В ИТМО будут развивать новое направление на стыке физики частиц и нанофотоники совместно с Объединенным институтом ядерных исследований

Идея о возможном сотрудничестве между Объединенным институтом ядерных исследований (ОИЯИ ― международная межправительственная научно-исследовательская организация с основными направлениями теоретических и экспериментальных исследований в области ядерной физики, физики элементарных частиц и физики конденсированных сред) и ИТМО возникла еще летом этого года ― тогда небольшая делегация из Лаборатории ядерных проблем им. В.П. Джелепова института посетила Новый физтех, чтобы познакомиться с ведущими научными группами факультета и их разработками. Это стало возможным благодаря тому, что к команде ИТМО недавно присоединились специалисты по ядерной физике и физике частиц ― Дмитрий Карловец и Андрей Волотка, которые планируют активно развивать новую для петербургского университета область.

Идея сотрудничества с крупнейшим в России и СНГ центром по ядерным исследованиям стала логичным шагом в этом направлении. Как рассказывает Дмитрий Наумов, заместитель директора по научной работе Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ, во время знакомства с научным коллективом Нового физтеха сразу нашлись точки соприкосновения и возможные темы для будущих коллабораций.

«После разговора с деканом факультета Павлом Беловым стало понятно, что у нас может зародиться очень интересное сотрудничество ― своего рода симбиоз направлений. Мы сильны в физике частиц, ИТМО очень силен в фотонике и метаматериалах. Мы подумали, что можно попробовать создать что-то новое и нетривиальное ― такое, чего еще никто никогда не делал. Потому что обычно наши направления развиваются параллельно и никак не пересекаются», ― говорит Дмитрий Наумов.

Например, исследования ИТМО в области метаматериалов могут быть применимы в создании детекторов элементарных частиц. Дмитрий Наумов говорит, что ОИЯИ при разработке таких детекторов старается использовать самые современные и эффективные технологии. В ИТМО же умеют создавать метаматериалы с заданными свойствами ― что как раз может пригодиться в работе физиков-экспериментаторов из ОИЯИ.

Помимо этого, ученые планируют проводить совместные эксперименты на линейном ускорителе электронов (ЛИНАК-200) и строящемся сверхпроводящем коллайдере протонов и тяжелых ионов NICA.

«Есть предложение генерировать пучки "закрученных" электронов с угловым моментом на установке ЛИНАК-200. Этим как раз занимается Дмитрий Карловец в ИТМО. Никто таких пучков с релятивистскими энергиями еще не создавал, и есть возможность, что мы двумя командами это осуществим. Если получится, то это будет проект мирового масштаба, очень перспективный для развития физики частиц в целом», ― комментирует Дмитрий Наумов.

Делегация ИТМО получила возможность увидеть эти объекты ― специально для сотрудников петербургского университета были организованы экскурсии по основным научным подразделениям института в Дубне. Ученые посетили строящийся коллайдер NICA, линейный ускоритель ЛИНАК-200, Фабрику сверхтяжелых элементов, Лабораторию прецизионной лазерной метрологии и альфа-зал эксперимента Baikal-GVD ― крупнейшего в Северном полушарии международного эксперимента в области физики нейтрино.

В свою очередь, команда ИТМО провела двухдневный научный коллоквиум: лидеры главных научных направлений ИТМО рассказали о своих исследованиях и разработках, а также обсудили, как именно их можно использовать в научной программе ОИЯИ.

Руководитель лаборатории гибридной нанофотоники и оптоэлектроники Сергей Макаров и ведущий инженер физического факультета Эдуард Даниловский рассказали о перовскитной нанофотонике и оптоэлектронике, старший научный сотрудник физического факультета Михаил Рыбин поделился исследованиями квазикристаллов и их возможностями для управления электромагнитными волнами, декан факультета наноэлектроники Александра Калашникова выступила с докладом об фемтомагнетизме и сверхбыстрой оптомагнитной записи информации, а старший научный сотрудник физического факультета Анатолий Пушкарев представил свинцово-галогенидные перовскитные нитевидные нанокристаллы, генерирующие лазерное излучение.

Андрей Волотка рассказал о начале научных исследований ИТМО в области безрадиционного возбуждения ядер в атомных переходах и электронных захватах, а Дмитрий Карловец представил первый возможный совместный с ОИЯИ проект ― «Физика “закрученных” частиц на установке ЛИНАК ОИЯИ». В ближайшее время именно по этой теме будет подготовлена заявка на грант РНФ.

«Физика частиц и ядерная физика ― то направление, которое исторически в ИТМО отсутствовало, и с этого года мы начинаем его развивать. С представителями ОИЯИ мы знакомы давно ― например, мы много сотрудничали с Дмитрием Наумовым. Поэтому нам пришла логичная идея познакомиться ближе с коллективом института, рассказать о том, чем мы занимаемся, посмотреть, чем занимаются они. Все это находится немного в стороне от того, чем исторически занимаются физики ИТМО, и, конечно, очень сильно нас впечатлило. В итоге мы уже договорились о совместных исследованиях и экспериментах ― как фундаментальных, так и прикладных. Прежде всего, на линейном ускорителе, который будет запущен в ОИЯИ в следующем году», ― говорит Дмитрий Карловец.

Также удалось договориться и об обмене аспирантами и студентами ― в рамках стажировок они смогут работать на уникальном оборудовании и сложных экспериментальных установках. Как отметил Дмитрий Наумов, в ОИЯИ уже работает более пяти тысяч специалистов, но проектов так много и они настолько масштабные, что возможность поработать с молодыми учеными очень кстати.

«Я вижу очень важным начать реализацию пусть и небольших совместных проектов, в которые бы обе стороны вкладывались ресурсами. Под ресурсами я обычно подразумеваю людей. Если в 2000-е годы валютой были деньги, то валюта 2020-х годов ― данные. А валютой 2030-х годов станут таланты. Если участники вложатся ресурсами в подобный проект, то вокруг него потом сформируется большая коллаборация», — отметил директор ОИЯИ Григорий Трубников.