Международный симпозиум по лазерной физике
и спектроскопии, состоявшийся недавно в Институте спектроскопии РАН в Троицке,
был посвящен юбилею выдающегося российского ученого Владилена Летохова. С этим
институтом связаны пионерские исследования В.Летохова в области лазерной физики
и ее применений, в частности, лазерного охлаждения атомов. Программа симпозиума
охватывала лазерную спектроскопию атомов, ионов, молекул, кластеров,
конденсированных сред, оптику и спектроскопию отдельных нанообъектов и
наноструктур, лазерную акустику и многое другое. В течение двух дней на
приуроченном к 80-летию ученого форуме звучали доклады его учеников и коллег – ведущих
исследователей, съехавшихся со всего мира. О том, как развиваются сегодня
заложенные В.Летоховым научные направления, «Поиску» рассказал директор
Института спектроскопии, доктор физико-математических наук Виктор ЗАДКОВ.
– Нам удалось собрать замечательных ученых, в том числе тех, кто напрямую
сотрудничал с В.Летоховым, – поделился В.Задков. – Среди них был один из
ведущих специалистов в мире, директор института квантовой оптики Общества Макса
Планка в Гархинге Ференц Краус, который занимается аттосекундной физикой,
генерацией аттосекундных импульсов и их применением в различных областях, в том
числе в медицине. Он делал доклад совместно со своей сотрудницей Михаэлой
Жигман, которая участвует в проекте, связанном с использованием этих импульсов
в медицине. Это фантастическая работа, в докладе шла речь о недавних
результатах, публикаций о которых еще нет.
– Что вызывает столь высокую оценку?
– Проект состоит из довольно простой последовательности действий. Вы берете
каплю крови пациента, пропускаете через нее аттосекундный импульс (машины для
их генерации существуют в десятках лабораторий мира), после чего этот импульс
трансформируется с помощью тонкой микронной пластинки кварца в электрический
сигнал, который регистрируется и преобразуется в Фурье-спектр сигнала импульса,
прошедшего через каплю крови. Оказывается, он несет детальнейшую информацию о
состоянии здоровья человека.
– Какую именно?
– Всю. О состоянии органов, о том, как работают разные системы, даже о наличии
злокачественных опухолей! Идея проекта такова: накапливается банк данных по
крови, взятой у разных людей (сейчас это десятки тысяч пациентов), затем с
использованием методов машинного обучения создается нейросеть, которая на
большом числе выборок учится определять параметры различных заболеваний
человека. Ференц Краус с коллегами настроили ее на выявление наличия разных
видов опухолей: саркомы, рака груди, почек, простаты, легких, пищевода и т.п.
Оказалось, что по капле крови они сегодня могут диагностировать 3-ю и 4-ю
степени большинства злокачественных опухолей. Это неплохо, потому что,
например, рак желудка в настоящее время уверенно определяется только на
последней стадии.
Другими словами, импульсная технология позволяет записать информацию в виде
спектра данных, что дает возможность определить не только рак, но и вообще
любое системное заболевание. Это абсолютно универсальная методика.
– Как связаны эти исследования с именем В.Летохова, с вашим институтом?
– Одно из научных направлений, которое развивал Владилен Степанович, – лазерная
биомедицина. Например, у него есть работы по использованию лазерной акустики в
медицинских целях. Ринат Есеналиев, один из наших бывших сотрудников (сейчас
работает в Университете Техаса, США), ведущий специалист по использованию
оптоакустической спектроскопии в биомедицине, применяет ее и для диагностики, и
для терапии. Лазерная оптоакустика сейчас позволяет определять рак груди у
женщин на начальной стадии, когда размер опухоли составляет всего 1-2 мм и ни
один другой прибор ее не видит. Причем сразу можно установить, злокачественное
это новообразование или нет, без взятия материала для биопсии. И в основе этих
методов лежат исследования, которые были инициированы В.Летоховым.
Другое направление, которым занимались Владилен Степанович и наш институт, –
это всевозможные виды спектроскопии. На эту тему выступал Алексей Желтиков,
один из лидеров в России по генерации ультракоротких импульсов в среднем
инфракрасном диапазоне. Великолепный доклад сделал Йенс Биггерт из Института
оптики и фотоники в Барселоне – по спектроскопии рентгеновских лучей: это
совершенно новая вещь! Аркадий Ярцев, наш бывший сотрудник, приехал из Швеции и
рассказал о рекомбинации наноразмерных зарядов в полупроводниках.
В.Летохов развивал много направлений: лазерную физику, лазерное охлаждение
атомов, лазерную химию. В частности, им были сделаны пионерские исследования по
лазерному разделению изотопов молекул. Первые эксперименты по лазерному
разделению атомов были выполнены в нашем институте. Один из участников
пионерских экспериментов по лазерному охлаждению атомов – Виктор Балыкин –
сделал общий доклад о научной карьере В.Летохова.
Приехал на симпозиум и директор Института квантовой оптики и квантовой
информатики Австрийской академии наук Рудольф Грим, который целый год работал
постдоком у В.Летохова, занимаясь созданием дипольной оптической ловушки для
одиночных атомов.
С В.Летоховым сотрудничал и еще один докладчик – Марсиаль Дюклуа (бывший
президент Европейского физического общества). Ему совместно с В.Летоховым и
Василием Климовым принадлежит большой цикл работ по нанофотонике. Он был одним
из основателей этой области. Посетили симпозиум и другие известные ученые,
звезды квантовой физики и холодных атомов: президент Французского физического
общества Мишель Леду, президент Физического общества Германии, директор
Института прикладной физики в Бонне Дитер Мешеде, директор Института Макса
Планка в Эрлангене, руководитель мегагранта в Институте прикладной физики
(Нижний Новгород) Герд Лейкс, член исполнительного комитета Европейского
физического общества (Франция) Люк Берже, Василий Климов (ФИАН), Виктор Лощенов
(ИОФАН) и другие.
– Какие еще темы поднимались на форуме?
– Мы обсудили тематику, относящуюся к нелинейной физике и ранним работам
В.Летохова, связанным со звездами, астрофизикой. Борис Лукьянчук, который
сейчас работает в Сингапуре и одновременно на физическом факультете МГУ
выполняет проект по мегагранту, сделал обзор ранних работ по лазерной
термохимии.
Кстати, в этом году Европейским физическим обществом совместно с РАН была
учреждена высшая физическая награда – медаль имени Владилена Летохова за
прорывные работы в области взаимодействия лазерного излучения с веществом. Ее
первым получателем стал Ференц Краус за исследования в области аттосекундной
физики, а интерес к самой медали оказался феноменальным – были получены 17
заявок от ученых мирового уровня! Это первая медаль такого масштаба имени
российского и советского ученого, присуждаемая международным научным
сообществом.
– Можно ли сказать, что в тех научных направлениях, о которых вы рассказали,
Россия по-прежнему является «законодателем мод» в мире?
– Те направления, которыми занимался В.Летохов, сейчас выросли в огромное
количество приложений и применений. По сути, это – целые науки. Что касается
холодных атомов, то Россия входит в число стран, которые им активно занимаются,
хотя нельзя сказать, что мы являемся лидерами. В стране есть лаборатории,
которые имеют международное признание: в ИСАН, Институте лазерной физики в
Новосибирске, ФИАН, Институте прикладной физики в Нижнем Новгороде. Но у нас
есть и отставание, например, в создании атомных чипов. К сожалению, это
перспективное направление в России не развивается. Мы хотим открыть
соответствующую лабораторию в нашем институте и подаем заявки на
финансирование.
Что касается молекулярной спектроскопии, здесь мы по-прежнему остаемся
лидерами. А в области лазерного разделения изотопов современными технологиями
сейчас владеют всего две страны – США и Россия.
Светлана
БЕЛЯЕВА