Студенты – сотрудники Лаборатории анализа данных физики высоких энергий ТГУ (ЛАДФВЭ) успешно защитили выпускные квалификационные работы, в основу которых легли результаты исследований, выполненных на базе физического факультета ТГУ и лаборатории при поддержке мегагранта правительства РФ. Бакалавры и магистранты, работающие в ЛАДФВЭ, участвуют в решении задач по подготовке масштабного исследовательского эксперимента Spin Physics Detector (SPD) на российском суперколлайдере NICA.
Тематика исследований выпускников охватывает как фундаментальные, так и прикладные задачи современной физики. Научные руководители студентов – главный научный сотрудник ЛАДФВЭ Владимир Иванченко, профессор кафедры квантовой теории поля Петр Казинский и доцент кафедры теоретической физики Александр Бреев.
Работа молодых исследователей – вклад в подготовку международного эксперимента на коллайдере NICA. По мнению научных руководителей, участие студентов в исследованиях лаборатории позволяет им уже во время обучения работать над реальными научными задачами и получать опыт участия в крупных международных проектах.
– Наши ребята под руководством ведущих ученых решают задачи, возникающие при создании современных экспериментальных установок, которые до них никто не решал. Такая работа позволяет ещё во время обучения получить опыт, который обычно приобретают уже в научных коллективах, – отмечает заведующий лабораторией анализа данных физики высоких энергий, декан ФФ ТГУ Сергей Филимонов.
В настоящее время в РФ реализуется несколько масштабных проектов, задача которых – вывести российскую науку в мировые лидеры. В числе таких проектов – строительство суперколлайдера NICA (Дубна) и источника синхротронного излучения СКИФ (Кольцово). Для работы на этих установках нужны специалисты особого профиля – сочетающие глубокую физико-математическую подготовку и продвинутые компетенции в области искусственного интеллекта и машинного обучения.
Работа Ивана Акимова (магистратура, научный руководитель Пётр Казинский) посвящена поиску принципиально нового способа определения характеристик электрона с использованием лазерной интерференции. Предложенная Иваном схема эксперимента может стать новым словом в инструментарии физики элементарных частиц.
Кирилл Жидков (магистратура, научный руководитель Владимир Иванченко) сфокусировался на прикладной инженерной части проекта NICA. Он занимается разработкой многоканального счетчика-дискриминатора для обработки данных с детекторов на кремниевых фотоумножителях. Разработка включает полный цикл: от схемотехники и конфигурации FPGA до написания программного обеспечения. Этот прибор планируется использовать для методических работ при создании детекторных систем ускорительного комплекса.
Глеб Агафонов (бакалавриат, научный руководитель Петр Казинский) исследовал потенциал спиральных сред, обладающих уникальными оптическими свойствами. Такие материалы позволяют эффективно управлять распространением электромагнитного излучения и используются в самых разных областях – от создания дисплеев смартфонов на основе холестерических жидких кристаллов до производства спутников и космического оборудования. Работа Глеба подтвердила физическую корректность теории, описывающей данные материалы, что открывает путь к созданию принципиально новых метаматериалов.
Андрей Бернгардт (бакалавриат, научный руководитель Владимир Иванченко) представил работу по моделированию транспорта нейтронов в среде Geant4. При использовании данного пакета программ исследователям обычно приходится выбирать между базой данных HP, обеспечивающей высокую точность, но требующей значительных вычислительных ресурсов, и базой XS, которая позволяет существенно ускорить расчёты, однако уступает в точности в отдельных энергетических диапазонах. В своей выпускной работе Андрей разработал новый оптимизированный набор данных, который позволяет сохранить высокую скорость моделирования при существенно более высокой точности расчётов.
Цыден Дашицыренов (бакалавриат, научный руководитель Александр Бреев) в своей работе рассматривает фундаментальную проблему в квантовой механике, связанную с оператором Дирака. В физике самосопряжённые операторы сопоставляются физическим величинам (так называемым наблюдаемым). Цыден сосредоточился на заряженных дираковских частицах в кулоновском поле (например, носителях заряда в графене). Его исследование доказывает, что оператор Дирака в этом контексте имеет неоднозначность в определении как самосопряжённого, что связано с областями его определения. В рамках работы было построено четыре возможных самосопряжённых расширения оператора Дирака и проведён их спектральный анализ. Показано, что спектр оператора во всех областях оказался простым (невырожденным) и непрерывным, что вносит важный вклад в теорию сильного взаимодействия.
Физический факультет ТГУ ведет подготовку таких специалистов в рамках образовательной программы «Цифровая физика: анализ данных физики высоких энергий и моделирование сложных систем».