Эксперт № 22 (2014)

Эксперт Эксперт Журнал

Чем хороша западная организация науки? Я не говорю, что она идеальная, там тоже очень много проблем, но она пока дает максимальный эффект благодаря своей гибкости. Это хорошо видно на примере того, как в ней имеет возможность найти свое место любой ученый, независимо от своих странностей. Например, одиночки, которые сами по себе, могут работать преподавателями, иметь хорошие зарплаты и заниматься своим делом. Своим преподаванием они оправдывают перед налогоплательщиками возможность заниматься чем они захотят, следовать своей мечте. Для тех, кто нуждается в больших группах, существует развитая система грантов. Они подают на грант, создают свою группу, которая развивается и растет.

Я не буду комментировать российскую систему организации науки — я плохо ее знаю. Но мне кажется, что она была близка

к системе германского Общества Макса Планка, которую немцы тоже сейчас форматируют. Почему? Потому что она была слишком негибкой: вверху в институте большой директор, под ним научный совет, и они решают, чем должны заниматься сотрудники. Если ты попадал в эту систему, то ты уже не мог уйти в какую-то другую область. А я могу привести другой пример организации института.

В Кембридже есть различные институты. В том числе у BP. British Petroleum открыла много институтов по миру, по-моему, семнадцать. Но в Кембридже это единственный эндаумент. ВР дала институту двадцать три миллиона фунтов, на проценты от которых оплачиваются профессорские позиции. То есть финансирование этого института обеспечено практически на неограниченное время. Кроме того, было построено здание института. Но, как шутят в BP, наши вложения окупились после первой же консультации директора института, который подсказал, как нам оптимизировать расположение вышек. Причем у профессоров в институте двойная позиция, то есть они и на факультете каком-то, и в этом институте. И никто не говорит, что им нужно заниматься только проблемами нефтегазовой промышленности. Если они видят интересный проект, они будут им заниматься, если нет, то чем-то другим, например структурой мороженого. Но когда произошел разлив в Мексиканском заливе, менеджеры British Petroleum сразу обратились в институт: на нашем факультете были специалисты по турбулентным перемешиваниям. И те подсказали, что за процессы там происходят и куда пойдет в основном это пятно. То есть, с одной стороны, BP получила возможность прийти и получить необходимые консультации, с другой — дала людям возможность свободно заниматься тем, что им интересно, — и это действительно работает.

Продолжение темы: Теория квантовой революции

Теория квантовой революции

Явления, подобные квантовым вихрям в сверхтекучей жидкости, которые описывает теория, разработанная Натальей Берловой, наблюдаются в бозе-конденсатах холодных газов.

section class="box-today"

Сюжеты

Технологии:

Секс с границами и без

Как залезть в карман к клиенту

/section section class="tags"

Теги

Наука

Технологии

Изобретатели

/section

Оказалось, что бозе-конденсация объясняет также феномены, возникающие в магнитных материалах, где при определенных условиях формируются спиновые волны, которые можно представить как квазичастицу* — магнон, коллективное поведение которых напоминает поведение сверхтекучего бозе-конденсата.

Поясним, что такое бозе-конденсация. В зависимости от спина все частицы можно отнести к одному из двух классов — бозонов (это частицы с целым спином, подчиняющиеся статистике Бозе—Эйнштейна) или фермионов (это частицы с полуцелым спином, подчиняющиеся статистике Ферми—Дирака). Наиболее разительно различие в поведении систем ферми-частиц и бозе-частиц проявляется при низких температурах. Для фермионов справедлив принцип Паули, согласно которому в каждом квантовом состоянии может находиться не более одной частицы, и при стремлении температуры к нулю фермионы «поочередно» заполняют возможные квантовые состояния таким образом, чтобы энергия системы была наинизшей (рисунок слева). Для бозонов не существует ограничения на число частиц в одном квантовом состоянии, и в случае когда температура становится меньше определенной величины (называемой критической температурой), происходит бозе-конденсация (иногда говорят бозе-эйнштейновская конденсация) — значительная часть частиц скапливается в наинизшем энергетическом состоянии (рисунок

справа). Одним из удивительных свойств бозе-конденсатов является сверхтекучесть — способность жидкости течь без внутреннего трения (вязкости).

figure class="banner-right"

figcaption class="cutline" Реклама /figcaption /figure

Подобные явления можно наблюдать в полупроводниках, в которых при определенных условиях тоже возникают квазичастицы — экситонные поляритоны, коллективное поведение которых также напоминает поведение сверхтекучего бозе-конденсата. Это явление, подобное сверхпроводимости, может оказаться интересным для практического применения, поскольку уже получены материалы, где процессы конденсирования наблюдаются при комнатной температуре.

Поясним, как возникают экситонные поляритоны. Когда электрон под действием теплоты или света покидает атом, находящийся в узле кристаллической решетки, на его месте остается вакансия, которую называют дыркой. Дырка может быть представлена как положительный электрический заряд, равный по абсолютной величине заряду электрона. Дырка может быть занята электроном, перешедшим из соседнего атома. Ушедший электрон, в свою очередь, образует новую дырку. Таким образом, дырки как бы перемещаются в кристаллической решетке в противоположном направлении по отношению к движению электронов.

В полупроводниках возникшая электрон-дырочная пара образует квазичастицу, которая называется экситоном. Экситон является бозоном. Экситон нестабилен: по истечении некоторого короткого времени (порядка десятков пикосекунд) экситоны исчезают: электрон занимает место дырки, излучая свет.

В определенных условиях в полупроводниках может сформироваться еще один вид частиц, являющийся объединением экситонов и фотонов, — экситонные поляритоны. Можно представить такой процесс образования и существования экситон-поляритона: фотон попадает в полупроводник и поглощается с образованием экситона. Затем экситон рекомбинирует, испуская такой же фотон. Фотон опять поглощается, экситон опять рекомбинирует и так далее. На самом деле уже нет ни экситона, ни фотона, а есть смешанное состояние — экситон-поляритон. Экситон-поляритон тоже является бозоном со всеми присущими ему свойствами. Поскольку поляритоны, как и фотоны с экситонами, являются бозонами, то, например, возможна бозе-конденсация поляритонов.

Важно то, что все эти объекты ведут себя как сверхтекучая жидкость, в которой тоже можно наблюдать появление вихрей.

Сейчас происходит квантовая революция. Идет поиск новых материалов, которые могут изменить лицо современной электроники. Их характеристики похожи на те, о которых рассказано выше. В частности, речь может идти о терагерцевой электронике. Она может быть реализована на экситон-поляритонных системах и хиральных материалах, которыми занимается Дмитрий Харзеев (см. «Эксперт» № 32 от 13 августа 2012 г), и экситонных системах, каковыми занимается Леонид Бутов, с которыми Наталья Берлова создает в Сколкове Центр квантовых материалов.

Премьер из трущоб Геворг Мирзаян

Бывшии разносчик чая на железнодорожнои станции Нарендра Моди стал новым премьер-министром второи по населению страны мира. И теперь Индию ждут либо экономическии прорыв, либо масштабные межконфессиональные столкновения

section class="box-today"

Сюжеты

Выборы за рубежом:

Измениться или умереть

Добро пожаловать в Сомали

/section section class="tags"

Теги

Выборы за рубежом

Индия

Политика

Вокруг идеологии

Долгосрочные прогнозы

/section

На прошедших в мае выборах в нижнюю палату парламента победу праздновала оппозиционная Индийская народная партия, BJP, взявшая 282 округа из 543 возможных. Новым премьер-министром страны назван лидер BJP Нарендра Моди . Более того, поскольку его партия не только выиграла выборы, но и получила большинство мест (даже без учета ее союзников по коалиции, взявших еще 54 мандата), впервые за последние 30 лет правительство страны может стать однопартийным.