"Sarebbe stato meglio senza il Premio Nobel". Il fisico Mikhail Katsnelson sulle scoperte

Ho prenotato in anticipo: quello che fa è capito da poche centinaia di persone nel mondo. A nome nostro, aggiungiamo che è anche un vero cavaliere dell'Ordine del Leone dei Paesi Bassi. E il vincitore del Premio Lenin Komsomol. Bene, cosa pensi che faccia Mikhail Katsnelson? Beh, il grafene ovviamente!

Mikhail Katsnelson è un fisico, viene da Magnitogorsk, dove ha studiato a scuola. E a Chelyabinsk, ci siamo incrociati alla cerimonia del premio Bright Past (ricordiamo che viene assegnato ai nostri famosi connazionali che lavorano in terra straniera).

Quindi, discutere di grafene a livello filisteo con un professore, ovviamente, non sono affari nostri. Per chi non lo sapesse, il grafene è, per così dire, un materiale bidimensionale. Il carbonio diventa grafene quando viene "imbrattato" con uno strato spesso esattamente un atomo. E poi il materiale mostra molte proprietà sorprendenti che non sono affatto caratteristiche del carbonio. Si prevede di produrre componenti elettronici subminiaturizzati dal grafene. Ecco fatto, non vedrai mai più la parola grafene in questa intervista!

E abbiamo parlato delle attività di Katsnelson, il divulgatore della scienza. In co-autore con Valentin Irkhin, il nostro interlocutore ha scritto un libro sorprendentemente diverso da un libro di testo di fisica: “Statuti del cielo. 16 capitoli su scienza e fede. Negli "Statuti" i fisici di "alto livello", per così dire, cercano di conciliare l'apparato concettuale delle religioni e delle scienze naturali. Che cos'è un "miracolo" dal punto di vista di uno scienziato-osservatore? Le leggi della natura e le leggi religiose non si contraddicono a vicenda? Il Vangelo nega il processo evolutivo? Il libro è di pubblico dominio, puoi prima passare attraverso i tuoi occhi.

Mikhail Iosifovich, dimmi, come hai trovato il tempo nel tuo programma per scrivere un libro che è improbabile che porti dividendi, benefici materiali? O portare?

No, certo... La storia è così. Era il 2000 o il 2001, quando ero a Ekaterinburg. Nel 1998 è morto il mio insegnante, una persona molto importante per me, l'accademico Sergei Vasilievich Valtsovsky, e dopo di lui è morto il manoscritto del libro "Il quadro moderno della scienza naturale del mondo", una sorta di libro di testo di scienze naturali per le discipline umanistiche, è rimasta. I parenti di Sergei Vasilyevich si sono rivolti a me e al mio collega Valentin Irkhin con la richiesta di completare il libro, la sezione sul rapporto tra scienze naturali e religione, l'arte è rimasta incompiuta lì ... Certo, sono rimasto terribilmente sorpreso, perché ho considerato e Mi considero ancora una persona molto poco istruita nelle discipline umanistiche. Ma Valya Irkhin mi ha convinto: proviamo.

Abbiamo esaminato una quantità folle di libri, finito un capitolo e, mentre lo stavamo facendo, ci siamo coinvolti e abbiamo deciso di scrivere un libro intero.

Ora non avrei tempo per questo! Non è che non ricevessi dividendi, ma i nostri colleghi erano sospettosi delle nostre attività, questo non era molto incoraggiato. Poi, all'inizio degli anni 2000, era difficile fare scienza in Russia, e poi ho pensato che dal momento che non potevo svolgere un lavoro scientifico al livello adeguato, sarei stato impegnato nella divulgazione e nell'insegnamento. Adesso non riesco a scrivere niente del genere, non ho tempo, ma poi lo facevo con grande entusiasmo.

Gli Statuti del Cielo cita tante fonti diverse, dalla Bibbia e altri testi religiosi alla fantascienza moderna, Ursula Le Guin, per esempio. Ti occupi di fantasia?

Valya Irkhin è uno specialista assolutamente unico. Di professione è fisico, ma conosce bene i testi canonici di varie religioni. Puoi sempre ricevere consigli da lui su qualsiasi traduzione della Bibbia in qualsiasi lingua di qualsiasi epoca. Studiò anche testi indiani e una varietà di ... qui stava preparando una selezione di citazioni da testi canonici. E la fantascienza, le canzoni di Vysotsky e così via - l'ho preparata. Così è stato scritto il testo insieme, io ho scritto più puramente letterario.

Hai ricevuto recensioni sul libro: “Cosa si concedono questi fisici?! Come possono giudicare queste cose? Forse ti hanno scritto dei pazzi?

No, i pazzi non scrivevano. Ma i colleghi fisici hanno reagito con grande sospetto. Non ho sentito commenti seri dagli umanisti, ma alcuni hanno guardato da vicino i nostri scritti anche, forse, in modo più dettagliato di quanto meriterebbero. In particolare, il professor Miroshnikov (n.d. Yuri Ivanovich Miroshnikov - a quel tempo capo del Dipartimento di Filosofia dell'Istituto di Filosofia e Giurisprudenza del ramo degli Urali dell'Accademia delle scienze russa) scrisse due approfondite recensioni e ci invitò a partecipare alle raccolte di opere scientifiche del suo dipartimento. E ho anche letto alcune lezioni per studenti laureati sulla filosofia della scienza. E anzi a qualcuno sembrava che fosse tutto leggero, ma le persone sono delicate, queste recensioni non mi sono arrivate.

Il mio sguardo ha catturato il capitolo "Miracolo". Capisco cosa intendi tu, come scienziato, con questa parola: eventi molto improbabili. Credi nei veri miracoli?

La domanda difficile è come relazionarsi con i miracoli. Sette miliardi di persone vivono sulla Terra, ogni giorno ci sono decine e centinaia di eventi. È un miracolo che durante la pioggia una sola goccia cada esattamente sulla testa di qualche chiodo che spunta dalla staccionata? Bene, ci sono molte gocce, alcune colpiranno sicuramente! Puoi andare più a fondo. In particolare, il famoso psicologo Jung sviluppò il concetto di sincronicità, in opposizione alla causalità. La stragrande maggioranza dei miei colleghi si sente male per tali idee, perché i miracoli non si adattano all'immagine moderna del mondo. Per un fisico, questo non ha senso, non so cosa farne. Ma come persona... molti eventi possono essere interpretati come miracoli. È necessario?

Cosa ti ha colpito di più nel mondo della scienza, dell'ingegneria, della tecnologia nel 2017?

C'è un tale aneddoto che il Chukchi non è un lettore, il Chukchi è uno scrittore! In questo senso sono assorbito dal mio stesso lavoro, quindi qui sono di parte. Ci sono dei gusti, degli argomenti preferiti... È difficile guardare in modo imparziale. Ma in particolare, ho avuto diverse visite, diverse conversazioni, dopo di che ho riconsiderato il mio atteggiamento nei confronti dei computer quantistici. Ora mi sembra che ci sia qualcosa di serio dietro questo.

Nota. Ndr: Un computer quantistico è un dispositivo ipotetico che utilizza una logica di calcolo fondamentalmente diversa, diversa dai computer moderni, basata sui postulati della fisica quantistica. (teoricamente) eseguirà alcune attività trilioni di volte più velocemente degli attuali supercomputer.

Cosa obbliga il titolo di cavaliere olandese? O forse ci sono dei vantaggi, beh, puoi saltare la fila in un negozio o in farmacia?

No, non ci sono vantaggi! Ma nelle occasioni solenni è necessario indossare una barra degli ordini. Forse sto prendendo la cavalleria troppo sul serio. Sono un fisico russo, cittadino russo, ma allo stesso tempo sono membro dell'Accademia Europea, ecco il badge. E in tale veste, credo sia un dovere che mi sono assunto: contribuire al miglioramento delle relazioni tra Russia ed Europa, soprattutto nel campo della cooperazione scientifica. Anche se non sono un diplomatico, non un politico, al meglio delle mie capacità. A volte i giornali olandesi mi intervistano, va bene: qui, fisico russo, puoi parlare con lui di questo e di quello.

Cosa rispondi quando ti chiedono perché non vivi in ​​Russia?

Vede, sfortunatamente, non posso lavorare al giusto livello nella mia terra natale. Visito costantemente la Russia, lavoro con l'Università Federale degli Urali e non sulla carta, ma in realtà ci stiamo lavorando. Come fisico, sono fiorito nei Paesi Bassi. Certo, è un peccato, ma il lavoro mi fa andare avanti. Cosa farò lì quando andrò in pensione? Non lo so ancora.

Vice Direttore Artistico, Produttore

Dopo essersi diplomato al Gnessin Institute nel 1976, è entrato in una delle migliori orchestre del mondo: la Grand Symphony Orchestra della Radio e Televisione di Stato dell'URSS, in seguito BSO. P.I. Tchaikovsky, che è stato guidato dall'eccezionale direttore d'orchestra russo Vladimir Fedoseev per 40 anni.

Durante 15 anni di lavoro nella BSO, ha incontrato musicisti e giornalisti famosi, che lo hanno aiutato nel suo ulteriore lavoro come produttore, cosa che ha fatto negli ultimi 25 anni.

Un altro violinista...

Ha lavorato con V. I. Fedoseev per quasi 20 anni come violinista, regista, produttore

Rudolf Barshai, dopo una lunga assenza, ha condotto in Russia, il produttore era M. Katsnelson.

Dal 1991 al 1994 ha lavorato nell'Orchestra Nazionale Russa - la prima orchestra russa privata - sotto la direzione di Mikhail Pletnev, che ha fatto una brillante carriera come pianista e direttore d'orchestra.

Solo i migliori solisti hanno suonato con l'Orchestra Pletnev (Mikhail Pletnev e Viktor Tretyakov)

A sinistra M. Katsnelson con sua moglie Elena, a destra giornalista, presentatore televisivo S. Nikolaevich con il primo produttore di RNO T. Sukhacheva, al centro un giovane direttore d'orchestra americano

In questa orchestra, M. Katsnelson cessò di essere un violinista e divenne il direttore di questo gruppo. L'orchestra era appena stata creata, le sue connessioni nel mondo artistico e giornalistico erano richieste, e iniziò la sua attività amministrativa e produttiva. Lavorare in un'orchestra privata mi ha insegnato a collaborare con sponsor e investitori. È in RNO che ha maturato una preziosa esperienza lavorando con banche e grandi aziende disposte a investire in progetti creativi.

Ora nelle mani non c'è un violino, ma documenti

Con il violinista austriaco Yulian Rakhlin al festival Violinist for All Seasons

Con Yury Bashmet nella sala artistica dell'Aula Magna del Conservatorio dopo la prima esecuzione del concerto per viola, violoncello e orchestra da camera di Alexei Rybnikov

Con Nikolaj Petrov. Al suo festival "Kremlin Musical" è stato il regista
Zuben Metta con la moglie, incontro all'aeroporto di Sheremetyevo
Ekaterina Mechetina è la prima interprete di opere di A. Rybnikov: Concerto Grosso n. 1,2 e Sonate per pianoforte n. uno

Questa esperienza lo ha aiutato quando ha lavorato per diversi anni con Boris Belenky al progetto Crystal Turandot, Alexander Krauter presso l'agenzia artistica Krauterkontsert e Nikolai Petrov, People's Artist of the USSR, al festival internazionale Musical Kremlin. In questi progetti è riuscito ad attrarre non solo finanze, ma anche designer, amministratori, molti musicisti e artisti con i quali aveva già collaborato in precedenza.

Nel 2004, Katsnelson ha creato l'agenzia artistica Concert City e ha tenuto diversi importanti progetti, tra cui il festival internazionale dedicato all'80° anniversario dell'eccezionale violinista Yulian Sitkovetsky "Violinist for All Seasons", al quale sono state invitate star mondiali: Yulian Rakhlin (violino, Austria), Jeannine Jensen (violino, Olanda), Alena Baeva (violino, Russia), Liana Isakadze (violino, Georgia), Alexander Rudin (violoncello, Russia), Bella Davidovich (pianoforte, USA), Dmitry Sitkovetsky (direttore d'orchestra, violino, UK).

Presso l'agenzia Crowtherconcert, ha avuto l'opportunità di incontrare e collaborare con personalità come James Levine, direttore artistico del Metropolitan Opera, Zuben Metta - direttore principale della Israel Philharmonic Orchestra, Kathleen Battle - brillante soprano del Metropolitan Opera, Evgeny Kisin - pianista del mondo e ovviamente collabora con il festival Chereshnevy Les e il suo fondatore Mikhail Kusnirovich, che ha creato il progetto artistico più creativo di Mosca.

Al festival Cherry Forest è iniziata la sua collaborazione con Alexei Rybnikov. La prima della Sinfonia n. 5 "Resurrection of the Dead" sotto la direzione del direttore Teodor Currentzis, in seguito è stato possibile pubblicare un disco presso la compagnia Melodiya con una registrazione video di questo concerto. E un concerto in sala. Tchaikovsky e il DVD hanno avuto successo con il pubblico e la critica e ha ricevuto un'offerta da Alexei Rybnikov per iniziare a lavorare ai suoi progetti sinfonici come produttore. Negli ultimi anni, nelle migliori sale di Mosca e con i migliori direttori e solisti, si sono svolti numerosi e significativi concerti, registrazioni audio e video con la musica di Alexei Rybnikov: direttori Valery Gergiev, Vladimir Fedoseev, Alexander Sladkovsky, Mark Gorenstein, solisti - Yuri Bashmet, Alexander Knyazev, Alena Baeva, Ekaterina Mechetina, Boris Andrianov e molti altri.

Kathleen Battle - protagonista del Metropolitan Opera

Con Evgeny Kissin dopo un concerto trionfante

Con Maya Plisetskaya al festival Self-Portrait di R. Shchedrin dedicato al 70° compleanno del compositore

Dal 2008 ha iniziato a collaborare con il Teatro Alexei Rybnikov e negli anni è riuscito ad organizzare tournée teatrali in Israele, Stati baltici, Finlandia, USA e Canada, a tenere diversi concerti d'autore di Rybnikov con musiche per teatro e cinema ( direttore Sergey Skripka), oltre a due concerti per l'anniversario nella Sala Grande del Conservatorio di Mosca con la partecipazione dell'Orchestra Sinfonica Accademica di Stato. Svetlanov e l'Orchestra Sinfonica di Mosca "Russian Philharmonic".

Con il direttore e pianista austriaco Justus Franz e il violoncellista Alexander Knyazev, primo interprete del Concerto di Rybnikov

Con Vladimir Spivakov al Cherry Wood Festival

Con Mstislav Rostropovich e il timpanista Valery Polivanov all'Autoritratto Festival dedicato al 70° anniversario di R. Shchedrin

Grazie ad un contatto di lunga data con la compagnia Melodiya, M. Katsnelson è riuscito a pubblicare diversi dischi con composizioni di Rybnikov: Concerto Grosso n. 1 "Blue Bird" e Concerto Grosso n. 2 Sfinge settentrionale, Sinfonia n. 5 "Resurrection of the Dead", concerto per violoncello (solista - Alexander Knyazev, direttore - Alexander Sladkovsky), un'antologia di musica per pianoforte di compositori sovietici, nonché remake di due famose opere rock "Juno and Avos" e "The Star and Morte di Joaquin Murieta » su dischi in vinile.

Con Alexander Sladkovsky, che ha fatto una brillante carriera come direttore d'orchestra e direttore artistico

Con la pianista Irina Schnittke al concerto di Evgeny Kissin

Con Zoya Boguslavskaya alla consegna del Premio Triumph ad Alexei Rybnikov

Dal 2017, MN Katsnelson è membro del consiglio di amministrazione della Russian Authors' Society (presidente - Krichevsky Andrey Borisovich).

1976-1991 - La Big Symphony Orchestra della State Television and Radio Broadcasting Company, poi la BSO im. PI Tchaikovsky (direttore artistico, People's Artist of the USSR - Vladimir Fedoseev) - artista dell'orchestra

1991-1994 - Russian National Orchestra (direttore artistico, People's Artist of the Russian Federation - Mikhail Pletnev) - artista d'orchestra, direttore

1994-1996 - "Muses of Freedom" - "Crystal Turandot" (premio teatrale, direttore artistico - Boris Belenky) - direttore esecutivo

1994-1999 - BSO im. Tchaikovsky (direttore artistico, People's Artist of the USSR - Vladimir Fedoseev) - regista

1999-2001 - Orchestra Sinfonica di Stato "Young Russia" (direttore artistico, People's Artist of the Russian Federation - Mark Gorenstein) - direttore

2002-2004 - Krauterconcert (Direttore Generale - Alexander Krauter) - produttore

2004-2006 - Cremlino musicale - Festival Internazionale (Direttore artistico, Artista popolare dell'URSS - Nikolai Petrov) - Direttore

Dal 2006 a oggi Workshop sotto la direzione di Alexey Rybnikov, Teatro Alexey Rybnikov - Vice Direttore Artistico, Produttore

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Ha ricevuto un nativo della Russia Mikhail Katsnelson. Il rapporto affermava che Katznelson ha ricevuto il premio per "aver utilizzato idee dalla fisica delle particelle nello studio del grafene". Quali erano esattamente queste idee e come venivano utilizzate, lo stesso Mikhail Katsnelson ha detto a Lente.ru.

Lenta.ru: Quest'anno hai ricevuto il Premio Spinoza. Come segue dal messaggio ufficiale, per il lavoro sul grafene. Raccontaci di più su di loro.

Prima di tutto, devo dire che prima dell'inizio di tutta questa attività nel 2004, ero molto lontano dal grafene. Più precisamente, mi occupavo di magnetismo, la fisica dei sistemi fortemente correlati (qualsiasi tipo di superconduttività). Nessun nanotubi, effetto Hall quantistico e altre sezioni caratteristiche di uno specialista del grafene. Tuttavia, nel 2004 sono qui a Nijmegen ( A quel tempo, Mikhail Katsnelson viveva già nei Paesi Bassi - ca. "Tapes.ru"), ha incontrato Andrey Geim e Kostya Novoselov. Kostya era uno studente laureato qui, che difendeva solo la sua tesi, e Andrei era presente come co-supervisore del lavoro. Volevo parlargli della dissertazione di Kostya: era sul magnetismo, un argomento che mi era vicino in quel momento. Andrei quasi immediatamente mi disse che non si occupavano più di questo argomento e iniziò a porre alcune domande relative al grafene - sugli elettroni di Dirac in un campo magnetico. In qualche modo, parola per parola, sono stato coinvolto in questa attività.

All'inizio, devo ammettere, non l'ho preso molto sul serio. E poi si è scoperto che lo facevo da otto anni: ora l'attività del grafene rappresenta il 70 percento di tutto il mio lavoro. Forse il fatto che venissi da un'altra area ha giocato nelle mie mani, ha permesso di guardare molti problemi da un'angolazione leggermente diversa da quella che guardavano le persone con il giusto background, per così dire. A quel tempo, si sapeva che gli attuali portatori del grafene sono (terminologia) fermioni di Dirac privi di massa. In un modo semplice, assomigliano a particelle che vengono accelerate a velocità dell'ordine della velocità della luce. Cioè, questi stessi fermioni sono descritti da equazioni simili alle equazioni di tali particelle relativistiche negli acceleratori, con l'unica differenza che il ruolo della velocità della luce è svolto da un valore che è 300 volte inferiore a questa velocità. Questo è, se vuoi, un modello dell'Universo, in cui le costanti mondiali sono diverse e le leggi della fisica, in generale, sono le stesse.

Il Premio Spinoza, intitolato al filosofo olandese Benedict Spinoza, è stato organizzato dall'Organizzazione olandese per la ricerca scientifica di base (NWO) nel 1995. Questo è il più alto riconoscimento scientifico nei Paesi Bassi. Viene assegnato a scienziati olandesi leader nella scienza. Non esiste un elenco chiaro dei campi scientifici presi in considerazione dalla commissione: la decisione sul premio viene presa separatamente per ogni scienziato nominato. I vincitori ricevono una statua in bronzo di Spinoza e condividono anche 2,5 milioni di euro, che possono spendere per ulteriori ricerche scientifiche.

Si è scoperto che una tale visione dal lato della meccanica quantistica relativistica (la teoria degli oggetti quantistici, che obbedisce anche alla teoria della relatività) si è rivelata molto fruttuosa. A quanto pare, il nostro lavoro più famoso sulla teoria del grafene è quello che abbiamo chiamato Klein tunneling () e, per quanto ho capito, è stato particolarmente notato nel premio.

È di questo che sta parlando. Nella meccanica quantistica esiste un tale fenomeno: il tunneling. È molto importante perché determina molti fenomeni utili: alcuni tipi di decadimento nucleare, radioattività, effetti nell'elettronica dei semiconduttori. L'essenza del fenomeno è la seguente: le particelle quantistiche, a differenza di quelle classiche, possono attraversare potenziali barriere con una certa probabilità. Cioè, se metti un muro, la particella può filtrare attraverso di esso. C'è una sottigliezza qui: si ritiene che la meccanica quantistica funzioni per tutto ciò che è piccolo e la meccanica classica per tutto ciò che è grande, quindi quando la barriera diventa alta e larga, la meccanica quantistica dovrebbe coincidere con la classica. Ciò significa che non ci saranno tunnel. Ma per le particelle ultrarelativistiche, per ogni sorta di ragioni molto profonde e interessanti, la situazione è diversa: attraversano la barriera, non importa quanto alta e larga sia. Questa è una proprietà molto generale e molto interessante, che abbiamo chiamato Klein tunneling, perché è in qualche modo correlata al cosiddetto paradosso di Klein nella meccanica quantistica (di certo non lo spiegherò in questo momento). Nel corso del tempo, si è scoperto che questa è una cosa molto importante. Tre anni dopo, questo effetto è stato confermato sperimentalmente. Ero, ovviamente, oltre la testa felice: questa è la gioia più grande per un teorico: prevedere correttamente qualcosa. Non capita spesso che ci riesca.

E chi ha confermato?

Il primo era il gruppo di Philip Kim alla Columbia University di New York (a proposito, erano i principali concorrenti di Andrey e Kostya in materia di grafene). Ora questo, probabilmente, è già stato confermato in decine di opere. Ma il fascino principale di questo lavoro è che spiega perché il grafene è interessante in linea di principio.

Il fatto è che nel grafene, come nei semiconduttori, ci sono buchi e ci sono elettroni. In questo caso, il materiale è facile da passare da una conducibilità all'altra, ad esempio per passare dalla conduttività del foro (quando i principali portatori di carica sono fori carichi positivamente) all'elettronica e viceversa. Per fare ciò, è sufficiente, ad esempio, applicare una tensione elettrica esterna, in inglese chiamata gate voltage, a un foglio di grafene. Allo stesso tempo, in condizioni normali, il grafene contiene sempre disomogeneità interne, cioè ci sono regioni con conduttività elettronica e ci sono regioni con conducibilità lacuna - tali pool di elettroni e lacune (). Perché si verifica? Ciò è dovuto, ad esempio, al fatto che il grafene è bidimensionale e qualsiasi sistema bidimensionale subisce forti fluttuazioni a qualsiasi temperatura finita. Quindi, se non ci fosse il tunneling di Klein, che consente agli elettroni di passare attraverso le regioni dei buchi e viceversa, tutti gli elettroni nel grafene si troverebbero in queste pozze e il grafene stesso non sarebbe un materiale conduttivo.

Un altro fatto importante: in quasi tutti gli altri materiali semiconduttori, non puoi passare continuamente dalla conduzione elettronica a quella del foro, devi necessariamente passare attraverso la regione dell'isolante, quando il materiale smette di condurre. Nel grafene, tuttavia, non esiste una tale regione - questa è anche una conseguenza di vari tipi di effetti relativistici descritti nel mio lavoro sulla conduttività quantistica minima del grafene.

Comunque sia, ma tutto ciò suggerisce che l'elettronica del grafene non può essere costruita come un analogo dell'elettronica al silicio o al germanio. Nei transistor più semplici, applicando tensione alla regione centrale (ad esempio elettronica), puoi bloccarla o sbloccarla. A causa del tunneling di Klein, non puoi mai bloccare un normale transistor nel grafene. Cioè, il transistor al grafene dovrebbe essere disposto in un modo completamente diverso.

Insieme ai miei amici di Manchester, ho partecipato ad alcuni dei lavori fondamentali in quest'area: come realizzare correttamente un transistor al grafene. Il meglio che possiamo offrire è la cosiddetta geometria verticale. Con un tale schema, la corrente non scorre attraverso il foglio di grafene, ma da un foglio all'altro ( e ).

Devo dire che tutte le altre parole che ho detto - l'esistenza di conduttività quantistica minima, lacune e pool di elettroni - sono anche legate ad alcuni dei miei lavori. Cioè, dal mio punto di vista, ho potuto partecipare in modo significativo alla formazione della lingua per questo nuovo campo, che, in generale, ora tutti usano. E sono contento che la comunità scientifica abbia trovato importanti questi lavori.

Qual è lo stato attuale di tutta questa scienza? Dici che negli ultimi anni sei stato attivamente coinvolto in questo.

Condizioni eccellenti. Il grafene è solo una favola per diversi motivi. Bene, prima di tutto, le persone sono brave ( ride).

E, in secondo luogo, un meraviglioso equilibrio tra teoria ed esperimento, una vera e propria cooperazione. Cioè, non appena viene previsto un effetto, viene immediatamente verificato. O, diciamo, è in corso un esperimento - e immediatamente i teorici riprendono la spiegazione delle informazioni ricevute. Possiamo dire che tutta questa attività attorno al grafene è solo una fisica esemplare. Se, ad esempio, lo confrontiamo con un altro settore della moda attuale, dove, in generale, molte persone si stanno addirittura allontanando gradualmente dal grafene - con i cosiddetti isolanti topologici - allora un tale equilibrio, a mio avviso, non è ancora stato raggiunto. Là, grosso modo, ci sono cento (o mille) teorici per sperimentatore. La fantasia funziona per tutti, ma non ci sono abbastanza esperimenti per portare i teorici sulla Terra.

Eppure, il grafene è un sistema abbastanza semplice, non come gli stessi superconduttori ad alta temperatura. Ci sono così tante cose ammucchiate lassù: le loro formule chimiche sono piuttosto complesse e la struttura cristallina è complessa - un milione di tutti i tipi di fattori. Pertanto, non ci sono innovazioni speciali, in generale. Ora - quanto? - Per 25 anni le persone hanno armeggiato, ma non si può dire che abbiamo capito qualcosa di importante lì, che abbiamo risolto il problema. E nel grafene, poiché le persone sono buone, poiché i teorici interagiscono notevolmente con gli sperimentatori e poiché il sistema è ancora relativamente semplice, il progresso è colossale. Al momento, a livello della teoria della singola particella del grafene (il modello più semplice in cui non si considera l'interazione dei portatori di carica tra loro), quasi tutto è già stato fatto: è stato sviluppato un linguaggio e il principale sono stati scoperti gli effetti. Mi sono anche un po' annoiato, lo confesso, e ho pensato di trasferirmi in un'altra zona. Ma ancora, a causa dei colossali progressi nella tecnica dell'esperimento, la qualità dei campioni è già diventata così alta che è diventato possibile sopprimere tutte queste pozzanghere di cui ho parlato e che impediscono qualsiasi effetto sottile osservato, per avvicinarsi molto al cosiddetto punto di Dirac, al caso più interessante, e si cominciarono a osservare sperimentalmente gli effetti a molte particelle, effetti che sono essenzialmente legati proprio all'interazione degli elettroni tra loro. Ed è come se un nuovo mondo si aprisse di nuovo. Cioè, il futuro della teoria del grafene risiede proprio in tali effetti a molte particelle: ora ci sono molti compiti interessanti qui.

Hai menzionato il punto Dirac. Raccontaci di più su di lei.

Spero che i tuoi lettori ricordino da scuola che uno dei punti di partenza della meccanica quantistica è stata la teoria dell'atomo di Niels Bohr. Una delle disposizioni principali di questa teoria affermava che gli elettroni in un atomo non possono avere alcuna energia, ma solo alcuni livelli di energia discreti. Ora questo è già stato più volte testato nella pratica - ad esempio, nei sistemi isolati (si possono anche chiamare "atomi artificiali"), noti come punti quantici, lo spettro di energia è discreto (cioè consiste di valori individuali).

Se passiamo ai solidi, lo spettro è più complicato. Nei semiconduttori convenzionali abbiamo a che fare con questa situazione: alcune bande di energia sono completamente riempite e altre completamente vuote. Se abbiamo una banda parzialmente riempita di queste energie consentite, è un metallo, un conduttore. Se alcune bande sono completamente riempite e altre sono vuote, è un semiconduttore o un isolante. Il grafene è piuttosto unico perché nel suo stato fondamentale ha anche una fascia completamente riempita e una fascia completamente vuota, ma non c'è spazio tra di loro. E se guardi come appare, disegna un'immagine di come funziona questo centro energetico, quindi questa striscia piena può essere rappresentata come una specie di cono, su cui si trova lo stesso cono in cima. Il posto più interessante nello spettro degli elettroni è questo cono. Ebbene, se, come sappiamo nella fisica dei semiconduttori, nella fisica dei metalli, proviamo a costruire una sorta di modello - noi fisici diciamo Hamiltoniano - che descriva una situazione del genere, allora sarà molto simile all'Hamiltoniana di Dirac della relativistica meccanica quantistica.

Questo punto è chiamato punto di Dirac. Se il grafene non è drogato (cioè, non riempiamo né elettroni né buchi nel grafene), allora a questo punto c'è la fisica più interessante.

A questo punto compaiono effetti elettronici molto interessanti. Uno dei fondamenti della nostra comprensione dei solidi e dello stato condensato in generale (solidi e liquidi) è la teoria del liquido di Fermi sviluppata dal grande fisico sovietico Lev Landau. In parole povere, questa teoria afferma che l'aggiunta della teoria dell'interazione elettronica a un elettrone alle equazioni non porta a nuovi effetti qualitativi, cioè non è molto importante: alcuni parametri del modello cambiano semplicemente. Diciamo, invece di un valore della massa, il momento magnetico, devi considerare gli altri, e basta. Questo è il motivo per cui il modello con elettroni non interagenti di solito fornisce una buona approssimazione.

Quindi, a quanto pare, il grafene vicino al punto di Dirac è un'eccezione, cioè la teoria del liquido di Landau Fermi non funziona lì. E questa, in generale, era nota da tempo come una costruzione teorica, proposta molto prima della scoperta del grafene dal mio amico e coautore Paco Ginea e da altri teorici in Spagna. Tutto questo è stato recentemente confermato sperimentalmente. E ora, mi sembra, gli sforzi principali dei teorici che lavorano nel campo del grafene dovrebbero essere concentrati sulla comprensione di questo stato non Fermi-liquido, sulla comprensione del tipo di effetti che ci si può aspettare dall'interazione interelettronica. Questa è un'area così nuova, fresca, estremamente attraente in cui lavorare.

Qual è la matematica lì? C'è qualcosa di interessante non solo per i fisici?

La teoria a un elettrone è l'equazione di Dirac, da un punto di vista formale, equazioni differenziali alle derivate parziali lineari. È bella matematica. Anche i matematici lo ammettono - guarda, recentemente i nostri ragazzi (del nostro gruppo) sono tornati da San Pietroburgo da una grande conferenza sui giorni di matematica sulla diffrazione - 2013. Ad esempio, per costruire una teoria matematica seria, e non puramente qualitativa, del tunneling di Klein, è necessario utilizzare una matematica molto bella ed elegante - la cosiddetta approssimazione semiclassica, ma molto più sottile rispetto al caso del quantistico ordinario meccanica. Solo per tenere conto di questo tunnel di Klein.

E se stiamo parlando di effetti a molte particelle nel grafene, allora ci stiamo spostando a un livello completamente diverso, dove è già necessario utilizzare metodi complessi di particelle quantistiche e teoria dei campi, ad esempio gli stessi metodi che le persone della teoria delle particelle elementari usate per capire, diciamo perché non ci sono quark liberi. E, ancora, sono coinvolto in alcuni di questi lavori, sto collaborando con un gruppo teorico all'ITEP di Mosca, dove stiamo cercando di applicare questi metodi di teoria delle particelle elementari allo studio degli effetti a molte particelle nel grafene. Cioè, in generale, la matematica per tutti i gusti, che va dalla fisica matematica classica del XIX secolo, allo studio delle equazioni differenziali alle derivate parziali, e termina con la matematica sofisticata moderna e i metodi numerici utilizzati nella cosiddetta fisica fondamentale . In generale, già nei nostri primi lavori con Andrei e Kostya c'era una connessione con la matematica moderna, la stessa geometria e topologia. Beh, ovviamente, non solo oggi, ma quello di 50 anni fa. Il teorema di Atiyah-Singer, per esempio. E questo già non è male: nella fisica dello stato solido, ad esempio, la matematica di 150 anni fa di solito è sufficiente.

Qualche domanda a parte. È risaputo che sei un credente, un cristiano ortodosso. Questo non interferisce con la tua comunicazione con i colleghi stranieri? Dicono che ci sono molti atei tra i fisici moderni.

Posso dire che non mi crea assolutamente problemi nel comunicare con i colleghi, almeno in Occidente. Penso che lo sappiano tutti e non lo nascondo davvero. Direi anche che l'atteggiamento tipico è tale, benevolmente disinteressato. La maggior parte, penso, è solo un tamburo, perché uno scienziato deve essere giudicato dal suo lavoro scientifico. Se puoi parlarmi di qualche scienza interessante, allora mi parleranno di scienza interessante. Si tratta di argomenti di un genere che generalmente non è particolarmente consueto uscire in pubblico. Ne discuti con amici intimi e così via. Ho amici intimi che sono fisici e loro stessi possono avere altri punti di vista, ma in ogni caso rispettano pienamente e comprendono appieno le mie opinioni religiose. Quando ero in Russia, insieme alla mia coautrice, la collega Valya Irkhin, ho pubblicato due libri di scienza e religione: "Carte del cielo: 16 capitoli su scienza e fede" e "Le ali della fenice. Introduzione alla mitofisica quantistica" ( entrambi i libri sono su lib.ru - e - ca. "Tapes.ru").

È solo che generalmente le persone non pensano proprio in questa direzione, ma allo stesso tempo, ad esempio, posso dire con grande orgoglio che Kostya Novoselov, quando non era ancora un premio Nobel, ma era ancora un uomo molto giovane, mi ha detto che ha letto "Le ali della fenice" e che ha fatto una forte impressione su di lui. Certo, non voglio battermi il petto e dire che sono stato io, io, l'ho aiutato a diventare un premio Nobel, ma in ogni caso leggere i miei libri pseudoscientifici chiaramente non gli ha fatto male. Quindi c'è un atteggiamento calmo qui.

Per quanto riguarda il modo in cui lo abbino personalmente, mi sembra che la cosa più importante da capire qui sia che non dovresti mescolare i livelli. Non siamo solo fisici, dopotutto siamo esseri umani, abbiamo diversi problemi, abbiamo diversi tipi di esperienza - sia l'esperienza della vita quotidiana, sia una sorta di esperienza interiore, spirituale, quella che a volte viene chiamata esperienza mistica, ed esperienza del nostro lavoro scientifico, comunichiamo con le donne, comunichiamo con gli amici, comunichiamo con i bambini, cioè viviamo in un modo sfaccettato, e non credo che, ad esempio, le mie opinioni religiose influenzino direttamente le mie lavoro o viceversa, o quali sono le mie attività letterarie. È solo che un uomo è poliedrico, come diceva Fyodor Mikhailovich Dostoevsky, "un uomo largo", beh, e tutto si adatta con calma. Ad essere onesto, non ho particolari problemi con questo.

Come ti senti riguardo all'apertura del Dipartimento di Teologia al MEPhI?

In linea di principio, se ricordi la battuta su Vovochka: vorrei i tuoi problemi, Maria Ivanovna, - e quindi il mio atteggiamento è più o meno lo stesso. Per quanto ho letto di questa storia, in realtà non è stato fatto molto bene - non perché si tratti di fede o qualcos'altro, ma semplicemente, come si suol dire, non l'ho capito io stesso, ho letto solo su Internet che il le autorità ci hanno distorto ciò che è stato fatto contro la volontà del popolo, che non hanno tenuto conto dell'opinione e così via. Cioè, la tirannia è cattiva. Se in questo caso c'è stata la tirannia, allora è un male. E se, come si suol dire, questo è stato fatto d'accordo (forse non è il caso di MEPhI), allora perché, beh, c'è un dipartimento, chi vuole lavorare lì, chi non vuole, non lo fa. Non vedo assolutamente alcun problema con questo. Abbiamo una facoltà di teologia, abbiamo, tra l'altro, un'università cattolica in generale. E allora? Bene, cattolico.

Prende il nome da un santo?

Santo Radbod, sì. Abbiamo un monumento a San Tommaso d'Aquino davanti all'edificio amministrativo principale. Non mi dà fastidio in alcun modo. Capisco di essere un credente, cosa prendere da me, ma penso che la maggior parte dei miei colleghi siano atei e nemmeno questo li infastidisce. Va tutto bene. Va tutto bene. Capisco perfettamente che in Russia questo è un problema terribilmente doloroso, semplicemente perché è estremamente politicizzato, in primo luogo. In secondo luogo, a quanto pare, alcune delle generazioni più anziane hanno ancora ricordi del lavaggio del cervello forzato da parte del marxismo-leninismo in epoca sovietica, su questo posso dire molte cose - dopotutto sono stato costretto a laurearmi all'università di marxismo- Leninismo, Dipartimento di Filosofia. Ho un diploma, tutto questo tempo perso, continua a singhiozzare.

Ma, d'altra parte, il risultato nel mio caso è stato esattamente l'opposto di quello che si desiderava, non solo non sono diventato un marxista-leninista, sono diventato un idealista, un credente, un forte antimarxista, cioè in il posto di coloro che stanno cercando di piantare una sorta di propaganda religiosa, ortodossa, sì, persino atea, qualunque cosa - ci penserei. Se questo viene fatto per ingraziarsi le autorità e spuntare da qualche parte per te stesso, allora di cosa si tratta: beh, bestialità e bestialità.

Se qualcuno pensa sinceramente che in questo modo le persone possono essere spinte in una direzione desiderabile, darò un meraviglioso controesempio. Mi hanno fatto il lavaggio del cervello con questo marxismo-leninismo, mi hanno lavato nell'oscurantismo, nell'idealismo, nel sacerdozio, come vi ha espresso Vladimir Ilic. Penso che tale diligenza nel fondare l'Ortodossia porterà esattamente agli stessi risultati, semplicemente produrranno non solo atei, ma atei militanti - io, come persona ortodossa, sono triste di pensare a questa prospettiva. Da questi due punti di vista, che in generale qualsiasi propaganda raggiunge sempre obiettivi direttamente opposti a quelli dichiarati, e che la tirannia non è buona e si dovrebbe chiedere l'opinione della gente - ho un atteggiamento negativo verso questa storia. Se parliamo semplicemente della coesistenza del dipartimento di teologia e del dipartimento di fisica nucleare e di qualsiasi altro all'interno della stessa istituzione educativa, allora lavoro in una tale istituzione da nove anni, sono completamente felice e non vedo assolutamente alcun problema nel questo.