Итоги года: Топ-10 научных открытий
Представлены главные открытия года за 2025 год
Какими научными достижениями запомнился 2025 год для российской науки? (см.: https://www.kommersant.ru/doc/8248540, Мария Грибова, 01 декабря 2025 года)
В уходящем году российские ученые совершали фундаментальные открытия, запускали проекты класса мегасайенс и воплощали научные знания в конкурентоспособные технологии, которые определят облик нашего будущего. “Ъ-Наука” вспоминает некоторые заметные открытия и разработки, представленные российской наукой в 2025 году.
В мае в Саратовском государственном университете (СГУ) сообщили о разработке искусственного нейрона, который точно имитирует «спайки» — электрические импульсы, которые нейроны используют для передачи информации между собой. Разработка открывает перспективы создания нейропротезов, заменяющих поврежденные нервные клетки, а также умных сенсорных систем в робототехнике и новых типов нейрокомпьютеров. «Это как Lego-блок для сборки спайковых искусственных нейросетей», – пояснил профессор кафедры динамического моделирования и биомедицинской инженерии СГУ Владимир Пономаренко.
В июле в Южном федеральном университете представили биоморфного робота с очувствленными конечностями. Ключевым элементом разработки стали нейроморфные структуры — микросхемы на базе мемристоров, которые представляют собой аппаратную реализацию нейросетей. Эти системы имитируют тактильную и ноцицептивную память, позволяя роботу различать температуру, твердость и тип поверхности, подобно тому, как это делает человек. Как пояснил руководитель лаборатории «Нейромена» Владимир Смирнов, стоит задача создать отечественные решения для полной автоматизации и очувствления робота-помощника, который после обучения будет действовать без участия человека, в автономном режиме.
В ноябре специалисты Клинического центра Сеченовского университета успешно провели первую в мире операцию по восстановлению барабанной перепонки путем регенерации с применением биомедицинского клеточного продукта (БМКП) на основе собственных клеток пациента. Технология позволяет всего за 40 минут ликвидировать перфорацию, тогда как стандартная тимпанопластика сложнее и в 10–20% случаев не приживается с первого раза. У первой пациентки полное заживление и улучшение слуха подтверждены уже через три недели. Разработка является частью платформенной технологии, которую в будущем планируется применять для восстановления голосовых складок, структур носа и уретры. «Это не только новые возможности для тысяч пациентов, но и доказательство, что российская наука способна создавать трансляционные технологии мирового уровня»,— подчеркнул ректор Сеченовского университета Петр Глыбочко.
25 марта в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне заработала одна из научно-исследовательских установок класса мегасайенс — коллайдер NICA. Торжественный старт первого сеанса работы ускорительного комплекса состоялся в Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ в присутствии представителей 20 стран-участниц, ассоциированных членов и партнеров Объединенного института. Коллайдер NICA позволит изучить свойства плотной барионной материи, существовавшей в первые мгновения после Большого взрыва. Эти исследования крайне важны для понимания эволюции Вселенной. Ключевое преимущество установки — способность удерживать максимальную плотность плазмы, около 20 млрд тонн на 1 куб. см. Это сопоставимо с плотностью нейтронных звезд, таких показателей невозможно достичь ни в одном другом ускорителе.
В сентябре ученые Санкт-Петербургского университета предложили новый метод расчета массы элементарных частиц, составляющих атомарные ядра — протонов и нейтронов. Их подход представляет собой новый взгляд на фундаментальную загадку современной физики — природу массы наблюдаемого вещества во Вселенной, которая почти целиком сосредоточена именно в нуклонах. Это открытие стоит на стыке двух направлений — физики твердого тела и физики элементарных частиц — и заключается в успешном переносе принципов: в хорошо проработанные уравнения из теории полярона вводятся параметры из физики кварковых взаимодействий, в результате масса нейтрона, которая почти равна массе протона, воспроизводится с высокой точностью.
Диагностика будущего: выявление рака по анализу мочи, психических заболеваний — по анализу крови. В феврале в Сколтехе представили разрабатываемую систему объективного биохимического тестирования психического здоровья человека на основе липидных биомаркеров в крови. Она позволяет определять риск наличия психических заболеваний по биохимическому анализу крови с точностью более 92%, диагностировать заболевания еще до появления симптомов.
Сотрудники Центра нейробиологии и нейрореабилитации имени Владимира Зельмана подтвердили возможность отличить по анализу крови пациентов с психическими расстройствами от здоровых индивидов, а также обнаружили в исследованных образцах «молекулярный след» шизофрении и клинической депрессии.
В Сколтехе отмечают, что пока это не готовый к широкому практическому применению инструмент диагностики, однако это шаг к тому, чтобы постановка конкретного психиатрического диагноза опиралась не только на беседу с врачом, но и на объективные биомаркеры, что особенно важно в спорных случаях и на ранних стадиях заболевания. В мае ученые СПбГУ сообщили о создании экспресс-метода выявления рака простаты или мочевого пузыря по анализу мочи. Преимущество методики — возможность определять болезнь на ранних стадиях. Это особенно важно, учитывая, что поздняя диагностика — одна из основных сложностей в борьбе с онкологическими заболеваниями мочеполовой системы.
Проведенный учеными анализ 87 образцов пациентов показал, что чувствительность экспресс-теста, разработанного в СПбГУ, значительно выше, а значит, результат точнее, чем анализ крови на простатический специфический антиген. Так, ученым удалось добиться точности 97% для распознавания рака простаты и 76% для выявления рака мочевого пузыря.
В октябре в Новосибирском государственном университете представили прототип цифрового помощника врача — системы поддержки принятия врачебных решений под названием «Доктор Пирогов». Это виртуальный ассистент на основе ИИ, который призван снизить нагрузку на медиков и сократить время приема пациентов, не ухудшая качества медпомощи. На основе жалоб пациента и результатов анализов система формирует список вероятных диагнозов — от наиболее опасных до менее серьезных — и предлагает рекомендации по обследованию и терапии, учитывая совместимость лекарственных препаратов и возможные противопоказания.
«Доктор Пирогов» способен помочь в диагностике более чем 250 самых распространенных заболеваний, создан на базе нейросетевых алгоритмов и обширной базы данных о взаимосвязях между симптомами, болезнями и лекарствами, которую специалисты НГУ вместе с учеными Института цитологии и генетики СО РАН создавали более десяти лет.
Квантовый прорыв. В Физическом институте имени Лебедева РАН (ФИАН) 1 июля успешно завершены тестовые испытания первого в России 50-кубитного квантового компьютера. Он создан по технологии холодных ионов: 25 ионами иттербия, удерживаемых лазерами и охлажденных почти до абсолютного нуля, управляют при помощи лазерных импульсов. Исполняемые на вычислителе квантовые алгоритмы представляют собой последовательность таких воздействий.
С завершением испытаний свою эффективность окончательно доказал уникальный отечественный подход к архитектуре квантовых вычислителей — применение куквартов — квантовомеханических систем, в которых ион может единовременно находиться не в двух (как в обычных кубитах), а в четырех состояниях, что позволяет сохранять и обрабатывать вдвое больше информации.
Другой прорыв в ФИАН совершили в сентябре, реализовав крупнейший в мире квантовый алгоритм на кудитах — обобщенный гейт Тоффоли на 10 ионах. Это мировой рекорд, а в перспективе исследования в этом направлении позволят существенно повысить точность квантовых вычислений в ходе решения практических задач.
«Приоритетом “дорожной карты” до 2030 года является достижение практической применимости квантовых вычислений. Для этого необходимо совершенствование 50-кубитного квантового компьютера на ионах иттербия. Показанный мировой рекорд — важный результат в этом направлении», – отметил академик РАН, директор ФИАН Николай Колачевский.
А в ноябре в НИТУ МИСИС представили сверхчувствительный детектор, способный обнаруживать отдельные фотоны с очень высокой эффективностью — до 98%. Появление разработки «делает возможным создание компактных и чувствительных квантовых устройств, в том числе оптикорадиочастотных преобразователей для квантового интернета. Их создание позволит в корне изменить парадигму квантовых вычислений и объединить разрозненные квантовые вычислители», пояснил научный сотрудник Центра компетенций НТИ «Квантовые коммуникации» НИТУ МИСИС Алексей Невзоров.
Благодаря этим и другим результатам Россия укрепляет позиции в глобальной квантовой гонке. Сегодня страна входит в число первых шести государств, создавших действующие квантовые процессоры на 50 и более кубитов, и в число первых трех (наряду с США и Китаем) с действующими квантовыми процессорами на четырех основных платформах.
***
11 декабря 2025 г., Хэмиш Джонстон
Редакция журнала *Physics World* (см.: https://physicsworld.com/a/top-10-breakthroughs-of-the-year-in-physics-for-2025-revealed/?utm_source=Live+Audience&utm_campaign=f62d5ca10d-nature-briefing-daily-20251212&utm_medium=email&utm_term=0_-33f35e09ea-498805682) представила на днях топ-10 главных открытий года в области физики за 2025 год по мнению редакции. Среди них исследования в астрономии, антиматерии, атомной и молекулярной физике и других областях науки.
Выбранные открытия также удовлетворяют следующим критериям:
— Значительный вклад в расширение научных знаний и понимания природы явлений,
— Важность результатов для прогресса науки и развития практических приложений,
— Интересность открытия для читателей нашего издания.
Перед вами список десяти важнейших физических открытий 2025 года, по мнению журнала. На этой неделе будут объявлены победители номинации «Открытие года».
### 1. Обнаружение веществ, необходимых для возникновения жизни, на астероиде
Исследование группы учёных, включая Тима Маккоя, Дэнни Глевина, Джейсона Дворкину, Йошихиро Фурукаву, Энн Нгуен, Скотта Санфорда, Зака Гейнсфорта и международный коллектив коллег, посвящено обнаружению соли, аммиака, сахара, богатых азотом и кислородом органических соединений, а также следов металлической пыли сверхновой звезды в образцах грунта, доставленных с околоземного астероида Бенну. Космический аппарат NASA OSIRIS-REx посетил этот астероид ещё в 2020 году. Эти находки подтверждают гипотезу о том, что столкновения астероидов могли доставить на раннюю Землю необходимые вещества для зарождения жизни. Полученные результаты также углубляют наше понимание формирования объектов Солнечной системы из диска материи вокруг молодого Солнца.
### 2. Первое наблюдение явления супержидкости в молекуле
Исследователи Такамаса Мамосе из Университета Британской Колумбии (Канада) и Судзуму Кумы из лаборатории атомарной, молекулярной и оптической физики института RIKEN (Япония) впервые наблюдали явление супержидкости в молекуле водорода. Молекулярный водород является простейшей молекулой, и теоретики предсказывали её переход в состояние супержидкости при температуре около 1—2 К. Однако температура плавления молекулы водорода составляет примерно 13,8 К, что значительно выше температуры перехода в жидкое состояние. Учёные разработали метод удержания водорода в жидком состоянии внутри микрокластеров гелия и смогли зафиксировать начало проявления супержидкого состояния. Их исследование заняло почти два десятилетия и открывает путь к изучению границ классического и квантового поведения в этой системе.
### 3. Волоконно-оптический кабель нового типа снижает потери сигнала за счёт полых сердечников
Группа исследователей из Университета Саутгемптона и подразделения волоконной связи Microsoft Azure разработала новый тип оптического волокна, снижающего потерю сигнала, увеличивающего пропускную способность и обещающего повышение скорости передачи данных и снижение энергопотребления. Вместо стеклянного сердечника стандартного кабеля новое волокно имеет воздушный сердечник, окружённый светоотражающими мембранами из стекла, отражающими определённые частоты света обратно внутрь сердцевины. Результаты испытаний показали, что новые полые волокна имеют на 35 % меньшие потери сигнала по сравнению со стандартными стекловолокнами, что позволяет сократить количество усилителей сигналов в длинных линиях связи. Скорость передачи увеличилась на 45 %. Компания Microsoft уже приступила к испытаниям новых волокон в реальных системах, устанавливая участки кабелей в своей сети и передавая реальные потоки трафика. Это позволит постепенно внедрить технологию и заменить существующие подводные кабели.
### 4. Первая терапия рака методом протонной лучевой терапии по дуговой траектории
Команда Франческо Фраччиоллы и коллег из центра протонной терапии города Трент (Италия) провела первые клинические процедуры лечения онкологических заболеваний с использованием протонной лучевой терапии по дуговой траектории (Proton Arc Therapy, PAT). Протонная терапия традиционно выполняется путём точечного сканирования пучков протонов, позволяющего точно нанести дозу излучения непосредственно на опухоль. Тем не менее, ограниченное число направлений луча затрудняет проведение эффективного лечения в приемлемое время. Новый метод основан на движении пучка протонов вдоль дуги, обеспечивая широкий диапазон углов доставки дозы и оптимизацию числа энергий, используемых для каждой точки обзора. После успешного тестирования клинических планов дозиметрии исследователи использовали новую технику для лечения девяти пациентов с раком. Важно отметить, что лечение проводилось на существующей системе протонной терапии и действующем рабочем процессе клиники.
### 5. Квантовая биосенсибилизация с белковым кубитом
Питер Маурер и Дэвид Ошколом из Чикагского университета Школы молекулярной инженерии имени Прэтцера совместно с коллегами создали первый белковый квантовый бит (кубит), способный синтезироваться прямо внутри живых клеток и использоваться в качестве датчика магнитного поля. Современные квантовые сенсоры часто основаны на центрах азот-вакансии (NV-центры) алмаза, однако они крупногабаритны и трудно интегрируются в клетки живого организма. Исследовательская группа использовала флуоресцентные белки диаметром всего лишь три нанометра, способные производиться клетками в заданных местах с точностью до атома. Белковые кубиты обладают схожими свойствами с алмазными кубитами, такими как метастабильное триплетное состояние, доступное посредством воздействия лазерного импульса ближнего инфракрасного диапазона. Несмотря на низкую чувствительность кубитов белков по сравнению с чувствительностью NV-кубитов, новая разработка может позволить проводить измерения магнитного резонанса непосредственно внутри живых клеток, что невозможно было сделать ранее.
### 6. Первые двумерные металлические листы толщиной в один атом
Гуанью Чжану, Луожун Ду и их коллеги из Института физики Китайской академии наук удалось создать первые двумерные металлические слои толщиной всего в один атом. До сих пор ученым удавалось создавать только тонкие слоистые структуры, состоящие из слоев, соединённых слабыми ван-дер-ваальсовскими силами. Создание металлических листов казалось невозможным ввиду сильной связи атомов металла друг с другом во всех направлениях. Группа китайских ученых применила уникальный метод нагрева порошков чистых металлов между двумя анвилами из монослоя MoS₂/сапфира, создающими ван-дер-ваальсовы взаимодействия. Затем образцы подвергались сжатию давлением порядка 200 мегапаскалей вплоть до охлаждения анвилов до комнатной температуры. Таким образом были получены пятиатомные металлы (бисмут, олово, свинец, индий и галлий) толщиной около 6,3 ангстрема. Авторы подчёркивают, что это лишь вершина айсберга, и планируют продолжить изучение фундаментальной физики полученных материалов.
### 7. Когерентная спектроскопия спинового состояния одиночных антипротонов
Коллаборация BASE (Baryon Antibaryon Symmetry Experiment) Европейского центра ядерных исследований (CERN) первой осуществила когерентную спин-спектроскопию отдельного антипротона — частицы антивещества, аналогичной обычному протону. Это открытие позволило провести самое точное измерение магнитных свойств антипротона, которое можно использовать для проверки Стандартной модели элементарных частиц. Эксперимент начинается с производства высокоэнергетичных антипротонов ускорителем. Далее эти антипротоны охлаждаются до криогенных температур без риска аннигиляции. Один антипротон помещается в электромагнитную ловушку ультрахолодного типа, где микроволновые импульсы воздействуют на его спин. Резонансный пик оказался в 16 раз уже предыдущих измерений, существенно повысив точность анализа. Такой уровень контроля над состоянием античастицы открывает возможности для сравнения свойств обычной материи (протонов) и антивещества (антипротонов), что могло бы выявить признаки новой физики, выходящей за рамки Стандартной модели, и объяснить причину преобладания материи над антивеществом во Вселенной.
### 8. Система раннего предупреждения землетрясений на смартфоне
Исследовательская команда Ричарда Аллена, директора Сейсмологической лаборатории Калифорнийского университета в Беркли, вместе с Марком Стогаитисом из корпорации Google представили глобальную систему раннего оповещения о землетрясениях на платформе Android смартфонов. Традиционные системы используют сети сейсмодатчиков, быстро фиксирующих землетрясения вблизи эпицентра и распространяющих предупреждение по региону. Такие сети дорогостоящи и отсутствуют во многих районах планеты, подверженных землетрясениям. Новая система AEA (Android Earthquake Alert) задействует встроенный акселерометр миллионов телефонов пользователей из 98 стран мира. Тестирование приложения в период с 2021 по 2024 годы показало среднее ежемесячное выявление 312 землетрясений различной силы (от 1,9 до 7,8 баллов). Для землетрясений силой 4,5 балла и выше приложение отправляло пользователям специальные уведомления («Take Action»), в среднем по 60 уведомлений в месяц, охватывая суммарно около 18 млн индивидуальных предупреждений каждый месяц. Система также информировала регионы, ожидающие тряску средней интенсивности (силой 3—4 балла).
### 9. Погода на экзопланете-гиганте
Исследователи под руководством Лизы Норманн из Университета Гёттингена (Германия) составили первую детальную карту погодных условий экзопланеты WASP-127b. Атмосферные ветры на этой планете достигают фантастической скорости в 33 тыс. км/ч, что гораздо быстрее любых известных нам потоков ветра в Солнечной системе. Экзопланета находится примерно в 520 световых годах от Земли. Команда воспользовалась инструментом CRIRES+ Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории для наблюдения прохождения планеты по диску своего родительского светила, продолжавшегося меньше семи часов. Спектральный анализ звёздного света позволил установить наличие доплеровского сдвига, вызванного высокоскоростными экваториальными потоками воздуха. Анализируя полученные данные, учёные построили приблизительную метеорологическую карту экзопланеты, несмотря на невозможность визуализации отдельных регионов. Выводы команды показывают, что полюса планеты холоднее остальной поверхности, температура которой превышает 1000 °C. В атмосфере была выявлена вода, что предполагает существование экзотических форм осадков.
### 10. Изображения единичных атомов наивысшего разрешения
Учёные под руководством Йичао Чжанга из Мэрилендского университета и Пиншан Хуан из Иллинойского университета Урбан-Шампейн получили самые детализированные фотографии отдельных атомов материала. Используя электронную микроскопию методом электронной птихографии, авторы достигли беспрецедентного пространственного разрешения в 15 пикометров — это примерно в десять раз меньше размера самого атома. Объектом изучения стали два слоя диселенида вольфрама толщиной всего в один атом, повернутые относительно друг друга таким образом, что сформировали решетку-моаре. Подобные материалы вызывают большой интерес среди физиков благодаря зависимости электронных свойств от угла поворота слоев. Высокое разрешение микроскопа позволило наблюдать коллективные колебания кристаллической решетки, называемые фосонами моаре, которые ранее не наблюдались напрямую. Исследование подтвердило теоретические предположения о существовании таких колебаний и должно способствовать лучшему пониманию роли фосонов моаре и других типов колебаний в твёрдых телах, открывая перспективы разработки новых полезных материалов.
Подписывайтесь на каналы и социальные сети Академии наук Якутии:
— https://t.me/AkademyRepSakha
+7 (999) 174-67-82
