План фундаментальных научных исследований Российской академии наук на 2013–2017 годы и последующие годы



Скачать 318,52 Kb.
Дата12.09.2017
Размер318,52 Kb.
План фундаментальных научных исследований Российской академии наук

на 2013–2017 годы и последующие годы

(млн. рублей)



Направление фундаментальных исследований

Основные ожидаемые результаты

Ассигнования из федерального бюджета

2013 год

2014 год

2015 год

2016 год

2017 год

II. Физические науки

8. Актуальные проблемы физики конденсированных сред, в том числе квантовой макрофизики, мезоскопики, физики наноструктур, спинтроники, сверхпроводимости

8.1. Общие вопросы физики конденсированных сред

Фундаментальные проблемы физики конденсированных сред, включая фазовые переходы, нелинейно-волновые свойства, кооперативные и критические явления в сильно коррелированных системах, в классических и квантовых макроскопических системах, в том числе в бозе-эйнштеновском конденсате, квантовом газе ферми-атомов. Влияние экстремальных условий: сверхнизких температур, сверхсильных магнитных полей, сверхвысоких давлений.

Проблема сверхпроводимости при комнатной температуре. Исследования железо-содержащих сверхпроводников («пниктидов»). Проблемы повышения критических параметров в сверхпроводящих композитных наноструктурах и джозефсоновских сетях.

Исследование возможности реализации зарядовых и спиновых топологических изоляторов, топологических сверхпроводников, метаматериалов, изучение их свойств и практическое использование.

Исследования физико-химических процессов, электронной, атомной и магнитной структуры на поверхности и границах раздела конденсированных сред.

Изучение квантовых мезоскопических явлений в конденсированных средах, включая твердый гелий и свертекучий гелий 3Не.

Фундаментальные проблемы структурных переходов и релаксационных процессов в конденсированных средах, в том числе в металлических жидкостях и структурной наследственности при их затвердевании.

Экспериментальные и теоретические исследования макромолекул, полимеров и биоструктур (аминокислот, биополимеров, нейронных и генных сетей), их спонтанных и индуцированных трансформаций.

Микро- и нанофлюидика, гидродинамика сложных ионных и биологических молекул в растворах.

Исследования активированных диэлектрических кристаллов, нанокристаллов и стекол.


8.2. Магнитные явления и спинтроника

Поиск новых спинзависящих электронных эффектов и явлений. Исследование спинволновых возбуждений и спинзависимых транспортных явлений, состояния “спиновой жидкости” в низкоразмерных спиновых системах. Исследование возможностей управления магнитными свойствами полупроводниковых и ферромагнитных наноструктур и мультиферроиков электрическим полем, оптическими и акустическими импульсами. Фундаментальные проблемы спинтроники на основе полупроводниковых, сверхпроводящих, ферромагнитных, мультиферроидных и органических материалов, включая гибридные структуры.

Изучение быстропротекающих процессов в магнитных средах и структурах с резонансным усилением оптических и магнитооптических эффектов.

Изучение искусственных многослойных магнитных пленок и массивов магнитных мезочастиц с целью поиска магнитных и спиновых систем для датчиков, считывания и записи информации, управления магнитным состоянием микрообъектов с помощью электрического тока. Развитие методов сканирующей зондовой литографии для создания магнитных наноструктур. Проблемы спинового и молекулярного магнетизма.

Разработка технологии молекулярно-пучковой эпитаксии гетеровалентных структур с разбавленными магнитными полупроводниками с повышенной температурой Кюри: технология, исследование спиновой динамики, применимости в качестве элементов энергонезависимой магнитной памяти. Развитие технологии и исследование магнитных свойств пленочных наноструктур на основе ферромагнитных материалов для создания элементов памяти со сверхвысокой плотностью информации.
8.3. Физика низкоразмерных систем

Изучение электронных и дырочных состояний, электронного транспорта в квантово-размерных гетероструктурах (включая структуры на основе алмаза и алмазоподобных полупроводников и одноэлектронные структуры), и структурах атомного масштаба, и транспорта в топологически нетривиальных низкоразмерных системах и графене. Исследование классических и квантовых электронных фазовых переходов в низкоразмерных структурах.

Исследование квазиодномерных полупроводников с низкой концентрацией электронов и структурного упорядочения в этих материалах. Выяснение предельных частот генерации и детектирования излучения гигагерцового диапазона с использованием волны зарядовой плотности в квазиодномерных структурах.

Исследование плазменных и магнитоплазменных возбуждений, фононных спектров, плазмонных свойств полупроводниковых, металлических и графеновых наноструктур. Исследоание возможности создания функциональных элементов плазмонной наноэлектроники и нанофотоники для оптического и терагерцового диапазонов.

Разработка физических принципов работы и технологий получения интегральных наноструктур и элементов сверхпроводниковой наноэлектроники с рабочими частотами до 1 ТГц.

Разработка принципов и устройств квантового кодирования информации, поиск путей реализации твердотельных и иных вариантов квантового компьютера.


8.4. Полупроводниковая гетероструктурная оптоэлектроника

Теоретические и экспериментальные исследования инжекционных и каскадных лазеров на основе квантовых ям и квантовых точек, включая вертикально излучающие. Разработка физических основ и технологии полупроводниковых источников излучения с предельными параметрами мощности, энергии, яркости, спектральной плотности и освоение новых диапазонов длин волн.

Физические и технологические принципы управления когерентными оптическими потоками в инжекционных и других полупроводниковых лазерах. Разработка оптоэлектронных приборов (светодиодов, лазеров, фотоприемников) на основе наноструктур с квантовыми точками в активных областях.

Развитие технологий молекулярно-пучковой эпитаксии и газовой эпитаксии из металлоорганических соединений. Разработка технологического оборудования для МОС-гидридной МБЕ -эпитаксии с целью формирования «безинтерфейсных» многослойных наноструктур, в том числе сверхрешеток. Развитие методов компенсации упругих напряжений с использованием переменно-напряженных наногетероструктур для создания высокоэффективных гетероструктурных излучателей и фотопреобразователей с предельно малой плотностью дефектов. Разработка и изготовление оптоэлектронных элементов («чипов»).

Получение тройных и четверных нитридных полупроводниковых соединений и исследование их свойств.

Разработка научных основ и технологии синтеза наногетероструктур на основе узкозонных соединений кадмий-ртуть-теллур методом молекулярно пучковой эпитаксии для инфракрасных фотоприемников нового поколения, высокоэффективных полупроводниковых излучателей света инфракрасного диапазона.

Создание фундаментальных основ устройств оптической информатики на базе полупроводниковой нанофотоники и метаматериалов.

Создание трехмерной наноэлектроники с использованием элементов опто- и акустоэлектроники.

Создание элементной базы для экологического мониторинга окружающей среды и медицинской диагностики человека на основе наногетероструктурных оптопар в средней ИК-области.

Повышение эффективности фотоэлектрического преобразования солнечного и мощного лазерного излучения. Разработка и создание конкурентноспособных солнечных фотоэнергосистем с концентраторами солнечного излучения и устройствами слежения за Солнцем.

Разработка технологий светодиодных источников света в спектральном диапазоне от среднего ИК до глубокого УФ на основе полупроводниковых наногетероструктур.

Инженерия дефектов в технологии светоизлучающих структур на основе кремния и германия для оптоэлектроники.


8.5. Методы исследования конденсированных сред

Развитие методов и аппаратуры оптической и электронной спектроскопии

Ядерно-резонансные и синхротронные методы исследования полупроводников, моттовских диэлектриков, мультиферроиков, высокотемпературных сверхпроводников и магнитных наноструктур.

Разработка приборной базы спектроскопии магнитных резонансов.

Разработка высокочувствительных магнитометрических методов исследования магнитных наноматериалов и метаматериалов.

Взаимодействие когерентных импульсов рентгеновского излучения с веществом и

ультрабыстрая когерентная дифракционная визуализация отдельных частиц, кластеров и биомолекул, вирусов и клеток.

Использование методов физики и техники высоких давлений для исследования и моделирования явлений, происходящих в глубинных зонах Земли и планет.



1480,0228

2276,0924

2661,1294

3008,252

3378,4818

9.Физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы

9.1. Физико-химические основы технологий новых функциональных материалов

Разработка принципов создания материалов с многоуровневой (нано-микро-мезо-макро) структурой.

Разработка принципов создания новых функциональных сред на основе метаматериалов и фотонных кристаллов, включая гибридные пленочные структуры: опал-халькогенидные полупроводниковые сплавы. Разработка технологии синтеза метаматериалов. Разработка методов электрического, магнитного и оптического управления характеристиками этих материалов и структур на их основе.

Исследование конденсированных сред в неавтономном состоянии для различных применений.

Разработка технологий получения перспективных порошковых материалов на основе механохимического синтеза, интенсивной пластической деформации, самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и синтеза из аморфного состояния.

Разработка композитных материалов и структур и приборов на их основе.

Разработка физико-химических основ получения оксидных и углерод-оксидных наноструктур – функциональных материалов для технологий электроники, химии и энергетики.

Исследование интегрированных с неохлаждаемыми микроболометрическими приемниками высокоэффективных поглотителей терагерцового излучения на основе метаматериалов и высокоимпедансных поверхностей.

Разработка физических основ технологии и исследование материалов с высокой диэлектрической проницаемостью, сегнетоэлектриков и мультиферроиков с сильной магнитоэлектрической связью, функциональных материалов и структур интегрированных устройств оксидной электроники и элементов энергонезависимой в том числе резистивной памяти.

Исследование свойств и развитие технологий широкозонных полупроводников и сверхрешеток на их основе, как элементной базы генераторов и сверхбыстрых приемников терагерцового излучения.

Создание эффективных тензочувствительных материалов с редкоземельными элементами и датчиков механических величин на их основе.

Разработка физико-химических методов получения функциональных материалов с использованием нанопористых диэлектрических матриц для применений в электронике и химии.

Исследование жидкокристаллических материалов с нано- и мезоструктурным упорядочением и композитных материалов на основе жидких кристаллов и наночастиц.

Исследование кристаллических, нанокристаллических и стеклообразных материалов для устройств квантовой обработки и передачи информации. Разработка логических устройств и систем памяти на сверхпроводящих джозефсоновских сетках.

Разработка технологии и исследование наногетероструктур на основе полупроводниковых нитевидных кристаллов.

Разработка физико-химических методов модификации поверхности детонационных наноалмазов и формирования монодисперсных частиц наноалмазов в различных матрицах для применения в технике и медицине. Газоразрядный синтез и исследование свойств пленок, кристаллов и наночастиц алмаза.

Развитие технологий синтеза углеродных материалов включая графен и его производные. Исследование графеновых нанокластеров и композитов. Изучение дефектообразования в наноалмазах и графене. Создание высоко-скоростной «углеродной» электроники на основе графена и нанотрубок.

Получение и исследование наночастиц, капсулированных в матрицы и оболочки.ю в том числе синтетических и биополимеров.

Разработка технологий и оборудования для конструирования на атомном уровне функциональных элементов на поверхности твердого тела, включая зондовые методы создания углеродных наноструктур и элементов оптики на их основе.

Синтез перспективных материалов в экстремальных условиях, в том числе в условиях космической микрогравитации и высоких давлений..

Развитие электрофизических методов создания функциональных слоев и покрытий.

Разработка новых композиционных конструкционных материалов и материалов со специальными физическими свойствами на основе систем металл-металл, металл-керамика, керамика-керамика в наноструктурированном состоянии.

Теоретическое моделирование процессов зародышеобразования и роста, структуры и свойств неорганических, органических и биологических материалов - мультиферроиков, композитных материалов, наноструктурированных пленок.


9.2. Физика и технологии новых функциональных материалов для эффективного преобразования энергии

Использование эффектов самоорганизации и «инженерии дефектов» для создания эффективных солнечных элементов на основе широкодоступных полупроводниковых материалов. Разработка технологии эффективного фотоэлектрического преобразования солнечного излучения в тонкопленочных солнечных элементах на основе аморфного и микрокристаллического кремния. Повышение эффективности солнечных элементов на основе многослойных композитных структур полимер-неорганические наночастицы.

Исследование физико-химических проблем эффективного преобразования энергии в водородных топливных элементах. Разработка электрохимических генераторов большой мощности на основе твердооксидных топливных элементов и разработка технологий портативных источников тока на топливных элементах с твердополимерной мембраной.

Повышение эффективности аккумулирования электрической энергии путем использования новых наноструктурированных, наногибридных и композиционных электродных материалов для суперконденсаторов и литий-ионных аккумуляторов.

Разработка физических основ и технологии создания новых высокоэффективных, экологически безопасных термоэлектрических генераторов с рекордным КПД.
9.3. Физические исследования прочности материалов

Исследование элементарных процессов разрушения и пластической деформации материалов, разработка методов прогнозирования и увеличения долговечности материалов и конструкций.

Решение фундаментальных проблем физики и химии механоактивированных наноструктурированных и нанокомпозиционных материалов, полученных при механоактивации и интенсивной пластической деформации; механоактивированных наноразмерных молекулярных кристаллов.

Создание прочных, жестких, трещиностойких, износостойких, жаропрочных, крипостойких, жаростойких материалов, в том числе композитных - на основе высокопрочных армирующих компонентов (оксидных и других волокон, нанотрубок и т.п.) и металлических, интерметаллидных и керамических матриц для применения в несущих конструкциях и энергетических установках космической, авиационной техники и машиностроении.

Повышение динамической прочности материалов и разработка технологий легкой прозрачной брони.
9.4. Физико-химические основы нанотехнологий

Разработка технологии и технологического оборудования для проекционной нанолитографии с пространственным разрешением 10-20 нанометров.

Разработка принципов низкотемпературной плазмохимической эпитаксии и синтеза кремниевых нанокластеров и нановолокон.

Разработка технологии непрерывной массовой штамповой, импринт нанолитографии. Разработка технологий трехмерной нанолитографии.


9.5. Развитие физических основ нанодиагностики материалов и структур

Разработка фундаментальных основ комплексной нанодиагностики материалов и структур. Развитие высокоразрешающих методов анализа: рентгеновского и синхротронного рассеяния и дифракции, электронно- и ионно-зондовых методов, рассеяния нейтронов, туннельной и силовой атомной микроскопии. Исследование процессов диффузии, природы дефектообразования, поверхностей и интерфейсов, элементного и химического состава, кристаллической структуры.

Развитие оптических методов исследования, диагностики и характеризации материалов и наноструктур включая методы с использованием диэлектрических наночастиц для люминесцентных зондов.

Развитие диагностики конденсированных сред на основе методов физики атомных столкновений.

Фотоиндуцированная пространственно-временная токовая спектроскопия широкозонных полупроводников, полимеров и наноструктурированных материалов.

Исследования акустоэлектронных и акустооптических взаимодействий в наноструктурированных системах, развитие акустических методов изучения элементарных возбуждений в конденсированных средах.

Диагностика полупроводниковых структур и нанокомпозитов при внешних воздействиях (сильные магнитные поля, высокие давления, оптическое возбуждение).


1043,1486

1604,2338

1875,6153

2120,274

2381,2191

10. Актуальные проблемы оптики и лазерной физики, в том числе достижение предельных концентраций мощности и энергии во времени, пространстве и спектральном диапазоне, освоение новых диапазонов спектра, спектроскопия сверхвысокого разрешения и стандарты частоты, прецизионные оптические измерения, проблемы квантовой и атомной оптики, взаимодействие излучения с веществом

Достижение теоретически возможных концентраций энергии во времени, пространстве в различных спектральных диапазонах. Освоение новых диапазонов спектра. Выяснение особенностей переноса и трансформации энергии, в том числе, в периодических структурах и нано-объектах люминисцентными методами. Развитие методов оптической диагностики и характеризации наноструктур, нанообъектов и наноматериалов.

Развитие фемтосекундной и аттосекундной оптики.

Организация управления динамическими процессами в физических, химических и биологических системах с помощью лазерных источников, включая волоконные, в том числе со сверхкороткими длительностями импульсов. Развитие методов когерентного суммирования пучков мощных многоканальных лазерных систем с использованием эффектов нелинейного взаимодействия световых волн и обращения волнового фронта. Развитие методов адаптивного самонаведения лазерного излучения в системах передачи энергии и локации. Практическое освоение лазерной физики высоких энергий, в том числе физики сверхсильных оптических полей мульти-петаваттного уровня мощности и с интенсивностями на уровне 1023 Вт/см2 в интересах фундаментальных и прикладных исследований экстремального состояния вещества. Использование таких источников для инициирования и лабораторного моделирования процессов, развивающихся в ядерных и термоядерных реакциях, создания компактных источников высокоэнергичных заряженных частиц и коротковолнового вакуумного ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучений.

Создание источников оптического излучения когерентной и некогерентной природы различного спектрального диапазона, основанных на взаимодействии пучков энергетических частиц с газовыми и твердотельными средами.

Разработка нового класса интегрально-оптических устройств с оперативным управлением спектральной передаточной характеристикой для систем оптической связи и метрологии. В телекоммуникационном диапазоне длин волн обеспечение стабильности частоты ~ 10-17 для передачи информации с плотностью на уровне 1014 бит/с по оптоволоконным каналам связи. Повышение точности и стабильности стандартов частоты обеспечивается с помощью использования ионных ловушек, оптических решеток и низкоскоростных пучках ультрахолодных атомов.

Развитие методов управления пространственной структурой оптических полей и их взаимодействие с микрообъектами и наночастицами.

Развитие методов видения в оптически мутных средах для диагностических применений в технологиях, биологии и медицине.

Создание высокоэффективных узкополосных оптических усилителей для приема сверхслабых сигналов, а также тепловизионных приемников. Создание высокочувствительных оптических методов обнаружения и исследования гравитационных волн, прецизионной проверки изотропии скорости света, а также прецизионного измерения фундаментальных физических констант.

Разработка методов создания запутанных фотонных состояний для квантовых компьютеров, квантовой телепортации, квантовой когерентной томографии и релятивисткой квантовой коммуникации.


989,6538

1521,9654

1779,4299

2011,542

2259,1053

11. Фундаментальные основы лазерных технологий, включая обработку и модификацию материалов, оптическую информатику, связь, навигацию и медицину

Лазерное управление процессами синтеза в химических реакторах.

Развитие нового направления по синтезу наноматериалов - лазерный плазмохимический синтез композитных наноматериалов для создания сверхтвердых покрытий и углеродных наноструктур на металлах и других конструкционных материалах, необходимых для развития машиностроения, микроэлектроники, энергетики и авиационно-космической промышленности.

Создание основ проектирования сосредоточенных и распределенных волоконно-оптических датчиков физических величин с заданными параметрами. Создание линий связи и оптических носителей информации, развитие квантовой криптографии.

Разработка магнитометров с лазерной накачкой.

Разработка компактных оптических стандартов частоты для систем глобальной и космической навигации, связи.

Разработка систем проекционного цветного телевидения и создание опытных образцов телевизоров на основе светодиодных источников белого света и инжекционных полупроводниковых лазеров.

Развитие голографических и оптоэлектронных принципов регистрации, обработки и визуализации информации, разработка голографических экранов, динамических переключателей, оптоэлектронных приборов для регистрации и обработки оптической информации. Развитие технологий и устройств для трехмерной записи и визуализации объектов, обработки и хранения информации – голографических, опто- и акустоэлектронных.

Развитие и создание новых сверхчувствительных методов лазерной спектроскопии для обнаружения и анализа органических и биоорганических соединений (взрывчатых веществ, наркотических и лекарственных препаратов).

Разработка методов генерации амплитудно-модулированных лазерных импульсов с высокими пиковыми мощностями для создания протяженных ионизованных каналов в атмосфере в целях управления высоковольтными разрядами, для направленной передачи СВЧ-излучения, транспортировки энергии лазерного излучения на протяженных атмосферных трассах.

Развитие технологий лазерной микро и нанообработки материалов, в том числе при сверхвысоких (более 1 МГц) частотах следования импульсов излучения. Создание нанолитографических устройств и элементной базы, разработка элементов атомной оптики на основе наноструктур, статических магнитных и электрических полей и лазерного излучения.

В области лазерной медицины разработка ряда лазерных приборов и устройств для диагностики и терапии. Разработка оптической томографии биотканей, позволяющей неинвазивным образом диагностировать их структуру и функциональные характеристики на клеточном уровне. разработка методов лазерного воздействия, оптической диагностики и оптического микроскопического контроля биообъектов, в том числе на клеточном уровне. Конструирование наночастиц и структур на их основе для адресной оптической диагностики и лазерной терапии различных заболеваний; развитие малоинвазивных комплексных методов оптической диагностики и навигации для проведения операций с использованием волоконно-оптических систем. Применение ультрапрецизионной низкокогерентной микроскопии и магнитных наномаркеров для мониторинга и высокочувствительной регистрации молекулярных реакций для экологии и медицины.


285,3056

438,7648

512,9888

579,904

651,2736

12. Современные проблемы радиофизики и акустики, в том числе фундаментальные основы радиофизических и акустических методов связи, локации и диагностики, изучение нелинейных волновых явлений

Разработка новых методов генерации и приема излучения различной физической природы и спектральных диапазонов для диагностики окружающей среды и активного воздействия на нее;

создание специализированных гиротронных комплексов для установок управляемого термоядерного синтеза, а также для других научных и технологических применений;

разработка новых методов компрессии электромагнитного излучения для использования в высокочастотных ускорителях нового поколения, новых радарных системах и получения мультигигаваттных импульсов для физических экспериментов;

создание сверхширокополосной радиолокации высокого разрешения в миллиметровом и терагерцовом диапазонах;

разработка новых методов генерации и приема когерентного и широкополосного излучения микроволнового и терагерцового диапазонов, томография в ТГц диапазоне;

разработка активных и пассивных методов диагностики малых газовых составляющих и подстилающей поверхности в ММ и субММ диапазонах;

создание спектроскопии высокого разрешения в диапазоне электромагнитных волн от микроволнового до ближнего инфракрасного;

исследование и моделирование нелинейных волновых процессов в средах различной физической природы;

разработка нелинейно-динамических методов анализа и прогноза эволюции сложных систем с приложениями к климатическим, атмосферно-океаническим, геофизическим процессам и биологическим объектам;

разработка новых подходов к диагностике, прогнозированию и управлению явлениями окружающей среды на основе методов нелинейной динамики

исследование и моделирование сильно нелинейных природных явлений катастрофического характера;

развитие новых методов акустической диагностики для биомедицинских исследований и систем неразрушающего контроля и дефектоскопии;

разработка физических основ и новых средств низкочастотной акустической диагностики высокого разрешения толщи океана и пород океанического дна, в том числе, в шельфовых зонах;

разработка методов когерентной сейсмоакустики и реализация сейсмоакустического мониторинга геодинамических процессов в сейсмоопасных зонах;

развитие радиофизических методов и средств исследования динамики океана н атмосферы, в том числе механизмов погодно-климатических явлений;

разработка физических основ и технических средств для акустического мониторинга объемных и поверхностных неоднородностей в океане;

разработка статистических методов синтеза характеристик направленности движущихся приемных пространственно-распределенных систем для локализации источников различной физической природы – от гидроакустики до радиоастрономии;

численное и физическое моделирование процессов генерации и распространения акустических волн в пространственно-неоднородных упругих и упругопластических средах;

создание физических основ нейроморфного интеллекта;

развитие новых методов исследования динамических сетей;

создание больших многолучевых электронно управляемых антенных решеток


722,1798

1110,6234

1298,5029

1467,882

1648,5363

13. Фундаментальные проблемы физической электроники, в том числе разработка методов генерации, приема и преобразования электромагнитных волн с помощью твердотельных и вакуумных устройств, акустоэлектроника, релятивистская СВЧ-электроника больших мощностей, физика мощных пучков заряженных частиц

Реализация методов вакуумной электроники для генерации больших мощностей, необходимых в радиолокации, физике плазмы, ядерной физике и промышленных технологиях новых материалов и др.;

разработка гиротронов мегаваттного уровня мощности для нагрева плазмы в установках управляемого термоядерного синтеза;

разработка мощных гирорезонансных усилителей (гироклистронов и гиро-ЛБВ) с широким диапазоном перестройки частоты;

разработка систем генерации коротких сверхмощных импульсов электромагнитного излучения для радиолокации сверхвысокого разрешения и для применения в линейных электрон-позитронных ускорителях нового поколения;

разработка систем пассивной и активной компрессии импульсов мощного микроволнового излучения;

исследование эффектов сверхизлучения нано- и пикосекундных электронных пучков, создание малогабаритных субнаносекундных генераторов нового поколения;

создание систем управления и коммутации мощных квазиоптических потоков электромагнитного излучения;

исследование возможности нелинейной хаотизации колебаний в твердотельных диодных генераторах и создания на основе этого явления малогабаритных, широкополосных генераторов шума терагерцового диапазона частот для радиовидения и шумовой радиолокации высокого разрешения;

создание новых полупроводниковых приборов для генерации сверхмощных коротких электрических импульсов для систем сверхширокополосной радиолокации, электромагнитного противодействия, управляемого термоядерного синтеза и импульсных промышленных технологий;

разработка методов создания когерентных источников в субмиллиметровом и терагерцовом диапазонах на основе достижений вакуумной и твердотельной электроники, создание элементной базы терагерцового диапазона;

создание малошумящих усилителей и счётчиков фотонов в миллиметровом, субмиллиметровом и инфракрасном диапазонах;

разработка и создание интегральных приемников субММ диапазона;

создание когерентных и широкополосных матричных систем получения изображений в субмиллиметровом диапазоне, томография в терагерцовом диапазоне


436,8742

671,8586

785,5141

887,978

997,2627

14. Современные проблемы физики плазмы, включая физику высокотемпературной плазмы и управляемого термоядерного синтеза, физику астрофизической плазмы, физику низкотемпературной плазмы и основы ее применения в технологических процессах

Участие России в программе Международного экспериментального токамака-реактора (ИТЭР), - разработка методов нагрева, генерации стационарного тока и диагностики высокотемпературной плазмы;

разработка альтернативных систем управляемого термоядерного синтеза с магнитным удержанием (сферические токамаки, токамаки с сильным полем, стеллараторы, прямые магнитные ловушки);

разработка плазменных источников нейтральных атомных пучков с большими энергиями и токами;

исследование атомных столкновений в газе и плазме, корпускулярная диагностика термоядерной плазмы и исследование взаимодействия горячей плазмы со стенками;

разработка нейтронных источников на основе плазменных систем с магнитным удержанием;

разработка перспективных схем гибридных реакторов;

эксперименты по инерционному термоядерному синтезу, создание эффективных термоядерных мишеней;

исследование плазменных процессов в геофизике, в том числе с помощью активных спутниковых экспериментов;

экспериментальные исследования и теоретическая интерпретация физических процессов вблизи околопланетных плазменных границ;

исследование атмосферного электричества и разработка методов управления его характеристиками;

разработка методов диагностики воздействия высокоэнергичных геофизических процессов на ионосферу, исследования влияния высотных электрических разрядов (спрайтов, эльфов) на ионосферу, генерации тепловых структур в запыленной плазме нижней ионосферы, воздействия атмосферной волновой динамики на ионосферу.

интерпретациия наблюдаемых спектральных и временных особенностей излучения космических источников, диагностика физических условий в окрестности компактных объектов, анализ кинетических процессов в плазме релятивистских джетов и ударных волн, построение моделей аккреционных дисков, источников гамма-всплесков, микроквазаров и активных ядер галактик;

разработка и создание источников плазмы и заряженных частиц с заданными физическими свойствами;

лазерно-плазменные методы генерации ускоренных частиц с рекордными градиентами;

развитие физических принципов и методов создания импульсной и квазистационарной неравновесной низкотемпературной плазмы разрядов высокого давления с большим удельным вкладом энергии на единицу массы газа; исследование плазменных микрополей и элементарных процессов в их присутствии, исследование динамики низкотемпературной плазмы в условиях интенсивной эмиссии заряженных частиц из плазмы и транспортировки сильноточных пучков через плазму;

разработка плазменных технологий для создания новых, в том числе композиционных и наноструктурированных, материалов с заданными физико-химическими свойствами;

исследование процессов самоорганизации и свойств упорядоченных структур в низкотемпературной и сверххолодной плазме, в том числе пылевой


543,8638

836,3954

977,8849

1105,442

1241,4903

15. Современные проблемы ядерной физики, в том числе физики элементарных частиц и фундаментальных взаимодействий, включая физику нейтрино и астрофизические и космологические аспекты, а также физики атомного ядра, физики ускорителей заряженных частиц и детекторов, создание интенсивных источников нейтронов, мюонов, синхротронного излучения и их применения в науке, технологиях и медицине

Развитие квантовой теории поля и теории суперструн, в том числе направлений, связанных с исследованием режима сильной связи, прецизионным теоретическим анализом процессов в физике элементарных частиц, описанием сверхплотной кварк-глюонной среды, изучением физических процессов в ранней и современной Вселенной;

развитие теории сильных взаимодействий — квантовой хромодинамики - в применении к новым типам процессов, в том числе при высоких энергиях;

развитие подходов к созданию квантовой теории гравитации, исследование фундаментальных свойств физического пространства-времени на предельно малых и предельно больших расстояниях, поиск пределов справедливости теории относительности и проявлений возможного существования дополнительных измерений пространства; развитие теории полей высших спинов и теории черных дыр;

развитие конформной теории поля и теории интегрируемых систем;

теоретическое исследование квантовых эффектов в сильных полях и в экстремальных состояниях вещества;

теоретические исследования проблемы происхождения «темной энергии» и ускоренного расширения поздней Вселенной, проблемы барионной асимметрии Вселенной и механизмов ее генерации в процессе эволюции, проблемы природы темной материи во Вселенной;

поиск и исследование новых физических явлений в области энергий до нескольких ТэВ, новых элементарных частиц и фундаментальных взаимодействий в экспериментах на Большом адронном коллайдере. Построение на этой основе теории, существенно расширяющей современную теорию элементарных частиц;

развитие глобального проекта "Международный линейный е+е--коллайдер". Подготовка к прецизионному исследованию новых частиц и взаимодействий в области энергий 500 ГэВ - 1 ТэВ;

поиск и исследование редких процессов с участием элементарных частиц на протонных и вторичных (пионных, каонных, мюонных) пучках высокой интенсивности с целью открытия новых явлений, происходящих на сверхмалых расстояниях;

поиск проявлений новых частиц и новых фундаментальных взаимодействий, изучение процессов с участием элементарных частиц в прецизионных экспериментах на установках со встречными e+е- пучками с высокой светимостью;

создание новых и развитие существующих методов регистрации частиц и излучений для будущих экспериментов в области физики элементарных частиц;

проблема стабильности вещества, осуществление прямого поиска распада протона на необходимом уровне чувствительности;

экспериментальный поиск гравитационного излучения космического происхождения, создание прототипов детекторов гравитационных волн;

искусственный синтез и исследование свойств новых сверхтяжелых химических элементов; исследование острова стабильности сверхтяжелых элементов;

исследование механизмов образования и распада сверхплотной ядерной материи в столкновениях релятивистских ионов, изучение свойств адронов, кварков и глюонов и сверхплотной ядерной среде;

исследование свойств изотопов вблизи границ существования ядерной материи методами лазерно-ядерной спектроскопии;

прецизионное исследование электромагнитных взаимодействий нуклонов и ядер;

исследование свойств адронов в ядерной среде, изучение их связанных состояний (мезонные ядра, дельта-ядра, гиперядра);

исследование структуры ядер и механизмов фрагментации в процессах столкновений релятивистских ядер и в электромагнитных реакциях;

исследование свойств адронов и механизмов реакций с их участием при промежуточных (до нескольких ГэВ) энергиях, поиски экзотических состояний, в т.ч. дибарионов, пентакварков и других;

совершенствование физических моделей и проведение экспериментов по исследованию короткоживущих ядер и осколков деления;

исследование свойств ядерных изомеров и возможностей высвобождения запасенной в них энергии;

получение прецизионных данных по рассеянию и реакциям с участием протонов, нейтронов, гамма-квантов, легких и делящихся ядер, спектрам нейтронов деления и других данных, необходимых для ядерной энергетики и других приложений;

изучение внутриядерных процессов и нелинейных эффектов квантовой электродинамики во взаимодействиях интенсивных электромагнитных полей с веществом на пучках релятивистских ионов, электронов и фемтосекундных тераваттных лазеров.

Физика нейтрино и астрофизика:

поиск частиц темной материи в неускорительных и коллайдерных экспериментах; разработка методов регистрации темной материи;

исследование осцилляционных переходов нейтрино в экспериментах с использованием пучков дальних нейтрино от ускорителей (эксперименты T2K, OPERA, MINOS, NOνA);

прецизионное измерение параметров нейтринных осцилляций, поиск в них эффектов СР-нарушения;

прямой поиск массы нейтрино в диапазоне 0,1 - 0,3 эВ. Поиск нарушения закона сохранения лептонных чисел в процессах с мюонами на новом уровне чувствительности.

поиск безнейтринного двойного бета-распада на уровне, предсказываемом осцилляционными экспериментами в предположении майорановской природы нейтрино;

поиск стерильных нейтрино в нейтринных осцилляциях. Создание с этой целью галлиевого нейтринного детектора для экспериментов с высокоинтенсивными искусственными источниками нейтрино;

измерение космических потоков нейтрино высоких энергий, обнаружение их источников. Сооружение с этой целью глубоководного Байкальского нейтринного телескопа с рабочим объемом до 2 км3;

исследование потоков нейтрино, образованных в распадах тяжелых ядер и ядерных реакциях, происходящих в недрах Земли. Создание с этой целью детектора гео¬нейтрино;

регистрация нейтринного излучения от коллапсирующих звезд на подземных нейтринных телескопах, участие в международной системе Super-Nova Early Warning System;

развитие методов нейтринной спектроскопии Солнца, мониторинг потока солнечных нейтрино различных энергий;

исследование формирования нейтринного излучения нейтронных звезд;

развитие радиоастрономического метода детектирования нейтрино предельно высоких энергий по наблюдениям всплесков когерентного черенковского радиоизлучения.

Физика космических лучей:

измерение состава и энергетического спектра всех компонентов космического излучения (ядер, электронов, позитронов, фотонов) во всем диапазоне измеряемых энергий;

выяснение природы космических лучей сверхвысоких энергий, обнаружение их источников, исследование механизмов их генерации;

исследование космических частиц предельно высоких энергий с использованием лунного орбитального радиодетектора;

исследования физических процессов ускорения, распространения и излучения заряженных частиц в космической плазме;

поиск и исследование антиматерии в составе космического излучения;

исследование астрофизических источников гамма-квантов высоких энергий, обнаружение новых типов таких источников, исследование механизмов генерации гамма-квантов;

мониторинг галактических и солнечных космических лучей, их состава, временных вариаций;

исследование влияния космических лучей на атмосферные процессы в натурных и лабораторных экспериментах;

геофизические эффекты космических лучей и их влияние на климат.

Создание ядерно-физических комплексов:

создание нового е+е--коллайдера с рекордной светимостью — Супер Чарм-тау фабрики в Новосибирске;

модернизация сильноточного линейного ускорителя протонов в Троицке, получение мегаваттной мощности в пучке. Развитие на этой основе Троицкого ядерно-физического комплекса:

создание мощных источников синхротронного, нейтронного и иных ядерных излучений; разработка и создание источников пространственно когерентных монохроматических пучков рентгеновского излучения (источники четвертого поколения); развитие Новосибирского лазера на свободных электронах и источника синхротронного излучения на базе накопителя ВЭПП-4 для Сибирского центра синхротронного и терагерцового излучения;

разработка проблем физики и техники ускорения заряженных частиц, в том числе на основе мощных (экзаваттных) лазерных источников;

разработка новых прецизионных методов детектирования элементарных частиц;

исследования и разработки устройств детектирования излучений и высокотемпературных, радиационно-стойких систем для ядерно-физических комплексов и перспективных технологий;

создание новых перспективных ядерно-физических и ускорительных технологий в интересах экологически безопасной ядерной энергетики, ядерно-физической медицины, здравоохранения, систем безопасности и других отраслей;

развитие технологии мощных ускорителей электронов для фундаментальных, прикладных исследований и технологических применений;

участие в реализации проекта создания коллайдера тяжелых ионов НИКА для исследования фазовых переходов и критических явлений в ядерной материи при высоких температурах и плотностях;

участие в разработке и создании Курчатовского источника синхротронного излучения и Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах (XFEL) и проведение исследований на них;

участие в разработке и создании установки для исследований антипротонов и ионов (FAIR) и последующее проведение исследований на ней.


1854,4864

2851,9712

3334,4272

3769,376

4233,2784

16. Современные проблемы астрономии, астрофизики и исследования космического пространства, в том числе происхождение, строение и эволюция Вселенной, природа темной материи и темной энергии, исследование Луны и планет, Солнца и солнечно-земных связей, исследование экзопланет и поиски внеземных цивилизаций, развитие методов и аппаратуры внеатмосферной астрономии и исследований космоса, координатно-временное обеспечение фундаментальных исследований и практических задач

Получение новых фундаментальных знаний о строении и эволюции Вселенной (галактик, звезд, планетных систем), по проблеме жизни во Вселенной. Развитие новых технологий (наземных и космического базирования) для исследования явлений во Вселенной.

изучение глобальной структуры и эволюции нашей Вселенной от первоначального взрыва до современной эпохи; природы скрытой тёмной материи и тёмной энергии, реликтовых объектов ранней Вселенной; исследование многокомпонентной модели Вселенной;

исследование формирования и эволюции галактик и их скоплений, звёзд и планетных систем; природы ядер галактик и космических источников с экстремальным энерговыделением; межзвёздной и межгалактической среды, исследование областей звездообразования;

изучение строения и активности Солнца и звёзд, исследование нестационарности звезд, физика взрывных процессов в новых, сверхновых и источниках гамма всплесков, формирование нейтронных и кварковых звёзд, чёрных дыр различных масс и их наблюдаемые проявления;

изучение эволюции Солнца, структуры солнечных магнитных полей и корональной плазмы, гелиосейсмология, многоволновой мониторинг активных процессов на Солнце как источников возмущений в гелиосфере и магнитосфере, ионосфере и атмосфере Земли, изучение солнечно-земных связей;

исследования Луны, планет Солнечной системы и их спутников, межпланетной среды, комет и астероидов, включая космогонические аспекты; взаимодействие межпланетной среды с магнитосферами Земли и других планет, плазменные процессы в астрофизике и физике планет, волновые процессы в атмосферах;

исследование планетных систем у других звезд, поиск проявлений жизни во Вселенной;

построение фундаментальных систем отсчета и высокоточных эфемерид тел Солнечной системы.

В области развития новых технологий для изучения Вселенной будут выполняться следующие проекты:

развитие экспериментальных методов и технических средств исследований космических тел и пространства с помощью космических аппаратов, создание научных приборных комплексов автоматических межпланетных станций и посадочных аппаратов;

разработка перспективных методов и технологий создания систем работы со сверхбольшими распределенными архивами данных, в частности, Российской виртуальной обсерватории;

создание высокоинформативных высокочувствительных телескопов и интерферометров наземного и космического базирования в гамма-, рентгеновском, ультрафиолетовом, оптическом, инфракрасном и радио- диапазонах, в том числе, реализация космических обсерваторий серии «Спектр»,

участие в крупных международных астрономических проектах, в том числе вступление России в Европейскую Южную Обсерваторию – крупнейший и самый современный международный центр наземной астрономии;

поддержка наиболее эффективных из существующих отечественных наземных инструментов;

создание к 2030 году постоянной всеволновой космической обсерватории полного обзора неба;

создание постоянно действующих стереоскопических систем контроля солнечной активности, контроля и предупреждения астероидно-кометной опасности и других астрономических явлений, влияющих на Землю и околоземное космическое пространство;

создание и развитие систем для применения астрономических методов при координатно-временном обеспечении жизнедеятельности на поверхности и около Земли, измерения её гравитационного поля и решения задач геодинамики;

участие в международных проектах мониторинга космической погоды; спутниковый мониторинг параметров Земли и природных катастроф; обработка данных для их использования в научных и прикладных целях.



1560,265

2399,495

2805,4075

3171,35

3561,6525

Итого по разделу II

8915,8

13711,4

16030,9

18122

20352,3


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница