От ядерной астрофизики до прелестных кварков: как проходят школы для молодых ученых в Сарове

Рассказываем, как российские студенты и молодые ученые в области физики и математики обрели новую площадку для нетворкинга, обмена опытом и дальнейших исследований.

Мы в редакции Russian Traveler любим писать не только о путешествиях по планете, но и о путешествиях по миру науки – может, они и не такие зрелищные, но уж точно не менее захватывающие.

Особенно мы радуемся, когда в поле зрения редакторов попадают интересные достижения российских ученых в самых разных областях. А их, между прочим, немало! Например, наши физики рисуют лазерной кистью на титановом холсте, создают широкополосные антенны из кактусов и с помощью межзвездной пыли смотрят на Млечный Путь из далеких галактик.

В ближайшем будущем поток таких вот инфоповодов точно не прекратится – не зря в городе Саров в 2020 году началось создание Национального центра физики и математики (НЦФМ). Здесь будут работать ученые высшей квалификации, которые проложат путь к научным результатам и открытиям мирового уровня.

Одной из ключевых задач НЦФМ является повышение привлекательности российской науки для молодых учёных. И с этой задачей там справляются – в этом году для студентов, аспирантов и молодых учёных со всей России в НЦФМ провели уже три профильные школы (четвертая на подходе).

Мы окунулись в тематику каждой из них и можем ответственно заявить – там происходит что-то невероятно интересное. 

Как отметили сами участники, это направление интересно тем, что оно выводит современную физику за грани изведанного.

Среди прочего, физика нейтрино изучает осцилляции – загадочные превращения одних частиц в частицы другого сорта. Эти осцилляции – своеобразная игрушка для физика-экспериментатора, которая может дополнить Стандартную модель и открыть Новую физику, а с ней – и новые горизонты.

В учебной программе – тематические лекции, доклады и дискуссии (с перерывами на кофе). 

Александр Студеникин

профессор МГУ

«Часовые лекции читали маститые мировые лекторы в различных направлениях – не только по физике нейтрино, но и по физике элементарных частиц, базовым фундаментальным вопросам, гравитации и космологии. Физику нейтрино невозможно рассматривать вне контекста проблематики фундаментальной физики современности», –, профессор МГУ.

В программе Школы по физике нейтрино в этом году выделили в отдельную секцию порядка 25 докладов молодых ученых. Раньше такой практики не было – молодые ученые выступали в общем смешанном потоке, а теперь смогли заявить о себе на престижном международном форуме.

Философы обсуждают высокие материи, а физики на летней научной школе в НЦФМ – высокие энергии. В недалеком будущем здесь планируют создать установки класса «мега-сайенс». Одна из них – коллайдер класса «мега-сайенс» со встречными электрон-позитронными пучками. Производительность у него гораздо выше, чем у аналогов. А это значит – больше событий, больше статистических данных, более точные результаты измерений и большая вероятность увидеть что-то действительно редкое.

Подобная установка потребует специалистов самых разных компетенций. А научная школа как раз поможет заложить основы профессиональной экосистемы – сформировать «зародыш» будущего творческого коллектива, который будет работать над многообещающими проектами.

Борис Шарков

академик РАН, сопредседатель НТС НЦФМ

«Такой мега-сайенс проект – это некая грибница, из которой потом вырастает много очень красивого, расцветают новые инновационные идеи применения в медицине, материаловедении и других направлениях. Установки класса «мега-сайенс», как магнит, притягивают к себе и выдающихся ученых со своими идеями, опытом, новыми разработками по экспериментальной физике и талантливую молодёжь, которая зажигает свои сердца, участвуя в этих проектах».

Ускорительные установки, о которых рассказывал Борис Шарков в своей лекции, находят важное применение, например, в ядерной медицине: это диагностика и лечение онкологических заболеваний путём протонной терапии – в отличие от нейтронов и гамма-квантов, протоны способны поражать злокачественную опухоль, не повреждая здоровых тканей.

На лекциях ученые рассказывали об ускорительных установках и раскладывали по полочкам Стандартную модель (аналог таблицы Менделеева для физики микромира) с ее прелестными кварками.

Заодно затронули модную нынче тему ядерной астрофизики. Она в частности задается вопросами того, какие процессы управляют эволюцией звезд и галактик, и это тоже связано с физикой высоких энергий.

Борис Шарков

академик РАН, сопредседатель НТС НЦФМ

«Самый мощный ускоритель в мире – это космос. Таких энергий частиц, которые прилетают к нам из космоса, мы на Земле повторить в ускорителях не сможем никогда».

Говоря о проекте установки класса «мега-сайенс» и его роли в будущем науки, один из разработчиков коллайдера Иван Логашенко из Института ядерной физики СО РАН сравнил современную физику с многоуровневой игрой: «Прошлый уровень мы прошли, когда был открыт бозон Хиггса, который позволил развить Стандартную модель. Как нам проходить следующий уровень в поисках Новой физики, которая более совершенно будет описывать мир, мы пока не знаем, поэтому проводим исследования "широким фронтом"». 

Иван Логашенко

доктор физико-математических наук, Институт ядерной физики СО РАН

«Когда люди перестанут интересоваться, как устроен мир, и лезть все глубже и глубже, - они перестанут быть людьми. Поэтому такое фундаментальное исследование по дополнению Стандартной модели для нас очень важно».

В конце сентября в НЦФМ прошла еще одна школа – для начинающих физиков-лазерщиков. На протяжении нескольких дней здесь рассматривались самые разные направления от космологии до квантовых вычислений – лекторы рассказывали, где и как сегодня применяются лазерные технологии и что уникального может предложить российская лазерная физика. 

Например, Александр Лутовинов (член-корреспондент РАН, замдиректора по научной работе Института космических исследований РАН) рассказывал о достижениях Обсерватории Спектр-Рентген-Гамма (Спектр-РГ) – флагмана российской космической науки.

Александр Лутовинов

член-корреспондент РАН, Институт космических исследований РАН

«В настоящий момент это практически единственная наша научная обсерватория, которая работает в далеком космосе и изучает Вселенную».

Обсерватория изучает источники рентгеновского излучения – нейтронные звезды и черные дыры, чтобы построить подробнейшую карту нашей Галактики и Вселенной.

Один из телескопов, расположенных на ней, – наш, российский, первый рентгеновский телескоп с зеркалами косого падения, который был создан в нашей стране. Он наблюдает за самыми интересными областями неба в Млечном Пути. 

Александр Лутовинов

член-корреспондент РАН, Институт космических исследований РАН

«В России создана и успешно работает уникальная обсерватория мирового уровня. Запрыгнуть на высокую ступеньку - важная задача, но удержаться на ней – еще важнее и сложнее. Мы работаем над тем, чтобы эти технологии не утратить, а развивать и дальше».

А Николай Колачевский (член-корреспондент РАН, директор Физического института РАН) рассказал о лазерных технологиях, которые применяются для квантовых вычислений, о новых возможностях в квантовой химии, криптоанализе и других соблазнительных направлениях. 

«Сложность построения квантового компьютера в том, что состояние квантовой системы, квантовой когерентности – оно очень хрупкое. Любое потенциальное взаимодействие со средой разрушает систему. Поэтому мы никогда не можем увидеть полуживую или полумертвую кошку Шрёдингера – она всегда либо живая, либо дохлая. Окружение проецирует волновую функцию кошки на соответствующий базис», – уточнил Николай Колачевский.

Следующая научная школа НЦФМ пройдет совсем скоро, и заявки на нее уже не принимаются. Она будет посвящена работе с суперкомпьютерах экса- и зеттафлопсной производительности. В ходе Школы лекции будут читать ведущий российские ученые в сфере вычислительных технологий и известные разработчики отечественного ПО.

Студенты и молодые ученые смогут познакомиться со специалистами, развивающими суперкомпьютерные технологии, обменяться контактами и заполучить полезные рекомендации на будущее. 

Научные школы НЦФМ – окно возможностей для молодых исследователей

Любая из школ НЦФМ – это уникальная возможность держать руку на пульсе современной науки, определиться с направлением своей научной работы, а также шанс представить свои исследования лучшим отечественным учёным, специалистам высокотехнологичных компаний, научным руководителям. 

Здесь можно во время кофе-брейка обсудить очарованные кварки, проконсультироваться со знатоками по поводу своего исследования и договориться с товарищами по научным интересам о дальнейшей коммуникации в разных проектах. Такое «перекрестное опыление» обязательно принесет свой урожай в перспективе ближайших лет – и мы с нетерпением ждем новых экспериментов и открытий. 

Ближайшая школа Национального центра физики и математики, на которую можно подать заявки, пройдёт в Сарове в марте – это будет I Всероссийская школа по газодинамике и физике взрыва. Мы обязательно вам все расскажем – не переключайтесь.