О том, как современная наука меняет наше представление о мироздании и как в недрах «адских машин» рождаются идеи для создания новых технологий, мы поговорили с физиком-ядерщиком, проректором по научной и инновационной политике НИЯУ МИФИ Андреем Кузнецовым.

— Андрей Петрович, для чего все-таки нужны эти гигантские исследовательские установки, которые строят годами и даже десятилетиями за очень большие по меркам научных бюджетов деньги? 

— Дело в том, что все простые формулы в физике уже давно закончились, а все сложные формулы требуют дорогих исследовательских установок. В кабинете Николая Николаевича Калачевского, нынешнего директора ФИАНа, стоят сделанные вручную стеклянные колбочки с вращающимися лопатками. Основатель русской физической школы Петр Николаевич Лебедев в начале двадцатого века с помощью этих приборов изучал давление света. Через почти полвека, с появлением ядерной физики, стало понятно, что таких простых приспособлений недостаточно. Потребовались много более сложные, чем «пробирки», устройства — например, для изучения элементарных частиц необходима энергия чтобы сталкивать их друг с другом. Потребовались мощные электрические и магнитные поля, ускоряющие заряженные частицы и управляющие их траекториями. Таким образом мы пришли к ускорителям, циклотронам, синхротронам, бетатронам. Основной вклад в это направление сделали атомные проекты Германии, США, Советского Союза. Возник негласный договор между учеными и государством, вернее между государством и небольшой группой ученых, которые лоббировали фундаментальные исследования.  

Многие уважаемые ученые говорят, что открытие бозона Хиггса — одно из последних событий в научном мире в физике элементарных частиц, потому что дальше лежит пустыня. Чтобы получить новые сведения из ускорителей, нужно строить коллайдер с размером кольца больше 100 километров

На этом фоне, когда наука работала для промышленности, технологий и безопасности страны, было выделено направление, связанное с фундаментальной наукой, которая занимается объяснением мироустройства. Яркий представитель — это БАК, Большой адронный коллайдер. И оказалось, что государствам, как ни странно, выгодно вкладывать большие деньги в такие, казалось, не имеющие практического применения и никому не нужные научные проекты, потому что ко второй половине двадцатого века стало понятно, что мерой интеллектуального величия страны является именно фундаментальная наука. 

— Мощная прибавка к политическому «весу» государств.  

— И, кстати, относительно недорогая. На стыке тысячелетий возникли международные коллаборации и мегасайенс-проекты. Сам же термин «мегасайенс» появился уже в начале двадцать первого века. Выяснилось, что по сравнению с одной из самых дорогих установок для науки (церновский БАК стоил, по разным оценкам, до 10 миллиардов долларов) один авианосец США стоит больше — 15 млрд долларов. Олимпиада в Сочи — более 40 миллиардов долларов, чемпионат мира по футболу в Катаре — 120 миллиардов.

Эти двадцать лет прошли под знаком адронного коллайдера, поисков бозона Хиггса и пиар-хайпа о риске возникновения черных дыр, которые погубят планету и цивилизацию. Эту страшилку на полном серьезе продавали людям начала двадцать первого века.  

— Ажиотаж по поводу бозона Хиггса тем не менее остыл. Что дальше? 

— Многие уважаемые ученые говорят, что открытие бозона Хиггса — одно из последних событий в научном мире в физике элементарных частиц, потому что дальше лежит пустыня. Чтобы получить новые сведения из ускорителей, нужно строить коллайдер с размером кольца больше 100 километров. По-видимому, ЦЕРН такой мегасайенс проект уже не построит, но скорее всего, его построят китайцы. Но позже — у них сейчас другие приоритеты. 

— Действительно, Китай приостановил реализацию амбициозного проекта по созданию крупнейшего в мире стокилометрового Кругового электрон-позитронного коллайдера (CEPC). Обещает вернуться к этому вопросу в 2030 году, то есть это направление выпало из списка первоочередных. Почему это произошло? 

— Спешить некуда, никуда он от них не убежит. Тем более что дальше снова возникнет пустота — потребуется строить ускоритель с диаметром кольца равным диаметру Земли. Ускорительная физика элементарных частиц, по-видимому, подошла к некоему порогу возможностей  в текущем технологическом укладе. 

Святой Грааль энергетики

— Кажется, что на решение более понятных, земных вопросов нацелен ИТЭР, Международный экспериментальный термоядерный реактор, проект которого был предложен академиком Евгением Павловичем Велиховым еще в середине 1980-х годов…

— Да, это новый формат мегасайенс-установок, но уже нацеленных не на добычу фундаментальных знаний о том, почему у частиц есть масса или что случилось в первые мгновения жизни Вселенной. Он связан непосредственно с получением энергии с помощью управляемого термоядерного синтеза (когда в результате столкновения ядер дейтерия и трития образуется ядро гелия и быстрый нейтрон и высвобождается энергия на порядок больше той, что затрачена на разогрев плазмы. — «Монокль»), это практически неисчерпаемый источник энергии. Строительство этого экспериментального термоядерного реактора типа токамак решает практическую задачу получения энергии термоядерного синтеза в промышленных масштабах. Кстати, термин «токамак» родился в Советском Союзе в середине 1950-х годов и сейчас Россия — один из лидеров в этом направлении. ИТЭР открыл новую эру мегасайенс-машин для технологических задач будущего. 

Первое и самое главное, что он показал, — это принципиальная возможность построить мегасайенс проект международным сообществом. Ведь его особенность в том, что он создается в условиях, когда нет  действующих технологий, не проверены даже многие инженерные первопринципы. 

Все приходится делать одновременно: проводить исследования и очень быстро переводить их в конструкторские разработки, потом в «железо», а затем уже само строительство. То есть это очень сложная организационная задача, когда к тому же никто не знает, что из всего этого получится. Адронный коллайдер по сравнению с этим довольно простой пазл для инженера-физика: ускорители — многократно проверенная технология без особых сюрпризов.  

Первая особенность токамака в том, что эффективность зажигания пропорциональна масштабу, а увеличивая масштаб, вы обнаруживаете новые проблемы, которых на малом масштабе не существует. Меняется все — температура, время удержания, конструкция и так далее. Внутри вакуумной камеры токамака температура плазмы должна быть более 100 миллионов градусов, а магнитные катушки из сверхпроводников, удерживающие плазму, охлаждаются жидким гелием до температуры минус 269 градусов Цельсия. Колоссальный инженерный вызов. 

Одна из ключевых и пока еще не решенных проблем — нагрузка на первую стенку в термоядерных реакторах типа токамак. Первая стенка обращена к плазме и служит для защиты внутренней оболочки от воздействия потоков тепла и высокоэнергетических частиц. Идет поиск наиболее эффективного решения — предлагается использовать в том числе жидкометаллическую стенку из лития и много чего еще…

Кстати, изначально было решено, что все технологии, полученные в рамках этой работы, безвозмездно, то есть даром, достаются всем участникам этого проекта. Сейчас это десять ведущих стран планеты, включая Россию. 

— Хорошая идея для спокойных, мирных времен, когда казалось, что даже история остановилась.  

— Но в то же время ИТЭР показал, что, к сожалению, в таком большом международном сообществе меняется целеполагание. Достижение результата перестает быть главным, а процесс становится преобладающим. И это приводит к проеданию ресурсов и денег. Сейчас ИТЭР стоит уже больше 25 миллиардов долларов, а сроки окончания строительства съезжают все дальше и дальше.  

Уже сейчас мы видим результаты этой деятельности — затягивание сроков строительства с одной стороны, а с другой — китайцы строят два токамака одновременно. И, по-видимому, именно в Китае зажгут термоядерную реакцию в условиях непрерывного горения, которое можно использовать для термоядерной электростанции.  

— Штурм управляемого термоядерного синтеза (УТС) идет по двум направлениям — токамаки (международный ИТЭР, китайский EAST, российский действующий Т‑15МД и перспективный проект ТРТ — токамак с реакторными технологиями) и инерциальный термоядерный синтез с помощью лазеров (американский Национальный комплекс лазерных термоядерных реакций NIF, французский LMJ, китайский ShenGuan-3 и УФЛ-2М в Саровском ядерном центре). Если первый подход хорошо распиарен, то второй путь находится в тени. С чем это связно? 

— Лазерный термоядерный синтез ни в коем случае нельзя сбрасывать со счетов. Это перспективная альтернатива магнитному удержанию плазмы. Сейчас в неофициальной гонке термоядерных мегасайенс-машин на первое место выходят лазерные устройства, а именно National Ignition Facility (NIF), Национальный комплекс лазерных термоядерных реакций США в Ливерморе. Это огромная фабрика лазерной энергии, где лазерные пучки фокусируются в вакуумной камере на микрокапсулу с термоядерным топливом, сжимают его в тысячи раз, в результате топливо разогревается и зажигается термоядерная реакция. Почему это специфический вид мегасайенс-установки? Потому что эта установка строится одной страной. Это принципиально по многим соображениям — в первую очередь это необходимость неразглашения тех технологий, которые создаются в рамках этого мегасайенс проекта, а также локализации и концентрации интеллектуальных ресурсов. 

— Понятно, что военными секретами никто делиться не хочет. Все-таки в отличие от международного ИТЭР американская Ливерморская лаборатория — это больше про термоядерное оружие, а уже потом мирный термояд…

— Если вспомнить историю атомного проекта, то первые атомные станции были нужны для наработки оружейного урана и плутония, а уж потом заводы по производству электричества. Долгое время NIF оставался темной лошадкой в забеге за термоядерной энергетикой.

Результаты первых пяти лет работы, с 2009-го по 2014-й, не внушали оптимизма. Его даже хотели закрыть. Первый директор NIF Джозеф Мозес говорил, что главное не то, что нам выделили три с половиной миллиарда долларов на его строительство, а то, что нам пятнадцать лет не мешали. И вот в декабре 2022-го произошел прорыв: при использовании лазерной энергии в 2,05 мегаджоуля получили в полтора раза больше энергии, выделившейся в термоядерной вспышке, — 3,15 мегаджоуля.  

Эксперимент заключался в том, что на капсулу размером с бусину, содержащую 220 микрограммов топлива, направили лучи 192 мощных лазерных пучков. В момент импульса в месте их фокусировки температура составила 151 миллион градусов Цельсия, а давление — 600 миллионов атмосфер, то есть было намного жарче и плотнее, чем в недрах Солнца. В этих условиях ядра водорода слились, образуя гелий, и произошел выброс энергии длительностью в несколько миллиардных долей секунды. Более того, NIF продолжает улучшать результаты: в  апреле прошлого года, получено 8,6 мегаджоуля, то есть коэффициент термоядерного усиления Q по сравнению с лазерной энергией в мишенной камере уже равен четырем. 

— Для токамаков коэффициент Q не превышает 0,7, то есть выход термоядерной энергии на треть меньше затрат на нагрев плазмы. Впечатляющий рывок. Как им удалось добиться таких результатов? 

— Сразу хочу отметить, что сравнивать коэффициенты Q в инерциальном и магнитном подходах не совсем корректно. У этих коэффициентов разные знаменатели. Как и учитывать полную затраченную энергию. Если считать «от розетки», то токамаки, несомненно, выигрывают. Важно, что впервые именно в лазерном подходе продемонстрировано горение термоядерного топлива. Когда США начали строить NIF в 1997 году, они первые десять лет занимались тем, что со всего мира собирали люде — носителей уникальных технологий. Это привело к тому, что спустя почти тридцать лет мировое сообщество считает их работу эталоном — как нужно создавать, развивать и работать над мегасайенс-проектами. После серии неудач они приложили серьезные усилия для теоретического понимания происходящих процессов: создали сложные суперкомпьютерные численные коды, моделирующие поведение вещества при таких экстремальных условиях, разработали системы для измерения параметров плазмы и другие сопутствующие технологии. 

Близкая по параметрам установка LMG сейчас наращивает энергетику во Франции, работает первая очередь УФЛ-2M в Сарове, и в близкой перспективе она может стать самой мощной в этом классе мегасайенс-проектов. Есть подобная установка ShenGuan-3 в Китае, и строится более мощная. 

— Весьма представительная команда. Но в наступившем году результатами все-таки удивил Китай. В январе 2026-го на экспериментальном сверхпроводящем токамаке (EAST) в Хэфэе впервые удалось преодолеть так называемый предел Гринвальда. Что это значит? Прорыв, который делает УТС, значительно ближе, чем мы думали?  

— Для зажигания термоядерной реакции в токамаке необходимо одновременно соблюсти три условия: достичь высокой температуры (более 100 миллионов градусов), удержать плазму достаточно долго (более одной секунды) и обеспечить необходимую плотность плазмы. В токамаках плотность плазмы порядка 100 биллионов  частиц в кубическом сантиметре (эта плотность в сто тысяч раз меньше плотности воздуха). Долгое время считалось, что плотность плазмы жестко ограничена правилом, известным как предел Гринвальда. Результаты экспериментов на китайском токамаке EAST показали, что это ограничение можно обойти, изменив физику взаимодействия плазмы со стенками реактора. Используя модифицированный сценарий импульса плазмы в токамаке, они достигли плотности плазмы, превышающей исторический лимит на 65 процентов, сохраняя при этом полную стабильность системы. Работа команды EAST — это значительный шаг в понимании физических процессов в горящей плазме, в том числе для реализации стационарного, то есть непрерывного, режима работы токамака-реактора.

На финишной черте? 

— Сейчас придут люди в шапочках из фольги и скажут, по аналогии с историей с черными дырами в адронном коллайдере, что эти ваши термоядерные технологии зажгут искусственное Солнце на Земле, и конец человечеству. 

— Обязательно придут и скажут. Но в случае термоядерного синтеза, если ты прекращаешь подавать энергию, все затихает, нет саморазгона цепных реакциях деления, как на атомных электростанциях и в бомбах.  

— А когда все-таки термоядерный реактор будет сделан в нашей стране? 

— Экс-директор Троицкого института инновационных и термоядерных исследований Владимир Евгеньевич Черковец как-то пошутил, что знает, когда запустят у нас первую термоядерную станцию. Это будет 2054 год, потому что в России принято масштабно отмечать столетние юбилеи. Ведь первая в мире атомная электростанция была запущена в 1954 году в Обнинске. 

— Символично.  

— И это коррелирует по срокам с тем, что сейчас в мире происходит. То, что китайцы делают и планируют сделать, то, что мы собираемся делать. К 2050 году, после получения проектных результатов, в рамках проекта ИТЭР планируется переход к созданию установок следующего поколения — DEMO.  

К нам недавно приезжала китайская делегация. Один из членов команды сказал: мы считаем, что строительство двух токамаков одновременно — это проверка китайской промышленности. Про деньги как ограничивающий ресурс они уже не говорят. Ограничение — это возможности промышленности

Это прототип будущей коммерческой термоядерной электростанции, который решает задачи интеграции новых материалов и технологий для длительной непрерывной работы термоядерного реактора. Ближе к середине этого века будет понятно, насколько мы приблизились к созданию святого Грааля энергетики — управляемому термоядерному синтезу, источнику неисчерпаемой, экологически чистой и безопасной энергии. Правда, может так получиться, и к этому есть предпосылки, что первую в мире лампочку на термоядерной энергии китайцы смогут зажечь уже в первой половине 2030-х.

— Илон Маск недавно заявил, что создавать термоядерный реактор вообще нет смысла, потому что скоро появятся технологии, которые позволят безгранично использовать энергию Солнца. Что на это могут ответить физики-ядерщики? 

— Когда Илон Маск создаст эффективную и экономичную технологию передачи энергии с Солнца на Землю, тогда и поговорим.

Взорвать вакуум 

— В книге Сабины Хоссенфельдер «Уродливая Вселенная. Как поиски красоты заводят физиков в тупик» постулируется, что одна из проблем современной науки в том, что многие теории не подтверждены экспериментально. Экспериментальные установки вроде адронного коллайдера, как вы говорили, уже подходят к потолку своих возможностей. Что, нас ждет стагнация в мире науки?

— Английский физик Эрнест Резерфорд говорил, что «есть только одна наука — физика. А все остальное — коллекционирование марок». Резерфорд так сказал не потому, что он был циник, сноб и не уважал другие науки, просто современный метод изучения природы отработан физиками и сейчас уже стал универсальным для всех наук. 

Многие годы ученые занимались теорией струн. Это настолько оторванная от эксперимента область мысли и деятельности, что доказать ее невозможно. То же самое можно было бы сказать и о модели темной материи и темной энергии. Но наблюдения новыми телескопами — «Хаббл», «Джеймс Уэбб» — показывают, что можно уже увидеть крупномасштабную карту Вселенной, которая кластеризуется вокруг каких-то невидимых гравитационных масс, что косвенно подтверждает наличие темной материи. Мы измерили, что масштаб ускорения Вселенной тоже меняется, и это прямо подтверждает, что есть нечто, что мы называем темной энергией. Поэтому все, что мы считаем описанием картины мира, все-таки экспериментально подтверждено, либо наблюдательно, либо теми экспериментами, которые мы проводим в лабораториях, в том числе на мегасайенс-машинах. 

— Другое модное направление — поиск Новой физики.  

— Пока все поиски Новой физики приводят к подтверждению и уточнению Стандартной модели физики, а как уж она будет называться, новой или старой физикой, — это решат будущие поколения ученых.

— Вернемся к мегасайенсу в России. Если смотреть на список проектов, на бумаге у нас все выглядит довольно прилично, и планы тоже амбициозные. 

— Строительство мегасайенс-проектов, что у нас, что в мире, — дело небыстрое, и то, что мы начинали строить пятнадцать лет назад и раньше, только начинает свою работу в полную силу. В России в 2011 году был сформирован первый список мегасайенс-установок. Потом этот список немножко обрубили, но тогда появился ПИК, который с советских времен строили, достраивали, модернизировали. Синхротрон СКИФ в Новосибирске почти достроен, строится коллайдер НИКА в Дубне. 

Появляются и новые проекты, например СИЛА, который сейчас строится в Протвине. Это источник синхротронного излучения четвертого поколения и рентгеновского лазера на свободных электронах. Эти устройства позволят ученым исследовать структуру вещества вплоть до атомарного уровня.  

В Национальном центре физики и математики (НЦФМ) после 2030 года заработают две научно-исследовательские установки класса «мегасайенс»: многофункциональный ускоритель частиц с источником комптоновского излучения и лазер экзаваттной мощности XCELS. 

На проекте XCELS (Центр исследований экстремальных световых полей) стоит остановиться отдельно. Это экзаваттный лазер  ультракоротких импульсов, который позволит сделать то, что раньше никогда в природе не реализовалось. Современное представление о вакууме — это не пустота, а так называемое море Дирака, заполненное виртуальными частицами и античастицами. В сильных лазерных полях мы можем переводить частицы из виртуального состояния в реальное. 

В свое время Нобелевский лауреат по физике 2018 года Жерар Муру (примечательно, что в 2010‑е годы он часто бывал в России и стоял у истоков проекта XCELS. — «Монокль») сказал, что мы взорвем вакуум. Этот лазер по своей энергетике способен взрывать вакуум.   

— Что это значит?  

— Есть самая узнаваемая формула: E = mc2. Что это за формула? Это связь энергии с массой. Энергия и масса — это почти одно и то же с точки зрения Специальной теории относительности. Мы сейчас умеем энергию получать из массы при реакции деления тяжелых ядер. А вот обратно, чтобы из энергии родилась масса, — пока никто такого не делал.  

— То есть из энергии получить вещество… Воистину третий закон писателя фантаста Артура Кларка в действии, когда любая достаточно развитая технология неотличима от магии. 

— Достраивается еще один многообещающий мегасайенс-проект — Сибирский кольцевой источник фотонов, СКИФ. Его цель — исследование сверхмалых объектов: установка позволит увидеть структуру материи вплоть до расположения отдельных атомов. Подобного тоже раньше не было.  

Все-таки Россия, даже несмотря на сложные геополитические проблемы, внутренние проблемы, постепенно начинает понимать, что большая наука, наука на основе инженерных решений, необходима для страны, которая претендует на технологическое лидерство.  

— Кстати, в последнее время в России произошел важный перелом, в первую очередь в целеполагании — от импортозамещения до технологического лидерства.  

— Но это пока в головах, а попробуйте теперь перейти к реальности. Это непросто. Сейчас мы говорим об ИИ и квантовых технологиях. Раньше то же самое говорили о нанотехнологиях, есть популярная идея радиофотоники. В эти направления вкладывались огромные деньги и ресурсы. Но все технологические прорывы возникают только при сбалансированном технологическом ландшафте страны — в промышленности, электронике, химии.

В одной из моих научно-популярных лекций в качестве шутки я показываю разрыв между тем, что представляется в головах, и тем, что выходит на самом деле. В головах представляется Машенька из мультика, а в реальности страшненькая китайская игрушка. Но, как ни странно, жизнь показала: для того чтобы строить мегасайенс-проекты нужно было сначала научиться шить эти страшные игрушки. 

Это проблема интерфейса между учеными и инженерами. Иногда просто технологии не позволяют сделать так, как задумывалось. Тот же ИИ уже научился имитировать правильные ответы, и его нужно проверять, а мы все пытаемся убедить самих себя, что искусственный интеллект решит все проблемы.

К нам недавно приезжала китайская делегация. Один из членов команды, сказал: мы считаем, что строительство двух токамаков одновременно, EAST и BEST, — это проверка китайской промышленности. Про деньги как ограничивающий ресурс они уже не говорят. Ограничение — это возможности промышленности. 

— Поучительный пример. 

— Международное сотрудничество худо-бедно, но продолжается. Конечно, научная коллаборация переживает непростые времена, причем не только у нас, но и на Западе. FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research), строящийся международный ускорительный комплекс в Германии, тоже столкнулся с трудностями после ухода России из проекта. Строительство началось в 2017 году и продолжается до сих пор. Но ИТЭР все-таки строят, несмотря на все сложности. 

Мегасайенс в России 

Сибирский кольцевой источник фотонов (СКИФ) строится в наукограде Кольцово (Новосибирская область) с 2021 года.  Запуск основного кольца (240 м)  запланирован на начало 2026 года. В 2027–2028 годах начнется строительство станций второй очереди.  СКИФ часто сравнивают с гигантским рентгеновским аппаратом. Он позволит проводить передовые исследования в области химии, физики, материаловедения, биологии, геологии и гуманитарных наук. В числе задач создание новых лекарств; улучшение характеристик материалов; изучение древних артефактов без ущерба их целостности; оценка месторождений полезных ископаемых, например редких и редкоземельных элементов. 

Ускорительный комплекс СИЛА (СИнхротрон — ЛАзер) в подмосковном Протвине, активная фаза строительства начнется в 2026 году, а полностью, согласно планам, комплекс будет введен в эксплуатацию к 2033-м. Станет одним из самых мощных источников синхротронного излучения и рентгеновского лазера на свободных электронах в мире. Позволит исследовать материю на уровне отдельных атомов. 

ПИК, нейтронный реактор водо-водяного типа, расположенный в Гатчине на площадке Петербургского института ядерной физики им. Б. П. Константинова. 

Реактор ПИК  — самый мощный источник нейтронов в мире. Начало строительства — 1976 год, физический пуск — 2011-й, запуск на полную мощность — 2021 год. Установка позволяет изучать структуру вещества и его динамику с помощью высокого потока нейтронов и исследовать свойства самого нейтрона. 

НИКА — сверхпроводящий коллайдер протонов и тяжелых ионов. Начало строительства — 2015 год, первый пуск — 26 марта 2025-го. На этой установке ученые надеются воссоздать в лабораторных условиях особое состояние вещества, в котором пребывала Вселенная первые мгновения после Большого взрыва, — кварк-глюонную плазму. 

«Русский источник фотонов» (РИФ) — синхротрон, который планируют построить в 2027 году на острове Русский в Дальневосточном федеральном округе.  Здесь будут изучать атомарную структуру вещества методами порошковой и монокристаллической дифракции. Прибор также позволит расшифровывать сложные структуры макромолекулярных комплексов и белковых кристаллов, что даст возможность очень быстро анализировать их взаимодействие с новыми лекарственными препаратами.

Токамак Т‑15МД — модернизированная версия реактора Т‑15, который работал на базе Курчатовского института с 1980‑х. В новом модернизированном варианте его запустили в 2021 году. 

ТРТ, токамак с реакторными технологиями — прототип термоядерного реактора. Начало строительства — 2027 год, ввод в эксплуатацию — 2037-й, выход на полную мощность — 2040-й.  

УФЛ-2М — установка в Сарове, первый модуль был запущен в 2020 году. Ожидается, что установка станет крупнейшей в мире и заработает на полную мощность к 2028–2029 году. предназначена для фундаментальных исследований в области физики высоких плотностей энергии, в том числе для применения лазерного термоядерного синтеза в энергетике.  

XCELS — Центр исследований экстремальных световых полей, его планируется построить в Сарове к 2030 году. На установке будут изучать пространственно-временную структуру вакуума и неизвестных явлений на стыке физики высоких энергий и физики сверхсильных полей; разрабатывать компактные ускорители заряженных частиц; создавать источники сверхкоротких импульсов жесткого рентгеновского и гамма-излучения для диагностики материалов; разрабатывать новые источники излучения для клинических приложений.