Студенты ФизМеха исследовали нейтрино и квантовые материалы
Студенты Физико-механического института СПбПУ Пётр Злыдников и Айгуль Нургазизова приняли участие в международной летней школе по физике The Largest and the Smallest (ISSP 2026), прошедшей с 5 по 18 июля в Шанхайском университете Цзяотун. В рамках школы они изучали астрофизику компактных объектов, физику элементарных частиц, сверхтекучесть и сверхпроводимость, а также выполнили проекты по сверхвысокоэнергетическому нейтрино и спиновой селективности хиральных молекул.
Программу организовали колледж Чжиюань и Институт Цун-Дао Ли Шанхайского университета Цзяотун. Лекции и семинары были посвящены объектам и явлениям, для изучения которых необходимы математическое моделирование, вычислительный анализ и данные сложных экспериментальных установок.
Компактные объекты и квантовые материалы
В курсе профессора Института Цун-Дао Ли Дуна Лая Astrophysics of Compact Objects, Transients and Exoplanets рассматривались белые карлики, нейтронные звёзды и чёрные дыры. На примере сверхновых, гамма-всплесков и событий приливного разрушения звёзд студенты изучали процессы в сильных гравитационных полях. Отдельная часть курса касалась наблюдения экзопланет.
Профессор Сяндун Цзи посвятил курс Mysteries of the Particle World физике элементарных частиц, сильному, слабому и электромагнитному взаимодействиям. В программу также вошли физика нейтрино, тёмная материя и проблема преобладания материи над антиматерией во Вселенной. Курс профессора Наньлиня Вана Superfluidity and Superconductivity: Fundamentals and Frontiers был посвящён сверхтекучести, сверхпроводимости, свойствам гелия-3 и гелия-4, а также нетрадиционным и высокотемпературным сверхпроводникам.
Эти курсы связаны общей исследовательской задачей: определить, как ведёт себя материя в условиях, недоступных для прямого наблюдения в обычных лабораторных системах. В астрофизике такие условия создают гравитация и экстремальные энергии, в физике низких температур — коллективные квантовые состояния, а в физике частиц — взаимодействия на субатомном уровне.
Проект по нейтрино
Айгуль Нургазизова вошла в международную команду, исследовавшую событие KM3-230213A. Его зарегистрировал 13 февраля 2023 года детектор KM3NeT/ARCA, расположенный в Средиземном море.
Нейтрино редко взаимодействуют с веществом. При таком взаимодействии возникают заряженные частицы, в том числе мюоны. Проходя через воду, они вызывают черенковское излучение, которое фиксируют оптические модули подводного детектора.
По данным KM3NeT, энергию нейтрино, связанного с событием KM3-230213A, оценили примерно в 220 ПэВ, а энергию мюона — примерно в 120 ПэВ. В официальных материалах коллаборации событие названо самым энергичным из наблюдавшихся нейтринных событий. Участники проекта анализировали устройство KM3NeT/ARCA, методы реконструкции сигнала и возможное внегалактическое происхождение нейтрино, а также сопоставляли данные KM3NeT и IceCube. Отдельно рассматривались эксперименты JUNO и TRIDENT, в которых участвует Шанхайский университет Цзяотун.
Работа с этим проектом познакомила студентов с полным циклом анализа экспериментальных данных: от устройства детектора и природы регистрируемого сигнала до оценки энергии и проверки гипотез о происхождении события. Для Айгуль Нургазизовой это стало практическим применением подготовки в области вычислительной физики к задаче астрофизики частиц.
Проект по эффекту CISS
Пётр Злыдников вместе с Айсу Исмаил исследовал эффект хирально-индуцированной спиновой селективности (CISS, Chiral-Induced Spin Selectivity). В хиральных молекулах, не совмещающихся со своими зеркальными отображениями, может различаться вероятность переноса электронов с противоположными проекциями спина.
Студенты анализировали связь между строением молекул и спиновой поляризацией электронного потока. Среди возможных механизмов CISS рассматриваются спин-орбитальное взаимодействие, электрон-фононное рассеяние и процессы на границах молекулярных слоёв. Единого микроскопического объяснения эффекта пока нет, поэтому исследование было сосредоточено на сравнении физических моделей и факторов, влияющих на электронный транспорт.
Для Петра Злыдникова проект объединил методы теоретической физики, анализ молекулярных систем и представления о переносе заряда и спина. Эти знания применяются при изучении молекулярной электроники и спинтроники — областей, где перспективные устройства создаются на основе управляемого транспорта электронов.
Научная работа студентов
Помимо лекций и курсов, школа включала семинары, сессии Chalk Talk и командные исследовательские проекты. Участники работали с научными публикациями, экспериментальными данными и моделями, а затем представляли результаты международным командам.
Для студентов ФизМеха участие в ISSP 2026 означало работу с задачами, близкими к реальной исследовательской практике. Нургазизова анализировала данные нейтринного детектора и астрофизические гипотезы, Злыдников — модели электронного транспорта в хиральных молекулах. Оба проекта требовали навыков, которые составляют основу подготовки специалистов по прикладной математике и вычислительной физике: формализации задачи, работы с научными источниками, интерпретации данных и представления результатов.
