• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
09.12.2022
Дарья Губина
6 637

Нейтрино, плазма, фотоника и ИИ: молодые ученые рассказали об учебе в МГУ Саров

3.6

Лазеры, искусственный интеллект, суперкомпьютеры, фундаментальная физика — темы, казалось бы, из научной фантастики, но именно ими занимаются молодые ученые. Naked Science поговорил с ними о том, почему их выбор пал на такую карьеру, что именно они изучают и когда уже смогут создать световой меч из «Звездных войн».

©МГУ Саров

Саров — небольшой город в Нижегородской области в 400 километрах от Москвы. В закрытой его части вот уже больше 70 лет работает Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ), а год назад открылся новый филиал МГУ и началось строительство Национального центра математики и физики (НЦФМ). Современные корпуса, оборудованные лаборатории, миди- и мегасайенс-установки (в процессе сборки), а главное — много молодых перспективных ученых! Так постепенно из закрытого ядерного центра Саров превращается в открытый научный «город будущего».

Передовые отрасли науки всегда очень технологичные: от физики частиц и релятивистской плазмы до проектирования мощных лазеров и суперкомпьютеров. Они требуют мощной теоретической базы, дополненной опытом проведения экспериментов и практикой. В филиале МГУ Саров молодым ученым преподают академики РАН, профессора МГУ и эксперты международного уровня.

Обучение в МГУ Саров ведется по шести магистерским образовательным программам в рамках трех направлений подготовки:

– по физике (03.04.02): теоретическая физика, лазерная нелинейная оптика и фотоника, а также экстремальные электромагнитные поля, релятивистская плазма и аттосекундная физика;
– вычислительные методы и методика моделирования на направлении «прикладная математика и информатика» (01.04.02);
– суперкомпьютерные технологии и фундаментальная информатика на направлении «фундаментальная информатики и информационные технологии» (02.04.02).

Naked Science поговорил с магистрантами со всех программ о том, какие темы они изучают, отдают ли предпочтение теории или практике и какие у них планы на будущее.

©МГУ Саров

От частиц до Вселенной

«Хороший теоретик должен учиться, пока может дышать», — сразу заявляет Максим Вялков, студент второго курса, выпускник физфака МГУ. На «теоретической физике» в первую очередь дают исчерпывающие знания о фундаментальных взаимодействиях элементарных частиц и связанных с ними областях — астрофизике, теоретической ядерной физике, гидродинамике, физической кинетике и экстремальных процессах.

Более глубокую специализацию молодые ученые выбирают сами. «Учебные планы построены так, что есть часть обязательных предметов, а есть достаточно широкий список предметов по выбору, — рассказывает первокурсник магистратуры Михаил Косарев, окончивший Обнинский институт атомной энергетики. — Например, в этом семестре была возможность прослушать курсы физики нейтрино, гидродинамики и нейтронной физики. Мы знакомимся с основными подразделами и современным состоянием исследований по этим темам».

По словам Михаила, во всех курсах уделяется внимание и практическому применению знаний. Выбор конкретно направления исследований зависит от предпочтений студента. «Моя область интересов — ядерная физика, — добавляет Михаил. — Чтобы в дальнейшем принять участие в эксперименте, я сейчас изучаю оптическую модель ядерных реакций. Она очень хорошо описывает упругое столкновение средних и тяжелых ядер, но не легких. Мы внесем в модель поправки (например, резонансы) и применим ее на результаты эксперимента. Покажем, что с ее помощью можно рассчитать более точные значения».

А Максим Вялков занимается исследованиями нейтрино в группе российского физика-теоретика Александра Ивановича Студеникина и работает над проектом НЦФМ по изучению магнитного момента этих неуловимых частиц, а также изучает физику жидкого гелия.

На вопрос, из чего состоит темная материя, Максим ответил: «Из того, что фонариком не просвечивается. На самом деле, теорий очень много, мои коллеги ими активно занимаются. У меня есть предчувствие, что мы должны совсем по-другому смотреть на наш мир».

Михаилу достался более практичный вопрос о возможности создания черной дыры в лаборатории: «Любопытно, что не так давно к нам приезжал Незнамов Василий Петрович и проводил семинар по теме квантовых черных дыр. Он упомянул, что черные дыры могут рождаться в результате ядерных реакций при высоких энергиях. Это лишь гипотеза, но она меня тронула — хотелось бы в будущем заняться этим вопросом. Черная дыра в лаборатории — красота же! Но, к сожалению (или к счастью), пока в экспериментах такие мельчайшие объекты не рождались».

Оба молодых ученых планируют продолжить исследования в аспирантуре МГУ Саров, а следом — в НЦФМ или ВНИИЭФ.

Знания — в свете

На программе лазерной нелинейной оптики и фотоники с помощью когерентного излучения изучают фундаментальные свойства и характеристики вещества. Здесь теория совмещается с практикой: студенты буквально учатся управлять светом, создавать системы, способные генерировать, усиливать и детектировать оптические сигналы. Отдельно они занимаются созданием материалов и технологий для хранения и передачи информации фотонами.

Эти исследования обманчиво кажутся отдаленными от повседневной жизни. «Мы сталкиваемся с оптикой ежедневно, но даже не задумываемся об этом. Самый простой пример — коррекция зрения с помощью очков, а также линзы в фотоаппаратах», — объясняет Диана Шулбаева, первокурсница МГУ Саров и выпускница Новосибирского государственного технического университета.

©МГУ Саров

А самый заметный результат исследований — оптоволоконная связь, благодаря которой у нас есть быстрый интернет. И более трети всей продукции в мире производится с помощью фотонных технологий.

«Многие студенты, как и я, пришли из других направлений, и в первом семестре мы больше занимаемся теорией, потому что без нее не сможем выполнять эксперименты, — рассказывает Диана, получившая бакалавра по электронике и наноэлектронике. — В программе есть как теоретические занятия, так и экспериментальные. На лабораторных работах мы используем лазерное излучение, которым управляем с помощью адаптивных оптических систем. Если попроще — с помощью рассеивающих линз и различных датчиков».

Сама Диана изучает системы космической связи, пока только в теории. «Раньше для меня лазеры были чем-то фантастическим из фильмов, — добавляет она, — а сейчас уже стали реальностью».

Так что там насчет светового меча из «Звездных войн»? «Думаю, что в будущем можно будет его создать. С людьми, которые сейчас работают и учатся на данном направлении, по моему мнению, можно создать все!» — смеется Диана.

©МГУ Саров

У выпускника бакалавриата любого вуза страны есть шанс поступить в этот филиал. Существуют два способа попасть в МГУ Саров: традиционный — по результатам вступительных экзаменов, менее известный — через победу в Универсиаде.

Наш выбор — экстремальные условия

«Не будет преувеличением сказать, что без электромагнитных волн не существовало бы жизни на Земле. Свет — самый простой пример такой волны. Без него нет ни тепла, ни кислорода от растений, ни зрения. С плазмой мы тоже встречаемся часто: молнии, разряды сварки, неоновые лампы, то же пламя», — объясняет Владимир Карпов, первокурсник кафедры с самым сложным названием (по его мнению): «экстремальные электромагнитные поля, релятивистская плазма и аттосекундная физика». Кстати, он поступил как победитель в Универсиаде.

«С аттосекундной физикой уже намного сложнее, — продолжает Владимир. — Это передовое направление исследований, завязанное на создание лазеров с длиной импульса порядка десяти, а то и меньше, аттосекунд. С их помощью планируют изучать и управлять процессами в атомах и молекулах. Самое близкое к этому — оптоволоконный интернет. Но в нем импульсы порядка десяти фемтосекунд, что в тысячи раз больше, чем аттосекунды».

Подготовка на этой программе идет по трем специализациям: лазерная плазма, физика мощных лазеров, аттосекундная физика. А также смежным областям, потому что многие процессы взаимосвязаны. «В целом получается один большой эксперимент на переднем крае науки», — дает характеристику программе Владимир. Студенты сами выбирают дальнейшую специализацию, отдавая предпочтение либо теории, либо экспериментам.

«В качестве основного я выбрал теоретическое, но полностью отказаться от экспериментальной составляющей я не могу», — добавляет Владимир. Уже сейчас он проходит практику на строящейся лазерной установка мегаджоульного уровня, занимается исследованием параметров лазерных импульсов, выстраивая сперва теоретическую модель с численными расчетами, а затем проверяя ее в эксперименте.

Теоретические и практические возможности с первого курса МГУ Саров — прочные ступеньки для дальнейшей карьеры. «Я смогу получить хорошие практические компетенции перед переходом к интересующим меня темам: лазерному термоядерному синтезу или лазеро-плазменному ускорению частиц. Постараюсь за время учебы в магистратуре понять, что мне интереснее», — размышляет молодой ученый.

А что дальше — лазерный луч Звезды смерти? «Настолько мощный лазер сделать не выйдет. Невозможно бесконечно повышать интенсивность излучения, при определенных значениях возникнет пробой вакуума — кстати, одно из активно изучаемых физических явлений в области аттосекундной физики, — объясняет Владимир. — При этом пробое вакуума лазерный пучок начинает быстро терять энергию и его сила снижается. Оптика, генераторы лазерного излучения и прочие элементы оптической схемы просто  не выдержат. Единственный вариант — использовать много лазеров, синхронизировать их импульсы и сфокусировать излучение. Тем самым мы получаем количественную задачу: сколько лазеров необходимо для нанесения таких повреждений, какие мы видели в этом фильме. Правда, это уже будет не Звезда смерти, а Рой».

©МГУ Саров

Рассчитать будущее

С такими неординарными задачами — прямиком к ребятам направления «прикладная математика и информатика» программы «вычислительные методы и методика моделирования».

«Такие методы нужны для представления некоторых сложных физических и математических задач более простыми средствами. В жизни мы встречаем их при моделировании прогноза погоды и, например, анимации воды в мультиках», — рассказывает Полина Лашова, второкурсница, выпускница филиала Московского гуманитарно-экономического университета в Нижнем Новгороде.

На программе готовят специалистов в области вычислительного эксперимента и математического моделирования физических, технологических и природных процессов.

«Области применения огромны: как воздух обтекает крыло самолета, как взаимодействуют разные вещества. Одна из самых важных тем — инженерные расчеты. Теперь не нужно строить дорогостоящие прототипы, можно смоделировать их на компьютере», — добавляет она.

Как в физических специализациях теория совмещается с практикой разработки алгоритмов, программной реализации моделей и проведения расчетов.

Сейчас Полина пишет магистерскую диссертацию на тему «Подсеточная локализация сильных разрывов в схеме Кабаре». Универсальная схема Кабаре позволяет рассматривать задачи в разных средах; девушка рассматривает течение газа в ударной трубе.

Это программа для тех, кто глубоко увлекается математикой и физикой. А следующая — для интересующихся программированием.

©МГУ Саров

ПО для суперкомпьютера

Для расчетов и моделирования необходимы большие мощности — мощности суперкомпьютеров. На такой компьютер неэффективно будет установить Windows, нужно особенное программное обеспечение и специалисты, умеющие применять такие системы.

«Сейчас мы изучаем алгоритмы написания программ для суперЭВМ, — рассказывает Диляра Уразова, второкурсница. — В следующем семестре будем изучать администрирование». Практику студенты проходят в том числе в РФЯЦ-ВНИИЭФ. Диляра занимается уравнением переноса в Институте теоретической математики и физики.

Спектр задач, решаемых суперкомпьютерами, постоянно расширяется. Помимо вычислительного моделирования, появились задачи анализа больших данных и разработка систем искусственного интеллекта. Кстати о последнем. «Современный уровень развития искусственного интеллекта не имеет ничего общего с разумом», — объяснила Диляра. А значит, в ближайшее время стоит ждать появления искусственного интеллекта, полностью сопоставимого с человеческим.

Все студенты живут на территории кампуса в комфортабельных домиках. Вместе с аспирантами в филиале сейчас учится больше сотни человек.

В этом году поступили 50 студентов, в следующем году набор будет еще больше. МГУ Саров — перспективный современный вуз, учеба в котором даст возможность участвовать в масштабных проектах ГК «Росатом» и НЦФМ.

Подробнее об университете и программах обучения читайте на сайте: https://sarov.msu.ru/

Реклама. ЧУ «Центр коммуникаций».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
8 часов назад
Мария Азарова

Авторы нового исследования провели эксперимент почти с 70 собаками разных пород, чтобы узнать, как они реагируют на вой одного волка и целой стаи.

3 часа назад
Алиса Гаджиева

В Северной Ирландии нашли неолитическое поселение возрастом не менее 5800 лет. Пока не ясно, почему люди обосновались именно там, но известно, что спустя тысячелетия за эти земли воевали могущественные королевства.

Вчера, 07:07
Мария Азарова

Согласно выводам авторов нового исследования, прием витамина D коррелирует с более низкой вероятностью того, что взрослый мужчина предпримет попытку суицида или членовредительства.

2 февраля
НИУ ВШЭ

Изучая потребление алкоголя, экономисты и социологи обычно связывают его с условиями жизни людей и их человеческим капиталом: образованием, опытом работы, знаниями. Ученые из Лаборатории исследований рынка труда и Лаборатории экономико-социологических исследований НИУ ВШЭ обратили внимание на некогнитивные навыки, формирующиеся в детстве и подростковом возрасте, и выяснили, что эти качества во многом определяют вероятность злоупотребления спиртным и сокращают степень влияния образования.

3 февраля
Василий Парфенов

«Недостаточно комковатая» — так описал обнаруженную аномалию один из авторов нового исследования. В нем на основе наблюдений сразу двух обсерваторий, работающих с разными диапазонами излучений, удалось создать карту распределения материи во Вселенной с беспрецедентной точностью. Благодаря этому выяснилось, что стандартная модель — главная современная теория мироустройства, описывающая все частицы, поля и взаимодействия, кроме гравитации — имеет все шансы быть неполной.

1 февраля
Сергей Васильев

Американский стартап, занятый возвращением к жизни вымерших животных, объявил о начале работы с додо — почти легендарными птицами, которых люди перебили еще несколько веков назад.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

9 января
Александр Березин

Избыточный вес убивает куда больше людей, чем войны с голодом вместе. До самых недавних пор это объясняли то «мусорным» фастудным питанием, то недостаточными физическими нагрузками. Научные работы показывают: эти гипотезы были неверны. За последние полвека сильно потолстели даже лабораторные животные, корм и нагрузки которых не менялись. Эпидемия лишнего веса действительно убийственна, но ее причина не в калориях или нехватке нагрузки. А в чем же? Naked Science исследует для вас этот вопрос.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: