Интересное24 февраля 2021 11:42

Наука в ИГУ: в приоритете — астрофизика

В этом направлении ИГУ может конкурировать с ведущими мировыми исследовательскими центрами
Фото: предоставлено НИИ ПФ ИГУ

Фото: предоставлено НИИ ПФ ИГУ

Мощный инновационный ресурс системы образования — это наука высшей школы, а развитие и поддержка фундаментальных знаний — одна из первостепенных задач современного вуза, каким, несомненно, является Иркутский государственный университет. Конечно, университет поддерживает всю свою научную и научно-исследовательскую деятельность, но при этом выделяет группу приоритетных направлений, которые позволяют ИГУ конкурировать с ведущими мировыми исследовательскими центрами.

Так, в число приоритетов первого порядка входят междисциплинарные исследования происхождения и эволюции Вселенной, синтеза химических элементов, природы и эволюции темной материи и темной энергии, появления первых объектов во Вселенной методами физики космических лучей, нейтринной и гамма-астрономии сверхвысоких энергий. Развивается это направление в НИИ прикладной физики ИГУ.

Андрей Танаев, директор НИИ прикладной физики ИГУ:

Традиционная экспериментальная физика элементарных частиц уже близка к своему энергетическому пределу. Мы практически достигли энергий, до которых, в принципе, можно разогнать частицы в условиях нашей планеты и, думаю, в ближайшие 30 лет вряд создадим что-то мощнее Большого адронного коллайдера. При этом энергий, до которых он разгоняет частицы, явно уже недостаточно для тех потребностей, которые имеются сегодня у физиков всего мира. Однако у нас есть космос, который в готовом виде поставляет нам частицы, ускоренные до сверхвысоких энергий. Их изучение позволит нам преодолеть трудности, связанные с энергетическим пределом для ускорителей, расположенных на Земле.

Частицы, которые изучают ученые ИГУ, рождаются в далеком космосе в результате катастрофических процессов, сопровождающихся выделением невообразимого количества энергии. К ним относятся, например, слияния черных дыр или нейтронных звезд, взрывы активных ядер галактик и тому подобные процессы, происходящие вплоть до самых границ наблюдаемой части Вселенной.

Свои исследования ученые ИГУ ведут с помощью таких уникальных и сверхчувствительных инструментов, как гамма-обсерватория TAIGA и глубоководный нейтринный телескоп Baikal-GVD — это два крупномасштабных астрофизических проекта разряда мегасайенс, реализуемые международными коллаборациями, важную роль в которых играет НИИ прикладной физики ИГУ. Гамма-обсерватория расположена в Тункинском астрофизическом центре коллективного пользования в Бурятии рядом с поселком Торы, а нейтринный телескоп — непосредственно на Байкале, недалеко от поселка Шумиха Слюдянского района Иркутской области.

Андрей Танаев отметил, что учеными института уже сделан ряд крупных открытий в области астрофизики, которые вызвали большой интерес в международном научном сообществе, и информация о которых была опубликована в высокорейтинговых научных изданиях.

Андрей Танаев:

— Мы занимаемся фундаментальной наукой, и наши исследования, наши проекты, казалось бы, не могут сделать ни одного человека более здоровым, сытым и счастливым. Ну, конечно, кроме тех, кто непосредственно и увлеченно этим занимается. Однако уверяю, результаты фундаментальных исследований всегда, рано или поздно, начинают иметь прикладное значение. Таким образом, все то, что мы делаем, можно рассматривать как обеспечение благополучия наших детей и внуков. Впрочем, существует немало примеров, когда фундаментальные вещи очень быстро давали результаты, которые приводили к изменению технологического уклада в обществе, к технологическим революциям. Далеко ходить не надо — атомная энергия. Эйнштейн когда то полагал, что практическая отдача от изучения атома вряд ли будет получена ранее, чем через 200 лет после его смерти. Сегодня мы знаем, что атомная промышленность возникла еще при его жизни.

Как показывает практика, экспериментальная астрофизика является драйвером для развития самых современных технологий, которые после апробирования в научных исследованиях впоследствии используются в самых разных областях человеческой деятельности. Например, сбор, первичная обработка и анализ данных, полученных на установках TAIGA и Baikal-GVD — это задачи, предполагающие разработку новейших Big Data технологий, включая нейросетевые методы, искусственный интеллект, машинное обучение, что, кстати, в свою очередь, требует очень высокой квалификации исследователей.

Отдельного упоминания, по словам Андрея Танаева, заслуживает приборная база, используемая в научных проектах. Она позволяет вести исследования не только далекого космоса и катастрофических процессов, происходящих во Вселенной, но и проводить междисциплинарные исследования.

Андрей Танаев:

— Без работы на стыке наук не обходится ни одно серьезное научное исследование. Астрофизикам, например, трудно адекватно восстанавливать события по данным, полученным с помощью Байкальского нейтринного телескопа, не зная свойств байкальской воды — свечения, прозрачности, температурных колебаний и т.п. Не зная параметров атмосферы, не зная, каким образом они влияют на развитие широких атмосферных ливней, мы не сможем восстановить спектр космических лучей, который нас интересует. Поэтому мы активно занимаемся и физикой атмосферы, и геофизическими исследованиями, и гидрооптическими, и даже биогеохимическими.

Астрофизика элементарных частиц — это одна из самых быстроразвивающихся областей физики. Результаты, которые могут быть получены с помощью проводимых экспериментов, в том числе и в немалой степени учеными ИГУ с помощью гамма-обсерватории TAIGA и нейтринного телескопа Baikal-GVD, могут указать на Новую физику, лежащую за пределами Стандартной модели. Подобрав с помощью ученых ключи к ней, человечество приблизится к полному пониманию законов Вселенной, и, конечно же, создаст тем самым задел для очередной научно-технической революции.

Справочно

Проект по созданию гамма-обсерватории TAIGA реализуется одноименной международной коллаборацией, базовой организацией которой является Иркутский государственный университет. В составе коллаборации (кроме ИГУ): Московский, Новосибирский и Алтайский государственные университеты, Московский инженерно-физический институт, Институт ядерных исследований РАН, Институт ядерной физики СО РАН, Объединенный институт ядерных исследований (Дубна), DESY, Гамбургский университет, Туринский университет, другие российские и европейские научные организации.

Проект по созданию нейтринного телескопа Baikal-GVD реализуется международной коллаборацией Baikal. В составе коллаборации (кроме ИГУ): Институт ядерных исследований РАН, Объединенный институт ядерных исследований (Дубна), Московский и Нижегородский государственные университеты, Санкт-Петербургский морской технический университет, Чешский технический университет, Институт ядерной физики Польской академии наук, Университет имени Коменского (Братислава).