«Нет никакого склада ума: человек занимается тем, что ему интересно и что он умеет»
- 03.08.2026
Тимофей Михеев окончил магистратуру Новосибирского государственного технического университета (НГТУ НЭТИ) и работает в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) в лаборатории, которая занимается проблемами астрофизики и космологии, изучает вопросы темной материи, физики нейтрино. В 2026 г. Тимофей принял участие в Конкурсе молодых ученых (КМУ) ИЯФ СО РАН в секции физики элементарных частиц и занял первое место. Он представил доклад о модернизации двухфазного детектора – устройства, которое потенциально сможет зарегистрировать частицы темной материи. В интервью Тимофей рассказал о своей научной работе, подготовке к публичным выступлениям и музыкальном хобби.
Тимофей Михеев рядом с установкой двухфазного детектора. Фото Е. Койновой.
— Тимофей, расскажи, пожалуйста, чему посвящена твоя научная работа?
— Наша лаборатория занимается проблемами астрофизики и космологии, в том числе изучает вопросы темной материи. Ученые предполагают, что темная материя составляет примерно 85% массы всей материи во вселенной, что соответствует 27% от общей плотности энергии. Если собрать все, что мы видим: звезды, газ, планеты, то наберется лишь небольшой процент от общей плотности энергии. Эти наблюдаемые нами объекты состоят из барионной материи, то есть из протонов, нейтронов и электронов. Темная материя должна представлять из себя кластерное инертное скопление слабо взаимодействующих частиц, своего рода гало, распределенное по всей Вселенной. Данное предположение следует из астрофизических наблюдений, в том числе из расхождений между гравитационным потенциалом и видимой массой во множестве галактик.
У нас есть установка – прототип двухфазного детектора на основе жидкого аргона. Очень сильно упрощая, двухфазный детектор – это очень большая бочка с большим количеством жидкого аргона или ксенона (от сотен килограмм до десятков тонн). Гипотетическая частица темной материи упруго рассеивается на атомных ядрах рабочего вещества в жидкой фазе. Далее уже сам факт этого события регистрируется по зарядовому и световому сигналу, причем по анализу сигнала можно восстановить и энергию рассеянной частицы, и место рассеяния в детекторе. Поэтому двухфазный детектор часто называют время-проекционной камерой.
Глобальная цель моей работы – это измерение ионизационных выходов ядер отдачи двухфазного детектора на основе жидкого аргона. По сути, это энергетическая калибровка. В нашем детекторе поддерживаются два агрегатных состояния аргона: жидкое и газообразное, что позволяет регистрировать сигнал от упругого рассеяния частиц по сцинтилляционному и ионизационному каналу. Такое устройство детектора позволяет проводить эксперименты по поиску темной материи, изучения когерентного рассеяния нейтрино и др. Именно двухфазный детектор позволяет видеть достаточно низкие энергии отдачи.
— Глобальная задача – измерение ионизационных выходов в аргоне, но есть много более мелких подзадач?
— Да. На КМУ я как раз представлял результаты именно по такой подзадаче. Излучение аргона находится преимущественно в диапазоне вакуумного ультрафиолета, чтобы переизлучить свет в видимый диапазон, мы используем органический сместитель спектра. Он переизлучает свет в видимый диапазон, который уже регистрируется с помощью всем известных фотоэлектронных умножителей и кремниевых фотоэлектронных умножителей.
Композит сместителя спектра ТФБ в чашке Петри, «переизлучающего» фотоны. Фото Е. Койновой.
Для проведения измерений ионизационных выходов были представлены результаты моделирования эксперимента по рассеянию нейтронов, которые генерируются на ускорительном комплексе VITA. Нейтрон используется как калибровочная частица, которая может дать энергию ядра отдачи.
Пока что в эксперименте рассеяние происходило на нейтронных счетчиках на основе органических кристаллов, однако данные результаты приближают нас к измерению ионизационных выходов, то есть к эксперименту по рассеянию нейтронов уже на жидком аргоне. Калибровка двухфазного детектора в относительно низком диапазоне энергий ядер отдачи (~10 кэВ и меньше) позволит уточнить экспериментально установленные ограничения на массу-сечение частиц темной материи, а также позволит искать частицы темной материи со значительно меньшей массой, чем канонические массы с сотней, тысячей ГэВ.
Двухдюймовые фотоэлектронные умножители с нанесенным органическим сместителем. Фото Е. Койновой.
— Если темная материя практически не взаимодействует с барионной, как ваш детектор может ее зарегистрировать?
— Хороший вопрос. Предполагается, что темная материя все-таки взаимодействует с барионной помимо гравитационного взаимодействия, ведь они обе появились в момент зарождения вселенной. Можно, конечно, предположить, что темная материя ни с чем не взаимодействует, и есть только ее гравитационное проявление, но так неинтересно. Получается, что есть концепция, которую мы вводим для объяснения наблюдаемых астрофизических расхождений, но вообще никак не можем подтвердить или опровергнуть существование темное материи.
— Немного религиозно в каком-то смысле.
— Как посмотреть. Представьте, что сквозь комнату каждую секунду пролетают триллионы частиц. Они почти не замечают препятствий, как призраки. Но из-за их огромного количества и высокой плотности потока хоть одна из миллиарда все же столкнется с ядром аргона. Это столкновение передаст ядру энергию, и оно отскочит, как бильярдный шар.
Установка прототипа двухфазного детектора. Фото Е. Койновой.
— Значит, ядро аргона должно преобразовываться в какую-то другую частицу?
– Вернее будет сказать, что атом аргона переходит в возбужденное состояние. Это один из каналов преобразования энергии, которое получит ядро аргона от столкновения. Любая система, которая получает возбуждение, в конечном итоге стремится его снять, перейти в более низкое энергетическое состояние. В нашем случае, возбужденные атомы аргона образуют связанное состояние, распад которого сопровождается испусканием фотона в диапазоне вакуумного ультрафиолета излучения. А там начинают работать сместитель спектра, о которых я говорил выше.
— Для чего еще применяются подобный детекторы?
— На данный момент детекторы широко используют для экспериментов по поиску темной материи. Например, эксперимент DAMA/LIBRA, который уже много лет проводится в итальянских горах. К 2014 году они накопили статистику, которая показала, как тогда предположили, сигнал от частиц темной материи. Физики использовали другой тип детекторов – сцинтилляционные кристаллы NaI(Tl), и увидели подходящий сигнал. Это была синусоида, период которой соответствует годичному периоду вращения нашей Земли вокруг Солнца. Когда земля движется навстречу «ветру» частиц темной материи, скорость налетания частиц на нас меняется, так как скорости движения Солнца и Земли то складываются, то вычитаются. Но множество других детекторов, в том числе на основе сжиженных благородных газов, подобных сигналов в том же энергетическом диапазоне не регистрируют. Поэтому, нам крайне важно понимать, какой сигнал мы ожидаем на выходе от той энергии, которую получаем на входе. Если этого знания нет, то мы не сможем ответить, а что мы вообще видим.
Схематический вид в разрезе детектора DAMA/LIBRA
— То есть, чтобы что-то найти, нужно знать, что именно искать?
— Есть теоретические предположения, какой должна быть масса темной материи, и есть тенденция на ее уменьшение. На данный момент по установленным экспериментальным ограничениям ожидается, что масса частиц темной материи уже даже не в зоне сотен ГэВ, а существенно ниже, в зоне единиц ГэВ. А чем ниже масса, тем сложнее регистрировать сигналы. Мы надеемся, что именно измерение ионизационных выходов помогут приблизиться к регистрации в области низких ядер отдачи.
— Допустим, собранный детектор у нас уже есть, лежит готовый. Куда его можно поставить, чтобы начать регистрировать частицы?
— Подобный нашему – куда угодно, он весьма компактный. Наш детектор предназначен для исследовательских целей, для поиска альтернативных методов регистрации сигнала, для изучения сместителя спектра. Реальные установки для экспериментов по поиску темной материи огромные. Обычно их располагают поглубже в земле для защиты от электромагнитного фона, в первую очередь от мюонов, на которые детектор тоже срабатывает. Часто детекторы устанавливают внутри гор.
— Как думаешь, почему твоя работа победила на Конкурсе молодых ученых?
— Скорее всего меня отметили, потому что я чуть более популярно рассказал основную идею своей научной работы. Но вообще было очень много интересных работ. Доклады, которые делали мои коллеги, тоже имели высокий уровень.
— Что ты можешь посоветовать будущим участникам КМУ, чтобы достичь высокого результата и подготовиться к конкурсу?
— В прошлом году я тоже участвовал в КМУ, но работа была закончена не полностью, и я недостаточно подготовился к ее презентации. Но это все равно дало мне опыт выступления на публике, так что в этом году было легче. Суть всех научных выступлений – правильно подать свою работу. Содержание тоже очень важно, но самое главное, как мне кажется, это просто и доходчиво объяснить суть, сильно не вдаваться в подробности. Если у вас хорошее содержание работы и вы его интересно и доступно рассказали, то все получится.
— Важно ли для ученого уметь выступать?
— Я знаю многих молодых ребят, которые очень хороши в работе, и если бы они умели интересно о ней рассказать, все бы только и говорили: о, какой крутой парень. Но, конечно, нет такого закона, если публичные выступления тебе плохо даются, то зачем этим заниматься.
— Как ты начал свой путь в физике?
— Я не планировал научную карьеру и не оканчивал физико-математическую школу при НГУ. Классический путь для Академгородка: ФМШ, НГУ, ИЯФ СО РАН или другой институт, не проходил. Я учился в обычной школе в Чите. Мне нравилось заниматься физикой и математикой, я даже к ЕГЭ готовился по этим предметам не потому что это было нужно для поступления, а потому что мне нравилось решать задачи. С этими результатами поступил в НГТУ на физико-технический факультет (ФТФ).
— А как ты попал в ИЯФ?
— На физтехе НГТУ базируется кафедра электрофизических установок и ускорителей. С третьего курса все ученики ФТФ учатся у преподавателей ИЯФ СО РАН, проходят практику в лабораториях института. Я тоже ее проходил, а потом поступил в магистратуру. В ИЯФ лучшие специалисты и большие возможности.
— Влияет ли на мировоззрение человека углубленное изучение физики?
— Я развил исследовательские скилы – искать и находить разные пути решения задачи, оптимизировать работу и внимательно слушать, что говорят более опытные специалисты.
— По складу ума ты больше теоретик или экспериментатор?
— Я точно не теоретик. Чтобы быть теоретиком, мне кажется, нужно быть математиком. Судя по тому, чем я занимаюсь сейчас, я, должно быть, экспериментатор. Хотя я думаю, что нет никакого склада ума: человек занимается тем, что ему интересно и что он умеет.
— Что в исследовательской работе тебе дается с трудом? Например, многим не нравится писать научные статьи.
— Раньше мне это тоже не нравилось, но после работы над магистерским дипломом я увидел в этом смысл. Когда ты занимаешься подготовкой статьи, ты не просто пишешь, а проводишь исследовательскую работу. В процессе ты понимаешь, что можно было бы поправить, где есть пробелы, которые стоит пояснить. Научная работа – это в том числе умение презентовать свои мысли на бумаге. Еще мне не нравилось программировать, потому что я это делал плохо. Возможно, сейчас я тоже не так эффективно программирую, но зато теперь мне это нравится.
— Обязательно ли физику уметь программировать?
— Желательно. Но если вы еще не сталкивались с реальной задачей, то не бойтесь, втянетесь. Сейчас есть огромное количество инструментов, которые помогают в этом деле. Главное иметь идеи, что конкретно вы хотите запрограммировать, а дальше все приложится. Здесь не нужно обладать какими-то сверхспособностями.
— Что тебя вдохновляет заниматься физикой?
— У меня не было такого, чтобы я посмотрел, допустим, «Интерстеллар» и подумал: «Вау, как здорово, хочу собирать детекторы». Но есть конкретные люди, вдохновленные наукой, мастерски решающие поставленные задачи, например, мой научный руководитель. Вот они действительно подталкивают меня что-то делать.
— Чем ты занимаешься в свободное от работы время?
— Играю на гитаре. Я достаточно поздно освоил инструмент, но вышло неплохо. Когда-то даже думал поступить в какое-нибудь музыкальное училище.
— Но задачки по физике пересилили?
— Да, физика пересилила. Но я до сих пор увлекаюсь и музыкой, и инструментами. Научился играть на бас-гитаре, клавишных. Мне легко это далось. Могу поиграть в группе, «поджемить» (импровизировать на музыкальном инструменте в группе – прим.ред.)
У нас в Чите есть детский творческий лагерь, в нем есть и музыкальное направление. Несколько лет подряд, когда я приезжал домой на каникулы, преподавал в нем, учил детей играть на различных инструментах. Правда, сейчас я решил посвятить больше времени своей научной работе.
— Какую музыку ты слушаешь? Может, была какая-то песня, которая вдохновила тебя учиться игре на гитаре?
— В последнее время мне очень нравится шведская группа «Opeth» а еще американская «Dream Theater» Есть интересная хорватская группа «Jelusick». Но самая любимая, наверное, «Children of Bodom» из Финляндии.
— Думал когда-нибудь написать свою песню о детекторах или о физике?
— Песни я писал, но это было так, несерьезно.
Подготовила Елизавета Койнова