«Это же восхитительно, когда ученые не просто говорят о науке, а делают ее»
- 04.03.2025
Егор Бедарев в школе сначала полюбил математику, его привлекла Большая теорема Ферма и диофантовы уравнения, а потом он понял, что ему бы хотелось разобраться, как «эти эльфийские закорючки», математические формулы, помогают в описании законов природы – так молодой человек стал физиком. Сейчас Егор учится на третьем курсе аспирантуры Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и занимается динамикой спина. Молодой ученый моделирует прецессию спина поляризованных пучков для экспериментов на будущем электрон-позитронном коллайдере Супер Чарм-тау фабрика (СЧТФ), на котором планируется проводить прецизионную проверку Стандартной модели. Полученные результаты он представил на Конкурсе молодых ученых ИЯФ СО РАН в 2024 г. и занял призовое место. В интервью Егор рассказал, какие процессы в квантовой физике его поразили, почему не важно, верна или неверна Стандартная модель, и что его восхищает в науке, которой занимаются в ИЯФ СО РАН.
– Егор, расскажи, пожалуйста, как ты попал в физики?
– Формально история такая: я учился в школе с гуманитарным уклоном во Владивостоке, в 10 классе поступил в заочную физико-математическую школу СУНЦ НГУ, по её результатам мне прислали приглашение в летнею школу, а по результатам вступительного испытания поступил уже в саму школу на одногодичный поток. После окончания ФМШ поступил на физический факультет НГУ, прошел бакалавриат на кафедре физики элементарных частиц, магистратуру закончил на кафедре физики ускорителей, а сейчас прохожу аспирантуру в ИЯФ СО РАН на направлении Физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника.
Но если говорить о причинах произошедшего, то история была такая. В школе, когда на математике мы проходили решение квадратных уравнений, упоминались и другие виды уравнений – диофантовы уравнения. Я заинтересовался этой темой, узнал про Большую теорему Ферма, про ученого Эндрю Уайлса, который в 2016 г. получил Абелевскую премию за доказательство этой теоремы. Как-то так помнится этот переломный момент в своих интересах. Потом я задумался, ведь как забавно, используя математический аппарат, можно пытаться описывать мир. Ты пишешь какие-то эльфийские закорючки, а они описывают то, что происходит в мире.
Инженер-исследователь ИЯФ СО РАН Егор Бедарев. Фото Т.Морозовой
Реальная жизнь многогранна и интересна. Например, вы бросаете мячик о стенку, он от нее отскакивает. Но так происходит до той поры, пока вы смотрите на явление с точки зрения классической физики. Далее оказывается, что в квантовой физике есть ненулевая вероятность, что, например, электрон «пройдет» через потенциальный барьер – такое явление называется туннельный эффект. Получается, что с одной стороны, да, есть стенка, и есть отскочивший от нее мячик, а с другой – есть электрон, который подмигнет и скажет: «А вот я сквозь нее пройду». И удивительно не только то, что такие процессы вообще возможны, но и то, что мы можем описать их математически, а потом проверить в реальном физическом эксперименте. Это пример использования расчетов и формул в физике. Но есть и теория игр, где с помощью математического аппарата можно строить оптимальные стратегии. Другим примером является теория графов – ее применение нашлось, например, в решении «Задачи о назначениях».
– Почему тогда ты не стал математиком?
– Меня привлекает именно возможность применять математику для описания физических процессов.
– И вот со всеми этими физико-математическими интересами ты приехал в новосибирский Академгородок. Помнишь ли ты свои первые впечатления о новом месте, может быть, запомнился какой-то день в ФМШ?
– Я всегда фокусируюсь на работе, а так как с поступлением в ФМШ сильно увеличилась нагрузка, я не смог не кайфануть от происходящего по поводу переезда и атмосферы Академгородка. Была учеба, ее было очень много. Школьная программа, по которой я учился до ФМШ, была разительно слабее, так что все это больше походило на стресс с невозможностью отвлекаться на что-то стороннее. В общем, из того периода я помню непрерывную учебу, а потом, бац – и вот я работаю в ИЯФ.
– Расскажи о своей научной деятельности в Институте. Как изменились твои интересы за время обучения в НГУ, что увлекает теперь?
– После экспериментальной физики частиц я увлекся физикой спина. Поэтому окончив бакалавриат на кафедре физики элементарных частиц, я перешел на кафедру физики ускорителей и теперь работаю с Иваном Александровичем Коопом. Сейчас я занимаюсь моделированием динамики спина для различных экспериментов. Результаты, которые были представлены на КМУ в 2024 г., касаются экспериментов на будущем электрон-позитронном коллайдере Супер Чарм-тау Фабрика.
Физическая программа СЧТФ немаленькая, планируется много экспериментов с поляризованными пучками, например, эксперимент по измерению бегущего слабого угла Вайнберга на энергии J/ψ-мезона (джей-пси мезона). Оказалось, что константы Стандартной модели перенормируемы и зависят от того, с какой стороны на них посмотреть. Например, они могут завесить от параметра масштаба. Для этого существует термин «бегучесть констант». Например, теорией предсказывается то, как «экранируется» электрический заряд. Примером другой константы является угол Вайнберга – являющийся одним из важных в Стандартной модели, так как он лежит в основе перенормируемой электро-слабой теории. Рассчитать в теории и измерить в эксперименте данную константу, с учетом ее «экранировки» проблематично. На данный момент существует не так много экспериментальных измерений угла Вайнберга, проведенных для низкой энергии – возможно, получится это сделать на Супер Чарм-тау фабрике на энергии в центре масс 3.1 ГэВ.
Для реализации такого эксперимента необходимо организовать продольно-поляризованный пучок электронов в месте встречи. Из-за малости предсказываемого эффекта, и чтобы исключить влияние систематической погрешности от непредсказуемых изменений оптики кольца и пучкового фона, нужно часто менять знак продольной поляризации пучка. Смена знака поляризации будет осуществляться с помощью спинового ВЧ-ротатора – это важная работа, которую нужно промоделировать до эксперимента. Я как раз и занимаюсь этим – моделирую процесс переворота поляризации.
– Правильно ли я понимаю, что в основном ты работаешь за компьютером?
– Да, большая часть работы связана с расчетами, но есть и другие задачи, например, я работаю оператором ускорительного комплекса ВЭПП-2000, хожу в смены.
– Помнишь ли чувства, которые ты испытал, когда впервые увидел коллайдер? Или тоже не рефлексировал по этому поводу?
– А что рефлексировать-то? Работать надо. Но если говорить о том, что меня восхитило и восхищает до сих пор, так это сам ИЯФ. Это место работы грамотных и опытных людей, которые создают реальную науку. И свое появление здесь я рассматриваю как уникальную возможность научиться работать у людей, которые не просто на бумаге что-то пишут, они потом еще это и в железе реализуют и на этом железе получают настоящие научные результаты. В ИЯФе умеют работать, и об этом знают во всем мире.
ИЯФ один из первых реализовал идею встречных пучков (первые электрон-электронные коллайдеры), впервые предложена и реализована идея электронного охлаждения – видишь путь от идей до реальных установок. Это же восхитительно, когда ученые не просто говорят о науке, а делают ее.
– Может быть, ты рассуждал о том, куда движется физика, какие направления выходят вперед и где, возможно, ждать открытий?
– Существует современная парадигма, Стандартная модель, и пока что корону с нее никто не сбил. Есть так называемая проблема great desert: физики изучили огромный диапазон энергии, в котором кроме бозона Хиггса ничего такого «вау» не нашли. Стандартная модель как будто замкнулась, и мы теперь просто изучаем детали. Но при этом физики говорят о темной энергии, темной материи, струнах. Можно ставить, например, на поиски гипотетического бозона Z’ (Z-штрих). Может быть, это не сказки теоретиков, и тогда Стандартная модель расширится, например, его следы, возможно поискать как раз-таки в таком прецизионном эксперименте по изучению угла Вайнберга.
– А тебе лично как бы больше хотелось: чтобы Стандартная модель была верна или хочется найти новую физику?
– Мне кажется, что это не имеет значения, ведь чтобы проверить что-то известное в науке, нужно провести колоссальную работу, которая потянет за собой новые знания. Это касается и простой калибровки приборов, и проверки известных законов Стандартной модели. Пока ты что-то проверяешь, ты узнаешь что-то новое для себя – вот что важно. Всегда есть возможность повернуть голову и найти что-то новое, даже в рутинных вещах.
Подготовила Татьяна Морозова