U vrhu svetske nauke: Pet epohalnih ruskih pronalazaka

U važnim otkrićima na kojima se danas baziraju fizika, matematika i druge discipline učestvovali su ili su ih predvodili sovjetski i ruski naučnici. Russia Beyond vam predstavlja nekoliko najvažnijih dostignuća ruskih naučnika za proteklih 20 godina.

Revolucionarni uređaji koji se koriste u dve zasebne misije na Marsu

Marsova naučna laboratorija objavila je 28. septembra 2015. godine da su otkriveni dokazi prisustva slane vode koja protiče ispod nedruželjubive površine Crvene planete. Zahvaljujući instrumentu DAN (Dynamic Albedo of Neutrons) ruske proizvodnje, agenciji NASA je pošlo za rukom da sastavi kartu količine i rasporeda vodonika ispod površine, a takođe i hemijski sastav vode.

Rover Curiosity

Getty Images

DAN je jedini ruski instrument na planetarnom roveru Curiosity. On se oslanjao na podatke koje detektuje ruski instrument HEND (High Energy Neutron Detector), napravljen u ruskom Institutu za kosmička istraživanja (specijalno za potrebe misije agencije NASA „Mars Odyssey 2001“). Zahvaljujući tom uređaju oko polova ove planete otkriveni su pojasevi zaleđene vode.

Podaci koje su detektovala dva različita ruska instrumenta upoređeni su kako bi se dobila bolja slika. Podrazumeva se da su pomenute misije imale ogroman značaj, ne samo u pogledu potrage za vodom, nego i za oblicima života. Tamo gde ima vode obično ima i života.

Kvantni metamaterijali

Zavređuje pažnju zajednička rusko-nemačka težnja da se kao kontrolni elementi u nizovima električnih superprovodnika koriste naizgled potpuno neočekivani materijali. Po čemu su ti „metamaterijali“ toliko specifični? Uobičajeno je shvatanje da se materijal sastoji od specifičnih atoma koji definišu njegove karakteristike, tj. gustinu, boju, itd. Međutim, u ovim materijalima ta svojstva su definisana strukturnim rasporedom atoma. Metamaterijali, naime, pripadaju misterioznoj kvantnoj sferi gde su zakoni fizike krajnje „magloviti“.

Metamaterijale čine sitni nano-atomi, a oni se sastoje od složenih struktura dugačkih nekoliko stotina metara koje je nemoguće razdvojiti. Oni menjaju svojstva čim se pojave prvi znaci interferencije. Naučnicima je pošlo za rukom da pomoću magnetnog polja aktiviraju i deaktiviraju ta svojstva.

 

Reuters

Ovaj uspeh je postignut u Laboratoriji za materijale-superprovodnike na Nacionalnom univerzitetu nauke i tehnologije MISI, i to zahvaljujući malim česticama koje se zovu dvojni „kubiti“. Za razliku od običnih kubita, dvojni kubit se adaptira i simulira karakteristike datog materijala ili prirodnog procesa. Strukture kubita mogu da vrše složene operacije (kao što je prenos elektronskog zračenja) i da ostanu na kvantnom nivou. Implikacije ovog pronalaska su izuzetno velike. Stvaranjem složenijih sistema kubita mogu se napraviti kvantni simulatori koji reprodukuju i imitiraju svojstva stvarnih procesa i materijala.

Formiranje ugljovodonika može biti beskonačno

Trošenje rezervi nafte je jedan od glavnih uzroka konflikata u svetu. Potreba za stabilnim izvorima goriva uvek je izuzetno značajna. Opšteprihvaćeno je shvatanje da je stvaranje ugljovodonika (elementa koji se koristi za proizvodnju nafte) biološki proces koji podrazumeva raspad odavno mrtvog organskog tkiva i druge hemijske procese u zemlji, pomoću kojih nastaje fosilno gorivo. Ruski naučnici se, međutim, već duže vreme pridržavaju ideje o abiogenom formiranju ugljovodonika duboko u zemlji, oko 150 km ispod površine zemljine kore. Vladimir Kučerov je 2017. godine zajedno sa Jelenom Muhinom i Antonom Kolesnikovom na osnovu svojih ranijih radova pretpostavio da je dubina formiranja ugljovodonika samo 70 kilometara.

Naftne platforme.

Viktor Dračov/TASS

Kao dokaz ovog procesa naučnici su izložili neorganski ugljenik i vodu dejstvu pritiska i temperature prisutne u gornjoj mantiji zemlje, tj. temperaturi od 280-300 °C (za razliku od prethodne koja je iznosila 1000 °C), i pritisku od svega 2-3 GPa (dok je ranije iznosio 5 GPa).

„Sada mi vidimo da se ugljovodonik može formirati u širokom spektru mineraloških i termodinamičkih parametara“, navodi Muhina u istraživanju koje je objavljeno u časopisu Scientific Reports. „Sada znamo da je taj proces moguć, i da je moguć praktično bilo gde u mantiji“.

Po rečima ovog tima naučnika, svet ulazi u eru ugljovodonika. Ostaje da se istraže novi načini njegovog potiskivanja na površinu. „To znači da u zemlji ima daleko više ugljovodonika nego što se ranije mislilo“, dodaje Muhina.

Pereljman i Poenkareova hipoteza

Mnogi pamte priču o matematičaru Grigoriju Pereljmanu koji je odbio da primi milion dolara. Podsećamo da je ovom geniju Institut Clay Mathematics u Kembridžu (Masačusets) dodelio nagradu od milion dolara, ali je ruski asketa odbio da je primi (prethodno je 2006. odbio da primi 10.000 dolara kada mu je dodeljena Fildsova medalja.

Grigorij Pereljman

George M. Bergman/Wikipedia

Dotada nepoznati Pereljman je 2010. godine stekao svetsko priznanje za rešenje Puankareove hipoteze – jednog od sedam velikih nerešenih problema matematike. Džejms Karlson, predsednik CMI (Clay Mathematics Institute) rekao je: „Pereljmanovo rešenje Puankareove hipoteze stavilo je tačku na vekovnu potragu za rešenjem. To je veliki napredak u istoriji matematike koji će se dugo pamtiti“.

Mnogi su se začudili kada je Pereljman kasnije naveo razlog zbog kog nije hteo da primi nagradu: „Meni se ne sviđa ta odluka. Smatram da je nepravedna“, rekao je on. „Mislim da doprinos američkog matematičara [Ričarda] Hamiltona u rešavanju zadatka nije manji od mog“.

Revolucija u oblasti informaciono-komunikacionih tehnologija

Žores I. Alfjorov sa Fizičko-tehničkog instituta „A. F. Jofe” u Sankt Peterburgu jedan je od najčuvenijih naučnika Sovjetskog Saveza i dobitnik nekoliko nagrada za doprinos u fizici. Alfjorov je 2000. godine zajedno sa Herbertom Kremerom sa Kalifornijskog univerziteta u Santa Barbari dobio Nobelovu nagradu iz fizike za svoj rad „Razvoj poluprovodničkih heterostruktura koje se koriste u superbrzoj i optičkoj elektronici“.

Poluprovodnici su materijali koji imaju svojstva kako električnih provodnika tako i izolatora. Oni čine osnovu većine elektronskih sklopova u uređajima koje koristimo u svakodnevnom životu. Prvi heterostrukturni tranzistor Kremer je napravio 1957. godine. Kasnije, 1963. godine, nezavisno od njega Alfjorov je predložio koncepciju poluprovodničkih lasera. Oni se koriste danas u CD čitačima, a pored čitanja i čuvanja podataka moći će da se koriste i za prenos podataka kroz optička vlakna.

Ruski fizičar Žores Alfjorov.

Vladimir Astapkovič/Sputnik

Heterostrukture su veoma važne i za tihe visokofrekventne pojačivače koji se koriste u raznim uređajima od mobilnih telefona do satelita.

Principi koje su prvi otkrili Alfjorov i njegove kolege u oblasti informacionih tehnologija i dalje pokreću ovu sferu u potrazi za bržim sredstvima prenosa podataka.

Daniel Čaljan,
Russia beyond