Сергей Владимирович Буланов

Что привело Вас в науку (именно в Вашу область исследований)?

В середине 1960-х, когда я заканчивал школу, в СССР было особенное отношение к науке и, главным образом, к физике. Это было время, когда все интересовались спутниками, полетами в космос, транзисторами, огромными ускорителями, телескопами и радиотелескопами. Тогда становилась популярной биофизика. Безусловно, интерес распространялся и на ядерное оружие, которое осознавалось, как исторически необходимая, хотя и небезопасная часть бытия. Физика создавала основу для развития высоких технологий, изменяющих к лучшему жизнь каждого, и обещала сделать её еще лучше и интереснее в ближайшем будущем. Взъерошенный физик в ковбойке, говорящий заумные вещи, остроумный и удачливый, не сходил с экранов кино и телевизоров. В книжных магазинах выстраивались очереди в отделах физико-математической литературы. Книги по полюсам Редже и тома курса Бурбаки мгновенно сметались с полок покупателями, из которых далеко не все были математиками или физиками-теоретиками. Общая атмосфера была такой, что почти все выпускники школ тоже хотели быть физиками и для этого пытались поступить на физический факультет МГУ, в МИФИ, в МФТИ и на имеющие отношение к физике факультеты других ВУЗов. Конкурс был огромный.
На мой выбор большое влияние оказала популярная книга Иосифа Самойловича Шкловского "Вселенная, жизнь, разум", которую я прочитал, будучи старшеклассником. По прошествии стольких лет я плохо помню о том, что в ней написано о "жизни и разуме", но впечатление, которое произвела "Вселенная", о величии космоса и о богатстве многообразия космических объектов было очень сильным. Иосиф Самойлович был астрофизиком с большой буквы (позже я узнал его ближе, в течение нескольких лет посещая астрофизический семинар в ГАИШе, одним из руководителей которого он был вместе с В. Л. Гинзбургом, Я. Б. Зельдовичем и С. Б. Пикельнером), поэтому из его книги непринужденно вытекало, что Вселенная объяснима, но объяснима при условии, что вы знаете и понимаете физику.
Другой важный опыт я получил еще раньше, когда был учеником младших классов. Моему другу, который был на несколько лет старше меня, подарили конструктор. В конструкторе были магниты и много всего другого. Я, следуя инструкции, сделал первый эксперимент в своей жизни, насыпав железные опилки на лист бумаги и поднеся U-образный магнит к его обратной стороне. Опилки выстроились вдоль силовых линий магнитного поля. Получившаяся изящная картинка магнитного диполя до сих пор стоит перед моими глазами. С тех пор для меня стали естественными понятие поля в физике и математике и эстетическая сторона науки.
Все это определило мое решение поступать в московский физико-технический институт, что я и сделал. Во второй половине 1960-х годов на Физтехе был жив дух Ландау. Нам читали лекции такие выдающиеся физики и математики, как Е. М. Лифшиц, В. Б. Берестецкий, С. С. Герштейн, Л. П. Питаевский, Б. Т. Гейликман, С. Н. Никольский, В. В. Владимиров, Я. Б. Зельдович, В. Л. Гинзбург, М. А. Айзерман, Л. М. Бреховских, С. С. Войт и М. В. Федорюк. Среди преподавателей, которые вели семинары, отмечу влияние, которое на меня оказали В. В. Окороков (общая физика и лабораторные работы) и В. В. Судаков (теоретическая физика). Не могу не упомянуть с благодарностью Э. М. Чудинова за его лекции и семинары по философии, которые на фоне "общественных наук" тех лет производили впечатление, пришедших из иного, горнего мира. Э. М. Чудинов прививал нам понимание того, что на самом деле представляет собой наука философия и насколько она важна для физики и формирования правильного строя мышления.
Притяжение мощи и красоты теоретической физики было настолько сильным, что я сделал все зависящее от меня, чтобы стать физиком-теоретиком. Начинал я работать в отделе теоретической физики ФИАН под руководством С. И. Сыроватского и В. Л. Гинзбурга, которым я благодарен за то, что они ввели меня в мир теоретической астрофизики. Затем я занимался разными задачами. В последнее время мои исследования относятся к физике взаимодействия с плазмой сильного электромагнитного поля, генерируемого мощными лазерами. При этом мой интерес к астрофизическим задачам не ослабевает. Одно из направлений, на которое направлены интересы многих специалистов по релятивистской лазерной плазме, связано с моделированием астрофизических процессов с помощью лазеров в условиях земных лабораторий. В его развитие я также вношу свой вклад.

Не могли бы Вы кратко описать основные результаты Вашей статьи и их значение для Вашей области исследований?

Наша обзорная статья посвящена релятивистским зеркалам, их свойствам и применению. О важности концепции релятивистского зеркала говорит уже то, что решение об отражении электромагнитной волны от зеркала, движущегося со скоростью близкой к скорости света, содержится в первой статье А. Эйнштейна по специальной теории относительности. Теория относительности объясняет, почему и как такое отражение приводит к увеличению энергии фотонов и сжатию электромагнитного импульса. Для приложений подобный компактный прибор представляет большой интерес: это будет источник мощного коротковолнового излучения, который будет востребован в огромном числе приложений в биологии, медицине и материаловедении. Сейчас для таких приложений строятся рентгеновские лазеры на свободных электронах и источники синхротронного излучения, использующие пучки ультрарелятивистских электронов, генерируемых обычными ускорителями. Как рентгеновские лазеры на свободных электронах, так и современные источники синхротронного излучения имеют достаточно большие размеры.
Однако создать хорошее релятивистское зеркало не так просто. Мы с соавторами предложили использовать в качестве релятивистских зеркал нелинейные плазменные волны, возбуждаемые лазерным излучением. Нелинейная плазменная волна укручается и опрокидывается, подобно океанским волнам. Опрокидывание плазменной волны приводит к образованию тонкого, но плотного слоя релятивистских электронов. Если послать на такой слой другой лазерный импульс, то его отражение будет сопровождаться увеличением энергии отраженных фотонов. Мы развили необходимую теорию и в институте, принадлежащем японскому агентству по атомной энергии, провели эксперименты. Наши эксперименты подтвердили теорию.
Как говорилось выше, источник мощных рентгеновских лучей на основе релятивистского зеркала будет востребован для различных приложений, поскольку он обещает высокую яркость излучения и относительно небольшие размеры прибора. Такие, хотя и очень важные приложения, не исчерпывают все направления, для которых полезна концепция релятивистского зеркала. В первой нашей работе по этой теме, написанной мной, Т. Ж. Есиркеповым и Т. Таджимой, обращено внимание на то, что следующее поколение лазерных установок может иметь параметры, при которых отраженная соответствующим релятивистским зеркалом электромагнитная волна станет настолько сильной, что в ее поле проявятся такие нелинейные эффекты квантовой электродинамики, как поляризация вакуума и рождение электронно-позитронных пар. Иными словами, станет возможным экспериментальное изучение непертурбативных процессов, предсказываемых квантовой теорией поля.
Еще одним процессом, где полезна концепция релятивистского зеркала, является ускорение частиц радиационным давлением света. Понимание этого процесса восходит к исследованиям П. Н. Лебедева и к идеям В. И. Векслера. Мы же создали требуемую теорию для его описания в ультрарелятивистском пределе и провели обширное компьютерное моделирование. В настоящее время появляются первые экспериментальные указания на реализацию радиационного ускорения частиц в лазерной плазме в соответствии с нашей теорией. Научное сообщество, работающее в области релятивистской лазерной плазмы, рассматривает этот процесс в качестве наиболее эффективного механизма ускорения ионов сильными электромагнитными волнами. Считается, что он будет основным для лазеров следующего поколения.

Над какими исследовательскими проектами Вы сейчас работаете?

Продолжаю заниматься исследованием ускорения заряженных частиц и генерации жесткого электромагнитного излучения в релятивистской плазме. В частности, работаю над созданием компактного лазерного ускорителя ионов, необходимого в адронной терапии раковых заболеваний. Такой ускоритель может произвести революцию в медицине, сделав радиотерапию доступной для намного большего, чем в настоящее время, числа пациентов.

В чем, по Вашему мнению, будет следующий серьезный прорыв в Вашей области исследований?

В нашей области ожидается прорыв с вводом в строй лазерных установок следующего поколения. Как известно, сверхмощные лазеры бывают двух типов.
Установки большой энергии, генерирующие относительно длинные импульсы электромагнитного излучения, предназначены для исследований в области управляемого термоядерного синтеза. В США работает один из таких лазеров. Другой лазер скоро войдет в строй во Франции. В России тоже разрабатывается подобного рода лазер. Такие лазеры приближают время, когда станет возможным создание источников электроэнергии, использующих практически неисчерпаемые запасы топлива.
Лазеры другого типа генерируют импульсы с длиной в несколько сотен тысяч раз меньшей и с соответственно меньшей энергией. Благодаря этому они более компактны и могут работать с более высокой частотой повторения. При фокусировке импульсов лазеров следующего поколения будут достигнуты беспрецедентно высокие значения интенсивности электромагнитного излучения. Во-первых, это приведет к ускорению электронов и ионов до энергий на несколько порядков выше достигнутых к настоящему времени. Во-вторых, будут созданы источники ультракоротких импульсов гамма излучения большой мощности со всеми вытекающими из этого последствиями для многих приложений. В-третьих, в плане процессов, представляющих фундаментальный интерес, станут возможными режимы с доминантной ролью радиационных потерь и эффектов квантовой электродинамики. Это потребует развития адекватной научной картины коллективных квантовых эффектов в релятивистском пределе.

Какие книги Вы сейчас читаете?

Проводя много времени в Японии, я интересуюсь японской историей. Сейчас читаю исторические хроники «Хэйке-моноготари» о войне между кланами Тайра и Минамото в 12-м веке, изменившей японское общество на много столетий вперед. Испокон веков в японской литературе внимание уделяется не только и не столько внешним обстоятельствам и событиям, хотя и им тоже, а в большей мере личным качествам героев. История в Японии прочно связана с географией. Здесь и там можно найти памятные знаки (обычно это каменные стелы, на которых вырезан относящийся к делу текст), указывающие, что и когда здесь происходило, и кто и что здесь совершил. Институт, в котором я сейчас работаю, находится вблизи старой дороги между городами Нара и Киото. В этой области происходили многие из сражений тех лет, в которых перед лицом судьбы проявлялись человеческие характеры, о которых помнят в веках.

Если бы Вы могли пообедать с любыми тремя персонами (как прошлого, так и настоящего), кого Вы хотели видеть на этом обеде и почему?

Безусловно, было бы замечательно воспользоваться такой возможностью. Принимая во внимание формат этого интервью, буду иметь в виду только ученых.
Что касается далекого прошлого, то я не совсем уверен, что выбранные мной персоны смогли бы найти общий язык со мной и им было бы интересно всем вместе находится за одним столом.
Если говорить о настоящем, то у меня есть возможность достаточно регулярно встречаться, а часто и вместе обедать, с теми, с кем я работаю в одной области.
Я бы хотел, чтобы этими тремя персонами были Сергей Иванович Сыроватский, Виталий Лазаревич Гинзбург и Давид Абрамович Киржниц. Они очень хорошо относились друг к другу. Их уже нет с нами. Я же им благодарен за науку и был бы рад их увидеть. По поводу, удалось ли бы обсуждение научных вопросов или нет, я не беспокоюсь: научный разговор возник бы за этим столом сам собой.

Какой был наиболее значительный (волнующий) момент в Вашей карьере?

Поскольку моя научная карьера, как и карьера других, развивается во времени, для нее важны начальные условия, определяющие ее дальнейшую траекторию. Мне представляются значительными три события, задавшие начальные условия. На первом уроке в первом классе моя первая учительница произнесла вдохновленную речь, предсказывая, кем мы станем. Я хорошо помню, как она сказала, что некоторые из нас будут штурмовать вершины науки. В тот момент я слишком буквально представлял себе вершины науки и себя на них, но ощущение того, что штурмовать их — это стоящее дело, осталось у меня на всю жизнь. Второе, эмоционально сильное событие, случилось, когда после вступительных экзаменов я увидел свое имя в списке принятых в МФТИ. Третье событие произошло приблизительно два года спустя. После нескольких лекций, прочитанных В. Л. Гинзбургом, С. И. Сыроватским и Д. А. Киржницом в МФТИ, я позвонил В. Л. Гинзбургу по телефону и сказал, что хочу заниматься теоретической физикой. В ответ я услышал: "Приходите".
У меня были и другие важные моменты в карьере, обусловленные, такими внешними обстоятельствами, как признание или не признание моих научных результатов другими, так и с субъективными оценками мной самим своих работ, но указанные выше три события сыграли принципиально важную роль.