Второкурсник ОП «Физика» принял участие в исследовательском практикуме по теоретической физике

В августе студент бакалаврской программы «Физика» Максим Грицков стал участником исследовательского практикума по теоретической физике. Его организовывают преподаватели и ученые ведущих мировых вузов и исследовательских центров при поддержке МФТИ. Максим прошел отбор и в течение двух недель занимался исследовательским проектом под руководством Николая Прокофьева из University of Massachusetts. Студент рассказал, над каким проектом работал и что ему дал этот практикум.

Из личного архива Максима Грицкова

— Максим, почему вы решили принять участие в исследовательском практикуме?

— В будущем я хочу заниматься теоретической физикой и думаю, что любой опыт в исследовательской деятельности окажется для меня полезным. Ну и, конечно, потому, что хотелось порешать нестандартные задачи, прикоснуться к относительно передовому краю науки.

— Расскажите, пожалуйста, про отборочный этап. Насколько сложным он был, как вы готовились?

— Отборочный этап состоял из нескольких задач разного уровня сложности. В среднем их сложность можно сравнить с университетской олимпиадой по физике. И как к любой олимпиаде, моя подготовка заключалась в медитировании над задачами прошлых лет.

— Что было в программе практикума?  

— Во время практикума предполагалась работа с научными руководителями над проектами. 

Руководители представили свои проекты на открытии и предложили участникам выбрать, чем они хотят заниматься. Затем в течение недели мы разбирали некоторые методы решения задач из соотвествующих областей, делали домашние задания. Вторая неделя была research-стадией, в которой участники уже сами решали задачи. В конце практикума был мини-симпозиум, на котором участники делились своими результатами друг с другом.

Проекты были разные. Например, был интересный проект в котором динамика распространения инфекционных заболеваний исследовалась с помощью методов квантовой механики.

— В каком исследовательском проекте вы участвовали? В чем заключалась ваша работа? 

— Я участвовал в проекте с названием «Квантовые блуждания и декогерентность без диссипации», руководитель — Николай Викторович Прокофьев из University of Massachusetts. 

Людям, когда-либо интересовавшимся квантовой механикой, должно быть известно, что динамика системы, за которой следит наблюдатель, отлична от динамики системы, за которой никто не смотрит. На этом основан, например, популярный парадокс Зенона.

Сегодня в физике твердого тела есть ряд открытых проблем, связанных с декогерентностью. Например, никто не знает, как именно распространяются так называемые дырки в Моттовских изоляторах. В моем проекте было предложено придумать модели систем, в которых присутствовали бы вырожденные степени свободы, следящие за динамикой интересующей нас системы, тем самым нарушая ее когерентность. В частности, была рассмотрена игрушечная модель взаимодействия вырожденной двухуровневой системы с гармоническим осциллятором в почти классическом состоянии, с довольно богатой динамикой. Реализация такой модели возможна в рамках квантовой оптики, например, при взаимодействии холодных атомов в двухъямном потенциале с некоторой модой оптического резонатора. Роль наблюдателя в этой модели играет почти-классическое состояние света.


Вероятность застать систему в исходном состоянии в присутствии наблюдателя (слева) и в отсутствие наблюдателя (справа)

В каждом проекте было по два-три участника. Кто-то работал вместе, но мы с моей коллегой занимались исследованием по-отдельности, потому что придумали разные модели.

— Было ли участие в практикуме для вас полезным? Почему?

— Участие в практикуме определенно оказалось для меня полезным. В рамках подготовительной стадии я узнал некоторые новые для себя решения стандартных задач, потренировался в численном моделировании. На research-стадии узнал новые открытые проблемы современной физики.

— Можете ли вы рекомендовать другим студентам участвовать в практикуме в будущем году? 

— Я настоятельно рекомендую попытаться принять участие в грядущем практикуме тем, кому интересна современная физика и кто планирует связать с теоретической физикой свою карьеру.