"Det hade varit bättre utan Nobelpriset." Fysikern Mikhail Katsnelson om upptäckter

Jag gjorde en reservation i förväg: vad han gör förstås av knappt några hundra människor i världen. På våra egna vägnar tillägger vi att han också är en riktig riddare av Nederländska lejonorden. Och vinnaren av Lenin Komsomol-priset. Vad tror du att Mikhail Katsnelson gör? Jo, grafen såklart!

Mikhail Katsnelson är fysiker, han kommer från Magnitogorsk, där han studerade i skolan. Och i Chelyabinsk korsade vi vägarna vid prisutdelningen Bright Past (vi minns att den delas ut till våra berömda landsmän som arbetar i ett främmande land).

Så att diskutera grafen på filistenivå med en professor är naturligtvis inte vår sak. För de som inte känner till är grafen så att säga ett tvådimensionellt material. Kol blir grafen när det "smetas ut" med ett lager exakt en atom tjockt. Och så uppvisar materialet många fantastiska egenskaper som inte alls är karakteristiska för kol. Det är planerat att tillverka elektroniska komponenter i subminiatyr av grafen. Det är det, du kommer aldrig att se ordet grafen igen i den här intervjun!

Och vi pratade om Katsnelsons aktiviteter, vetenskapens popularisator. I samförfattarskap med Valentin Irkhin skrev vår samtalspartner en bok som förvånansvärt skiljer sig från en lärobok i fysik: "Himlens stadgar. 16 kapitel om vetenskap och tro. I "stadgarna" försöker fysiker på "toppnivån", så att säga, förena religionernas och naturvetenskapens begreppsapparat. Vad är ett "mirakel" ur en vetenskapsman-observatörs synvinkel? Motsäger inte naturlagarna och religiösa lagar varandra? Förnekar evangeliet den evolutionära processen? Boken är allmän egendom, du kan först springa genom dina ögon.

Mikhail Iosifovich, säg mig, hur hittade du tid i ditt schema för att skriva en bok som sannolikt inte kommer att ge utdelning, materiella fördelar? Eller ta med?

Nej, självklart... Berättelsen är så här. Det var 2000 eller 2001, när jag var i Jekaterinburg. 1998 dog min lärare, en mycket viktig person för mig, akademiker Sergei Vasilievich Valtsovsky, och efter honom manuskriptet till boken "Modern naturvetenskaplig bild av världen", en slags lärobok om naturvetenskap för humaniora, förblev. Släktingar till Sergei Vasilievich vände sig till mig och min kollega Valentin Irkhin med en begäran om att slutföra boken, avsnittet om förhållandet mellan naturvetenskap och religion, konsten förblev ofärdig där ... Naturligtvis blev jag fruktansvärt förvånad, eftersom jag ansåg och anser mig fortfarande vara en mycket lågutbildad person inom humaniora. Men Valya Irkhin övertygade mig: låt oss försöka.

Vi gick igenom galet mycket böcker, avslutade ett kapitel och medan vi gjorde det blev vi involverade och bestämde oss för att skriva en hel bok.

Nu skulle jag inte ha tid med det! Det är inte så att jag inte fick någon utdelning, men våra kollegor var misstänksamma mot vår verksamhet, detta var inte särskilt uppmuntrat. Då, i början av 2000-talet, var det svårt att göra vetenskap i Ryssland, och då tänkte jag att eftersom jag inte kunde göra vetenskapligt arbete på rätt nivå, då skulle jag ägna mig åt popularisering och undervisning. Nu kan jag inte skriva något sådant, jag har inte tid, men då gjorde jag det med stor entusiasm.

The Statutes of Heaven citerar så många olika källor, från Bibeln och andra religiösa texter till modern science fiction, Ursula Le Guin, till exempel. Är du ansvarig för fantasy?

Valya Irkhin är en helt unik specialist. Han är fysiker till yrket, men han är väl insatt i olika religioners kanoniska texter. Du kan alltid få råd från honom om vilken översättning av Bibeln som helst till vilket språk som helst. Han studerade också indiska texter, och en mängd ... här förberedde han ett urval av citat från kanoniska texter. Och science fiction, Vysotskys sånger och så vidare – jag förberedde den. Så här skrevs texten ihop, jag skrev mer rent litterärt.

Du fick recensioner om boken: ”Vad tillåter dessa fysiker sig?! Hur kan de bedöma sådana saker? Kanske har galna människor skrivit till dig?

Nej, galna människor skrev inte. Men andra fysiker reagerade med stor misstänksamhet. Jag har inte hört några seriösa kommentarer från humanisterna, men vissa har tittat noga på våra skrifter till och med kanske mer detaljerat än de förtjänar. I synnerhet skrev professor Miroshnikov (red. anm. Yuri Ivanovich Miroshnikov - vid den tiden chefen för avdelningen för filosofi vid Institutet för filosofi och lag i Ural-grenen av den ryska vetenskapsakademin) två djupgående recensioner och bjöd in oss att delta i samlingar av vetenskapliga arbeten på hans avdelning. Och jag läste till och med några föreläsningar för doktorander om vetenskapsfilosofi. Och tvärtom, det verkade för någon att allt var lätt, men människor är känsliga, dessa recensioner nådde inte mig.

Mitt öga fångade kapitlet "Miracle". Jag förstår vad du som vetenskapsman menar med detta ord: mycket osannolika händelser. Tror du på verkliga mirakel?

Den svåra frågan är hur man förhåller sig till mirakel. Sju miljarder människor bor på jorden, varje dag sker det tiotals och hundratals händelser. Är det ett mirakel att under regnet faller en enda droppe precis på huvudet av någon spik som sticker ut ur stängslet? Jo, det är många droppar, några kommer definitivt att slå! Du kan gå djupare. I synnerhet utvecklade den berömda psykologen Jung begreppet synkronicitet, i motsats till kausalitet. De allra flesta av mina kollegor mår dåligt av sådana idéer, eftersom mirakel inte passar in i den moderna världsbilden. För en fysiker är detta meningslöst, jag vet inte vad jag ska göra med det. Men som person... kan många händelser tolkas som mirakel. Är det nödvändigt?

Vad imponerade mest på dig i världen av vetenskap, teknik, teknik 2017?

Det finns en sådan anekdot att tjuktjerna inte är en läsare, tjuktjerna är en författare! Jag är i denna mening upptagen av mitt eget arbete, så jag är partisk här. Det finns några smaker, favoritämnen ... Det är svårt att se opartiskt ut. Men framför allt hade jag flera besök, flera samtal, varefter jag omprövat min inställning till kvantdatorer. Nu verkar det som att det ligger något allvarligt bakom detta.

Notera. Ed: En kvantdator är en hypotetisk anordning som använder en fundamentalt annorlunda beräkningslogik, som skiljer sig från moderna datorer, baserad på kvantfysikens postulat. Den kommer (teoretiskt) att utföra vissa uppgifter biljoner gånger snabbare än nuvarande superdatorer.

Vad kräver titeln på en holländsk riddare? Eller kanske det finns några fördelar, ja, kan man hoppa över kön i en butik eller på apotek?

Nej, det finns inga fördelar! Men vid högtidliga tillfällen är det nödvändigt att bära en beställningsstång. Jag kanske tar ridderlighet på för stort allvar. Jag är en rysk fysiker, medborgare i Ryssland, men samtidigt är jag medlem i European Academy, här är märket. Och i denna egenskap anser jag att det är en plikt som jag har tagit på mig: att bidra till att förbättra förbindelserna mellan Ryssland och Europa, särskilt inom området för vetenskapligt samarbete. Fast jag är inte en diplomat, inte en politiker, efter bästa förmåga. Ibland intervjuar holländska tidningar mig, det är bra: här, en rysk fysiker, kan du prata med honom om det och det.

Vad svarar du när de frågar varför du inte bor i Ryssland?

Du förstår, tyvärr kan jag inte arbeta på rätt nivå i mitt hemland. Jag besöker Ryssland ständigt, jag arbetar med Ural Federal University, och inte på papper, men egentligen jobbar vi på det. Som fysiker blomstrade jag i Nederländerna. Visst är det synd, men arbetet håller mig igång. Vad ska jag göra där när jag går i pension? Jag vet inte än.

Biträdande konstnärlig ledare, producent

Efter examen från Gnessin-institutet 1976 gick han med i en av de bästa orkestrarna i världen - Grand Symphony Orchestra of the USSR State Radio and Television, senare BSO. P.I. Tjajkovskij, som har letts av den framstående ryske dirigenten Vladimir Fedoseev i 40 år.

Under 15 års arbete i BSO träffade han kända musiker och journalister, vilket hjälpte till i hans fortsatta arbete som producent, vilket han har gjort de senaste 25 åren.

Ännu en violinist...

Arbetade med V. I. Fedoseev i nästan 20 år som violinist, regissör, ​​producent

Rudolf Barshai, efter en lång frånvaro, dirigerad i Ryssland, producent var M. Katsnelson.

Från 1991 till 1994 arbetade han i den ryska nationalorkestern - den första privata ryska orkestern - under ledning av Mikhail Pletnev, som gjorde en lysande karriär som pianist och dirigent.

Endast de bästa solisterna spelade med Pletnev Orchestra (Mikhail Pletnev och Viktor Tretyakov)

Till vänster M. Katsnelson med sin fru Elena, till höger journalist, TV-presentatör S. Nikolaevich med den första producenten av RNO T. Sukhacheva, i mitten är en ung amerikansk dirigent

I denna orkester upphörde M. Katsnelson att vara violinist och blev direktör för denna grupp. Orkestern hade precis skapats, dess kopplingar i den konstnärliga och journalistiska världen efterfrågades och dess administrativa och produktionsmässiga verksamhet började. Att arbeta i en privat orkester lärde mig att samarbeta med sponsorer och investerare. Det var på RNO som han fick ovärderlig erfarenhet av att arbeta med banker och stora företag som är villiga att investera i kreativa projekt.

Nu i händerna är inte en fiol, men dokument

Med den österrikiska violinisten Yulian Rakhlin på festivalen Violinist for All Seasons

Med Yury Bashmet i det konstnärliga rummet i konservatoriets stora sal efter uruppförandet av konserten för viola, cello och kammarorkester av Alexei Rybnikov

Med Nikolai Petrov. På sin festival "Kremlin Musical" var regissören
Zuben Metta med sin fru, träffas på Sheremetyevo flygplats
Ekaterina Mechetina är den första artisten av verk av A. Rybnikov: Concerto Grosso No. 1,2 och pianosonater nr. ett

Denna erfarenhet hjälpte honom när han arbetade i flera år med Boris Belenky på Crystal Turandot-projektet, Alexander Krauter på Krauterkontserts konstnärliga byrå och Nikolai Petrov, People's Artist of the USSR, på den internationella festivalen Musical Kremlin. I dessa projekt lyckades han attrahera inte bara ekonomi, utan även designers, administratörer, många musiker och artister som han hade samarbetat med tidigare.

År 2004 skapade Katsnelson den konstnärliga byrån Concert City och höll flera stora projekt, inklusive den internationella festivalen tillägnad 80-årsdagen av den framstående violinisten Yulian Sitkovetsky "Violinist for All Seasons", till vilken världsstjärnor var inbjudna: Yulian Rakhlin ( fiol, Österrike), Jeannine Jensen (fiol, Holland), Alena Baeva (fiol, Ryssland), Liana Isakadze (fiol, Georgien), Alexander Rudin (cello, Ryssland), Bella Davidovich (piano, USA), Dmitry Sitkovetsky (dirigent, fiol, STORBRITANNIEN).

På byrån Crowtherconcert fick han möjlighet att träffa och samarbeta med personligheter som James Levine, konstnärlig ledare för Metropolitan Opera, Zuben Metta - chefdirigent för Israel Philharmonic Orchestra, Kathleen Battle - en lysande sopran från Metropolitan Opera, Evgeny Kisin - världens pianist och naturligtvis samarbeta med Chereshnevy Les-festivalen och dess grundare Mikhail Kusnirovich, som skapade det mest kreativa konstprojektet i Moskva.

På Cherry Forest-festivalen började hans samarbete med Alexei Rybnikov. Premiären av Symfoni nr. 5 "Resurrection of the Dead" under ledning av dirigenten Teodor Currentzis, senare var det möjligt att släppa en skiva på Melodiya företaget med en videoinspelning av denna konsert. Och en konsert i hallen. Tjajkovskij och DVD:n var framgångsrika bland allmänheten och kritikerna, och han fick ett erbjudande från Alexei Rybnikov att börja arbeta med sina symfoniska projekt som producent. Under de senaste åren har flera betydande konserter, ljud- och videoinspelningar med musik av Alexei Rybnikov hållits i de bästa salarna i Moskva och med de bästa dirigenterna och solisterna: dirigenterna Valery Gergiev, Vladimir Fedoseev, Alexander Sladkovsky, Mark Gorenstein, solister - Yuri Bashmet, Alexander Knyazev, Alena Baeva, Ekaterina Mechetina, Boris Andrianov och många andra.

Kathleen Battle - stjärnan i Metropolitan Opera

Med Evgeny Kissin efter en triumfkonsert

Med Maya Plisetskaya på R. Shchedrins självporträttfestival tillägnad kompositörens 70-årsdag

Sedan 2008 började han arbeta med Alexei Rybnikov-teatern och under åren lyckades han organisera turnéer på teatern till Israel, de baltiska staterna, Finland, USA och Kanada, för att hålla flera Rybnikovs författares konserter med musik för teater och film ( dirigent Sergey Skripka), samt två jubileumskonserter i Moskvakonservatoriets stora sal med deltagande av Statens akademiska symfoniorkester. Svetlanov och Moskvas symfoniorkester "Russian Philharmonic".

Med den österrikiske dirigenten och pianisten Justus Franz och cellisten Alexander Knyazev, den första artisten av Rybnikovkonserten

Med Vladimir Spivakov på Cherry Wood Festival

Med Mstislav Rostropovich och pauken Valery Polivanov vid självporträttfestivalen tillägnad 70-årsdagen av R. Shchedrin

Tack vare en långvarig kontakt med företaget Melodiya lyckades M. Katsnelson släppa flera skivor med Rybnikovs kompositioner: Concerto Grosso No. 1 "Blue Bird" och Concerto Grosso No. 2 Northern Sphinx, Symfoni nr. 5 "Resurrection of the Dead", cellokonsert (solist - Alexander Knyazev, dirigent - Alexander Sladkovsky), en antologi av pianomusik av sovjetiska kompositörer, samt remakes av två berömda rockoperor "Juno and Avos" och "The Star and Death of Joaquin Murieta » på vinylskivor.

Med Alexander Sladkovsky, som gjorde en lysande karriär som dirigent och konstnärlig ledare

Med pianisten Irina Schnittke på en konsert av Evgeny Kissin

Med Zoya Boguslavskaya vid utdelningen av triumfpriset till Alexei Rybnikov

Sedan 2017 har M.N. Katsnelson varit styrelseledamot för det ryska författarsamfundet (ordförande - Krichevsky Andrey Borisovich).

1976-1991 - The Big Symphony Orchestra of the State Television and Radio Broadcasting Company, senare BSO im. P.I. Tchaikovsky (konstnärlig ledare, People's Artist of the USSR - Vladimir Fedoseev) - orkesterns konstnär

1991-1994 - Russian National Orchestra (konstnärlig ledare, People's Artist of the Russian Federation - Mikhail Pletnev) - orkesterkonstnär, regissör

1994-1996 - "Frihetens muser" - "Crystal Turandot" (teatralisk pris, konstnärlig ledare - Boris Belenky) - verkställande direktör

1994-1999 - BSO im. Tchaikovsky (konstnärlig ledare, People's Artist of the USSR - Vladimir Fedoseev) - regissör

1999-2001 - State Symphony Orchestra "Young Russia" (konstnärlig ledare, People's Artist of the Russian Federation - Mark Gorenstein) - regissör

2002-2004 - Krauterconcert (General Director - Alexander Krauter) - producent

2004-2006 - Musikaliska Kreml - Internationell festival (konstnärlig ledare, Sovjetunionens folkkonstnär - Nikolai Petrov) - Regissör

2006 för att presentera Workshop under ledning av Alexey Rybnikov, Alexey Rybnikov Theatre - Biträdande konstnärlig ledare, producent

Den här e-postadressen skyddas från spambots. Du måste ha JavaScript aktiverat för att kunna se.

Mottog en infödd Ryssland Mikhail Katsnelson. I rapporten stod det att Katznelson fick priset för att "använda idéer från partikelfysik i studiet av grafen." Vilka exakt dessa idéer var och hur de användes, sa Mikhail Katsnelson själv till Lente.ru.

Lenta.ru: I år fick du Spinozapriset. Som följer av det officiella meddelandet, för arbete med grafen. Berätta mer om dem.

Först och främst kommer jag att säga att innan all denna verksamhet började 2004 var jag väldigt långt ifrån grafen. Närmare bestämt var jag engagerad i magnetism, fysiken hos starkt korrelerade system (vilken form av supraledning som helst). Inga nanorör, kvant Hall-effekt och andra sektioner som är karakteristiska för en grafenspecialist. Men 2004 är jag här i Nijmegen ( Då bodde redan Mikhail Katsnelson i Nederländerna - ca. "Tapes.ru"), träffade Andrey Geim och Kostya Novoselov. Kostya var en doktorand här och försvarade precis sin avhandling, och Andrei var närvarande som bihandledare för arbetet. Jag ville prata med honom om Kostyas avhandling – den handlade om magnetism, ett ämne som låg mig nära på den tiden. Andrei berättade nästan omedelbart för mig att de inte längre sysslar med detta ämne, och började ställa några frågor som var relaterade till grafen - om Dirac-elektroner i ett magnetfält. På något sätt, ord för ord, var jag involverad i den här aktiviteten.

Först måste jag erkänna att jag inte tog det på särskilt stort allvar. Och så visade det sig att jag har gjort det här i åtta år – nu utgör grafenaktivitet 70 procent av allt mitt arbete. Kanske spelade det faktum att jag kom från ett annat område mig i händerna, gjorde det möjligt att se på många frågor från en lite annan vinkel som personer med rätt så att säga bakgrund såg från. Vid den tiden var det känt att de nuvarande bärarna i grafen är (terminologi) masslösa Dirac-fermioner. På ett enkelt sätt liknar de partiklar som accelereras till hastigheter av storleksordningen ljusets hastighet. Det vill säga, samma fermioner beskrivs av ekvationer som liknar ekvationerna för sådana relativistiska partiklar i acceleratorer, med den enda skillnaden att ljusets hastighet spelas av ett värde som är 300 gånger lägre än denna hastighet. Detta är, om du vill, en modell av universum, där världskonstanterna är olika och fysikens lagar i allmänhet är desamma.

Spinozapriset, uppkallat efter den holländska filosofen Benedict Spinoza, organiserades av den nederländska organisationen för grundläggande vetenskaplig forskning (NWO) 1995. Detta är den högsta vetenskapliga utmärkelsen i Nederländerna. Det delas ut till holländska forskare som är ledande inom vetenskap. Det finns ingen tydlig lista över vetenskapsområden som kommissionen överväger - beslutet om priset fattas för varje nominerad vetenskapsman separat. Vinnarna får en bronsstaty av Spinoza och delar även på 2,5 miljoner euro, som de kan spendera på ytterligare vetenskaplig forskning.

Det visade sig att en sådan syn från den relativistiska kvantmekanikens sida (teorin om kvantobjekt, som också lyder relativitetsteorin) visade sig vara mycket fruktbar. Tydligen är vårt mest kända arbete om teorin om grafen vad vi kallade Klein tunneling (), och, så vitt jag förstår, noterades det särskilt i priset.

Det är vad hon pratar om. Inom kvantmekaniken finns ett sådant fenomen - tunnling. Det är mycket viktigt eftersom det bestämmer många användbara fenomen: vissa typer av nukleärt sönderfall, radioaktivitet, effekter i halvledarelektronik. Fenomenets kärna är följande: kvantpartiklar, till skillnad från klassiska, kan med viss sannolikhet passera genom potentiella barriärer. Det vill säga om du sätter en vägg, då kan partikeln sippra igenom den. Det finns en subtilitet här: man tror att kvantmekaniken fungerar för allt litet, och klassisk mekanik för allt stort, så när barriären blir hög och bred, då borde kvantmekaniken sammanfalla med klassisk. Det betyder att det inte blir någon tunnling. Men för ultrarelativistiska partiklar, av alla möjliga mycket djupa och intressanta skäl, är situationen annorlunda: de passerar genom barriären oavsett hur hög och bred den är. Detta är en sådan väldigt allmän och mycket intressant egenskap, som vi kallade Klein-tunnelering, eftersom den på något sätt är relaterad till den så kallade Klein-paradoxen inom kvantmekaniken (jag kommer verkligen inte att förklara detta just nu). Med tiden visade det sig att detta är en väldigt viktig sak. Tre år senare bekräftades denna effekt experimentellt. Jag var förstås över huvudet glad: det här är den största glädjen för en teoretiker - att förutsäga något korrekt. Det är inte ofta det lyckas.

Och vem bekräftade?

Den första var Philip Kims grupp vid Columbia University i New York (de var förresten Andrey och Kostyas främsta konkurrenter i grafenfrågor). Nu har detta förmodligen redan bekräftats i dussintals verk. Men den främsta charmen med detta arbete är att det förklarade varför grafen i princip är intressant.

Faktum är att i grafen, som i halvledare, finns det hål och det finns elektroner. I det här fallet är materialet lätt att byta från en konduktivitet till en annan - till exempel att byta från hålledningsförmåga (när huvudladdningsbärarna är positivt laddade hål) till elektroniska och vice versa. För att göra detta räcker det, säg, att applicera en extern elektrisk spänning, på engelska kallad gate voltage, på ett grafenark. Samtidigt, under normala förhållanden, innehåller grafen alltid inre inhomogeniteter, det vill säga det finns regioner med elektronisk ledningsförmåga och det finns regioner med hålledningsförmåga - sådana elektron- och hålpooler (). Varför inträffar detta? Detta beror till exempel på det faktum att grafen är tvådimensionellt, och alla tvådimensionella system upplever starka fluktuationer vid vilken ändlig temperatur som helst. Så om det inte fanns någon Klein-tunnling, som tillåter elektroner att passera genom hålområden och vice versa, då skulle alla elektroner i grafen sitta i dessa egna pooler och grafen i sig skulle inte vara ett ledande material.

Ett annat viktigt faktum: i nästan alla andra halvledarmaterial kan du inte gå från elektronisk till hålledning kontinuerligt, du måste nödvändigtvis gå genom isolatorområdet, när materialet upphör att leda alls. I grafen finns det dock ingen sådan region - detta är också en konsekvens av olika slags relativistiska effekter som beskrivs i mitt arbete om grafens kvantminimumledningsförmåga.

Hur som helst, men allt detta tyder på att grafenelektronik inte kan byggas som en analog till kisel- eller germaniumelektronik. I de enklaste transistorerna, genom att applicera spänning på den centrala regionen (till exempel elektronisk), kan du låsa eller låsa upp den. På grund av Klein tunnling kan du aldrig låsa in en vanlig transistor i grafen. Det vill säga att grafentransistorn ska vara ordnad på ett helt annat sätt.

Tillsammans med mina Manchester-vänner deltog jag i en del av det grundläggande arbetet inom detta område - hur man gör en grafentransistor på rätt sätt. Det bästa vi kan erbjuda är den så kallade vertikala geometrin. Med ett sådant schema flyter strömmen inte genom grafenarket, utan från ett ark till ett annat ( och ).

Jag måste säga att alla andra ord som jag sa - förekomsten av minimal kvantkonduktivitet, hål- och elektronpooler - detta är också relaterade till en del av mitt arbete. Det vill säga, ur min synvinkel lyckades jag avsevärt delta i bildandet av språket för detta nya område, som i allmänhet alla nu använder. Och jag är glad att det vetenskapliga samfundet fann dessa verk viktiga.

Vad är det aktuella läget för all denna vetenskap? Du säger att du de senaste åren varit aktivt engagerad i detta.

Utmärkt skick. Grafen är bara en saga av flera anledningar. För det första är människor bra ( skrattar).

Och för det andra en underbar balans mellan teori och experiment, verkligt fullfjädrat samarbete. Det vill säga, så snart någon effekt förutsägs kontrolleras den omedelbart. Eller, säg, ett experiment genomförs - och omedelbart tar teoretiker upp förklaringen av den mottagna informationen. Vi kan säga att all denna aktivitet kring grafen bara är exemplarisk fysik. Om vi ​​till exempel jämför det med ett annat aktuellt modeområde, där i allmänhet många människor till och med gradvis går bort från grafen - med de så kallade topologiska isolatorerna - så har en sådan balans, enligt min mening, ännu inte skett. uppnåtts. Där finns det grovt sett hundra (eller tusen) teoretiker per experimentator. Fantasy fungerar för alla, men det finns inte tillräckligt med experiment för att få ner teoretiker till jorden.

Och ändå är grafen ett ganska enkelt system, inte som samma högtemperatursupraledare. Det finns så många saker som hopar sig där: deras kemiska formler är ganska komplexa och kristallstrukturen är komplex - en miljon av alla möjliga faktorer. Därför finns det inga speciella genombrott i allmänhet. Nu - hur mycket? – I 25 år har folk pysslat, men man kan inte säga att vi förstod något viktigt där, att vi löste problemet. Och i grafen, eftersom människorna är bra, eftersom teoretiker interagerar anmärkningsvärt med experimentörer, och eftersom systemet fortfarande är relativt enkelt, är framstegen kolossala. För tillfället, på nivån för singelpartikelteorin om grafen (den enklaste modellen där interaktionen mellan laddningsbärare med varandra inte beaktas), har nästan allt redan gjorts: ett språk har utvecklats och det viktigaste effekter har upptäckts. Jag blev till och med lite uttråkad, erkänner jag, och jag funderade på att flytta till ett annat område. Men återigen, på grund av det faktum att de enorma framstegen i experimentets teknik, har kvaliteten på proverna redan blivit så hög att det har blivit möjligt att undertrycka alla dessa pölar, som jag talade om och som förhindrar subtila effekter från observerades, för att komma väldigt nära den så kallade Dirac-punkten, till det mest intressanta fallet, och många partikeleffekter började observeras experimentellt - effekter som i huvudsak är relaterade just till interaktionen mellan elektroner med varandra. Och det är som att en ny värld öppnar sig igen. Det vill säga, framtiden för grafenteorin ligger just i så många partikeleffekter – det finns nu en hel del intressanta uppgifter här.

Du nämnde Dirac-punkten. Berätta mer om henne.

Jag hoppas att dina läsare kommer ihåg från skolan att en av utgångspunkterna för kvantmekaniken var Niels Bohrs teori om atomen. En av de viktigaste bestämmelserna i denna teori angav att elektronerna i en atom inte kan ha någon energi, utan bara några vissa diskreta energinivåer. Nu har detta redan testats upprepade gånger i praktiken - till exempel i isolerade system (de kan till och med kallas "konstgjorda atomer"), kända som kvantprickar, energispektrumet är diskret (det vill säga det består av individuella värden).

Om vi ​​går över till fasta ämnen är spektrumet mer komplicerat. I konventionella halvledare har vi att göra med denna situation: vissa energiband är helt fyllda och andra är helt tomma. Om vi ​​har ett delvis fyllt band av dessa tillåtna energier är det en metall, en ledare. Om vissa band är helt fyllda och andra är tomma är det en halvledare eller en isolator. Grafen är ganska unikt eftersom det i sitt grundtillstånd också har ett helt fyllt band och ett helt tomt band, men det finns inget mellanrum mellan dem. Och om du tittar på hur det hela ser ut, rita en bild av hur detta energicentrum fungerar, då kan denna fyllda remsa representeras som en sorts kon, på vilken samma kon står ovanpå. Den mest intressanta platsen i elektronspektrumet är denna kontopp. Tja, om vi, som vi vet hur inom halvledarfysik, metallfysik, försöker bygga någon sorts modell - vi, fysiker, säger Hamiltonian - som beskriver en sådan situation, då kommer den att vara väldigt lik Dirac Hamiltonian för relativistisk kvantum. mekanik.

Denna punkt kallas Dirac-punkten. Om grafen inte är dopat (det vill säga vi fyller inte in varken elektroner eller hål i grafen därtill), så finns det vid det här laget den mest intressanta fysiken.

Mycket intressanta elektroniska effekter visas vid denna tidpunkt. En av grunderna för vår förståelse av fasta ämnen och det kondenserade tillståndet i allmänhet (fasta ämnen och vätskor) är Fermi-vätsketeorin som utvecklats av den store sovjetiske fysikern Lev Landau. Grovt sett säger denna teori att tillägget av en-elektron-teorin om elektroninteraktion till ekvationerna inte leder till några nya kvalitativa effekter, det vill säga det är inte särskilt viktigt - vissa parametrar i modellen ändras helt enkelt. Säg, istället för ett värde på massan, det magnetiska momentet, måste du ta hänsyn till andra, och det är det. Det är därför modellen med icke-interagerande elektroner vanligtvis ger en så bra approximation.

Så tydligen är grafen nära Dirac-punkten ett undantag, det vill säga Landau Fermi-vätsketeorin fungerar inte där. Och detta var i allmänhet känt under lång tid som en teoretisk konstruktion, föreslagen långt innan upptäckten av grafen av min vän och medförfattare Paco Ginea och andra teoretiker i Spanien. Allt detta har nyligen experimentellt bekräftats. Och nu verkar det som om de viktigaste ansträngningarna från teoretiker som arbetar inom grafenområdet bör fokuseras på att förstå detta icke-fermi-flytande tillstånd, på att förstå vilken typ av effekter av interelektronisk interaktion som kan förväntas. Det här är ett så väldigt nytt, fräscht område, extremt attraktivt att arbeta i.

Vad är det för matematik där? Finns det något intressant inte bara för fysiker?

En-elektronteorin är Dirac-ekvationen, från en formell synvinkel, linjära partiella differentialekvationer. Det är vacker matematik. Till och med matematiker erkänner detta - se, nyligen kom våra killar (från vår grupp) tillbaka från St. Petersburg från en stor konferens om matematikens dagar om diffraktion - 2013. Till exempel, för att bygga en seriös, och inte bara en rent kvalitativ matematisk teori om Klein-tunnling, måste du använda mycket vacker, elegant matematik - den så kallade semiklassiska approximationen, men mycket mer subtil än i fallet med vanlig kvant. mekanik. Bara för att ta hänsyn till denna Klein-tunnling.

Och om vi pratar om många partikeleffekter i grafen, så går vi till en helt annan nivå, där det redan är nödvändigt att använda komplexa metoder för kvantpartiklar och fältteori, till exempel samma metoder som människor från teorin av elementarpartiklar använder för att räkna ut, säg varför det inte finns några fria kvarkar. Och, återigen, jag är involverad i några av dessa arbeten, jag samarbetar med en teoretisk grupp på ITEP i Moskva, där vi försöker tillämpa dessa metoder för elementarpartikelteorin för att studera många partikeleffekter i grafen. Det vill säga, i allmänhet finns det matematik för alla smaker, allt från den klassiska matematiska fysiken på XIX-talet, studiet av partiella differentialekvationer och slutar med modern sofistikerad matematik och numeriska metoder som används i den så kallade fundamentala fysiken . I allmänhet fanns det redan i våra första arbeten med Andrei och Kostya ett samband med modern matematik, samma geometri och topologi. Jo, naturligtvis, inte bara idag, utan den som var för 50 år sedan. Atiyah-Singer-satsen, till exempel. Och det här är redan inte dåligt - i fasta tillståndets fysik, till exempel, räcker det vanligtvis med matematik för 150 år sedan.

Några frågor åt sidan. Det är välkänt att du är troende – ortodox kristen. Störrar inte detta din kommunikation med utländska kollegor? De säger att det finns många ateister bland moderna fysiker.

Jag kan säga att det inte skapar några problem för mig att kommunicera med kollegor, åtminstone i väst. Jag tror att alla vet, och jag döljer det inte riktigt. Jag skulle till och med säga att den typiska attityden är sådan, välvilligt ointresserad. Det mesta, tror jag, är bara en trumma, för en vetenskapsman måste bedömas efter sitt vetenskapliga arbete. Om du kan prata med mig om någon intressant vetenskap, då kommer de att prata med mig om intressant vetenskap. Det är ämnen av ett slag som i allmänhet inte är särskilt brukligt att få ut offentligt. Du diskuterar dem med nära vänner och så vidare. Jag har nära vänner som är fysiker, och de kanske själva har andra åsikter, men i alla fall respekterar och förstår de mina religiösa åsikter fullt ut. När jag var i Ryssland, tillsammans med min medförfattare, kollega Valya Irkhin, publicerade jag två böcker om vetenskap och religion - "Charters of Heaven: 16 Chapters on Science and Faith" och "Wings of the Phoenix. Introduktion till kvantmytofysik" ( båda böckerna finns på lib.ru - och - ca. "Tapes.ru").

Det är bara det att folk i allmänhet inte riktigt tänker i den här riktningen, men samtidigt kan jag till exempel med stor stolthet säga att Kostya Novoselov, när han ännu inte var nobelpristagare, men fortfarande var en mycket ung man, berättade att han läste "Wings of the Phoenix" och hon gjorde ett starkt intryck på honom. Naturligtvis vill jag inte slå mig för bröstet och säga att det var jag, jag, jag hjälpte honom att bli nobelpristagare, men hur som helst, att läsa mina pseudovetenskapliga böcker skadade honom uppenbarligen inte. Så det finns en lugn attityd här.

När det gäller hur jag personligen kombinerar det, verkar det som att det viktigaste att förstå här är att man inte ska blanda nivåer. Vi är inte bara fysiker, vi är trots allt människor, vi har olika problem, vi har olika typer av upplevelser – både upplevelsen av vardagen, och någon form av inre, andlig upplevelse, det som ibland kallas mystisk upplevelse, och erfarenhet av vårt vetenskapliga arbete, vi kommunicerar med kvinnor, vi kommunicerar med vänner, vi kommunicerar med barn, det vill säga vi lever på ett mångfacetterat sätt, och jag tror inte att, säg, mina religiösa åsikter på något sätt direkt påverkar min vetenskapliga arbete eller vice versa, eller vad är mina litterära sysselsättningar. Det är bara det att en man är mångfacetterad, som Fjodor Mikhailovich Dostojevskij sa, "en bred man", ja, och allt passar lugnt. För att vara ärlig så har jag inga speciella problem med detta.

Vad tycker du om öppnandet av Teologiska institutionen vid MEPhI?

I princip, om du kommer ihåg skämtet om Vovochka: Jag skulle vilja ha dina problem, Maria Ivanovna, - och så, min inställning är ungefär densamma. Såvitt jag läst om den här historien så var den verkligen inte så bra gjort - inte för att den handlar om tro eller något annat, utan helt enkelt, som de säger, jag förstod det inte själv, jag läste bara på internet att myndigheter var där förvrängda vad som gjordes mot folkets vilja, att de inte tog hänsyn till åsikten och så vidare. Det vill säga, tyranni är dåligt. Om det i det här fallet fanns tyranni, så är detta dåligt. Och om, som de säger, detta gjordes enligt överenskommelse (kanske är detta inte fallet med MEPhI), varför, ja, det finns en avdelning, låt den som vill göra det, han gör det, vem vill inte, gör det inte. Jag ser absolut inga problem med detta. Vi har en teologisk fakultet, vi har förresten ett katolskt universitet i allmänhet. Än sen då? Tja, katolik.

Är den uppkallad efter ett helgon?

Helige Radbod, ja. Vi har ett monument över St. Thomas av Aquino framför huvudbyggnaden. Det stör mig inte på något sätt. Jag förstår att jag är troende, vad ska jag ta ifrån mig, men jag tror att de flesta av mina kollegor är ateister och det här stör dem inte riktigt heller. Allt är bra. Det är bara okej. Jag förstår mycket väl att detta är en fruktansvärt smärtsam fråga i Ryssland, helt enkelt för att den är extremt politiserad, för det första. För det andra har tydligen en del av den äldre generationen fortfarande minnen av den påtvingade hjärntvättningen av marxismen-leninismen under sovjettiden, om detta kan jag berätta en hel del saker - jag var trots allt tvungen att ta examen från marxismens universitet - Leninismen, filosofiska institutionen. Jag har ett diplom, all denna bortkastad tid, det hikar fortfarande.

Men å andra sidan blev resultatet i mitt fall precis det motsatta av vad som önskades, inte bara blev jag inte marxist-leninist, jag blev idealist, troende, skarp antimarxist, dvs. platsen för dem som försöker plantera någon form av religiös, ortodox, ja, till och med ateistisk, vad som helst, propaganda - jag skulle tänka på det. Om detta görs för att få gunst hos myndigheterna och bocka av någonstans för dig själv, vad är det då att diskutera - ja, bestialitet och bestialitet.

Om någon uppriktigt tror att man på detta sätt kan förflytta människor i någon önskvärd riktning så ska jag ge ett underbart motexempel. De hjärntvättade mig med denna marxism-leninism, de tvättade mig in i obskurantism, in i idealism, in i prästerskapet, som Vladimir Iljitj uttryckte det där. Jag tror att en sådan flit med att plantera ortodoxi kommer att leda till exakt samma resultat, de kommer helt enkelt att producera inte bara ateister, utan militanta ateister - jag, som ortodox person, är ledsen att tänka på denna utsikt. Ur dessa två synpunkter, att generellt sett uppnår all propaganda alltid mål som är direkt motsatta till de deklarerade, och att tyranni inte är bra och man bör fråga folks åsikter - jag har en negativ inställning till den här historien. Om vi ​​helt enkelt talar om samexistensen av teologiska institutionen och institutionen för kärnfysik och alla andra inom samma utbildningsinstitution, då har jag arbetat på en sådan institution i nio år, jag är helt nöjd och ser absolut inga problem med att detta.