| |
9. Физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы | в области физико-химических основ 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;
разработка технологии газофазной эпитаксии из металлоорганических соединений для выращивания пленок металлов и диэлектриков;
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 планарной технологии изготовления элементов микроэлектромеханических систем;
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, в том числе полых микроструктурированных волоконных световодов;
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 высокоскоростной "углеродной" электроники на основе графена и нанотрубок;
получение и исследование наночастиц, капсулированных в матрицы и оболочки, 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;
разработка технологий и исследование свойств наноструктурированных энергоемких материалов и композитов на их основе;
синтез сверхтвердых, сверхпроводящих, магнитных и энергоемких материалов на основе модификаций высокого давления;
наноструктурированные материалы, полученные в экстремальных условиях из углеродных и углеродсодержащих модификаций;
синтез материалов в условиях космической микрогравитации;
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;
в области физики и технологии новых функциональных материалов для эффективного преобразования энергии:
разработка технологии эффективного фотоэлектрического преобразования солнечного излучения в тонкопленочных солнечных элементах на основе аморфного и микрокристаллического кремния;
использование эффектов самоорганизации и "инженерии дефектов" для создания эффективных солнечных элементов на основе широкодоступных полупроводниковых материалов;
повышение эффективности солнечных элементов на основе многослойных молекулярных гетероструктур и композитных структур
полимер-неорганических наночастиц; |
| 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 коэффициентом полезного действия;
разработка широкозонных полупроводниковых материалов для эффективного преобразования энергии и приборов на их основе;
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, криостойких, жаростойких материалов, в том числе композитных, на основе высокопрочных армирующих компонентов (оксидных и других волокон, нанотрубок) 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;
в области физико-химических основ 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;
развитие плазменных технологий осаждения алмазных пленок и разработка приборов на их основе;
разработка технологии непрерывной массовой штамповой
импринт-нанолитографии;
разработка технологий трехмерной нанолитографии;
разработка технологии создания больших массивов наноструктур методами атомной оптики; |
| 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, рентгеновской микроскопии, электронно- и ионно-зондовых методов, рассеяния нейтронов, туннельной и силовой атомной микроскопии);
исследование процессов диффузии, сегрегации, 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 органических молекул, полупроводниковых квантовых точек и 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);
разработка методов диагностики технологических процессов на основе низкокогерентной интерферометрии
|
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, | достижение теоретически возможных концентраций энергии во времени, пространстве в различных спектральных диапазонах;
освоение новых диапазонов спектра;
развитие методов управления пучками коротковолнового, экстремального ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучений;
выяснение особенностей переноса и трансформации энергии, в том числе в периодических структурах и нанообъектах люминесцентными методами;
развитие методов оптической диагностики и характеризации наноструктур, нанообъектов и наноматериалов;
развитие методов выращивания, обработки и характеризации нелинейных кристаллов и лазерной керамики;
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; |
взаимодействие излучения с веществом | 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 мультипетаваттного уровня мощности и с интенсивностями на уровне 10 Вт/см 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 и создание источников экстремального ультрафиолетового излучения для проекционной нанолитографии нового поколения;
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 порядка 10 для передачи информации с плотностью на уровне 10 бит/с по оптоволоконным каналам связи;
повышение точности и стабильности стандартов частоты обеспечивается с помощью использования ионных ловушек, оптических решеток и низкоскоростных пучков 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;
развитие методов пленения и охлаждения вещества, достижения сверхнизких температур;
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 релятивистской квантовой коммуникации
|
11. Фундаментальные основы лазерных технологий, включая обработку и модификацию материалов, оптическую информатику, связь, навигацию и медицину | создание и развитие методов лазерного контроля и управления химическими реакциями и разработка новых технологических процессов на этой основе;
развитие лазерного плазмохимического синтеза 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;
развитие методов лазерной модификации органических и неорганических сред;
создание основ проектирования сосредоточенных и распределенных волоконно-оптических датчиков физических величин с заданными параметрами;
создание высокоскоростных систем волоконно-оптической 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; |
| создание и развитие методов лазерной спектроскопии высокого и сверхвысокого разрешения (спектрального, пространственного, временного, фотометрического) и их приложений для разделения изотопов в нанофотонике, фемтооптике, фотохимии, фотобиологии, аналитической химии, нанотехнологиях, информационных технологиях;
в области лазерной медицины:
разработка новых лазерных медицинских технологий лечения и новых образцов лазерной медицинской техники на основе исследований процессов и механизмов взаимодействия лазерного излучения с биологическими тканями, 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
|
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, включая литосферу, атмосферу, ионосферу и магнитосферу, и активного воздействия на нее;
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;
развитие методов сверхширокополосной радиолокации высокого разрешения в дециметровом и метровом диапазонах длин волн;
создание новых чувствительных элементов суб- и ТГц диапазона и построение планарных двумерных приемных матриц на их основе; |
| разработка и построение макета системы терагерцового радиовидения в реальном масштабе времени;
разработка активных и пассивных методов диагностики малых газовых составляющих и подстилающей поверхности в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах;
создание спектроскопии высокого разрешения в диапазоне электромагнитных волн от микроволнового до ближнего инфракрасного;
разработка новых методов и средств медицинской физики, основанных на магнитной радиоспектроскопии;
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, нелинейная динамика квантовых жидкостей при сверхнизких температурах;
развитие новых методов радиофизики и нелинейной динамики, в том числе для моделирования и исследования работы мозга и нейроподобных структур;
создание физических основ нейроморфного интеллекта;
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 и 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;
развитие новых методов исследования динамических сетей;
создание больших многолучевых электронно-управляемых антенных решеток;
разработка радиофизических методов исследования волновых процессов для изучения влияния атмосферных волн на динамическое взаимодействие системы "стратосфера-тропосфера" и определения их роли в формировании теплового режима, динамики и климата;
развитие радиофизических методов для глобального изучения радиоклимата и условий радиосвязи в атмосфере Земли с помощью высокостабильных радиосигналов спутников навигационных систем (ГЛОНАСС, GPS, GALILEO и других);
разработка радиофизических методов исследования слоистых структур в атмосфере и ионосфере и их связи с солнечной активностью с помощью методов спутниковой радиоголографии;
развитие методов обращения волнового фронта для радиовидения околоземного пространства и земной поверхности;
развитие высокоточных радиофизических и радиоголографических методов для исследования трехмерной структуры атмосферы, ионосферы и земной поверхности в глобальном масштабе с помощью сигналов спутниковых навигационных систем;
изучение эффектов дифракции, рефракции, поглощения, волноводного распространения, рассеяния, а также отражения радиоволн от поверхности Земли и подповерхностной структуры грунта с помощью радиополей, создаваемых источниками искусственного и естественного происхождения
|
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;
разработка гиротронов мегаваттного уровня мощности для нагрева плазмы в установках управляемого термоядерного синтеза;
разработка мощных гирорезонансных усилителей (гироклистронов и гироламп бегущей волны) 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 мощных приборов миллиметрового диапазона на основе эпитаксиальных нитридных структур;
разработка технологии изготовления новых чувствительных элементов ТГц диапазона;
разработка методов создания когерентных источников в субмиллиметровом и терагерцовом диапазонах на основе достижений вакуумной и твердотельной электроники, создание элементной базы терагерцового диапазона;
разработка физических принципов и технологий приборов силовой микроэлектроники для высокоэффективного преобразования больших электрических мощностей;
разработка технологий экстремальной электроники на основе карбида кремния и других широкозонных материалов;
создание малошумящих усилителей и счетчиков фотонов в миллиметровом, субмиллиметровом и инфракрасном диапазонах;
разработка и создание интегральных приемников субмиллиметрового диапазона;
разработка систем радиовидения в миллиметровом диапазоне длин волн;
создание когерентных и широкополосных матричных систем получения изображений в субмиллиметровом диапазоне, томография в терагерцовом диапазоне
|
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;
исследование взаимодействия ионов, электронов и синхротронного излучения с поверхностью;
разработка высокочувствительных масс-спектрометрических методов анализа; |
| 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;
интерпретация 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;
исследование импульсных разрядов в плазме щелочных металлов, вакуумных дуг и относящихся к ним катодных явлений;
физическая плазмогазодинамика и кинетика гомогенных и гетерогенных сред
|
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;
реализация задач ядерной физики в экспериментах с ультрахолодным атомным газом, включая задачи о сильно взаимодействующей ферми- и
бозе-материи, мезоскопической ядерной сверхтекучести, ефимовских состояниях и фундаментальных пределах вязкости;
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 в целях 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 е+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 среды;
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 том числе 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;
в области физики нейтрино и астрофизики:
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 Т2К, OPERA, MINOS, NOVA) и реакторов (эксперимент Daya Bay);
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, а также подготовка и проведение экспериментов на исследовательских и промышленных атомных реакторах;
измерение космических потоков нейтрино высоких энергий, обнаружение их источников, сооружение с этой целью глубоководного Байкальского нейтринного телескопа с рабочим объемом до 2 км ;
исследование потоков нейтрино, образованных в распадах тяжелых ядер и ядерных реакциях, происходящих в недрах Земли, создание с этой целью детектора геонейтрино;
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;
в области физики 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;
использование методов рассеяния нейтронов и синхротронного излучения для исследования структуры и динамики конденсированных сред;
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 методик и создании аппаратуры Курчатовского источника синхротронного излучения и Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах (XFEL) и проведение исследований на них; |
| разработка и создание быстродействующих матричных детекторов для импульсных источников рентгеновского излучения и Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах;
участие в разработке и создании установки для исследований антипротонов и ионов (FAIR) и последующее проведение исследований на ней |