Журнал № 3-4 - 2016(28), рубрика: "Когда верстался журнальный номер"

В ТОГУ встретились «маги реального мира»

В минувшем сентябре Тихоокеанский государственный университет (ТОГУ) принимал в своих стенах три десятка ученых, большинство из которых являются звездами мирового уровня в уникальной сфере деятельности. А вот в какой конкретно – сообщу чуть позже, дабы хоть немного сохранить интригу. На этом же мероприятии еще немалое число их коллег присутствовали как бы незримо, виртуально.

Все это напоминало собрание ... магов и колдунов. Случайно попавшему на встречу зрителю казалось, что кудесники, владеющие тайными знаниями, неожиданно собрались в обычном здании обычного вуза и заговорили на только им понятном языке, рассыпая в окружающем их пространстве неясные профанам-обывателям-«маглам» волшебные формулы и символы. Кстати, именно с помощью этих формул можно и построить, и разрушить, превратить в прах весь окружающий нас мир.

маги реального мира

Ну а если говорить без тумана таинственности и погружений в магичность, столь привычных современной молодежи, воспитанной на Гарри Поттере и всевозможных фэнтази? То – в ТОГУ с 19 по 23 сентября проходила очередная международная научная конференция под названием «Теория ядер в эру суперкомпьютеров» – «Nuclear Theory in the Supercomputing Era – 2016» (NTSE-2016).

Скажете, тогда все сугубо материально и просто, без волшебства? Несомненно. Однако же, не только для гуманитариев, но и для большинства грамотных инженеров, все, о чем говорилось и писалось на этой научной конференции, можно охарактеризовать по-русски простым и смачным выражением... А именно: «темный лес, непролазные дебри».

маги реального мира1

В самом деле, 9999 человек из каждых десяти тысяч, бросив взгляд на листы публикаций и кадры презентаций участников – с их многоэтажными формулами, специфическими символами и трехмерными графиками, – не поймут НИЧЕГО. Вот вам для примера лишь одна и самая простая цитата из сотен страниц материалов конференции. Попробуйте-ка, вникните, да переведите на общепонятный язык:

«...при использовании трехнуклонных сил число ненулевых матричных элементов гамильтониана ядра возрастает примерно в 30 раз...».

Непонятно? А ведь все остальное гораздо сложнее.

Но повторю еще раз: все то, что обсуждали физики-ядерщики в ТОГУ, является первоосновой нашей Вселенной, а также фундаментом развития технологического прогресса на планете Земля. Без знания, понимания и использования всего этого мы, люди, до сих пор бы жили в пещерах, одетые в шкуры, или в лучшем случае передвигались бы на паровой тяге. А не сидели бы перед экранами навороченных ноутбуков, не вслушивались бы в свои смартфоны, не заглядывали бы в непостижимое через новомодные очки виртуальной реальности, а наши дома не отапливались бы за счет дешевой и экологичной электроэнергии, выработанной атомными электростанциями, и т.д., и т.п.

маги реального мира2

Как бы то ни было, редкий вуз, и не только на Дальнем Востоке России, может похвастаться, что стал площадкой для встречи столь авторитетных «магов реального мира», светил ядерной физики и работающих в сотрудничестве с ними специалистов по суперкомпьютерным вычислениям.

Среди них:

Джэймс Вэри из Университета штата Айова, Соединенные Штаты Америки (кстати, он является неформальным лидером ниже перечисленного международного сообщества физиков, работающих в сфере теории атомного ядра и элементарных частиц);

Карло Барбиери из Университета Суррея, Великобритания;

Луиджи Кораджжио из Национального Института ядерной физики, Италия;

Виктор Эфрос из Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», Россия;

Шарлотта Эльстер из Университета Огайо, США;

Джон Кристиан Хилл из Университета штата Айова, США;

Янгман Ким из Института фундаментальных наук, Республика Корея;

Василий Куликов из НИИ ядерной физики имени Д. Скобельцына (в составе Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова), Россия;

Джоэл Эрик Линн из технического университета Дармштадта, Германия;

Александр Мотовилов из Объединенного института ядерных исследований в Дубне, Россия;

Мейонг Хван Мун из Корейского института исследования атомной энергии в Тэджоне, Республика Корея;

Пэй Циньчэнь из Пекинского университета, КНР;

Ольга Рубцова из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, Россия;

Кимико Секигучи из Университета Тохоку, Япония;

Норитака Шимицу из Университета Токио, Япония;

Андрей Широков из НИИ ядерной физики имени Д. Скобельцына (в составе Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова), Россия;

Роман Скибиньски из Ягеллонского университета, Польша;

Александр Соловьев из Всероссийского НИИ автоматики им. Н. Духова, Россия;

Юрий Чувильский из НИИ ядерной физики имени Д. Скобельцына (в составе Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова), Россия;

Кай Вэнь из Университета Цукуба, Япония;

Сю Фужун из Пекинского университета, КНР;

Сергей Яковлев из Санкт-Петербургского государственного университета, Россия;

Чжао Синбо из Института современной физики Китайской академии наук, КНР;

Чжоу Шаньгуй из Института теоретической физики Китайской академии наук в Пекине, КНР.

Это, кстати говоря, еще далеко не полный список зарубежных гостей конференции. Впрочем, ТОГУ и другие вузы Дальнего Востока, участвовавшие в конференции, также были представлены учеными, не менее известными не только в российском, но и в международном сообществе физиков-теоретиков.

Среди них:

Александр Мазур – доцент Тихоокеанского государственного университета, ставший, без преувеличения, «мотором», то бишь неутомимым координатором и сметающим любые препятствия организатором конференций «Теория ядер в эру суперкомпьютеров» и в 2012-м, 2014-м и в 2016-м годах;

Сергей Зайцев – профессор из Тихоокеанского государственного университета;

Николай Хохлов – профессор из Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета.

***

На конференции «Теория ядер в эру суперкомпьютеров – 2016» прозвучали 29 докладов по актуальным проблемам ядерной физики и использования суперкомпьютеров в расчетах структуры атомных ядер и реакций с их участием. Прошло их заинтересованное обсуждение в формате свободных дискуссий.

Тематика докладов и дискуссий охватывала следующие направления:

– методы ab initio1 и их применение к описанию структуры легких атомных ядер2 и других квантовых систем;

– микроскопические методы описания средних и тяжелых ядер;

– развитие микроскопических методов описания ядерных реакций;

– современный статус нуклон-нуклонного взаимодействия, исследование роли 3N сил;

– организация высокопроизводительных расчетов, эффективное использование современных суперкомпьютеров в расчетах свойств атомных ядер и ядерных реакций.

***

Кто-то вновь посетует, что все выше сказанное «слишком сложно и даже заумно»?

Да, но это – одно из наиболее перспективных и инновационно ориентированных направлений развития мировой науки. Кроме того, такие направления являются брэндовыми, определяющими рейтинг вузов и коллективов ученых в современном интеллектуальном мире. Более того, они позволяют – в случае внедрения в практику – строить будущее нашей планеты по рецептам самых невероятных сценариев, о которых мы пока читаем только в фантастических романах...

маги реального мира3

Важную роль в привлечении в столь сложную сферу деятельности научной молодежи сыграл тот факт, что одновременно с международным форумом проходила и 14-я Дальневосточная региональная конференция «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование – 2016», ориентированная на аспирантов и даже студентов. Перед ее участниками, да и всеми интересующимися проблемами ядерной физики, с публичными лекциями выступили профессора Джеймс Вэри, Виктор Эфрос и Юрий Чувильский. Причем, несмотря на сложность обсуждавшихся тем, зал каждый раз был заполнен десятками слушателей.

По результатам конференции в 2017 году в издательстве ТОГУ будет выпущен научный сборник со статьями ее участников. Впрочем, еще одна, поистине знаковая публикация, совместно подготовленная коллективом российских и зарубежных участников конференции, состоялась в минувшем октябре. И не где-нибудь, а в авторитетнейшем мировом издании по теоретической физике – журнале Американского физического общества «Physical Review Letters». Это статья «Прогнозирование резонанса в системе из четырех нейтронов»3.  По словам одного из авторов, доцента Александра Мазура из ТОГУ, она затрагивает специфику нуклон-нуклонного взаимодействия в экзотических микросистемах.

– Наша статья – результат многолетней работы представителей международной коллаборации физиков. В нее входят ученые Московского государственного университета Ломоносова, Университета штата Айова, Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в США, Университета Дармштадт в Германии, а также ТОГУ, – прокомментировал эту новость Александр Мазур. – Мы впервые полностью провели микроскопические расчеты тетра-нейтрона. Расчеты проводились на суперкомпьютерах, входящих в TOP-10 мирового рейтинга. Результаты теоретических расчетов совпадают с предварительными экспериментальными данными...

Кстати, добавлю: в числе авторов публикации – не только маститые ученые, но и молодой исследователь – старший преподаватель кафедры «Физика» ТОГУ Игорь Мазур.

Согласитесь, о подобном дебюте в мировой науке можно только мечтать...

Александр Пасмурцев. 

Фото предоставлено оргкомитетом конференции NTSE-2016

***

  • Авторитетное мнение

Доцент Александр Мазур,

Тихоокеанский государственный университет:

маги реального мира4

– Целью Международной конференции «Теория ядер в эру суперкомпьютеров» («Nuclear Theory in the Supercomputing Era – 2016», NTSE-2016) явилась встреча ученых из России и ряда зарубежных стран, работающих над проблемами ядерной физики, физики атомных и молекулярных столкновений. Были проведены презентации и обсуждение новых идей и результатов, определены особенно интересные и актуальные темы дальнейших исследований, сделаны доклады о прогрессе в подходах и методах решения различных конкретных задач.

Эта конференция – уже пятая в серии конференций HITES-NTSE, призванная объединить усилия специалистов в области ядерной физики, компьютерных наук и прикладной математики. Первые конференции HITES-2012 («Horizons of Innovative Theories, Experiments, and Supercomputing»)  и NTSE-2012 были проведены в 2012 году независимо в Новом Орлеане, США (4 – 7 июня 2012 г.) и Хабаровске (18 – 22 июня 2012 г.). Вследствие полного совпадения целей и задач, организаторами этих конференций было принято решение объединить мероприятия и проводить их в дальнейшем под названием «Nuclear Theory in the Supercomputing Era». В 2013 году конференция NTSE-2013 проводилась в Университете штата Айова (г. Эймс, США). Две последние конференции – NTSE-2014 и NTSE-2016 проведены в Тихоокеанском государственном университете (г. Хабаровск).

Какие вопросы мы обсуждаем с российскими и зарубежными коллегами?

В настоящее время достигнут большой прогресс в развитии теоретических методов микроскопического описания структуры атомного ядра. Разработаны и внедрены в практические расчеты свойств ядер методы ab initio. Это подходы, в которых не используются никакие модельные (моделирующие, исходящие из предположений) приближения. Единственной «входной» информацией для теоретических исследований структуры ядра является то или иное современное сильное взаимодействие между нуклонами в ядре (нуклон-нуклонное, а также при необходимости и трёхчастичное взаимодействие). Методы ab initio являются полностью теоретически обоснованными современными методами математического моделирования ядерной структуры. При использовании наиболее мощных современных суперкомпьютеров в различных подходах ab initio (метод уравнений Фаддеева и Фаддеева – Якубовского для легчайших ядер, а также методов гиперсферических функций, Монте-Карло для функций Грина, модели оболочек без инертного кора, метода связанных кластеров и др. для более тяжелых ядер) удается достичь хорошей точности теоретических предсказаний различных наблюдаемых явлений по широкому кругу сравнительно легких ядер. Разработаны надежные микроскопические подходы и для описания структуры более тяжелых ядер и ядерной материи в звездах.

В то же время в теории ядерных реакций методы ab initio в настоящее время развиты только для легчайших систем – это методы уравнений Фаддеева и Фаддеева – Якубовского, которые пригодны для описания реакций в системах с числом нуклонов меньшим или равным четырем. Полностью микроскопические методы для реакций с участием большего числа нуклонов только начинают развиваться. Очевидно, что развитие методов теории ядерных реакций и квантовой теории рассеяния, которые позволят решать актуальные задачи описания реакций рассеяния нуклонов и ядер на ядрах в системах с общим числом нуклонов больше четырех в полностью микроскопическом подходе, является важнейшей актуальной задачей современного этапа развития теоретической ядерной физики.

Указанные выше современные актуальные подходы в теории атомного ядра для практической реализации требуют, в связи с колоссальной сложностью расчетов, использования современных суперкомпьютеров. В России эти методы используются в настоящее время не так широко, как хотелось бы. Это может быть обусловлено, в первую очередь, некоторым отставанием нашей страны во внедрении наиболее производительных суперкомпьютеров. В силу этого, проведение в России цикла международных конференций по данной тематике, участие в которых принимают лучшие в мире специалисты в данной области, является актуальным и представляет большую важность для дальнейшего развития фундаментальной науки в стране.

Отраден и тот факт, что в нашей конференции принимают участие исследователи разных поколений. В этот раз в числе молодых, но подающих большие надежды, были Василий Куликов (НИИЯФ имени Д. Скобельцына), Александр Соловьев (НИИ автоматики имени Н. Духова), Игорь Мазур (ТОГУ), их зарубежные коллеги Мейонг Хван Мун (Республика Корея) и Кай Вэнь (Япония).

Фотографии