Как мы ранее сообщали, в Москве 22 января обсудили итоги первых пяти лет работы Национального центра физики и математики (НЦФМ) и планы ученых. Началось строительство первой установки класса мегасайенс — источника комптоновского излучения. В 2030 году стартует создание одного из самых мощных в мире лазеров и гибридного суперкомпьютера рекордной производительности. К 2040 году у НЦФМ будет уже четыре мегаустановки.
В видеообращении к участникам стратегической сессии заместитель председателя правительства Дмитрий Чернышенко отметил ощутимые результаты НЦФМ:
«В тесной кооперации с научным центром работают более 70 академических и вузовских партнеров. На его базе создан уникальный оптический сопроцессор с производительностью 1017 операций в секунду. Идет строительство инфраструктуры семи миди-сайенс-лабораторий. Есть хорошие заделы для создания мегасайенс-установок».
Вице-президент РАН академик Сергей Чернышев назвал важнейшим итогом объединение потенциала федеральных ядерных центров, образовательных программ МГУ и академических институтов на площадке НЦФМ.
«Это может служить примером для других наукоемких направлений, таких как гиперзвук», — считает ученый.
Результаты первых пяти лет НЦФМ презентовал научный руководитель Российского федерального ядерного центра «Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики» (РФЯЦ-ВНИИЭФ), директор Института теоретической и математической физики Олег Ольхов. Создается источник комптоновского излучения — первая мегасайенс-установка в НЦФМ. Она должна обеспечить прорыв в ядерной фотонике. Готов демонстрационный образец аналогового фотонного вычислительного устройства, которое можно применять в бортовых вычислительных комплексах гиперспектрального мониторинга и разведки, беспилотниках среднего и тяжелого класса, космических аппаратах дистанционного зондирования Земли. Разработана замкнутая адаптивная оптическая система с рекордной частотой 2 тыс. Гц для передовых устройств связи и наблюдения. Ученые вплотную подошли к созданию суперточных ядерных часов для квантовых систем. Испытана революционная технология метеоустойчивой лазерной связи в среднем инфракрасном диапазоне, не имеющая аналогов в России. Олег Ольхов также отметил работы в интересах термоядерной энергетики — например, нагружающие устройства, которые позволяют изучать поведение дейтерия и гелия в экстремальных условиях.
Исследованиям в сфере искусственного интеллекта (ИИ) и больших данных посвятил доклад научный руководитель направления Южного федерального университета академик РАН Игорь Каляев. Он рассказал о проекте «Нейроэлектрон» — разработке радиационно-стойких мемристорных микросхем для нейроморфного ИИ. К 2030 году в Сарове планируют выйти на их серийное производство. Развиваются технологии проактивного управления, которые помогают прогнозировать состояние атомных объектов и оценивать остаточные ресурсы. В НЦФМ разрабатывают систему мониторинга социально-психологических реакций в Сети на общественно значимые события. Ее планируют внедрять в отделах общественных связей администраций и градообразующих предприятий атомных городов.
Научный руководитель НЦФМ академик РАН Александр Сергеев рассказал о планах до 2040 года, но прежде отметил: «Для нас важнее всего судьба флагманских установок мегасайенс. Без таких крупных установок проект не может в полной мере отвечать задачам и вызовам, которые перед ним поставлены».
На источнике комптоновского излучения к 2030 году запустят малое накопительное кольцо и инжектор для большого. «В качестве результата мы планируем представить факт регистрации комптоновского света в диапазоне от 500 кэВ до 10 МэВ», — конкретизировал Александр Сергеев. В 2040 году на установке создадут источник квазимонохроматического гамма-излучения рекордной яркости, чтобы проводить уникальные исследования в области экстремальных состояний вещества, адронной и астрофизике.
На второй мегасайенс-установке, лазере XCELS, к 2030 году намерены запустить два канала по 50 петаватт и получить электронно-позитронную плазму со вторичным источником гамма-излучения. К 2040 году будут работать все 12 каналов, начнутся исследования нелинейных свойств вакуума.
Третья установка — суперкомпьютер с фотонным вычислительным устройством. Ожидается, что к 2030 году он продемонстрирует скорость 10²¹ операций в секунду. 10 лет спустя должен появиться полноценный гибридный суперкомпьютер с комплексом сопроцессоров (фотонным, нейроморфным, квантовым и на программируемых логических интегральных схемах) под управлением ИИ.
В ближайшие годы стартует четвертый мегасайенс-проект НЦФМ — создание низкофоновой нейтринной обсерватории в Снежинске (Челябинская область).
«Все мы знаем, что нейтрино — это взгляд в новую физику, в новый мир. Нейтрино относительно низких энергий несут много информации, но детектировать нейтрино крайне сложно. Мы используем очень мощный источник нейтрино, какого нет в мире. Создадим самые мощные детекторы», — заключил Александр Сергеев.
НЦФМ — важный проект не только для науки и системы высшего образования, но и для региона и страны, заявил министр науки и высшего образования Валерий Фальков: «В небольшом городе появляются новые уникальные практики организации передовых исследований. Когда есть новые идеи, коллективы, это обеспечивает интересную жизнь в городе и новые возможности для решения государственных задач».
Об инфраструктурной роли центра говорили представители регионов. Жемчужиной в комплексе совместных проектов «Росатома» и Нижегородской области назвал НЦФМ губернатор Глеб Никитин: «Мы рассматриваем НЦФМ не только как центр ключевых фундаментальных разработок, но и как ядро большой экосистемы, которая объединяет науку, образование, высокотехнологическую промышленность и территориальное развитие. Мы считаем, что экосистема эта будет расширяться и включит в себя и другие точки Нижегородской области».
Губернатор Владимир Мазур рассказал о плотной работе Томской области с Саровом: в прошлом году в Томском политехническом университете провели Всероссийскую студенческую физико-математическую школу им. Тамма и подписали с НЦФМ соглашение об открытии опорной лаборатории. Но Сибирь хочет и свой исследовательский центр международного уровня. «Я предлагаю создать в Томской области целостный научно-производственный образовательный кластер новой атомной энергетики», — подытожил Владимир Мазур.
Директор Объединенного института ядерных исследований Григорий Трубников сообщил, что инициировал проект международного парка науки и технологий в Дубне с центром протонной терапии рака и производством электрохимических накопителей энергии. Пока проект рассматривается, институт в сотрудничестве с «Росатомом» планирует получить новый, 119‑й химический элемент таблицы Менделеева.
«Мы рассчитываем увидеть его первые признаки в сентябре-октябре этого года», — уточнил Григорий Трубников. Синтезировать элемент хотят, бомбардируя мишени из берклия и калифорния ядрами титана. Нарабатывать мишенный материал будут в институте «Росатома» в Димитровграде.
Образовательное ядро НЦФМ, филиал МГУ в Сарове, тоже можно считать состоявшимся проектом. Это оценка ректора вуза Виктора Садовничего. В обучении задействованы пять академиков, семь членов-корреспондентов РАН, 42 доктора и 68 кандидатов. В филиале 52 студента и 59 аспирантов. МГУ Саров выпустил 140 магистров, 80% работают в «Росатоме» и организациях кооперации НЦФМ.
Филиал начинался с магистратуры и аспирантуры, потом открылся и специалитет. Студенты четыре года учатся в Москве, два — в Сарове. В 2024 году в МГУ основали спецкафедру «Физика частиц и экстремальных состояний материи», которую возглавил руководитель дирекции ядерного оружейного комплекса «Росатома» Олег Шубин. «На физфаке организована спецгруппа, еще одна будет организована на механико-математическом факультете в этом году, — сказал Виктор Садовничий. — Выпускники кафедры приедут в магистратуру МГУ Саров в 2028 году и примут самое активное участие в разработке и исследованиях в рамках проекта создания источника комптоновского излучения».
Конкуренция за таланты будет обостряться, уверена Татьяна Терентьева, заместитель гендиректора «Росатома» по персоналу. В госкорпорации начали строить образовательную экосистему НЦФМ, которая охватит не только студентов и аспирантов, но и школьников. Каркас системы создан. Чтобы выявить таланты и привлечь их внимание, «Росатом» и МГУ организуют проектные школы науки и технологий для 9–11‑х классов в 39 регионах. Для учителей физики и математики лучших школ есть онлайн и очные образовательные программы. Госкорпорация сотрудничает с Университетской гимназией МГУ: с 2023 года там работает физико-математический класс «Росатома», учеников приглашают в ознакомительные туры в Саров. Эксперты «Росатома» принимают участие в проектной деятельности гимназистов.
Наука в этом году ждет от аспирантов МГУ Саров первых диссертаций. Руководитель филиала Владимир Воеводин сообщил, что запланированы три защиты: две в области лазерной физики, одна — нейтрино.
Научный руководитель НЦФМ Александр Сергеев рассказал о мегасайенс-планах
