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.
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»
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.