УЧЕНЫЙ ИЗ АРМЕНИИ ПОЛУЧИЛ ПРЕМИЮ ОИЯИ

- Г-н Казарян, вы стали лауреатом премии Объединенного института ядерных исследований, расскажите, пожалуйста, об этой премии. 

- Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне является международной научной организацией, но в советские годы в работе этого института участвовали только ученые из стран социалистического лагеря, теперь к проводимым там исследованиям подключились и ученые из США, Канады, Японии и других стран. Ежегодная премия ОИЯИ присуждается с 1961 года за лучшие научные, научно-методические и научно-технические прикладные работы. За прошедшие годы этой престижной награды удостаивались такие известные ученые, как академики Владимир Векслер, Борис Джелепов, Николай Боголюбов, Георгий Флеров… Эту премию получали и наши соотечественники, работающие в этом институте, - академики Алексей Сисакян, Юрий Оганесян, профессор Георгий Погосян.

Что касается конкретно работы, за которую была присуждена эта премия, то в нашу коллаборацию вошли ученые из России, Канады, Польши, Монголии, Казахстана и Армении. Премия была получена в номинации "Научно-методические исследования" за цикл статей "Проблемно-ориентированный комплекс программ для решения краевых задач динамики малочастичных квантовых систем".

- Как завязались контакты вашей научной группы с коллегами из ОИЯИ?

- Наше сотрудничество началось еще в 2006 году, когда в Ереване проходила ХII конференция по методам симметрии в физике. Мы представляли доклад, посвященный особенностям симметрий квантовых точек, в частности, речь шла о скрытых симметриях в квантовых наноструктурах. В докладе моего ученика, профессора Айка Саркисяна, особое внимание уделялось адиабатическому методу описания кулоновских систем в низкоразмерных полупроводниках при наличии сильных магнитных полей. На конференции присутствовал ведущий научный сотрудник лаборатории теоретической физики ОИЯИ, профессор Сергей Виницкий, который представлял доклад, посвященный описанию атома водорода в экстремально сильном магнитном поле. Оказалось, что он со своими учениками также активно использует адиабатический подход при описании атомарных систем, поэтому у обеих групп возник естественный интерес к совместной работе. После доклада состоялось обстоятельное обсуждение совместных исследований. В результате возник класс задач, связанных с адиабатическим описанием кулоновских систем в квантовых наноструктурах с одной стороны, и квантовых точек нетривиальной геометрии – с другой.

Оказалось, что целый ряд проблем физики наноструктур может быть решен ядерно-физическими методами. Это и стало главным связующим звеном в наших совместных исследованиях. Должен отметить, что изучение физических процессов в квантовых точках с эллипсоидальной геометрией было впервые инициировано мною еще в начале 90-х годов. Физика квантовых точек в этот период была одной из наиболее быстро развивающихся областей теории конденированных сред. При этом в основном рассматривались квантовые точки сравнительно простых геометрических форм - сферических, цилиндрических. С другой стороны, было понятно, что могут быть реализованы структуры более сложной геометрии и, в частности, эллипсоидальной. Это и стало определяющим фактором для постановки целого класса задач, связанных с описанием физических процессов в эллипсоидальных квантовых точках. Именно здесь и пригодились методы описания несферических ядер, так как поведение электронов в квантовых точках во многом аналогично поведению нуклонов в ядрах.

Мы давно занимались электронными, оптическими и примесными свойствами таких квантовых структур. При наноразмерных масштабах классическая физика не работает. Частицы приобретают новые свойства, которые описываются с помощью квантовой механики. Основное уравнение в классической физике - это второй закон Ньютона, а в квантовой физике, изучающей физические свойства атомов, молекул, квантовых структур, - уравнение Шредингера. В математическом смысле оно очень сложное и точно решается только для некоторых конкретных задач. Эти задачи давно решены, поэтому проблема физиков-теоретиков заключается в том, чтобы найти приближенные методы решения этого уравнения. Мы стали применять метод адиабатического приближения. Это метод приближенного решения задач квантовой механики, применяемый для описания квантовых систем, в которых выделяются быстрые и медленные подсистемы. Скорость движения подсистем связана с массой. Если частицы одной подсистемы имеют большую массу, а другой – меньшую, то та подсистема, масса которой меньше, движется быстрее. Однако имеют значение и размеры подсистем. Используя метод адиабатического приближения с учетом специфической геометрии этих структур, удалось решить много задач.

Коллеги из Дубны взяли наши теоретические задачи и использовали мощный математический аппарат. Результатом этого сотрудничества стало порядка 10 статей, а также  доклады на многочисленных международных конференциях.

- Эти исследования носят сугубо теоретический характер или же после проведения экспериментов могут найти применение в приборостроении?

- Изначально наши исследования носили скорее теоретический характер, однако в 2008 году группе армянских физиков, во главе с профессором Кареном Гамбаряном, удалось экспериментально реализовать квантовые точки эллипсоидальной формы, что для нас было очень важным событием. Стало ясно, что эти структуры можно рассматривать в качестве перспективных кандидатов на роль активных элементов наноэлектронных приборов следующего поколения и, в частности, лазеров на квантовых точках.

По квантовым структурам эллипсоидальной геометрии наши работы были опережающими. Если проследить развитие электроники, то в начале ХХ века это была радиофизика, потом полупроводниковая электроника, ее сменила микроэлектроника и все современные электронные приборы основывались на полупроводниковой электронике, но со временем физические параметры этих приборов уже не удавалось улучшить. Нужны были новые знания, новая физика, новая электроника малых размеров. Новым этапом стала наноэлектроника, которая нашла широкое применение. Жоресу Алферову удалось получить гетероструктуры, на основе которых, в частности, был создан лазер с новыми параметрами, за что он и получил Нобелевскую премию. Это одна область. Кроме того, на квантовых структурах стали делать транзисторы. Это новое поколение в электронном приборостроении. Квантовые наноструктуры стали использоваться как источники света. Дело в том, что лампы накаливания имеют очень небольшой кпд, не более 20%, и создание новых источников света – светодиодов на квантовых структурах стало переломным моментом в развитии энергетики. Используя новые источники света, часть атомных станций можно будет закрыть. Наноструктуры нашли применение и в медицине. Например, в Израиле действует клиника, где наночастицы используются в химической терапии, то есть оказывают точечное терапевтическое воздействие.

- Вы создали научную школу, подготовили много ученых высокого уровня. Можно ли считать, что по крайней мере в той области, которой вы занимаетесь, проблема преемственности поколений в науке беспокойства не вызывает?

- В определенном смысле мне повезло. Я очень люблю работать с талантливой молодежью. У меня были ученики, с которыми я работал со школьной скамьи, они участвовали в олимпиадах, прекрасно окончили университет, стали прекрасными специалистами. 8 моих учеников уже защитили докторские диссертации, порядка 40 - кандидатские. А это очень серьезная награда за затраченные усилия. Сейчас они работают в РАУ, ЕГУ, Политехническом университете, некоторые в Германии, США.

К сожалению, у нас нет такой структуры, которая могла бы объединить в одном научном учреждении специалистов по физике конденционированных сред, физике полупроводников, но мы активно поддерживаем научные контакты и это дает свои преимущества. Своих учеников я готовлю не только к научной, но и преподавательской работе, что очень важно в плане подготовки научных кадров нового поколения. Однако есть проблемы, о которых я не могу не сказать. Во-первых, у нашего научного сообщества серьезно стоит вопрос смены поколений. В  советские годы в Армении были созданы и сильно развились многие направления физической науки. После распада СССР, когда новообразованным государствам было не до науки, многие активно работающие физики, а также заканчивающие в начале 90-х учебу студенты и аспиранты попросту выехали из страны. Их можно понять, заработная плата была настолько мизерной, что прожить на нее было невозможно. С другой стороны, это были специалисты высокого класса, и они оказались востребованными на Западе. В результате сегодня в Армении почти не осталось специалистов в возрасте от 40 до 50 лет.  А одаренная молодежь есть. Каждый год мы получаем 10-15 талантливых ребят, и этого вполне достаточно для Армении. Выпускники школ с физико-математическим уклоном участвуют в международных олимпиадах, получают дипломы, медали, поступают на физфак ЕГУ или РАУ, оканчивают университеты, защищаются и находят работу в Европе, США, Китае, Южной Корее. Удержать их в Армении очень сложно и не только потому, что зарплата там несравнимо выше, нет и условий для полноценной исследовательской работы, особенно в области экспериментальной физики. Это вторая проблема.

Пользуясь случаем, хочу особо отметить, что для меня большая честь стать лауреатом престижной премии ОИЯР. Вместе с тем, я считаю, что эта премия - результат работы всего коллектива и, в частности, профессора Айка Саркисяна.