Академик Кочаровский Владимир Владиленович

15 октября

Академик Кочаровский Владимир Владиленович

70 лет

Персональная страница

Владимир Владиленович Кочаровский родился 15 октября 1955 года в Свердловске (Екатеринбург). Брат-близнец выдающегося физика-теоретика, доктора физико-математических наук Виталия Владиленовича Кочаровского.

В 1973 году окончил с золотой медалью физико-математический лицей № 40 г. Горького (ныне Нижний Новгород). В 1978 году окончил с отличием радиофизический факультет Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского по специальности «радиофизика и электроника». Далее — неизменно в Институте прикладной физики, ИПФ (ныне — ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова» РАН): в 1978–2011 гг. — прошёл все должности научного работника вплоть до заведующего сектором в Отделе астрофизики и физики космической плазмы, с 2011 года — заведует Отделом астрофизики и физики космической плазмы.

В 1987–1991 гг. — доцент Нижегородского государственного технического университета (лекции «Электродинамика», «Термодинамика и статистическая физика»), в 1988–1991 гг. — доцент Нижегородского государственного университета (лекции «Нелинейная теория поля»), с 2012 года — профессор Нижегородского государственного университета (лекции «Плазменная астрофизика», «Современные проблемы физики»). Преподаёт в «Высшей школе общей и прикладной физики» — факультет, созданный на базе ФИЦ ИПФ РАН.

В 1986 году защитил кандидатскую диссертацию «Линейное взаимодействие электромагнитных волн в неоднородных слабоанизотропных средах», в 1998 году защитил докторскую диссертацию «Модовое сверхизлучение в открытых резонаторах и экстремальные режимы генерации электромагнитных полей ансамблями квантовых и классических осцилляторов».

Член-корреспондент РАН c 2006 года, академик РАН c 2025 года — Отделение физических наук.

Академик Вл. В. Кочаровский — один из ведущих учёных России в области теоретической физики и астрофизики, работающий одновременно в нескольких областях физики и астрофизики. В реферируемых журналах опубликовал более 400 научных работ, которые имеют более 2000 цитирований, индекс Хирша — 25.

Область его научных интересов как физика-универсала чрезвычайно широка: космическая плазма, космология, гравитация, физика элементарных частиц, физика высоких энергий, физика космических гамма-всплесков и квазаров, астрофизика джетов и ударных волн, нейтринная астрофизика и ускорение космических лучей, теория излучения нейтронных звёзд и чёрных дыр, физика атмосферы Солнца и магнитосфер планет, радиоастрономия, лабораторная астрофизика, лазерная плазма, распространение волн и перенос поляризованного излучения, электродинамика сплошных сред, радиофизика, нелинейные колебания и волны, когерентная и нелинейная оптика, квантовая оптика и лазерная физика, классическая и квантовая теория поля, физика многочастичных систем, физика твёрдого тела, физика полупроводников и жидких кристаллов, физика низких температур, сверхпроводимость (в том числе высокотемпературная), Бозе-Эйнштейновская конденсация, фазовые переходы, проблемы квантовых вычислений и преимущества квантовых компьютеров и симуляторов над классическими.

Член ряда международных физических обществ, включая Международный астрономический союз (избран в 1999 г.), Комитет по исследованию космического пространства, Европейское физическое общество, Американское физическое общество и Американское оптическое общество.

В области исследования различных типов источников экстремальных излучений во Вселенной Вл. В. Кочаровский является последователем академиков В.Л. Гинзбурга и В.В. Железнякова, возглавляет это направление в Институте прикладной физики РАН и в данном направлении получил ряд выдающихся результатов.

Вл. В. Кочаровским исследован ряд фундаментальных проблем, касающихся, в частности, нелинейной динамики волн с отрицательной энергией в квантовой гравитации и квантовой электронике, взаимодействия света и материи в квантовой оптике и лазерной физике, неадиабатической связи мод в электродинамике сплошных неоднородных сред, нового метода анализа природных явлений экспоненциального уровня вычислительной сложности (недоступного классическим компьютерам) с помощью матричных перманентов и гафнианов, микроскопической теории критических явлений в фазовых переходах, коллективных процессов в плазме магнитосфер нейтронных звёзд и чёрных дыр, механизмов ускорения и излучения частиц и происхождения космических лучей сверхвысокой энергии.

Им разработана качественная теория линейного взаимодействия электромагнитных волн в неоднородных анизотропных средах и плазме, объясняющая поляризационные свойства излучения магнитосфер звёзд и планет и лежащая в основе современной поляризационной диагностики неоднородностей в магнитоактивной плазме — лабораторной и космической (магнитосферы Солнца, Юпитера, Земли), а также в волоконных световодах.

Развита концепция волн отрицательной энергии и их диссипативной неустойчивости в активных средах с квантовыми и с классическими осцилляторами, объясняющая явление коллективного спонтанного излучения и дающая аналитическое описание его макроскопических квантовых флуктуаций. Разработанный метод описания явления сверхизлучения (коллективного спонтанного излучения) как диссипативной неустойчивости волн отрицательной энергии позволил предсказать существование этого явления в классических системах физики плазмы и электроники и обнаружить его при рекомбинации электронов и дырок в полупроводниковых гетероструктурах. В частности, был предложен первый классический аналог сверхизлучения Дике — циклотронное сверхизлучение. В области квантовой оптики развит метод феноменологической квантовой электродинамики сплошных активных сред для анализа коллективных квантовых неустойчивостей в неравновесных системах. В модели конформно-плоского гравитационного поля, взаимодействующего с массивным скалярным полем материи, доказана перенормируемость и причинность теории квантовой гравитации с неограниченным снизу гамильтонианом и обнаружено явление сосуществования инфракрасной и ультрафиолетовой асимптотических свобод.

Предсказан эффект брэгг-кулоновского спаривания электронов в результате их чисто кулоновского взаимодействия и процессов переброса в условиях брэгговского резонанса, приводящий к высокотемпературной сверхпроводимости в слоистых соединениях. Предсказаны и изучены свойства квазичастиц канонического ансамбля в бозе-эйнштейновском конденсате, позволяющие выяснить его квантовую статистику и динамику образования. В частности, впервые указано на аномально большие негауссовские флуктуации числа частиц в нём и построена аналитическая теория универсального поведения этих флуктуаций в критической области фазового перехода, включая структуру лямбда-точки в критической области БЭК для идеального газа. Рассчитаны флуктуации БЭК за пределами критической области для взаимодействующего газа с однородным или неоднородным конденсатом.

Создана микроскопическая теория фазовых переходов, сводящая решение проблемы критических явлений, в том числе для трехмерной задачи Изинга, к вычислению матричного перманента. На его основе указана универсальная оценка сложности квантовых вычислений и обоснована возможность использования для них флуктуаций в системе взаимосвязанных фотонов в резонаторе и атомов в бозе-конденсатах. Раскрыта универсальность матричных перманента и гафниана для описания уровней сложности критических явлений и квантовых информационных процессов в физике многих тел, фрактальных структур и хаоса, теоретико-числовых и ♯P-трудных задач в теории вычислительной сложности. Сформулирована и доказана основополагающая теорема о гафниане, которая даёт явно вычисляемую формулу для производящей функции матричного гафниана, характеризующего все #P-трудные вычислительные задачи. В качестве нового многочастичного квантового симулятора предложена схема выборки числа атомов в различных возбуждённых состояниях надконденсата (сэмплинга бозонов) и доказано, что эта схема при реализации в атомно-фотонных симуляторах может демонстрировать квантовое преимущество квантовых систем над классическими компьютерами.

Разработан ряд новых методов генерации непрерывного импульсного электромагнитного излучения в различных активных средах, в том числе предложено использовать явление сверхизлучения для получения уникальных режимов импульсной генерации лазеров с низкодобротным резонатором и непрерывной накачкой. Для сверхизлучающих лазеров развита теория смешанных режимов генерации с дискретным и непрерывным спектром излучения, предсказывающая, в частности, эффективный способ самосинхронизации мод, и указана возможность спонтанного нарушения симметрии при генерации одной поляритонной моды в однородном лазере с зеркально симметричным резонатором. Предложены и реализованы новые типы полупроводниковых лазеров — лазерные транзисторы и межзонные каскадные лазеры, позволяющие получать одновременную генерацию двухчастотного излучения в оптическом или ближнем инфракрасном диапазонах и излучения разностной частоты в среднем или дальнем инфракрасном диапазонах в непрерывном режиме при комнатной температуре.

Под руководством Вл. В. Кочаровского впервые экспериментально получены внутрирезонаторное нелинейное смешение мод в инжекционных гетеролазерах указанного типа и прямозонное сверхизлучение при коллективной рекомбинации электронов и дырок в полупроводниковых структурах. Им разработаны новые схемы терагерцовых источников когерентного излучения и построена теория кольцевых волоконно-оптических лазеров с параметрической самосинхронизацией мод, обусловленной самой активной средой, содержащей, например, центры окраски.

Вл. В. Кочаровским исследован ряд квантовоэлектродинамических эффектов в сверхсильном магнитном поле с приложениями к нейтронным звёздам и первичным чёрным дырам. В частности, указано на возможность существования аннигиляционно-циклотронных линий МэВ-ного излучения нейтронных звёзд и на трансформацию высокоэнергичного хокинговского излучения первичных чёрных дыр в МэВ-ный диапазон энергий за счёт электромагнитного каскада в эжектируемой плазме на последней стадии их испарения (часы и минуты). Показано, что форма циклотронных линий их рентгеновского излучения нейтронных звёзд определяется квантовыми эффектами рассеяния. Развит метод анализа динамического спектра радиопульсаров, дающий информацию о структуре источника радиоизлучения в магнитосфере нейтронной звезды. Построена аналитическая теория самосогласованного синхротронного и обратного комптоновского излучения, а также его двухфотонного самопоглощения и переработки ультра-жёсткого излучения на мягком (рентгеновском) излучении, впервые обеспечившая корректную интерпретацию данных наблюдений космических гамма-всплесков, блазаров и микроквазаров.

Аналитически и численно изучены особенности многомасштабных многокомпонентных токовых структур, в том числе турбулентных, как в космической, так и в лабораторной (лазерной) плазме. Аналитически построены новые классы стационарных токовых слоев и филаментов с самосогласованным магнитным полем в бесстолкновительной релятивистской астрофизической и магнитосферной плазме. Разработаны модели магнитопауз для магнитосфер планет, включая Землю, и границ между магнитными облаками звездного (солнечного) ветра при произвольных немаксвелловских распределениях частиц по энергии, например каппа-распределениях, в том числе при наличии шира силовых линий магнитного поля.

Развита теория формирования и автомодельной эволюции магнитной турбулентности вейбелевского типа в слабостолкновительной плазме с анизотропными распределениями частиц по скоростям, включая квазилинейную стадию эволюции, нелинейные эффекты насыщения роста и аномальную самосогласованную проводимость. Предсказано существование магнитопауз с согласованной магнитной турбулентностью. Дана интерпретация ряда переходных филаментационных структур электрического тока и связанных с ними мегагауссных магнитных полей в расширяющейся лазерной плазме с горячими электронами, образованной абляцией мишеней фемтосекундными импульсами. Проведено аналитическое описание распространения нелинейного альвеновского импульса в магнитной трубке переменного диаметра в хромосфере Солнца и показал, что электрическое поле импульса может ускорять электроны до энергии порядка 1 ГэВ и инжектировать их в корональную часть петли.

Установлена неизбежность наличия значительной доли свободных нейтронов и предсказана их существенная роль в динамике и излучении релятивистских ударных волн и джетов вблизи компактных астрофизических источников. Разработана модель коллапса компактных звёзд, индуцированного попавшей внутрь первичной чёрной дырой. Предложен новый конверсионный механизм ускорения космических лучей, обусловленный многократными переходами частиц из заряженного состояния (протоны, электроны) в нейтральное (нейтроны, фотоны) и обратно, и установлены фундаментальные электродинамические ограничения на все возможные космические ускорители частиц предельно высоких энергий вплоть до 1021–1022 эВ. Тем самым впервые дано классическое объяснение происхождения космических лучей сверхвысоких энергий, указаны их возможные источники и предельно достижимые энергии заряженных частиц. Указано на неизбежное присутствие и важную роль свободных нейтронов в динамике и излучении релятивистских ударных волн и струй вблизи компактных астрофизических источников, включая рождение нейтрино в нейтрон-протонном релятивистском ветре.

Вл. В. Кочаровский — автор около 15 научных обзоров в ведущих физических журналах. Специалистам известны его труды, написанные индивидуально или в соавторстве:

«Analytical theory of self-consistent current tructures in a collisionless plasma», «The neutron component in fireballs of gamma-ray bursts: dynamics and observable Imprints», «Infrared generation in low-dimensional semiconductor heterostructures via quantum coherence», «Condensate statistics in interacting and ideal dilute Bose gases», «Particle acceleration through multiple conversions from a charged into a neutral state and back», «Self-consistent infrared and ultraviolet asymptotically free unitary renormalizable theory of quantum gravity and matter fields», «Microscopic theory of phase transitions in a critical region», «Unification of the Nature's Complexities via a Matrix Permanent-Critical Phenomena, Fractals, Quantum Computing, P- ♯ Complexity», «Cosmological γ-ray bursts from a neutron star collapse induced by a primordial black hole», «Superradiance: the principles of generation and implementation in lasers», «Electron Weibel instability and quasi-magnetostatic structures in an expanding collisionless plasma», «On the analytical description of the nonlinear stage of the Weibel instability in collisionless anisotropic plasma», «Polarization waves and super-radiance in active media», «Reversal of Radiation Reaction Force and Instability of the Ground State of an Atom Located above the Surface of an Active Medium», «Room-temperature intracavity differencefrequency generation in butt-joint diode lasers», «Linear coupling of electromagnetic waves in inhomogeneous weakly-ionized media», «Condensation of N bosons. III. Analytical results for all higher moments of condensate fluctuations in interacting and ideal dilute Bose gases via the canonical ensemble quasiparticle formulation», «Bose-Einstein-condensate fluctuations versus an interparticle interaction», «Gamma-ray bursts from the final stage of primordial black hole evaporation», «Physical parameters and emission mechanism in gamma-ray bursts», «Cosmic accelerators for ultrahigh-energy particles», «SelfConsistent Current Sheets and Filaments in Relativistic Collisionless Plasma with Arbitrary Energy Distribution of Particles», «Multicomponent Current Sheet of the Magnetopause with an Arbitrary Energy Distribution of Particles», «Multiscale magnetic field structures in an expanding elongated plasma cloud with hot electrons subject to an external magnetic field», «Nonlinear dynamics of gravity and matter creation in a cosmology with an unbounded Hamiltonian», «Collective QED processes of electron — hole recombination and electron — positron annihilation in a strong magnetic field», «Cyclotron superradiance in a plasma as a classical analog of Dicke superradiance», «Cooperative Recombination of a Quantized High-Density Electron-Hole Plasma in Semiconductor Quantum Wells», «Bragg-Coulomb double-flow mechanism for high- superconductivity», «Analytical theory of mesoscopic Bose-Einstein condensation in an ideal gas», «The Hafnian Master Theorem», «Atomic boson sampling in a Bose-Einsteincondensed gas», «Multi-Qubit Bose–Einstein Condensate Trap for Atomic Boson Sampling», «Towards the Simplest Model of Quantum Supremacy: Atomic Boson Sampling in a Box Trap», «TeV photons from gamma-ray bursts», «The Neutron Component in Fireballs of Gamma Ray Bursts: Dynamics and Observable ‐ Imprints», «Formation of Annihilation-Cyclotron Lines in Strong Magnetic Fields Near Neutron Stars», «Spectral redistribution of gyroresonant photons in magnetized atmospheres of isolated compact stars», «The Method of Periodic Principal Components for the Dynamic Spectrum of Radio Pulsars and Faraday Rotation of Nine Pulse Components of PSR B0329+54», «Alfvén Pulse in a Chromospheric Magnetic Tube and Generation of the Super-Dreicer Electric Field», «Линейное взаимодействие электромагнитных волн в неоднородных слабоанизотропных средах», «Волны поляризации и сверхизлучение», «Циклотронное сверхизлучение в плазме как классический аналог сверхизлучения Дике», «Волны поляризации и сверхизлучение в активных средах», «Космические ускорители для частиц сверхвысоких энергий», «Изменения спектра и структуры поляритонных мод лазера класса C под действием распределенной обратной связи волн», «Changes in the spectrum and structure of polariton modes of a class C laser under the action of distributed feedback of waves», «Сверхизлучение: принципы генерации и реализация в лазерах», «Аналитическая теория самосогласованных токовых структур в бесстолкновительной плазме», «Новые схемы полупроводниковых лазеров и освоение терагерцового диапазона» и др.

Вл. В. Кочаровский активно участвует в прикладных исследованиях и организации научных работ. Автор двух изобретений, руководитель семи и участник десяти грантов РНФ и РФФИ за последние 20 лет, ответственный исполнитель ряда комплексных программ Президиума РАН и ОФН РАН, руководитель темы государственного задания ИПФ РАН по физике плазмы и плазмоподобных сред, главный редактор журнала «Известия вузов. Радиофизика», член редколлегии журнала «Письма в астрономический журнал», заместитель председателя одного и член другого докторских диссертационных советов, член комиссий по просветительству и по лженауке РАН, председатель Нижегородского регионального отделения Российской ассоциации содействия науке, долгое время был членом редколлегии Международного журнала современной физики (серия Д) и членом Совета по мегагрантам Министерства образования и науки РФ, в настоящее время — член Экспертного совета Российского научного фонда, секция «физика и науки о космосе».

Под руководством Вл. В. Кочаровского защищены 9 кандидатских диссертаций и готовятся к защите ещё две диссертации его аспирантов. Более 35 лет он руководит семинаром ИПФ РАН по теоретической физике. Является руководителем аспирантуры по специальности «физика и астрономия» ИПФ РАН.

Более 35 лет он руководит общеинститутским семинаром по теоретической физике. Ведёт обширную образовательную и научно-просветительскую деятельность в Нижегородском регионе, в том числе как научный руководитель ежегодного Нижегородского фестиваля наук, искусств и технологий «Фенист» и ежегодного Круглого стола учителей физики и математики Нижегородской области.

Вл. В. Кочаровский активно участвует также в прикладных исследованиях и организации научных работ. Он награждён медалью ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени и Почётной грамотой РАН за практический вклад в науку, отмечен юбилейной медалью «300 лет Российской академии наук», обладал стипендией для выдающихся учёных России.

Вл. В. Кочаровский — руководитель и ответственный исполнитель ряда грантов РНФ и комплексных программ Президиума РАН и ОФН РАН, руководитель темы государственного задания ИПФ РАН по физике плазмы и плазмоподобных сред, эксперт РАН, главный редактор журнала «Известия вузов. Радиофизика», член редколлегии журнала «Письма в астрономический журнал», заместитель председателя одного и член другого докторских диссертационных советов (Д 002.069.02 при ИПФ РАН и Д 002.098.01 при ИФМ РАН), член комиссий по просветительству и по лженауке РАН, председатель Нижегородского регионального отделения Российской ассоциации содействия науке, член научно-попечительского совета Нижегородского планетария, долгое время был членом редколлегии «Международного журнала современной физики (серия Д)» и членом Совета по мегагрантам Министерства науки и образования РФ, в настоящее время — член Экспертного совета РНФ — секция «физика и науки о космосе».

У Вл. В. Кочаровского имеются обширные международные связи, которые используются им для развития отечественной науки. Он — участник около 170 международных и всероссийских конференций, на многих из которых выступал с приглашёнными докладами и входил в программные комитеты более 20 из них.