Эксперт № 22 (2014) - Эксперт Эксперт

Продолжение темы: Теория квантовой революции

Теория квантовой революции

Явления, подобные квантовым вихрям в сверхтекучей жидкости, которые описывает теория, разработанная Натальей Берловой, наблюдаются в бозе-конденсатах холодных газов.

section class="box-today"

Сюжеты

Технологии:

Секс с границами и без

Как залезть в карман к клиенту

/section section class="tags"

Теги

Наука

Технологии

Изобретатели

/section

Оказалось, что бозе-конденсация объясняет также феномены, возникающие в магнитных материалах, где при определенных условиях формируются спиновые волны, которые можно представить как квазичастицу* — магнон, коллективное поведение которых напоминает поведение сверхтекучего бозе-конденсата.

Поясним, что такое бозе-конденсация. В зависимости от спина все частицы можно отнести к одному из двух классов — бозонов (это частицы с целым спином, подчиняющиеся статистике Бозе—Эйнштейна) или фермионов (это частицы с полуцелым спином, подчиняющиеся статистике Ферми—Дирака). Наиболее разительно различие в поведении систем ферми-частиц и бозе-частиц проявляется при низких температурах. Для фермионов справедлив принцип Паули, согласно которому в каждом квантовом состоянии может находиться не более одной частицы, и при стремлении температуры к нулю фермионы «поочередно» заполняют возможные квантовые состояния таким образом, чтобы энергия системы была наинизшей (рисунок слева). Для бозонов не существует ограничения на число частиц в одном квантовом состоянии, и в случае когда температура становится меньше определенной величины (называемой критической температурой), происходит бозе-конденсация (иногда говорят бозе-эйнштейновская конденсация) — значительная часть частиц скапливается в наинизшем энергетическом состоянии (рисунок справа). Одним из удивительных свойств бозе-конденсатов является сверхтекучесть — способность жидкости течь без внутреннего трения (вязкости).

figure class="banner-right"

figcaption class="cutline" Реклама /figcaption /figure

Подобные явления можно наблюдать в полупроводниках, в которых при определенных условиях тоже возникают квазичастицы — экситонные поляритоны, коллективное поведение которых также напоминает поведение сверхтекучего бозе-конденсата. Это явление, подобное сверхпроводимости, может оказаться интересным для практического применения, поскольку уже получены материалы, где процессы конденсирования наблюдаются при комнатной температуре.

Поясним, как возникают экситонные поляритоны. Когда электрон под действием теплоты или света покидает атом, находящийся в узле кристаллической решетки, на его месте остается вакансия, которую называют дыркой. Дырка может быть представлена как положительный электрический заряд, равный по абсолютной величине заряду электрона. Дырка может быть занята электроном, перешедшим из соседнего атома. Ушедший электрон, в свою очередь, образует новую дырку. Таким образом, дырки как бы перемещаются в кристаллической решетке в противоположном направлении по отношению к движению электронов.

В полупроводниках возникшая электрон-дырочная пара образует квазичастицу, которая называется экситоном. Экситон является бозоном. Экситон нестабилен: по истечении некоторого короткого времени (порядка десятков пикосекунд) экситоны исчезают: электрон занимает место дырки, излучая свет.

В определенных условиях в полупроводниках может сформироваться еще один вид частиц, являющийся объединением экситонов и фотонов, — экситонные поляритоны. Можно представить такой процесс образования и существования экситон-поляритона: фотон попадает в полупроводник и поглощается с образованием экситона. Затем экситон рекомбинирует, испуская такой же фотон. Фотон опять поглощается, экситон опять рекомбинирует и так далее. На самом деле уже нет ни экситона, ни фотона, а есть смешанное состояние — экситон-поляритон. Экситон-поляритон тоже является бозоном со всеми присущими ему свойствами. Поскольку поляритоны, как и фотоны с экситонами, являются бозонами, то, например, возможна бозе-конденсация поляритонов.

Важно то, что все эти объекты ведут себя как сверхтекучая жидкость, в которой тоже можно наблюдать появление вихрей.

Сейчас происходит квантовая революция. Идет поиск новых материалов, которые могут изменить лицо современной электроники. Их характеристики похожи на те, о которых рассказано выше. В частности, речь может идти о терагерцевой электронике. Она может быть реализована на экситон-поляритонных системах и хиральных материалах, которыми занимается Дмитрий Харзеев (см. «Эксперт» № 32 от 13 августа 2012 г), и экситонных системах, каковыми занимается Леонид Бутов, с которыми Наталья Берлова создает в Сколкове Центр квантовых материалов.    

Премьер из трущоб Геворг Мирзаян

Бывший разносчик чая на железнодорожной станции Нарендра Моди стал новым премьер-министром второй по населению страны мира. И теперь Индию ждут либо экономический прорыв, либо масштабные межконфессиональные столкновения

section class="box-today"

Сюжеты

Выборы за рубежом:

Измениться или умереть

Добро пожаловать в Сомали

/section section class="tags"

Теги

Выборы за рубежом

Индия

Политика

Вокруг идеологии

Долгосрочные прогнозы

/section

На прошедших в мае выборах в нижнюю палату парламента победу праздновала оппозиционная Индийская народная партия, BJP, взявшая 282 округа из 543 возможных. Новым премьер-министром страны назван лидер BJP Нарендра Моди . Более того, поскольку его партия не только выиграла выборы, но и получила большинство мест (даже без учета ее союзников по коалиции, взявших еще 54 мандата), впервые за последние 30 лет правительство страны может стать однопартийным.

Ряд политологов и экономистов говорят, что после нынешних выборов у Индии появился исторический шанс для проведения серьезных экономических реформ. Они напоминают, что Нарендра Моди — опытный управленец, который 12 лет руководил 60-миллионным штатом Гуджарат и вывел его на лидирующие позиции в Индии по таким показателям, как инвестиционная привлекательность и развитие инфраструктуры. Сам Моди уже обещает серьезные реформы и провозглашает создание «новой Индии», более успешной и влиятельной в мире. И, учитывая количество полученных BJP мандатов, ему не придется идти на какие-то уступки другим партиям и искать компромиссы.

Однако есть среди аналитиков и те, кто полагает, что приход Моди к власти не принесет Индии ни развития, ни стабильности. Они напоминают, что новый премьер числится одним из лидеров «шафрановых» — индийских националистов, которые считают, что мусульманам не место в их стране. Если Моди начнет проводить политику в соответствии со своими религиозными предпочтениями и делать ставку на индийский национализм, страну ждут кровавые межконфессиональные столкновения.

Плейбой не сдюжил

Проблема в том, что сегодня у индийского национализма Моди нет серьезной конкуренции со стороны секуляристов — наследников (духовных и физических) идей основателя Индии, ее первого премьера Джавахарлала Неру . Ведомый кланом Неру—Ганди «Индийский национальный конгресс» потерпел самое сокрушительное поражение в своей истории, получив лишь 44 мандата (для сравнения: в прошлом составе парламента было более 200 его депутатов). И проиграл он не потому, что секуляризм как идеология больше неинтересен населению, — просто население устало от самого «Конгресса», его политики и его лидеров. Согласно данным недавнего опроса исследовательского центра Pew Research Center, 70% жителей Индии были недовольны курсом развития страны.

figure class="banner-right"

figcaption class="cutline" Реклама /figcaption /figure

Так, в последние годы индийские власти проводили крайне несостоятельную экономическую политику. Темпы экономического развития серьезно упали из-за бюрократии, высочайшего уровня коррупции и нежелания властей преодолевать консерватизм населения. Так, из-за экологических протестов только в сталелитейной отрасли в 2010 году были заморожены проекты на общую сумму 80 млрд долларов (в том числе крупнейший инвестиционный проект страны по постройке за 12 млрд долларов завода южнокорейской фирмы Posco). Кроме того, власти так и не смогли приспособиться к работе в новых условиях. «Страна вступила в ВТО, открылась и стала частью мирового рынка. Однако эти процессы нужно было регулировать. Манмохан Сингх когда-то был блестящим экономистом и очень удачно провел в Индии приватизацию. Однако сейчас «Конгресс» при его премьерстве не смог обуздать транснациональные корпорации, и в итоге Индию регулярно сотрясали различные скандалы, в частности когда компании подсовывали рынку генно-модифицированные товары», — говорит «Эксперту» главный научный сотрудник Центра индийских исследований Института востоковедения РАН Евгения Ванина .