Научные школы НЦФМ глазами участников: как молодые ученые строят будущее отечественной науки
В четырехстах километрах от Москвы, в Нижегородской области, располагается небольшой город Саров с богатой трехсотлетней историей. В 1946 году город попал под гриф секретности — там начали строить Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ).
Пару лет назад Саров вышел на новый виток развития. В открытой его части МГУ, РАН, НИЦ «Курчатовский институт», ОИЯИ, Минобрнауки, «Росатом» и РФЯЦ-ВНИИЭФ начали создавать Национальный центр физики и математики (НЦФМ). Ученые со всей России из научной кооперации центра стали проводить свои исследования на недоступной раньше расчетной и экспериментальной базе ВНИИЭФ. На открытой саровской территории — в НЦФМ — создается собственная и научно-исследовательская, образовательная и социальная инфраструктура. Уже открыто образовательное ядро Национального центра — филиал МГУ в Сарове, где в современных кабинетах, молодежных лабораториях студенты и аспиранты учатся физике, математике и информационным технологиям у академиков РАН, докторов и кандидатов наук, профессоров МГУ. В «Городе будущего» НЦФМ будет около 30 новых объектов к 2030 году, включая передовые лаборатории, установки класса «миди-сайенс» и «мега-сайенс».
В Сарове, во ВНИИЭФ, уже на протяжении многих десятилетий есть практика проведения международных и всероссийских научных школ. Школы НЦФМ — это новая площадка, на которой студенты, молодые ученые и именитые профессора могут обмениваться знаниями и результатами работы по направлениям научной программы Национального центра.
«Мы очень надеемся, что здесь будут выращены и привлечены к работе Зельдовичи, Сахаровы, Таммы. И это очень здорово, потому что они тоже были молодыми ребятами, когда начинали в Сарове, когда создавали ядерный центр», — комментирует Борис Шарков, академик РАН, сопредседатель научно-технического совета Национального центра физики и математики.Летом и осенью этого года в Сарове прошли первые научные школы, посвященные нейтрино, астрофизике, физике высоких энергий, ускорительной технике, а также лазерной физике и технологиям. Рассказываем, как они проходили, какие впечатления остались у участников и какие у НЦФМ планы на будущее.
Поймать неуловимые частицы
Летние студенческие каникулы начались с XIV Международной школы НЦФМ по физике нейтрино и астрофизике. Более ста студентов и молодых специалистов из профильных учебных и научно-исследовательских организаций собрались в Сарове, чтобы послушать доклады мировых экспертов из России, Италии, Испании, Китая, Сербии, Словакии и других стран. Участники школ тоже представляли свои доклады.
Нейтрино — одни из самых распространенных фундаментальных частиц во Вселенной, которые, тем не менее, очень тяжело поймать и изучить. Мы даже пока не знаем их массу. Ученые уверены, что если разобраться в нейтрино, то мы поймем, как Вселенная образовалась и стала такой, какой мы ее знаем.
Среди иностранных спикеров был Хосе В. Ф. Валле (Jose W. F. Valle), профессор Испанского совета по научным исследованиям (CSIC), который сделал огромный вклад в современную теорию о массе нейтрино. Он также помогал в правильной интерпретации осцилляций солнечных и атмосферных нейтрино — исследований, за которые в 2015 году вручили Нобелевскую премию по физике. Также выступил Джоакино Рануччи (Gioacchino Ranucci) из Национального института ядерной физики в Милане, который рассказывал о лабораторных экспериментах по поиску солнечных нейтрино.
И, конечно, было много спикеров из России: академиков РАН, экспертов ВНИИЭФ, профессоров МГУ, МИФИ, Института ядерных исследований РАН, Объединенного института ядерных исследований и других организаций.
«Школа нейтрино отметилась качественно продуманной программой, — делится впечатлениями Дмитрий Лобков, участник школы из МГУ, впервые участвовавший в таком мероприятии. — Среди выступавших молодых ученых и более старших лекторов были представители совершенно различных взглядов: как теоретики, так и те, кто занимается экспериментом. Особенно запомнилась лекция Ю. Г. Куденко (ИЯИ РАН) об экспериментах Т2К, а также лекция Д. С. Горбунова (ИЯИ РАН) о проблемах ранней Вселенной».
Международная школа по физике нейтрино и астрофизике проводится с 2009 года. В этом году впервые она проводилась на территории Сарова и впервые среди докладчиков было 25 молодых ученых, рассказавших о теории и методах поиска антинейтрино, темных протонов и нейтрино от сверхновых, а также о проведении экспериментов на различных детекторах.
«Изучая особенности и зависимости [поведения нейтрино], можно многое понять о нашей Вселенной и об объектах, расположенных далеко за пределами Солнечной системы, — объясняет участник школы Дмитрий. — [Необычное поведение нейтрино] открывает пространство для новых возможностей и моделей в физике частиц, а это может полностью перевернуть наше понимание основных концепций».
«Понятно, что физику нейтрино невозможно рассматривать отдельно, вне контекста общей проблематики фундаментальной физики современности, — говорит лектор школы Александр Студеникин, профессор МГУ им. М. В. Ломоносова. — Речь в том числе об ускорительной и лазерной физике».
Обуздать высокие энергии
Почти сразу по завершении Школы по физике нейтрино и астрофизике стартовала I Всероссийская школа НЦФМ по физике высоких энергий и ускорительной технике, посвященная современным технологиям ускорения элементарных частиц, теоретическим основам этой области физики и обработке результатов экспериментов с помощью машинного обучения.
Физика высоких энергий — одно из самых активно развивающихся направлений физики. Когда на Большом адронном коллайдере обнаружили предсказанный бозон Хиггса, завершились поиски элементарных частиц, существование которых предсказано Стандартной моделью. И это стало началом нового этапа развития современной теории микромира. С помощью ускорителей ученые продолжают открывать новые частицы и их свойства. А понимание мира на таком базовом уровне — основа для нового технологического прорыва. Задающей темой этой школы стал проект ускорительной установки класса «мега-сайенс».
«Результаты исследований в области физики высоких энергий дают основу для развития множества других направлений науки. Это ее передовой край», — комментирует Алексей Васильев, специальный представитель Госкорпорации «Росатом» по проекту НЦФМ.
Перед молодыми учеными со всех уголков России — из Санкт-Петербурга, Екатеринбурга, Новосибирска, Иркутска и других городов — выступили эксперты из ведущих российских ядерных центров, а также приглашенный иностранный профессор из Италии Франческо Гранканьоло (Francesco Grancagnolo). «Из лекторов больше всего запомнился профессор Пахлов. Он очень интересно и с юмором смог рассказать такую непростую тему и удержать внимание слушателей», — делится впечатлениями участница из МИФИ Маргарита Булгачева. Член-корреспондент РАН главный научный сотрудник Физического института РАН Павел Николаевич Пахлов прочитал лекцию о физике b- и c-кварков.
Другому участнику школы Владимиру Гущину из НГУ больше запомнились лекции «про современную ядерную физику от Л. В. Григоренко и про калориметрию от Д. А. Епифанова». Кстати, Владимир и сам был в числе выступающих-докладчиков. Он рассказал коллегам о разработке математической модели мощного многорезонаторного клистрона. «После моего выступления мне задали несколько интересных и важных вопросов, о которых я раньше не думал. Я познакомился с людьми, которые занимаются созданием ускорителей по всей России», — рассказывает Владимир.
Владимир ведет научную работу на кафедре ускорителей в ИЯФ СО РАН и уже думает о том, чтобы в будущем пойти в аспирантуру МГУ Саров и принять участие в создании клистронов для мощного коллайдера класса «мега-сайенс», с помощью которого ученые планируют искать Новую физику за рамками Стандартной модели на базе НЦФМ.
Научиться управлять светом
XIII Всероссийская школа НЦФМ по лазерной физике и лазерным технологиям прошла в конце сентября. В течение трех дней именитые ученые и молодые специалисты обсуждали развитие лазерных и оптических технологий, существующие и будущие лазерные установки, физику горячей плазмы и применение всех этих знаний в нашей жизни.
Лазерная физика изучает, как управлять светом и с его помощью влиять на материалы. Лазеры применяются в самых разных сферах: от астрономии до медицины. На базе НЦФМ планируют построить и лазерную установку класса «мега-сайенс».
Один из участников школы Дмитрий Саламатин, студент МГУ Саров, признался, что заинтересовался этой темой еще в детстве: «Детальный принцип работы лазера всегда был для меня загадкой, которую удалось разгадать на третьем курсе бакалавриата. Тогда же начал проходить учебную практику в Институте лазерно-физических исследований РФЯЦ-ВНИИЭФ (ИЛФИ)». Не удивительно, что больше всего ему запомнилась лекция об адаптивной оптике и мощных лазерах Федора Старикова, доктора физико-математических наук, начальника теоретического отдела РФЯЦ-ВНИИЭФ (ИЛФИ).
Лазерная физика развивается в нашей стране с момента появления этого направления в науке. В создании первого в мире лазера американский ученый Чарльз Таунс лишь немного опередил наших Александра Прохорова и Николая Басова. Нобелевскую премию по физике в 1964 году они получили все вместе. Может, поэтому эта Школа НЦФМ стала самой многочисленной.
На мероприятие приехали более 150 специалистов и ученых со всей России. Все-таки лазерные технологии применяются уже во всех сферах жизни: от косметологии до квантовых вычислений. И, конечно, в космосе: лекция об обсерватории «Спектр-РГ» астрофизика Александра Лутовинова была одной из самых ярких в программе.
У лазерной физики огромное будущее. Но на вопрос о том, сможет ли участник школы Дмитрий теперь создать меч из «Звездных войн», он ответил: «Лазерные мечи в "Звездных войнах" напоминают, скорее, сильно разогретую плазму, удерживаемую магнитным полем, чем лазерное излучение, поэтому оставлю этот вопрос физикам-плазменщикам». Жаль. Но главное, молодое поколение ученых очень заинтересовано в этом направлении.
Плазму часто называют четвертым агрегатным состоянием. На Земле мы ее чаще всего встречаем в виде молний, полярных сияний и пламени, но во Вселенной это самое распространенное состояние — почти вся материя существует именно в состоянии плазмы в виде звезд и газа (межзвездного и межгалактического). Изучение плазмы позволит нам использовать термоядерную энергию, безопасную и почти неисчерпаемую.
Формируя научные школы
НЦФМ активизирует научное сообщество. «Мы создаем зародыш активного сообщества физиков и математиков, которые уже очень скоро сформируют новые научные группы и коллективы НЦФМ», — рассказывает Алексей Васильев, специальный представитель Госкорпорации «Росатом» по проекту НЦФМ.
По словам слушателей, участие в школах действительно помогло им не только дополнить свои знания, но и найти единомышленников. «На лекциях я познакомилась с огромным количеством талантливых молодых ученых, в том числе из моего университета и из моей сферы деятельности из других городов. Очень интересно было узнать, чем занимаются молодые специалисты в области высоких энергий и каких результатов им уже удалось достичь», — рассказывает Маргарита Булгачева, участница Школы по физике высоких энергий и ускорительной технике.
Обмен знаниями с другими учеными помогает участникам разобраться в задачах собственных исследований. Например, участник Школы по физике нейтрино и астрофизике Дмитрий Лобков занимается на своей кафедре в МГУ задачей аксион-фотонного смешивания, принципы которого перекликаются с принципами осцилляций нейтрино. По его словам, участие в школе помогло ему лучше «войти» в свою задачу: «Главная особенность подобных школ и конференций — постоянное взаимодействие между участниками. За пять дней я познакомился со всеми, подчеркиваю, со всеми студентами и аспирантами, участвовавшими в школе. В разговорах с ними я почерпнул много полезной для себя информации, перенял опыт и знания». Дмитрий уверен, что еще увидится с новыми коллегами-друзьями на будущих конференциях и школах НЦФМ.
Не только учеба — приключение
Чтобы попасть в школу, нужно пройти отбор. Подать заявку могут студенты, магистранты, аспиранты, молодые специалисты и ученые до 35 лет, которые занимаются актуальными научными исследованиями по тематикам школ.
Живут участники в комфортных условиях на базе НЦФМ, питание бесплатное. Главное, конечно, насыщенная учебная программа школ. Впрочем, несмотря на плотный учебный график, в нем всегда выделяют время для экскурсий по технопарку, городу и музеям.
«Внеучебная программа приятно удивила. Поскольку я участвовал в подобной школе впервые, я даже не подозревал, что кроме лекций продумывается также и досуг», — делится впечатлениями Дмитрий Лобков, участник Школы по физике нейтрино и астрофизике.
Что дальше?
В начале декабря на базе Национального центра пройдет I Всероссийская школа НЦФМ по математическому моделированию на суперкомпьютерах. В марте — школа по газодинамике и физике взрыва. Следить за новостями можно на сайте НЦФМ, а также в социальных сетях Национального центра: «ВКонтакте» и «Телеграме».
«В будущем планируем регулярно проводить научные школы по всем направлениям научной программы НЦФМ», — рассказал Алексей Васильев, специальный представитель Госкорпорации «Росатом» по проекту НЦФМ. В центре реализуется программа по десяти направлениям: архитектуры суперкомпьютеров, математическое моделирование на супер-ЭВМ экса- и зеттафлопсной производительности, газодинамика и физика взрыва, физика высоких плотностей энергии, физика частиц и космология, ядерная и радиационная физика, исследования в сильных и сверхсильных магнитных полях, физика изотопов водорода, искусственный интеллект и большие данные в технических, промышленных, природных и социальных системах, экспериментальная лабораторная астрофизика и геофизика.
В целях НЦФМ создать условия для технологического суверенитета страны, подготовить ученых высшей квалификации, локализовать крупные научные проекты и получить научные результаты мирового уровня.
Такие школы — лучшая возможность для ученых обменяться полученными результатами, узнать о работе коллег и, возможно, объединиться для совместной работы над новыми проектами. Вопреки популярному мифу наука никогда не была делом «одиночек-безумцев». Ученые всегда стремились кооперироваться и обмениваться знаниями. А с годами и знания, и технологии стали более узкоспециализированными. Более того, большинство открытий и прорывов совершаются на стыке разных дисциплин, поэтому ученым так важно держать руку на пульсе науки — с помощью таких школ.
Реклама. ЧУ «Центр коммуникаций»