Изучать тайны материи – для создания технологий будущего

Прежде всего, данный учебный курс готовит специалистов по науке, которая еще в недавние времена называлась физикой твердого тела, а ныне носит название «физика конденсированных сред». Фундаментальное знание этого раздела физики позволяет будущим исследователям открывать и изучать свойства веществ, которые не встретишь в повседневной жизни. Если фантастика, по словам литературоведов, показывает нам необычных героев в необычных обстоятельствах, то – почти по аналогии – изучающие новые материалы пытаются понять закономерности поведения необычных веществ в необычных условиях – например при очень низких температурах.

Параллельно фундаментальному курсу физики конденсированных сред учащиеся проходят учебные курсы, посвященные отдельным, наиболее перспективным с точки зрения развития технологий и инновационных материалов физическим явлениям – таким, как полупроводники, магнетизм и сверхпроводимость. Серьезное внимание уделяется синхротронным и нейтронным исследованиям - структурным методам изучения материалов.

Обратим внимание, что некоторые считающиеся очень важными для технологий будущего физические процессы протекают при сверхнизких температурах – и сверхпроводимость и столь модные сегодня квантовые компьютеры требуют «космического» холода. Именно поэтому в состав образовательной программы включен курс по основам конструирования низкотемпературных устройств, и в качестве курсового проекта студенты должны будут разработать собственную конструкцию подобного устройства. И еще по поводу сверхпроводимости: внедрение в энергетику технологий сверхпроводимости считается одним из перспективных направлений развития этой отрасли. В НИЯУ МИФИ работают над этой темой в частности идет разработка нового накопителя энергии на сверхпроводниках. Именно поэтому в состав образовательной программы также включен курс по сверхпроводниковой энергетике.

Изучение новых свойств веществ в современной науки, происходит двумя путями - через лабораторные эксперименты и через компьютерное моделирование различными современными методами. Соответственно, студентам предстоит большой лабораторный практикум - для овладения практическими навыками экспериментальной физики - а также изучение основ прикладной математики и численному моделированию. Поскольку будущим исследователям предстоят рассчитывать, что происходит в глубинах вещества, студенты изучают численные методы расчетов в физических задачах, методы обработки данных и основы некоторых языков программирования (в том числе Python).

Одна из задач, стоящих перед ученым, работающим в физической лаборатории, заключается в том, чтобы превратить разные нужные для эксперимента измерительные и прочие приборы в единую, взаимосвязанную систему. Пример самой элементарной проблемы такого типа, которую нужно решить экспериментатору - вывести показания измерительного прибора (например, вольтметра) на экран компьютера. Решать эти задачи студентов будут учить в рамках учебного курса «Основы компьютерного проектирования и автоматизации эксперимента». В развитие этой дисциплины в университете в этом году будет создан новый лабораторный практикум, организация которого поддержана программой развития Приоритет2030. инженерия сильно коррелированных систем».

Бакалавриат и магистратура по программе «Физика и инжиниринг новых материалов» в принципе являются единым, сквозным учебным курсом, однако в магистратуру могут быть приняты и студенты-физики, закончившие бакалавриат по другим специальностям, в том числе из других вузов.

Хотя образовательная программа, о которой мы рассказываем, в нынешнем виде появится только в этом учебном году, но можно не сомневаться, что его выпускники будут востребованы - поскольку существует большой спрос на студентов выпускающей кафедры физики твердого тела и наносистем. Главными потенциальными работодателями являются академические и ведомственные научно-исследовательские центры, где выпускникам предстоит и открывать новые материалы, и изучать их свойства – в частности, решая, какие из новооткрытых свойств могут быть использованы на практике.