые и единственные в мире сечения электророждения пар заряженных пионов на протонах. Пионы ― это самые легкие из сильновзаимодействующих частиц (адронов), которые состоят из кварков и антикварков. Сечение ― это вероятность того, что произойдет определенный процесс при столкновении частиц. Ученые измерили сечения в области масс нуклонных резонансов до 2,0 ГэВ и в интервале квадратов четырех импульсов виртуальных фотонов Q2 до 5,0 ГэВ2. Эти параметры характеризуют энергию и угол рассеяния частиц. Это исследование помогло ученым приблизиться к пониманию механизмов формирования массы адронов и сильного взаимодействия, которое определяет структуру видимой материи во Вселенной.
В области астрономии было сделано еще одно удивительное открытие. Астрономы измерили самый мощный гамма-всплеск в истории науки. Гамма-всплески ― это короткие и яркие вспышки гамма-излучения, которые происходят в далеких галактиках в результате взрывов сверхновых звезд или слияния черных дыр или нейтронных звезд. Астрономы обнаружили гамма-всплеск в созвездии Стрельца в октябре 2022 года. Он длился около 140 секунд и имел энергию около 10^54 эрг, что эквивалент исследования были опубликованы в журнале Nature Astronomy. Астрономы считают, что такой гамма-всплеск мог быть вызван слиянием двух нейтронных звезд или черной дыры и нейтронной звезды. Это открытие дает новые данные о происхождении тяжелых элементов во Вселенной и о природе гравитационных волн.
Эти и другие открытия в физике показывают, что наука не стоит на месте, а постоянно развивается и открывает новые горизонты для познания мира. Физика помогает нам понять, из чего состоит материя, как она взаимодействует и как она формирует разнообразие явлений в природе и космосе.
Еще один интересный проект был представлен на международной научной конференции ICQT 2023. Речь идет о квантовой технологии, с помощью которой можно шифровать данные невзламываемыми ключами. По словам специалистов Российского квантового центра, создание защищенных каналов связи на основе квантового распределения ключей позволит гарантированно защитить полезную информацию от компрометации и несанкционированного доступа.
Ученые МГУ им. М.В. Ломоносова и Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН), в свою очередь, в уходящем году впервые предложили использовать ультрахолодные ионы для создания квантовых мемристоров (электрические сопротивления с эффектом памяти, позволяющие создать аналог биологического синапса ― Примеч. ред.) и проведения квантовых
