Интервью

"Открытие Жерара Муру поможет нижегородским физикам в поиске методов лечения рака"

"Открытие Жерара Муру поможет нижегородским физикам в поиске методов лечения рака"
Королевская Шведская академия наук 2 октября назвала имена лауреатов Нобелевской премии по физике, в числе которых оказался и работавший в Нижнем Новгороде пять лет ученый Жерар Муру. Мы побеседовали с его коллегой из нижегородского Института прикладной физики РАН Андреем Шайкиным о том, какое развитие получило открытие Жерара Муру в настоящее время здесь, в столице Приволжья, и о том, какие впечатления остались у него от общения с нобелевским лауреатом.

- Андрей Алексеевич, недавно Жерар Муру, работавший здесь, у нас, в Нижнем Новгороде, получил Нобелевскую премию по физике. Расскажите людям несведущим, в чем заключается его открытие?

- В этом году формулировка немного расплывчатая "за исследование в области лазерной физики" , но у нас в институте считают, что премию ему дали за так называемые CPA-схемы, то есть усиление растянутых чирпованных импульсов (chirped pulse amplification ). Это была публикация 1985 года, как раз в соавторах была Донна Стрикланд -второй победитель. Что это такое? С самого "рождения" лазеров, с 1961 года люди старались повысить мощность лазеров. Большая интенсивность света позволяет получить большее поле, соответственно позволяет исследовать новые физические явления. Ну, и, соответственно, это расширяет круг проблем, для решения которых лазер может применяться. Однако существует несколько противоречий. Очень быстро при получении все более мощных импульсов люди заметили, что свет, оказывается, материален, и он разрушает оптические элементы. В лучшем случае это поверхностный пробой, бывает объемный, а бывает, что прямо разрушаются элементы. Как этого избежать? Если мы какую-то энергию можем на поверхность направить и элемент остается целым, а в два раза большую энергию направить не можем — элемент разрушается — нужно увеличить размер. Все мы знаем — генератор в автомобиле маленький, а на электростанции большой, так как нужен больший ток. Здесь все то же самое. Начали увеличивать апертуру. Если первые лазеры были доли сантиметров, то сейчас вполне привычны лазеры, у которых апертура десятки сантиметров. Соответственно, во столько же раз вы можете увеличить энергию импульса. Вторая задача была в том, чтобы получать более короткие импульсы, потому, что они несут в себе новую физику, - если вы ту же энергию воздействия используете за более короткое время — вы получите большую мощность, большую интенсивность поля. Проблема остаётся та же самая — оптический пробой. И вот как раз Жерар Муру и Донна Стрикланд предложили способ усиления. Сейчас он кажется очевидным, как все, что кем-то уже изобретено. Кажется — ну, естественно, если мы растянули в пространстве — следующим шагом должно быть растяжение во времени. По большому счету, это как раз то, за что они и получили премию. Они придумали как растянуть импульс во времени, но так, чтобы его потом можно было собрать назад. С одной стороны, нет сомнений в том, что это замечательная идея, с другой стороны у Жерара много других результатов не менее интересных. В некотором смысле для большинства людей в моем окружении было неожиданностью получение этой премии. Возможно, это связано с тем, что за последние несколько лет значительно увеличилось количество установок, работающих на этом принципе, расширился круг исследовательских групп, его использующих.

- А если говорить о практическом применении открытия — каково оно и как скоро мы его заметим?

- Это открытие позволило расширить круг задач, которые мы можем исследовать. Экспериментаторам это позволило получать более мощные оптические импульсы. Современный рекорд 10 Петаватт (1016 Ватт - 10 000 000 000 000 000) это в 1000 раз больше, чем вырабатывают все электростанции мира. Применяются такие импульсы везде. Генерация ультракоротких, содержащих один период поля, импульсов также важна. Из тех областей применения, которые понятны большинству, адронная терапия и лечение раковых опухолей. Сейчас используются линейные ускорители, они довольно громоздкие и дорогие. Лазер тоже не очень дешев. Но он в разы компактнее, и это дает возможность построить мобильный комплекс. Пока же это должна быть большая вакуумная труба, закопанная под землю.

- Расскажите о лаборатории, которую создал Жерар Муру в Нижнем Новгороде в период работы в вашем институте с 2010 по 2015 год. Функционирует ли она сейчас? Ведутся ли там какие-то исследования?

- Одним из требований программы мегагрантов, благодаря которой к нам и приехал Жерар Муру, было то, что ученый должен был не меньше четырех месяцев ежегодно проводить в России, и под его руководством должна была быть создана лаборатория. Новая лаборатория создавалась в Нижегородском университете им. Н.И. Лобачевского – таково было условие выделения денег. У нас к тому моменту уже был петаваттный лазер PEARL. Финансирование гранта позволило нам улучшить некоторые параметры установки. Научный интерес Жерара Муру к нашей лаборатории заключался в том, что мы могли проводить многие экспериментальные исследования взаимодействия мощного оптического излучения с веществом, недоступные в мире. Многие эксперименты были сделаны впервые. Что-то в мире, что-то в России.

- Каковы Ваши личные впечатления от общения с Жераром Муру?

- Человек он в общении очень приятный. Когда мы встречались — мы не обсуждали тему, связанную с идеей, за которую он получил Нобелевскую премию. с 1985 года у него было множество разных идей, о них и говорили. Обсуждали новые темы, возможности применения нашего лазера. Ему было интересно, что происходит при взаимодействии такого оптического излучения с веществом, он с удовольствием обсуждал пути дальнейшего повышения мощности лазера. И мы занимались этими экспериментами в рамках выполнения гранта. Во то время Жерар приезжал несколько раз в год (стараясь проводить в России четыре месяца или чуть больше). Но, как занятой человек, после этого он уже приезжал счетное количество раз. Часто видимся с ним на конференциях. Он очень открыт для общения, у него множество идей, напр. волоконный лазер для очистки околоземного пространства от космического мусора. Как большинство иностранцев, он очень спортивный. Встретив его первый раз в холле института, спросил, будем ли мы ждать лифта. Он ответил "нет, только пешком, хорошая тренировка". Очень любит плавать, и старается делать это при первой возможности.

- Столь продолжительное время у вас уже существует этот лазер. Наверняка, вы делали какие-то "микрооткрытия", то есть развивали идею Жерара Муру.

- "Микрооткрытия" конечно делали, но их нельзя назвать развитием идеи. Предложенный принцип можно использовать, можно на его основе создавать новое, но нельзя развивать. Скорее, было множество технических решений и микроизобретений, которые позволили построить современный лазерный комплекс, сделать его стабильно работающим, повышать его мощность. За время существования нашего лазера его мощность была повышена в десятки раз, и сейчас мы ожидаем дальнейшего продвижения. Эта идея (усиления чирпированного оптического импульса) в некотором смысле замкнутая, но она открывает много других дверей. В институте существует проект создания 200ПВт лазера XSELS – один из шести проектов класса мегасайенс, о поддержке которых заявляет правительство.

- Вы сказали, что открытие, о котором идет речь, поможет в лечении рака. Сотрудничает ли ваш институт с какими-то медицинскими центрами в этом направлении?

- Пока до этого очень далеко. Это лишь первые шаги. Мы исследовали взаимодействие оптического излучения с твердыми телами, с газовыми мишенями. В процессе этого рождаются энергичные частицы: электроны, протоны, ионы, и мы смотрели, что эти частицы могут сделать, в том числе с биологическим объектом. И в этом смысле — да, были некие эксперименты. Мы смотрели, как частицы, которые рождены в процессе использования нашего лазера взаимодействуют с раковыми клетками. Нам давали кювету с образцами, мы её просвечивалии смотрели, что происходит в тестовой части, через которую облучение не проходило, и в тех ячейках, где проходило облучение. На границе достоверности результатов было показано, что да, воздействие есть. С точки зрения наших экспериментов это вспомогательные исследования. Это ещё очень и очень далеко от применения в больницах. Но что нам дает надежду — так это то, что наш источник ускоренных частиц может быть компактным. И вот это сделает адронную терапию на порядок доступнее. В Японии центров адронной терапии очень много — сотни, наверное. Во всей Европе меньше, а у нас два или три существует — они располагаются при больших ускорителях. То есть вопрос не только в деньгах, а в физической доступности. Ведь не каждого больного можно везти. Использование лазера в этой области позволит сделать систему диагностики и лечения мобильной. Пожалуй, это единственный, в настоящее
время способ.

- А что для ваших студентов значит получение Нобелевской премии Жераром Муру? Осознают ли они, что как-то к этому причастны?

- Наверное, это очень индивидуально. Для некоторых регалии, свои и чужие, очень важны. Но большинство научных сотрудников, из тех, с кем я разговаривал, относились к произошедшему с юмором. "Ну, теперь руки мыть не будем!" - стандартная фраза. Очень приятно, что ты такого человека знаешь, но мое мнение о Жераре Муру не изменилось с получением им Нобелевской премии. Я и так оценивал его как очень открытого человека с огромным количеством новых идей, несмотря на его возраст. Таких людей знаю счетное количество и очень рад за него, но я не считаю, что это самая яркая его работа. Есть много других его идей, которые с научной точки зрения очень красивы. Нобелевская премия мало что меняет в общении с человеком. Разве времени становится меньше. Один наш сотрудник, который в понедельник обсуждал с Муру предстоящие совместные эксперименты, в среду получил письмо: "Вы знаете, у нас тут такое началось, ничего сказать не можем". Эта премия, скорее, некий дополнительный бонус — вишенка на торте, который и так очень вкусный. В Жераре мне всё импонирует — и научный подход, и спортивный подход и оптимистичный взгляд на жизнь. Однажды мы возили его на Горе-
море в сёрф-лагерь. Ну, вы знаете наши дороги. А он был в восторге, решил, что это специальная трасса и специальная машина.

Наталья Денисова

Все новости раздела «Интервью»

Аналитика
Интервью
Комментарии
19 Декабря