В Алтайском государственном университете открылась обновленная лаборатория в институте цифровых технологий, электроники и физики. Благодаря ей студенты, аспиранты и ученые смогут эффективно решать задачи в области фундаментальной физики, включая физику ядра и элементарных частиц.
Новейшая лаборатория 309К оснащена шестью учебными установками: «Экспериментальное измерение периода полураспада долгоживущего изотопа», «Опыт Резерфорда», «Взаимодействие гамма-частиц с веществом. Сцинтилляционный счетчик гамма-частиц», «Взаимодействие заряженных частиц с веществом. Определение длины пробега альфа-частиц в воздухе», «Исследование газоразрядного счетчика», «Взаимодействие заряженных частиц с веществом. Определение пробега электронов бета-распада методом поглощения».
Эта лаборатория – обновленная: прежнее оборудование вышло из строя. Понадобилось новое, и благодаря поддержке руководства Алтайского госуниверситета ее модернизировали. Роман Ильич Райкин, к. ф.-м. н., проректор по развитию международной деятельности и доцент кафедры радиофизики и теоретической физики АлтГУ, отметил, что новейшая лаборатория ядерной физики должна быть в любом классическом университете. Лаборатория оснащена учебными лабораторными стендами, которые позволят на практике познакомить студентов с основными видами радиоактивных распадов и методами регистрации ионизирующих излучений. Также студенты смогут на практике проверить один из фундаментальных законов природы – основной закон радиоактивного распада. Наконец, студенты смогут самостоятельно повторить один из самых ярких экспериментов в истории науки – эксперимент Резерфорда, в результате которого в начале XX века было установлено существование атомного ядра.
– Подчеркну: в Алтайском крае это единственная лаборатория, оснащенная таким оборудованием. Эксперименты, которые будут проводиться здесь, связаны в том числе с передовыми исследованиями в области астрофизики космических лучей. В качестве примера такого передового исследования можно привести уникальный научный проект, относящийся к классу мегасайенс, – гамма-обсерватория TAIGA (Tunka Advanced Instrument for cosmic ray physics and Gamma Astronomy).
Алтайский госуниверситет является участником этого международного проекта, и у наших студентов на старших курсах и в магистратуре имеется возможность в рамках стажировок участвовать в исследованиях, проводимых на экспериментальном полигоне обсерватории, – добавил Роман Ильич.
Как отметил Сергей Викторович Макаров, д. ф.-м. н., директор ИЦТЭФ, проект был реализован благодаря поддержке руководства университета и первого проректора по учебной работе.
Лаборатория является уникальной в Алтайском крае. Знания, полученные студентами в ходе выполнения работ на установках лаборатории ядерной физики, позволят будущим специалистам не только эффективно решать задачи в области фундаментальной физики – физики атомного ядра и элементарных частиц, но также работать во многих смежных областях – физике конденсированного состояния, медицинской физике, в ИТ, области квантовых компьютерных технологий. Директор ИЦТЭФ заметил, что обновленная лаборатория по основному своему назначению является учебной, говорить о прикладных результатах, наверное, преждевременно. Прикладной аспект заключается разве что в подготовке специалистов, обладающих профессиональными компетенциями в ядерной физике.
Будущее государства связано и с разработками в области квантовых систем. Однозначно можно сказать, что лабораторный практикум по ядерной физике и физике элементарных частиц позволит студентам погрузиться в фундаментальные явления и процессы квантовой физики, которая является основой квантовых технологий настоящего и будущего.
– Стоит отметить, что этот проект осуществлен благодаря активной поддержке первого проректора по учебной работе АлтГУ Евгении Анатольевны Ждановой. Мы приобрели оборудование на сумму почти в один миллион рублей. Уверены, что такая мощная материально-техническая база станет основой для развития компетенций в фундаментальной физике. Причем для нашего института эта лаборатория – ключевая, здесь будут заниматься на установках студенты направлений «физика» и «радиофизика». Поздравляю всех с этим значимым событием!
Эта лаборатория не только научная, но и учебная: физики могут здесь не только проводить актуальные исследования, но и вместе со студентами проверять известные физические теории на практике. Подробнее о специфике работы нового оборудования рассказал Николай Викторович Волков, к. ф.-м. н., доцент кафедры радиофизики и теоретической физики и ведущий научный сотрудник лаборатории космического мониторинга и вычислительных технологий АлтГУ:
– Прежде всего отмечу, что проводить простейшие исследования в области физики ядра и частиц можно используя естественный источник радиации – недра нашей планеты. Регистрация радиационного фона уже позволит получить массу практических навыков. Отдельное место в этом плане занимают космические лучи – потоки заряженных частиц, прилетающие на землю из космоса. Отмечу, что множество частиц в начале XX века были открыты именно в исследованиях космических лучей, в то время еще не существовало ускорителей. Изобретение ускорителей стимулировало исследования искусственной радиации, в результате чего был открыт и продолжает расширяться «зоопарк» элементарных частиц. Так и в случае нашей лаборатории. Использование специализированного оборудования, образцов источников и поглотителей позволит проводить эксперименты на современном уровне. В большинстве лабораторных работ исследуются энергетические спектры изотопов. Подобные исследования в свое время показали, что энерговыделение в ядерных реакциях с несколькими граммами радиоактивного топлива значительно больше, чем от сжигания нескольких тонн традиционного ископаемого топлива.
Помимо прикладных аспектов энергетики или ядерного оружия, исследования энергетических спектров важны и с фундаментальной точки зрения, поскольку расширяют наши знания о строении мира и о процессах, протекающих на глубинных уровнях материи. Теперь наши студенты смогут не только проверить известные физические теории на практике, но и получить наглядные представления об экспериментальной базе физики ядра и частиц.
В качестве примера, иллюстрирующего учебный потенциал лаборатории, можно привести работу с использованием сцинтилляционного счетчика гамма-частиц. Эта работа важна для нас в контексте совместных исследований с международной гамма-обсерваторией TAIGA, о которой говорил Роман Ильич. Один из основных способов регистрации потоков ионизирующего излучения из космоса на полигоне этой обсерватории – использование сцинтилляционных детекторов, состоящих из веществ, в рабочем объеме которых элементарные частицы движутся быстрее скорости света. В результате такого движения возникают слабые вспышки света. Эти вспышки специальным способом преобразуются в электрические импульсы, по характеристикам которых ученые делают выводы об энергии, которую имела частица, влетевшая в детектор. Лабораторная установка дает студентам первичные представления о принципах работы детекторов обсерватории TAIGA.
В ближайшем будущем планируется разработка лабораторного практикума, который позволит в более наглядной форме связать проводимые лабораторные работы с реальными фундаментальными исследованиями, чтобы показать студентам место, которое занимают полученные ими результаты в современной картине мира.
Эльвира ПЕТРЕНЕВА
Фото Дмитрия ГЕРАЙКИНА
