Треугольник Лаврентьева. Развитие. 1970 - 1991

Продолжалась успешная исследовательская деятельность сибирских физиков-ядерщиков, получившая мировое признание. В Институте ядерной физики (ИЯФ) СО АН СССР под руководством академика Г.И. Будкера, ставшего лидером яркой научной школы, получили развитие новаторские работы по созданию ускорителей на встречных пучках элементарных частиц. ИЯФ первым в мире провел эксперименты по электрон-электронным и электрон-позитронным столкновениям, что позволило проверить справедливость многих положений квантовой электродинамики, измерить некоторые фундаментальные свойства элементарных частиц, а также выявить новые уникальные возможности для изучения электромагнитных и сильных взаимодействий частиц. В дальнейшем метод встречных пучков стал интенсивно развиваться. Мировое признание и широкое использование получил метод прецизионного измерения масс элементарных частиц при экспериментах с поляризованными электронами и позитронами, предложенный и впервые осуществленный в ИЯФе. Успешно реализованная и развитая новосибирскими физиками идея Г.И. Будкера об электронном охлаждении пучков тяжелых частиц позднее нашла применение в накопителях протонов, антипротонов и тяжелых ионов в Германии, Японии, США, Швеции, Швейцарии, Голландии. Разработка метода встречных пучков элементарных частиц стала одним из самых заметных достижений сибирских физиков.

Академиком Л.М. Барковым с сотрудниками был предложен и проведен тонкий эксперимент, в котором наблюдалось вращение плоскости поляризации света в парах висмута. Таким образом, впервые проявилось слабое взаимодействие электронов оболочки атома с нуклонами его ядра, обусловленное нейтральными токами, и было открыто несохранение четности в атомах. Этот результат стал одним из решающих подтверждений единой теории электромагнитных и слабых взаимодействий элементарных частиц.

Блестящее изобретение Г.И. Будкера — ловушка с магнитными пробками (пробкотрон) для удержания термоядерной плазмы. В дальнейшем идея пробкотрона послужила основой новых, более совершенных магнитных ловушек (многопробочных, газодинамических и амбиполярных), которые впервые были предложены в институте и получили мировую известность (школа члена-корреспондента АН СССР Э.П. Круглякова, впоследствии академика).

Значительную роль в жизни Сибирского отделения играет Институт автоматики и электрометрии (ИАиЭ). Созданный в 1957 году как институт технической направленности, с приходом академика Ю.Е. Нестерихина ИАиЭ стал развивать направления, связанные с фундаментальными проблемами физики и с автоматизацией научного эксперимента. Широкую известность получили исследования института в области квантовой оптики (школа члена-корреспондента АН СССР С.Г. Раутиана и члена-корреспондента АН СССР A.M. Шалагина). Одним из самых ярких достижений в этой области стало открытие A.M. Шалагиным совместно с доктором физико-математических наук Ф.Х. Гельмухановым явления светоиндуцированного дрейфа газов, на основе которого сформировалось новое направление в физике — газовая кинетика в поле лазерного излучения.

Важным направлением деятельности Института автоматики и электрометрии является разработка методов, моделей и систем восприятия, анализа и отображения информации, в том числе спутниковой, на основе электронных и оп¬тических технологий.

Широкое признание получили исследования ученых Института физики полупроводников (ИФП) в области физики поверхности полупроводников и диэлектриков, их гетерограниц, физических основ технологий микро- и наноэлектроники,  микрофотоэлектроники   (школа академика А.В.   Ржанова). Среди достижений в этой сфере можно отметить экспериментальное обнаружение ряда новых квантово-размерных и мезоскопических эффектов, эффектов квантовой интерференции  в полупроводниковых наноструктурах, построение их теории. В ИФП развилась школа низкоразмерных систем, принесшая институту широкую известность в мировом научном сообществе. В низкоразмерных системах проявляются квантовые свойства носителей заряда и в первую очередь их волновые свойства.

Значительные результаты получены сотрудниками ИФП СО РАН в микрофотонике, в изучении материалов и структур, фоточувствительных в инфракрасной области спектра (школа члена-корреспондента АН СССР К.К. Свиташева). Устройства, сконструированные на основе этих исследований, стали приборами ночного видения, ночными прицелами.

Все это было бы невозможным без серьезной технологической базы. Главным технологическим достижением института явились разработка и создание  целого ряда установок молекулярно-лучевой эпитаксии, в которых в условиях сверхвысокого вакуума молекулы, что называется, поштучно высаживаются в нужном месте подложки. ИФП оснастил ими ряд отечественных институтов, а также научные и технологические организации ближнего и дальнего зарубежья. Благодаря этим установкам ИФП смог создавать образцы низкоразмерных объектов для изучения фундаментальных свойств двух-, одно- и нульмерных систем. Большую роль в изучении свойств поверхности полупроводников сыграло открытие в институте явления импульсной ориентированной кристаллизации твердых тел, за которое ряд сотрудников ИФП в 1988 году были отмечены Государственной премией.

Сибирские физики стояли у истоков нового направления — нелинейной лазерной спектроскопии, в том числе спектроскопии сверхвысокого разрешения. В этой области сибирские ученые стали лидерами и многие их результаты (школы члена-корреспондента АН СССР С.Г. Раутиана, члена-корреспондента АН СССР В.П. Чеботаева, впоследствии академика) признаны как новаторские научной общественностью. Фундаментальные исследования проблем лазерной физики под руководством академика С.Н. Багаева стали основой разработок по применению лазеров в различных областях, в том числе медицине, экологии, ряде промышленных технологий, были использованы в создании фемтосекундных оптических часов.

Особую роль в развитии физики в Сибири сыграл Томский университет. Созданная академиком В.Д. Кузнецовым и его учеником академиком В.Е. Зуевым школа физиков выросла в целый куст академических коллективов физико-технического направления, таких как Институт оптики атмосферы, Институт сильноточной электроники, Институт оптического мониторинга. Институт физики прочности и материаловедения.

Широко известна томская школа оптики атмосферы, заложенная академиком В.Е. Зуевым, осуществляющая комплексные фундаментальные и прикладные исследования по всем основным направлениям в этой области науки, создавшая уникальную аппаратурную базу для проведения подобных исследований. Научные достижения в области спектроскопии атмосферы основаны на результатах исследования колебательно-вращательных спектров молекул атмосферных газов естественного и антропогенного происхождения с помощью разработанных лазерных спектрометров инфракрасного, видимого и ультрафиолетовых диапазонов. В Институте оптики атмосферы СО АН СССР были разработаны фундаментальные основы, методы и принципиально новые технические средства дистанционного зондирования атмосферы для экологического и метеорологического мониторинга, которые обеспечили получение информации о параметрах практически всех газов. Исследования направлены на изучение геофизических и физико-химических механизмов изменчивости озонного слоя и атмосферы.

Физики Томска под руководством академика Г.А. Месяца развили новое научное направление — сильноточную электронику, которая объединила в себе разработку методов генерирования мощных электрических импульсов, эмиссию интенсивных потоков корпускулярного и электромагнитного излучения, а также исследования по воздействию мощных потоков энергии на вещество. Ученые Института сильноточной электроники стали мировыми лидерами в области создания мощных генераторов микроволнового излучения, ускорителей плотных электронных и ионных пучков, импульсных источников рентгеновского излучения. Создание эффективных источников рентгеновского излучения стало возможным благодаря открытию явления взрывной электронной эмиссии, которое лежит в основе конструкции целого класса сильноточных электронных и ионных ускорителей.

Одним из центров фундаментальной науки в Красноярске стал Институт физики им. Л.В. Киренского (ИФ). Организованный по инициативе доктора физико-математических наук, впоследствии академика Л.В. Киренского и при активном содействии в то время академика-секретаря Отделения физико-математических наук М.А. Лаврентьева, институт стал первопроходцем академической науки в Красноярске и органично вошел в состав Сибирского отделения АН СССР год спустя. Ориентированный по первоначальному замыслу на магнитную тематику исследований, ИФ благодаря научному кругозору его создателя Л.В. Киренского быстро стал фактически междисциплинарным с широким спектром физических исследований, включающим и такие экзотические в те времена области, как биофизика. До образования Красноярского научного центра Институт физики выполнял функции базового учреждения Красноярского академгородка и занимался всеми вопросами его жизнедеятельности и инфраструктуры, в том числе проблемами дошкольных учреждений и школы. В недрах института зародились и впоследствии стали самостоятельными Институт биофизики СО АН СССР и СКТБ «Наука». Институт заслуженно может гордиться выдающимися результатами в кристаллофизике, физике магнитных материалов (школа академиков Л.В. Киренского, К.С. Александрова), физике фотонных кристаллов (школа члена-корреспондента АН СССР В.Ф. Шабанова, впоследствии академика). Институт завоевал широкую известность в мире благодаря исследованиям магнитных свойств материалов, детальному изучению перовскитоподобных кристаллических структур и предсказанию возможности синтеза новых соединений, среди которых: нелинейно-оптические материалы; высокотемпературные сверхпроводники; вещества, проявляющие псевдодвумерные магнитные, сегнетоэлектрические, сегнетоэластические свойства; вещества, обладающие фазовыми переходами металл-диэлектрик, гигантским магнитосопротивлением и сочетанием свойств, перспективных для практического применения. Некоторые из этих материалов синтезированы в Институте физики.

Ученые Института физики одними из первых в мире начали исследования в области физики фотонных кристаллов (школа В.Ф. Шабанова). Эта область науки, активно развивающаяся во всем мире, позволяет создать структуры, ведущие себя по отношению к фотонам так же, как кристаллические структуры ведут себя по отношению к электронам. Овладение технологиями получения таких кристаллов и управление их свойствами открывают широкую перспективу конструирования оптических устройств самого различного применения.

Сибирская школа физики и астрофизики космических лучей и аэрономии формировалась вокруг доктора физико-математических наук Ю.Г. Шафера в Институте космофизических исследований и аэрономии (ИКФИА) в Якутске. Там создан уникальный комплекс экспериментальных установок для исследования космических лучей (КЛ). Среди них спектрометр КЛ, созданный в 50-х годах XX века, предназначенный для регистрации КЛ относительно небольших энергий (10—300 ГэВ). Анализ многолетних измерений, выполненных спектрометром КЛ, позволил понять природу взаимодействия КЛ с межпланетной средой. Среди многих достижений школы академика Г.Ф. Крымского в этой области следует назвать открытие мирового уровня — установление уравнения переноса КЛ, которое составляет основу современной теории распространения КЛ в космической среде. Долгое время оставалась уникальной Якутская установка широких атмосферных ливней, введенная в эксплуатацию в ИКФИА в 1973 году и предназначенная для исследования КЛ сверхвысоких энергий. Речь идет о частицах КЛ, энергия которых (свыше 1017 эВ) на много порядков превышает энергии, достижимые на ускорителях. Непрерывные наблюдения позволили понять природу процессов взаимодействия потоков заряженных частиц с межпланетной средой.

Важные знания о природе солнечно-земных связей, функционировании ионосферы, проблемах изменений климата удалось получить в расположенном в Иркутске Сибирском институте земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн СО АН СССР, где сложилась и развилась научная школа члена-корреспондента АН СССР В.Е. Степанова. Во многом это стало возможно благодаря созданию в институте уникального оборудования, такого как Сибирский солнечный радиотелескоп, Большой солнечный вакуумный телескоп, спектрограф космических лучей, а также организации стационаров института в Восточной Сибири, включая ионосферную и магнитную лаборатории в Иркутске и комплексную магнитно-ионосферную станцию в Норильске.

Наличие мощных, национального и мирового масштаба, экспериментальных установок позволяет иркутским ученым участвовать в формировании мировых баз данных многолетних рядов наблюдений в области физики Солнца и солнечно-земных связей. Учеными Института солнечно-земной физики установлена связь между отказами космической бортовой аппаратуры и процессами, происходящими в ионосфере (школа члена-корреспондента АН СССР Г.А. Жеребцова, впоследствии академика). Разработана модель магнитосферы, позволяющая по данным наземных наблюдений определять периоды неблагоприятной «космической погоды».

На фото: В Институте автоматики и электрометрии на основе синтеза электронно-вычислительных устройств и лазеров сконструированы принципиально новые измерительные средства