С названием этого института связаны имена великих ученых и нобелевских лауреатов, которые, работая в этих стенах в прошлом веке, видели то технологическое настоящее, в котором мы живем сейчас. А чем живет институт сегодня? Какое будущее открывается в его лабораториях? Репортаж Антона Цумана.

ЮРИЙ ЗИНЧУК, ведущий программы «Пульс города»:

«Продолжим тему науки. Мы уже говорили о том, какую огромную лепту внёс Петербург в её развитии, какую роль сыграл наш город в этой великой миссии — освоение космического пространства.  2 камера  А давайте ещё раз проиллюстрируем этот тезис, но уже не на словах, а на конкретных примерах. Один их них — это наш легендарный Физико-технический институт имени Иоффе. Без тех открытий, которые были сделаны там, нельзя даже представить всю мировую науку. На огромное количество вопросов фундаментальной науки современности ответы были получены именно в этих стенах. Проще  сказать так: из этого института вышло 5 нобелевских лауреатов! 5! Ландау, Капица, Алфёров, Семёнов, а также физик Алексей Ефимов, который проводил свои первые исследования в институте Иоффе и получил Нобелевку в прошлом году за «открытие и синтез квантовых точек»

Сейчас институт находится на передовой научных изысканий: это и получение новых видов энергии, и передовые разработки в области квантовой физики. Перечислять можно долго. Давайте лучше пойдём туда и посмотрим своими глазами на этот русский ковчег мировой науки. Антон Цуман нам всё расскажет и покажет».

Заглядывать в будущее здесь начали ещё в 1918 году, когда на базе радиевого института был создан физико-технический отдел. Его возглавил молодой учёный с мировым именем — Абрам Иоффе, который за много лет собрал под своим крылом научную школу, которую потом так и назовут — «школа папы Иоффе».

Мемориальный музей института. Его хранитель Рената Фёдоровна Витман рассказывает: в каждой технологии, на которой держится современный мир, есть заслуга работников физтеха. Например, благодаря воспитаннику «школы Иоффе» Игорю Курчатову была создана вся атомная программа СССР. А вот совсем малоизвестный факт — научная группа физтеха под руководством Юрия Дунаева в 1960 году создала рецепт специальных обмазок, которая обеспечила спускаемой капсуле с первым в мире космонавтом безопасный проход через плотные слои атмосферы.

В этих стенах в разное время работали 5 нобелевских лауреатов. Основоположник химической физики Николай Семёнов, развивший квантовую теорию Лев Ландау, первооткрыватель сверхтекучести веществ Пётр Капица, открывший гетероструктурные полупроводники Жорес Алфёров, и год назад получивший «нобелевку» за открытие кристаллических квантовых точек Алексей Екимов. Да, эти научные термины звучат сложно и непонятно. Но вот факт — если бы не эти открытия, мир вокруг точно был бы другим.

Этот короткометражный фильм про сотрудника ЛФТИ Жореса Алфёрова ленинградская студия документальных фильмов сняла в год получения им. Ленинской премии, в 1973 году. Тогда на весь мир прозвучало словосочетание — полупроводниковый лазер. В то время это казалось чем-то загадочным. Сегодня на этих лазерах работает весь высокоскоростной интернет.

И начатая тогда работа продолжается сегодня. Лаборатория полупроводниковых лазерных диодов.  Этот массивный стол называется «оптической плитой». Защищённой от вибраций основой. На ней многочисленные установки, главной действующей частью которых являются открытые Алфёровым гетероструктуры. Из которых создаются микроскопические лазерные чипы.

В переводе с научного языка гетероструктура — слоёный, но монолитный кристалл где каждый слой обладает заданным составом и свойством. И если подвести к этому кристаллу два токовода, подать электрический импульс, кристалл начнёт испускать поток фотонов, одинаковых по своим характеристикам. Это излучение и называется — лазер.

Да, мы привыкли к тому, что с помощью лазера можно обрабатывать любые материалы, от дерева до металлов. Но лазер, который исследуется в этой установке не увидит и не почувствует ни человеческий глаз, ни фото, ни видеокамера. И в этом его особенность — такой лазер может стать частью системы машинного зрения. И позволит передавать информацию без проводов и на большие расстояния.

Вот оно — то самое беспилотное и беспроводное будущее, в которое уже заглядывают в этой лаборатории. Но работа с гетероструктурами продолжается не только на видимом глазу уровне, но и там, где даже оптический микроскоп не справится.

Лаборатория квантовой фотоники. Этот сложный, занимающий целую комнату агрегат называется «Установка молекулярно-пучкового эпитаксия». «Эпитаксис» по-гречески — выращивание одного на поверхности другого, рассказывает ведущий научный сотрудник Татьяна Шубина. И выращивают в этой установке то, что можно разглядеть только под электронным микроскопом. Квантовые точки.

Итак, что происходит внутри. В чистом вакууме исходный материал нагревается до степени испарения, молекулярный пучок направляется на специальную подложку, как на мишень. Причём материалы и условия подбираются так, что молекулы группируются в образования размером в 5 нанометров. Здесь теряют силу законы классической механики, начинается мир атомов и субатомных частиц. Отсюда и название — квантовая точка. Если её изолировать и подать энергетический импульс, она способна испустить одиночный фотон. С точно известными параметрами. И как только будет освоен способ промышленного производства, это свойство можно будет применить в повседневной жизни.

Получается, с помощью таких одиночных фотонов можно передавать информацию. И на основе этих фундаментальных исследований могут быть созданы компьютеры с квантовой логикой, которые, работая в связке с традиционными компьютерными системами, смогут моделировать даже движение вселенной. От молекул до галактик.

И то, что нам кажется взглядом в будущее, для сотрудников института — ежедневная работа. Эксперимент следует за экспериментом. И то, что здесь ведётся, неспроста называется фундаментальной наукой. Это — основа тех технологий, которые могут быть реализованы уже в нашем веке. Ещё один пример — отделение физики высокотемпературной плазмы.

Это токамак — тороидальная камера с магнитными катушками. Именно так название этой установки звучит на всех языках мира. Ведь первый токамак построили в московском Курчатовском институте — той научной базе, которая выросла из Ленинградского физтеха, рассказывает ведущий научный сотрудник Владимир Минаев. Этот, сферический токамак «Глобус-М2» — гордость института, введён в строй всего 6 лет назад.

Плазма — это ионизированный газ, то есть такой газ, в котором молекулы разбиты на протоны и электроны. Она разогревается до сверхвысоких температур в миллионы градусов. А удерживается  сверхмощным магнитным полем. Отчасти похожий процесс происходит внутри солнца, где лёгкий водород превращается в более тяжёлые атомы гелия с образованием колоссального количества энергии. Именно поэтому токамаки называют «искусственным солнцем».

Вот так буквально несколько секунд плазма удерживается внутри камеры. Частичка солнца в лабораторных условиях. Но исследование того, что происходит в эти доли секунды шаг за шагом приближает мечту человечества — приручить термоядерный синтез. Но специалисты физтеха уже сегодня установили применить полученные экспериментальные данные можно и во вполне современной атомной энергетике.

И даже то, что в заголовках журналистских статей иногда не слишком грамотно помечается как сенсация, в стенах института — каждодневная работа. Вот так, например, в журнале Nature объявили сенсацией открытие группой учёных из США, Германии и Китая частицы, похожей на гравитон. Той частицы, которая определяет одну из главных сил вселенной — гравитацию. Но специалисты физтеха, где исследования элементарных частиц ведутся ещё с середины прошлого века, говорят — до разгадки одной из главных тайн вселенной ещё очень далеко.

Да, возможно то, что сегодня кажется фантастикой — как бороздить просторы космоса или управлять движением планет — станет нашим настоящим. Возможно, и гравитон откроют именно учёные физтеха. Мы не знаем. Это будущее. Но в настоящем институт продолжает свою научную жизнь, рассказывает его директор Сергей Иванов. И в нынешних условиях, когда рвутся экономические, политические и даже международные научные связи, здесь поняли одну из истин. Принцип никто, кроме нас, действует и в фундаментальной науке.