МГУ имени М.В.Ломоносова
Физический факультет

Константин Алексеевич Свешников

В настоящее время в научной группе К.А. Свешникова и П.К. Силаева (Ю. Воронина, О. Павловский, К. Свешников, П. Силаев, А. Толоконников, М. Улыбышев, Д. Хомовский) в коллаборации с Институтом теоретических проблем микромира МГУ, Институтом физики высоких энергий, Лабораторией теоретической физики ОИЯИ, с которыми кафедру квантовой теории и ФВЭ связывает многолетнее тесное и плодотворное сотрудничество, различными методами ведутся исследования тех непертурбативных и резонансных эффектов в низкоэнергетической физике основных нестранных барионов - нуклонов и их дельта-изобара (роперовского резонанса), которые лежат в основе ядерных сил и напрямую связаны со свойствами вакуумного состояния КХД (квантовой хромодинамики) и механизмами удержания кварков. Актуальность и значимость этих задач дополнительных комментариев не требует, поскольку речь идет о наиболее фундаментальных структурных элементах окружающей нас материи. Кроме того, в XXI веке наконец стала очевидной вся порочность зависимости от органических энергоносителей, прежде всего тяжелых углеводородов, причем уже не только в экологии, но и в глобальной экономике. Единственным эффективным заменителем органического топлива может быть только использование энергии ядер, так как именно в них сосредоточена подавляющая часть массы вещества, а по известному закону E=mc2 выделяемая энергия всегда пропорциональна разности масс. Существующий сегодня способ получать эту энергию через использование расщепляющихся элементов имеет много известных всем отрицательных свойств, и ко всему прочему крайне низкую эффективность - чтобы обеспечить топливом один ядерный реактор на медленных нейтронах, необходимо по крайней мере два обслуживающих его реактора на быстрых нейтронах. В то же время, масса токовых up- и down-кварков порядка 5-7 Мэв, а нуклоны массой 940 Мэв состоят из 3 таких кварков. Иными словами, практически вся масса нуклонов возникает из энергии взаимодействия между кварками (того самого, которое удерживает их внутри нуклона), и если эту энергию научиться извлекать - дальше считайте сами. При этом никаких тепловых нейтронов в принципе появиться не может - такая энергия должна быть существенно более "чистой".

Но если распад протона - это еще только science fiction, поскольку в нашем мире закон сохранения барионного числа пока исключений не знает, то уже имеются все основания полагать, что при низких энергиях нуклоны представляют собой специфические солитоноподобные кластеры - кварковые "мешки", окруженные облаком виртуальных пионов, и именно такая существенно нелинейная структура нуклонов лежит в основе ядерных сил, управляющих реакциями синтеза и деления ядер. А нелинейность, как известно, может творить чудеса, поскольку при этом, как и в резонансе, малое исходное возмущение может привести к сколь угодно большим изменениям амплитуд. Поэтому исследование непертурбативных свойств нуклонов и других адронов при низких энергиях оказывается задачей, имеющей не только принципиальное общетеоретическое, но и глобальное прикладное значение. И это уже понимают не только самые продвинутые и упертые физики, но и правительства G-8 и G-20. Так, в 2009 г. в США в рамках пакета мер по стимулированию американской экономики было создано и уже действует новое Агенство по передовым исследованиям в области чистой энергетики - ARPA-E с многомиллиардным бюджетом. В РФ постановлением Президента от 01.10.09 наши ведущие научные центры в данной области - ИФВЭ, ИТЭФ, Курчатовский ин-т и Санкт-петербургский ИЯФ выведены из ведомства Росатома и на их основе создан научно-исследовательский "Курчатовский центр", подчиненный непосредственно правительству РФ, а финансирование совместного проекта ИФВЭ, ИТПМ МГУ и кафедры квантовой теории и ФВЭ "Исследование непертурбативных эффектов в сильном взаимодействии" в 2010 году в рамках госконтракта будет увеличено в несколько раз.

Стоит заметить, что в 60-80-ых годах XX века один такой глобальный проект уже предпринимался - это мюонный катализ термоядерного синтеза в холодном водороде. К сожалению, усилия десятков первоклассных исследовательских групп в СССР, США, Западной Европе нужного результата не достигли (или не успели достичь) - вместо необходимых для экономической эффективности 10 000 циклов "работы" мюона как катализатора реакции синтеза удалось надежно гарантировать только 150 (хотя уже были шансы получить и 1000-1500), после чего проект был похоронен развалом СССР. А зря - в случае успеха мы бы сейчас существовали в куда более разумно устроенном мире...

Особое место в этих исследованиях занимает эффект поляризации вакуумного состояния квантованных полей. На примитивном уровне вакуумное состояние - это пустота, где ничего нет. Но это только так кажется. Все имеющиеся в низкоэнергетической физике адронов результаты однозначно указывают на то, что сложная структура вакуума КХД играет определяющую роль в феномене конфайнмента. А эффекты поляризации электродинамического вакуума начинают играть все более существенную роль в нанофизике. В частности, казимировские силы уже всерьез приходится учитывать при работе на наноуровне. Подробнее об этом вы прочитаете в статьях П.К. Силаева и М.В. Улыбышева.

Надеюсь, теперь читателю ясно, что в свете вышесказанного игра явно стоит свеч и работы в этом направлении активно ведутся во всех ведущих научных центрах, связанных с физикой микромира. Поэтому если вы решите выбрать нашу кафедру и это направление исследований, то можете не сомневаться - здесь вам откроются "широкие перспективы и высокие горизонты".