Молодежь и наука

Осенью прошлого года в Учебно-научном центре ОИЯИ был организован целевой курс подготовки молодых специалистов - будущих участников эксперимента CMS на LHC в ЦЕРН. В группу отбирались претенденты из студентов старших курсов, аспирантов и молодых специалистов. В результате были отобраны восемь человек - студенты четвертого курса МГУ, МФТИ, госуниверситетов Костромы и Харькова, а также выпускники Воронежского госуниверситета и МИРЭА. В октябре прошлого года в группе начались занятия, а в феврале ребята смогли собственными глазами увидеть монтаж установки Компактный мюонный соленоид и многое другое, побывав в десятидневной поездке в ЦЕРН. Об этой поездке и задачах целевого курса мы попросили рассказать участников нового учебного проекта сотрудников ЛФЧ С.В.Шматова и куратора группы М.В.Савину, а также советника директора УНЦ С.П.Иванову.

М.В.Савина: Учебная программа ориентирована на студентов старших курсов физических специальностей, уже получивших базовое образование. В нее вошли теоретические лекции по физике взаимодействий элементарных частиц, практические занятия и специальные лекции по проекту CMS. Мотивация для включения в программу углубленных (по сравнению со стандартными, читаемыми на профильных кафедрах) курсов по теории была следующая.

Во-первых, не секрет, что не всегда разрозненные знания, получаемые студентами после прослушивания разных университетских курсов, составляют единую картину. Мы старались так построить программу, чтобы дать нашим студентам некоторое "интегральное" видение состояния дел в современной физике элементарных частиц, в надежде через некоторое время, скажем, через полтора года, получить "на выходе" группу специалистов, более подкованных теоретически, чем это обычно бывает с выпускниками экспериментальных кафедр.

Во-вторых, семинарских практических занятий по теоретическим курсам, обычно предлагаемых кафедрами, явно недостаточно для овладения вычислительным аппаратом КТП. Нам хотелось бы своим дополнительным курсом усилить и эту часть стандартного университетского образования. Очень важно, чтобы студенты своими руками провели ряд вычислений и поняли, как устроена и как работает теория, откуда получаются результаты, скажем, в стандартной модели или в квантовой хромодинамике. Эта часть программы будет усилена в следующем семестре. Мы не готовим теоретиков, но рассчитываем, что наши ребята смогут читать и понимать теоретические научные работы, по крайней мере, в той области деятельности, которой занимается наша группа, смогут разговаривать со специалистами-теоретиками, задавать правильные вопросы и понимать ответы. В рамках курса они получат представление о Стандартной модели взаимодействий и физике за рамками стандартной модели, о суперсимметрии и других теоретических идеях, в частности, о самых последних достижениях "моделестроительства" в области физики элементарных частиц.

Второй полноправной составляющей курса CMS являются подробные лекции по установке CMS, составляющим ее детекторным системам, компьютерному моделированию, методам сбора и обработки данных. Идея создания этого целевого курса принадлежит профессору И. А. Голутвину, и, поскольку основные силы по институтской части проекта CMS сосредоточены в ЛФЧ, то и часть лекций, посвященную установке, читают сотрудники нашей лаборатории. Может быть, не все они опытные лекторы, зато знают все нюансы проекта и могут рассказать такие тонкости, каких нет ни в одном учебнике. Большую часть лекций теоретического курса проводят сотрудники ЛТФ, в частности, О.В.Теряев, А.Б.Арбузов и А.В.Гладышев. В будущем мы также планируем организовать специальные лекции приглашенных теоретиков - из ИЯИ, ФИАН, ИТЭФ и, возможно, из зарубежных институтов.

С.В.Шматов: CMS - сложная установка, на ней можно изучать все современные типы детекторов: трекерные системы, газонаполненные детекторы, калориметры. Мы надеемся, что после этого курса наши студенты станут высокообразованными экспериментаторами, имеющими широкий кругозор в данной области. Проект CMS сейчас проходит фазу окончания сборки и монтажа, ведется подготовка к набору данных, так что к моменту окончания обучения ребята как раз успеют приобрести необходимые навыки и смогут активно включиться в работы по эксперименту.

Перед отъездом в ЦЕРН группа прослушала несколько вводных лекций по теории, в частности, очень интересную обзорную лекцию профессора Д.И.Казакова по ближайшим перспективам в физике элементарных частиц, открывающимся с запуском LHC. Программа в ЦЕРН началась со вступительного слова руководителя коллаборации CMS М.Делла Негра, который рассказал о целях и задачах эксперимента, пожелав напоследок участникам успехов в учебе и будущей работе. Н.Кульберг рассказал о сотрудничестве ЦЕРН и ОИЯИ и о программах поддержки для молодых ученых.

Научная часть лекционной программы началась с лекции профессора И.А.Голутвина - введение в CMS. Потом были прочитаны обзоры основных детекторных подсистем, за создание которых несет ответственность ОИЯИ: торцевой адронный калориметр (А.В.Вишневский) и передняя мюонная станция (В.В.Перелыгин), а также обзор по системе сбора данных (Н.В.Горбунов).

М.В.Савина: Параллельно с лекциями проводились экскурсии и практические занятия. В монтажном зале мы смогли увидеть, как собирается установка, потом спускались в шахту - осмотрели ускорительные туннели и саму каверну CMS, все это скоро будет недоступно для посторонних наблюдателей. Были и практические занятия на двух частях установки - на передней мюонной станции и торцевом адронном калориметре. Все детекторы подключены к компьютерам, специальное программное обеспечение позволяет проводить он-лайн обработку данных с проводящихся сейчас космических тестов. Ребята не только увидели работающие программы, треки мюонов, но и получили возможность самостоятельно включить камеру, начать сбор статистики, то есть все потрогать руками и почувствовать себя настоящими экспериментаторами. Это получилась уникальная лабораторная работа!

С.В.Шматов: Большой интерес вызвало посещение цеха сборки и тестирования кристаллов для электромагнитного калориметра. Ребята увидели всю технологическую цепочку: от проверки с помощью специальной аппаратуры свойств каждого из прибывающих в ЦЕРН кристаллов до их сборки в модульные конструкции, смогли подержать кристаллы в руках, а точнее, в перчатках, потому что работы ведутся в чистой зоне. Огромное спасибо профессору В.С.Кафтанову и В.Ю.Каржавину, на плечи которых легла масса хлопот по организации и проведению экскурсий, в частности, по обеспечению доступа в SX5 - наземный монтажный зал CMS, куда в настоящее время непросто попасть из-за проводящихся работ по сборке установки.

После всех экскурсий группу разбили на пары, и каждой паре предложили собрать паззл "CMS" - большой макет установки, состоящий из отдельных кусков (довольно тяжелых, поэтому собирали по двое). Получилось у всех! На заключительной встрече у ребят была возможность поделиться впечатлениями от поездки, высказать, что понравилось, что не понравилось (к слову, поездка понравилась всем), Потом каждому было предложено найти себе место в общем проекте, выбрать, кому что ближе, - физический анализ ожидаемых сигналов от новой физики, различные аспекты компьютерного моделирования прохождения сигналов через установку, система сбора и обработки данных (включая GRID) и так далее. Это требовало от молодых людей ответственности, но мы рассчитывали, что все они смогут самоопределиться. Шестеро из восьми смогли это сделать сразу и нашли своих научных руководителей, а у двоих получилось чуть попозже.

М.В.Савина: После возвращения в Дубну начались регулярные лекции по направлениям исследований в рамках CMS. Теоретическая часть курса была призвана подготовить студентов к восприятию новых физических идей, касающихся явлений, выходящих за рамки Стандартной модели. Наша группа занимается поиском сигналов от расширенного калибровочного сектора, моделей с большими дополнительными измерениями (гравитация на масштабе ТэВ, некоторые модели многомерной теории поля) и некоторых других.

Курс лекций был заявлен достаточно серьезный, требующий основательной подготовки слушателей и предполагающий их самостоятельную работу. Нагрузки, которые приходятся на студентов в нашей группе, получились значительнее, чем на их однокурсников, иногда возникает необходимость жертвовать частью своего свободного времени. Пока не все ребята на лекциях чувствуют себя уверенно, иногда приходится устраивать дополнительные занятия сверх расписания для устранения некоторых "белых пятен". Также мы стараемся вовлекать студентов в процесс научного общения, приглашаем их на регулярные собрания-обсуждения, проводимые в нашей группе, и призываем посещать интересные лабораторные семинары, и не только в нашей лаборатории.

Процесс формирования научного кругозора - долгий и неспешный, и здесь лучше начинать как можно раньше. При общении мы чувствуем отдачу и реальный интерес к нашей деятельности со стороны ребят и, конечно, надеемся, что в дальнейшем они захотят связать свою судьбу с физикой и, конкретно, с экспериментом CMS, который предоставит массу возможностей для молодых людей проявить себя. В плане их подготовки для будущей работы в коллаборации как полноправных сотрудников, мы будем продолжать теоретический курс, наряду с экспериментальными лекциями, также и в следующем году. Как уже говорилось, года через полтора-два мы рассчитываем достичь желаемого уровня, учитывая заинтересованность самих ребят в углублении своих знаний и их готовность работать "сверхурочно" и посещать дополнительные лекции и семинары.

С.В.Шматов: В настоящее время вся группа вошла в наш сектор, пусть и не на полные ставки. Им выделили специальную комнату с отдельными рабочими местами, обеспечили компьютерами, проложили сеть - спасибо начальнику научно-методического отделения ЛФЧ Ю.Т.Кирюшину за помощь в организации ремонта и оборудования помещения.

С.П.Иванова: Ребята уже прошли свой первый этап - стартовали с первыми задачами. Надеемся, на следующем промежуточном финише они представят свои курсовые или бакалаврские работы, выполненные на уровне первой научной публикации. А мы, таким образом, опробовали новый подход в деле подготовки студентов и молодых специалистов. И состоявшаяся в рамках проекта поездка в ЦЕРН была не ознакомительной экскурсией, а настоящей лабораторно-практической работой, какую не провести в университетских стенах. Сейчас уже обсуждается вопрос нового набора на этот целевой курс и, возможно, расширения рамок образовательной программы для включения студентов не только из проекта CMS, но и других экспериментов, планируемых на LHC.

Ольга Тарантина