С 12 по 19 июля 2022 г. на Байкале, в поселке Большие Коты, прошла XXII Байкальская летняя школа по физике элементарных частиц и астрофизике. Организаторы школы — Иркутский государственный университет (ИГУ) и Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ).

В этом году школа возобновилась на берегу Байкала в очном формате после двухгодичного перерыва, вызванного ковидными ограничениями: тогда она проходила в сокращенном формате в ИГУ и онлайн в Zoom. Традиционное место проведения — Байкальская биологическая станция НИИ биологии ИГУ в поселке Большие Коты. У истоков школы стояли д. ф.-м. н., профессор Александр Николаевич Валл (ИГУ) и д. ф.-м. н. Дмитрий Вадимович Наумов (ЛЯП ОИЯИ), которые руководили школой без малого два десятилетия. Традиционные темы лекций и занятий — Стандартная модель, физика нейтрино и астрофизика.

Что нового было на школе в этом году и какую пользу для себя вынесли участники, рассказал преподаватель школы, научный сотрудник ЛЯП ОИЯИ, к. ф.-м. н. Юрий Малышкин.

«В этом году удалось снова провести школу на берегу Байкала, в очень красивом месте, добраться до которого можно судном на подводных крыльях. Проживание на базе — в теплых домиках, нет проблем с интернетом и электричеством. В поселке для преподавателей можно снять дополнительное жилье, есть магазин. Удобно, что в этом году на биостанции появился конференц-зал для лекций и занятий».

В работе школы участвовали 29 студентов и 11 наставников. От ОИЯИ приехали пять преподавателей из Лаборатории ядерных проблем: Андрей Шешуков, Юрий Малышкин, Юлия Яблокова, Анна Сиренко и Арсений Гавриков. Продолжалась школа шесть дней, один из которых был наполовину выходным: после утренних докладов участники играли в волейбол и гуляли по знаменитой Байкальской тропе.

Школа-2022 была посвящена в первую очередь нейтринной физике. Были подробно рассмотрены разные теоретические аспекты, дан обзор механизмов рождения нейтрино (в Солнце и других звездах, в недрах Земли, атмосфере, ядерных реакторах и др.), подробно разобраны эффекты осцилляций нейтрино в вакууме и веществе. Состоялись лекции по экспериментам, среди которых были подробно рассмотрены эксперимент по регистрации астрофизических нейтрино Baikal-GVD и TAIGA — эксперимент, исследующий Вселенную в гамма-лучах. Отдельное внимание было уделено вероятным механизмам взрывов сверхновых, порождающих кратковременный, но мощный всплеск потока нейтрино, и возможностям современных детекторов его зарегистрировать.

Важной частью Байкальской школы этого года стали практические занятия: практикум по моделированию прохождения частиц через вещество с помощью программного обеспечения Geant4, практикум по машинному обучению (участники моделировали набор данных, а потом использовали его для машинного обучения) и задача от Анны Сиренко и Юлии Яблоковой по реконструкции события из эксперимента Baikal-GVD.

«Анна и Юлия предоставили реальные экспериментальные данные, из которых студенты должны были восстановить одно из настоящих, редких и красивых событий. Из массива данных с оптических модулей Байкальского нейтринного телескопа взяли кусочек информации об этом событии с временем и амплитудами и предложили молодым ученым восстановить траекторию полета мюона, который этот сигнал породил. Получилась довольно непростая задача. Я взялся решать ее сам, и, несмотря на опыт, у меня она заняла больше времени, чем думали отвести студентам. В итоге мы собрали ребят в группы и предложили решать задачу вместе с руководителем. Получился наглядный и яркий пример работы ученого в рамках этого эксперимента.

Я считаю, что практические занятия имеют большую ценность. На лекции студент сидит, слушает и записывает, после лекции, возможно, что-то обсудит с коллегами, а на практических занятиях он сам делает работу, связанную с наукой. При этом по ходу возникают технические вопросы, и можно сразу что-то спросить, получить ответ и продвинуться в решении задачи».

Кроме лекций и практических работ, на школе были еще студенческие доклады. Те из участников, кто уже получил интересные результаты, рассказывали о них. Кто-то докладывал о персональных исследованиях, кто-то о работе своей группы. Например, четверка студентов на втором курсе сделала работу с реальными данными Байкальского телескопа и получила интересные результаты, которые и были представлены на школе.

Участие в Байкальской школе по физике элементарных частиц приносит пользу не только слушателям, но и организаторам. Студенты и аспиранты имеют возможность пообщаться с учеными, которые непосредственно занимаются физикой элементарных частиц, узнать о последних достижениях в этой области, определиться с будущими интересами в науке, а также получить навыки практической работы с экспериментальными данными. В свою очередь, ученые из ОИЯИ могут присмотреться к потенциальным сотрудникам.

«Мы думаем о новых сотрудниках. Можно легко промахнуться, если берешь человека со стороны, по заявке. Заявка может быть хорошая, но, как в дальнейшем получится работать и взаимодействовать с этим человеком и насколько он будет продуктивен, — неизвестно. А на школе, особенно на практических занятиях, видно, как ребята работают, как взаимодействуют с преподавателем и друг с другом. В свою очередь, мы интереснее можем рассказать о какой-либо теме, чем это написано где-то в учебнике.

Вообще, связи ОИЯИ и ИГУ — сложившаяся традиция. Из ИГУ к нам приходят много специалистов, в том числе и тех, кто бывал на этой школе. Многие из них весьма талантливы и хорошо проявляют себя на работе в ОИЯИ.

Интересно, что на школе происходит и общение людей, которым есть о чем поговорить по теме школы. Например, я наблюдал, как Андрей Шешуков обсуждал с Максимом Сергеевичем Дворниковым вопросы по сверхновым: один экспериментатор, другой теоретик — и, конечно, у них было много общих тем для обсуждения».

Юрий Малышкин участвовал в Байкальской школе впервые и считает, что о практических результатах этого года можно будет говорить позже, через несколько лет. Сейчас главное, что школа состоялась в привычном формате. «Мы рассказали интересное и важное, студенты это услышали и усвоили. Лично я и сам узнал много интересного, например про эксперимент TAIGA, ведь я не только вел занятия, но и присутствовал слушателем. Хотелось бы поучаствовать в школе и в следующем году».