Нижний Новгород всегда играл большую роль в развитии российской науки и мировой науки в целом. Институт прикладной физики РАН — один из наиболее крупных институтов в стране, занимающий передовые позиции по целому ряду направлений современной физики.

9 февраля мы побывали на награждении победителей  XIX  Конкурса работ молодых ученых ИПФ РАН, посвященного Дню Российской науки, и поговорили с одним из победителей о науке в городе, об институте и о том, почему популярно о физике и других областях начинают говорить лишь сейчас.

На конкурсе были представлены 18 докладов аспирантов и молодых научных сотрудников Института в возрасте до 33 лет. Представленные доклады были разнообразны по тематике. Отделение физики плазмы и электроники больших мощностей было представлено 7 докладами, от отделения геофизических исследований были представлены 3 работы, и еще 8 докладов предоставили конкурсанты, работающие в отделении нелинейной динамики и оптики.

Академик РАН, доктор физико-математических наук Александр Сергеев 

Жюри во главе с директором Института Сергеевым Александром Михайловичем, академиком РАН, доктором физико-математических наук, выделили 9 докладов: 3 поощрительных премии, 3 третьих и 3 вторых премии. Жюри приняло решение не присуждать первую премию, так как распределение результатов не позволило выделить из первой тройки лучшую работу. Все победители конкурса являются аспирантами 2 и 3 годов обучения. Жюри отметило высокий профессиональный уровень всех работ и их «несомненную инновационную составляющую». Победители конкурса представили свои доклады слушателям.

Прогнозирование опасных быстро развивающихся грозовых событий

Аспирантка 3 года обучения Светлана Дементьева представила работу «Динамика токов зарядки грозового облака и их учет в численном прогнозе реальных конвективных событий». Эта работа посвящена проблеме прогнозирования опасных быстро развивающихся грозовых событий, физике этих явлений, а также способам совершенствования методики прогноза гроз. Речь идет не только о точности, но и о заблаговременности таких прогнозов, в связи с этим возникает необходимость учёта электрических процессов, что и было сделано в данной работе.

В данный момент в основном используется подход, в котором, используя выходные параметры численных моделей, метеорологи вычисляют косвенные индексы, которые основаны на температурных, влажностных, ветровых характеристиках.

Однако, как показали исследования и эксперименты ученых, связанные с атмосферным электричеством, без учета электрических процессов нельзя корректно предсказать возникновение молниевых вспышек и многих других процессов. Подход, описанный в работе, заключался в нахождении электрических характеристик грозового облака.

Было проведено сравнение обоих методов, которое показало, что метод измерения электрических характеристик значительно превосходит в точности метод метеорологических индексов. Кроме того, было проведено исследование влияния турбулентности на процессы генерации и роста электрического поля в грозовых облаках. Стоит заметить, что подобными исследованиями занимается всего 3-4 группы в мире.

К вопросу о гиротронах 

Аспирант 2 года обучения Александр Леонтьев представил работу, над которой он работает в коллективе с младшим научным сотрудником Юрием Михайловичем Гузновым и кандидатом физико-математических наук Антоном Сергеевичем Седовым, «Импульсный 3-мм релятивистский гиротрон с мультимегаваттным уровнем выходной мощности».

Гиротроны – мощные источники СВЧ-излучения высокой мощности, изобретённые в Нижнем Новгороде. Они активно применяются в спектроскопии, также одним из главных применений является нагрев плазмы в установках термоядерного синтеза с магнитным удержателем плазмы.

Стоит заметить, что в международном проекте управляемого термоядерного синтеза ITER предполагается использование 24 гиротронов, восемь из которых должны быть созданы на предприятии ГИКОМ в нашем городе.

В представленной на конкурсе работе показана возможность получения мультимегаваттной мощности излучения в коротковолновых гиротронах. Разработан и экспериментально реализован новый вариант импульсного релятивистского гиротрона в 3—мм диапазоне длин волн.

Мощность выходного излучения гиротрона превысила 5МВт (для сравнения, это сопоставимо с мощностью среднего самолёта Boeing) в импульсах длительностью порядка 300 нс. В дальнейшем предполагается провести серию экспериментов по определению возможности «подстроить» частоту излучения данного гиротрона внешним источником.

Терагерцовое излучение 

Аспирант 3 года обучения Иван Оладышкин представил работу, над которой он работает в коллективе с младшим научным сотрудником Фадеевым Даниилом Александровичем и кандидатом физико-математических наук Иляковым Игорем Евгеньевичем, «Оптико-терагерцовая конверсия на поверхности поли- и монокристаллического висмута».

Терагерцовое излучение очень перспективно для использования в системах безопасности для сканирования багажа и людей: в отличие от рентгеновского, оно не наносит вреда организму и хорошо «находит» многие виды наркотиков и взрычатки.

Кроме того, изучение ТГц излучения открывает новые перспективы развития спектрометрии сложных органических молекул. В данной работе для генерации терагерцового излучения применяются источники, использующие электрооптический эффект в полупроводниковом кристалле. В этих целях используются импульсы фемтосекундного лазера и полуметаллический кристалл с заданными свойствами.

В работе впервые экспериментально получена генерация ТГц излучения с поверхности висмута (Bi). Обнаружены не наблюдавшиеся ранее нелинейно-оптические эффекты: асимметрия отклика среды и возможность управления поляризацией излучения.

Исследование имеет множество перспектив, таких как изучение роли формы поверхности и объемных свойств висмута в процессе генерации, возможность новых режимов оптико-терагерцовой конверсии и многих других.

После завершения выступлений победителей нам удалось пообщаться с одним из докладчиков, аспирантом 3 года обучения Иваном Оладышкиным. Он рассказал нам о науке в Нижнем Новгороде, работе в Институте и проблеме популяризации науки.

О науке в Нижнем

В Нижнем Новгороде наука есть, и, вопреки распространенному мнению, она развивается ничуть не хуже, чем в столице. Институт прикладной физики РАН и его филиал Институт физики микроструктур РАН занимаются исследованиями мирового уровня по совершенно разным направлениям: это и супермощные лазеры, и гидрофизика, и нелинейная оптика, и физика полупроводников, и мощные СВЧ-приборы и многое-многое другое. И что очень важно, речь идет не только о прикладной науке, но и о фундаментальной.

К сожалению, многие нижегородцы недооценивают научный потенциал города.

О стереотипах

Рассказывая о науке, стоит развеять некоторые стереотипы. Не столько даже о научных достижениях, сколько о самих ученых. Например, один из стереотипов – это средний возраст ученого в России. На самом деле, он гораздо меньше, чем многие думают. В нашем Институте средний возраст сотрудника составляет около 40 лет. И  если пройти по коридорам, можно увидеть большое количество молодых людей. Это значит, что молодому поколению сотрудников работать в Институте интересно. С одной стороны, они видят своих сверстников, которые проходят тот же путь. С другой стороны, в коллективе есть старшие сотрудники, с которыми всегда можно посоветоваться, воспользоваться их богатым опытом. Это создает некий баланс сил.

О популяризации науки

К сожалению, научная жизнь мало разрекламирована. Только в последнее время в городе появляются разные проекты, направленные на популяризацию науки, такие как Научный Слэм и различные научные фестивали, где молодые специалисты могут рассказать о своих работах или же опытные ученые могут провести научно-популярные лекции. Это все, может быть, не так активно развивается, так как ученые не привыкли хвалить сами себя и довольно скромно рассказывают о своих успехах. Проблема также связана с тем, что ученому сложно рассказывать о своих исследованиях, так как он неизбежно начинает вдаваться в подробности, которые слушателю, далекому от науки, будут непонятны. А если рассказывать в общем, то, например, мне как начинающему ученому порой кажется, что я неизбежно начинаю врать. Проблема в том, что для того, чтобы сказать правду, нужно очень сложно выражаться. А читателям и слушателям это обычно не очень интересно. Поэтому ученые зачастую ничего не говорят (смеется).

О науке в столице и провинции

Есть общее мнение, что сейчас фундаментальная наука постепенно перемещается в провинцию. С одной стороны, это связано с тем, что в Москве сложнее жить, там совершенно другие цены и запросы, и существует соблазн отойти от науки, чтобы быстрее достичь некого «среднего уровня жизни». С другой стороны, возможно в Москве не так много успешных институтов, которые могут должным образом обеспечить своих молодых сотрудников. Вообще, таких учреждений как ИПФРАН в стране не так много. Когда я говорю с коллегами из той же Москвы или из Санкт-Петербурга, они достаточно хорошо оценивают не только исследовательскую деятельность нашего Института, но и условия работы. То есть они бы сами были рады иметь подобный уровень оплаты труда, например. К сожалению, есть некий романтический образ столицы, поэтому многие молодые люди стремятся уехать учиться/работать в Москву, но сейчас с этим стоит не спешить. Мне кажется, что темп жизни в провинции спокойнее, и это способствует занятию научной деятельностью.

О карьерном росте

В науке карьера несколько растянута во времени, научные достижения сами по себе тоже происходят не быстро: невозможно за один год стать знаменитостью в своей области. Карьера ученого развивается постепенно, но вместе с тем непрерывно. Наука – это редкая область, где человек может до пенсионного возраста и далее расти и в научном смысле, и в карьерном. То есть будет расти как его квалификация, так и его знания. Может быть, и его служебное положение, если он сам того захочет.

О мировом уровне науки

Наука – это такая область, где, по сути, кроме мирового уровня, нет никакого. Если в какой-либо стране ученый добился определенных достижений, как в экспериментальной, так и теоретической физике, то нет смысла повторно получать эти результаты еще раз. Когда мы говорим об исследованиях, речь идет либо о дорешивании каких-либо задач, которые уже частично решены, либо о постановке новых задач и развитии совершенно новых направлений. Когда речь идет о том, что наш Институт лидирует в нескольких определенных направлениях, то это значит, что он ставит большое число задач перед мировым сообществом и большую часть сам же и решает. Это касается сверхмощных лазеров, например.

Если кто-то не знает, в нашем городе в ИПФ РАН стоит один из самых мощных лазеров в мире. Сейчас он входит, насколько я знаю, в первую десятку, а после модификации установки он поднимется в рейтинге еще выше. Кроме того, наш Институт лидирует в таких направлениях, как генераторы мощного коротковолнового излучения, это гиротроны, например.

Конечно, есть ряд закрытых  направлений, где не может идти речи о каких-либо рейтингах. В целом, можно сказать, что научный потенциал города строится на фундаменте нижегородской радиофизической школы, связанной с исследованиями физики колебаний и волн. И во многих таких смежных направлениях, например, нелинейной электродинамике, нелинейной оптике и лазерной физике, гидрофизике, наш институт является лидирующем в мире. То есть одной из организаций, которая задает передний край научных проблем, из которых значительную часть сама же и решает.

АННА ТЕНДИТНАЯ