Ирина Шрaйбер – российский учёный с 20-летним стажем работы на Большом адронном коллайдере (БАК). Её путь в науку начался с любви к физике и математике, и сегодня она не только продолжает исследования, но и активно занимается образовательными проектами в России. В интервью Ирина рассказала о заблуждениях, связанных с коллайдером, важности фундаментальной науки и о том, как научные открытия меняют нашу жизнь.

Страхи и заблуждения о коллайдере

Когда адронный коллайдер только строился, многие люди боялись, что эксперименты приведут к катастрофе. Самая популярная теория гласила, что ускоритель может создать чёрную дыру, которая поглотит Землю. Ирина объясняет, что эти страхи безосновательны: энергии, создаваемые коллайдером, ничтожны по сравнению с теми, что существуют во Вселенной.

«Физики даже хотели бы создать очень маленькую черную дыру, которая испарится моментально. Это помогло бы нам лучше понять природу этих невероятных объектов», – говорит Ирина.

Черные дыры до сих пор остаются одной из главных загадок нашей Вселенной. Несмотря на то, что теоретически их предсказали достаточно давно, экспериментальное подтверждение их существования появилось всего несколько лет назад. В 2020 году за эти исследования была присуждена Нобелевская премия по физике. Однако мы по-прежнему не можем заглянуть внутрь этих объектов и точно понять, какие процессы там происходят, кроме гравитационных.

Ещё один миф – радиационная опасность. Некоторые считают, что работа коллайдера может создать угрозу радиационного заражения. Это неправда. Коллайдер расположен глубоко под землёй и надёжно защищён. Кроме того, его работа строго регулируется международными стандартами безопасности. Даже самые близкие населённые пункты не подвергаются никакому воздействию. 

Фундаментальная наука движет прогресс вперёд, и работа на коллайдере помогает понять устройство Вселенной. Порой страхи рождаются из-за недостатка знаний, но наука — это как раз инструмент, который помогает нам развеивать мифы и находить истину.

Технологии, рождённые в коллайдере

Фундаментальная наука — это основа для всех современных технологий и инноваций. Сергей Капица говорил, что её цикл развития составляет 100 лет. Например, бозон Хиггса был предсказан в 1964 году, а его открытие подтвердили лишь в 2012. В то же время прикладная наука развивается быстрее — её цикл составляет около 10 лет, а внедрение новых технологий может занять всего год.

«Однако без фундаментальной науки не было бы современных технологий», — подчёркивает Ирина.

Сначала мы изучаем фундаментальные законы природы, создавая новые технологии для исследований. А уже потом некоторые из этих изобретений адаптируются и просачиваются в нашу повседневную, или не очень, жизнь.

БАК — крупнейший и самый мощный ускоритель частиц, созданный на основе предыдущих коллайдеров, но значительно превосходящий их по возможностям и масштабу. Для его создания требовались уникальные технологий, которых ранее не существовало. Многие из них сегодня используются в самых разных сферах.

Например, технологии современного искусственного интеллекта и квантовые компьютеры требуют мощных вычислительных ресурсов, а значит, эффективного охлаждения. Обычные вентиляторы, как в ноутбуках, здесь уже не справляются. БАК использует системы сверхпроводникового охлаждения, которые теперь могут применяться в центрах обработки данных, квантовых вычислениях и других высокотехнологичных областях.

Коллайдер — это ускоритель, который разгоняет частицы. Он делает это в больших масштабах и используется для научных исследований. Однако, мало кто задумывается, что у многих из нас дома есть свой собственный ускоритель частиц – микроволновая печь — это тоже своего рода ускоритель, только на другом уровне. 

В медицине и промышленности ускорители частиц используются намного чаще, чем в науке. Например, их используют в радиационно-физических технологиях для придания новых свойств материалам, в медицине для лечения рака с помощью протонной терапии, для стерилизации продуктов питания и материалов и многое другое. Ведь в мире насчитывается около 45 тысяч ускорителей промышленного типа, из которых менее 1% используется в научных исследованиях. Остальные служат для развития медицины, промышленности и новых технологий.

История и личный опыт

«Я всегда говорила о физике с любовью. Физика и математика были моими любимыми предметами в школе. Я помню, как решала задачи, и иногда решение приходило ко мне во сне. Это стремление к познанию было со мной с детства. В университете я начала учиться в 90-х, не планируя заниматься наукой, но любовь к физике и математике привела меня к этому пути», – делится Ирина.

Научный путь Ирины начался, когда руководитель лаборатории, в которой она тогда работала, предложил поехать в США и поработать на Теватроне — ускорителе, который в то время был крупнейшим в мире и предшественником Большого адронного коллайдера. 

«Это путешествие открыло для меня мир науки, в котором работают лучшие умы планеты. Я поняла, что любопытство — одно из главных качеств учёного. Оно движет нами, заставляет задавать вопросы о Вселенной, — делится Ирина. – Это был 2000 год, и с тех пор прошло уже 25 лет. Периодически я говорю себе, что ухожу, но каждый раз что-то возвращает меня обратно».

В прошлом году Ирина получила MBA с направлением в энергетику, расширяя свои компетенции не только как учёный, но и как управленец. 

На данный момент Ирина Шрайбер сотрудничает с Томским государственным университетом в рамках Мегагранта Правительства Российской Федерации. Это масштабный проект, требующий организации работы команды и координации исследований.

Когда-то в университете существовала лаборатория по анализу данных физики высоких энергий, но из-за разных обстоятельств её работа практически прекратилась. Вместе с деканом Физического факультета Сергеем Филимоновым Ирина возрождает лабораторию, создавая условия для новых научных открытий.

Проекты с Томским университетом

Работа с Томским государственным университетом (ТГУ) занимает значительную часть времени. Проект в области физики высоких энергий требует внимания, координации и значительных усилий. Он реализуется на базе Лаборатории анализа данных физики высоких энергий при Физическом факультете ТГУ. В настоящий момент есть три основных направления работы лаборатории:

• моделирование взаимодействия частиц с веществом – изучение того, как элементарные частицы взаимодействуют с различными материалами;
• создание электроники для детектирования столкновений частиц – разработка высокочувствительных систем, фиксирующих результаты экспериментов.;
• обработка больших данных – применение методов машинного обучения и нейросетей для анализа столкновений частиц.

Что такое физика высоких энергий? Это область науки, которая изучает взаимодействие элементарных частиц, используя ускорители и детекторы. 

Длина Большого адронного коллайдера 27 километров. Частицы, которые в нём разгоняются, пролетают это расстояние приблизительно 11 тысяч раз в секунду. Каждую секунду в БАК происходит огромное количество столкновений, которые нужно зафиксировать и по которым нужно обработать данные. Посчитать всё вручную, даже вместе с табличкой Excel, нереально. Именно поэтому для обработки (данных) используются современные технологии, включая искусственный интеллект и специализированную электронику. Эти технологии обработки данных, разработанные для физики частиц, активно применяются в нефтяной отрасли, фармацевтике и других сферах, где необходимо анализировать огромные массивы информации.

«Наша лаборатория запускает новую программу бакалавриата по физике – “Цифровая физика”. Эта программа направлена на обучение студентов анализу данных и работе с крупными научными проектами. Выпускники смогут применять свои знания не только в науке, но и в различных областях, в индустрии, работая над технологическими спин-оффами – ответвлениями от научных исследований, имеющими практическое применение. Важно воспитывать новое поколение специалистов. Искусственный интеллект не заменит физиков, но поможет им находить новые закономерности и делать открытия», – делится Ирина.

К сожалению, не так давно всем российским университетам закрыли доступ к БАК, за исключением Объединённого института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне. Несмотря на это, исследования в области физики высоких энергий в России продолжаются: в Дубне в прошлом году был осуществлен технический запуск нового коллайдера NICA, в Новосибирске и Протвино также работают над ускорителями и изучением взаимодействия частиц. Российские ученые используют накопленные знания и опыт, полученные в ЦЕРНе, для развития технологий в нашей стране.

Каждое направление работы лаборатории имеет свой спин-офф, который способствует технологическому прогрессу и развитию. Так, одно из направлений изучения взаимодействия излучения с веществом выделилось в отдельный спин-офф проект. На ускорителях, таких как БАК и NICA, необходимо защищать аппаратуру от радиационного воздействия. Но те же самые технологии применимы и в космосе. Одна из главных проблем пилотируемой экспедиции на Марс – высокий уровень космической радиации. Исследования, которые ведутся на коллайдерах, помогают разрабатывать новые методы защиты для космических аппаратов, экипажей и даже для МКС. 

Существует целая исследовательская программа, которая посвящена изучению воздействия излучения на клетки человека. Эти исследования помогают разрабатывать новые методы защиты для космонавтики, ядерной энергетики и медицины.

Работа с людьми – главный вызов

«Люди — это основа всего, и именно они приносят как наибольшую радость, так и самые сложные вызовы в моей работе», — говорит Ирина.

Работа с людьми — это всегда многослойный и непростой процесс. Здесь важны не только профессиональные знания, но и эмоциональная чуткость, психологическая устойчивость, умение договариваться. В последние два десятилетия человечество сосредоточилось на развитии soft skills — навыках коммуникации, самоорганизации и социального взаимодействия. Они, безусловно, важны для лучшего взаимодействия и понимания друг друга. Но когда речь идёт о создании чего-то нового, о реальных технологических прорывах, решающую роль играют hard skills — глубокие профессиональные знания, владение инструментами, методиками, технологиями. Именно нехватка таких специалистов — сегодня один из главных вызовов.

«Все технические проблемы можно решить, всегда существует несколько решений. Объяснять людям, зачем ты это делаешь, также непросто. Но именно работа с людьми является основой моей деятельности. Я стремлюсь объяснить, воспитать и образовать, — делится Ирина. – В апреле я еду в Северо-Кавказский федеральный университет проводить стратегическую сессию для их научных команд. Будем работать над тем, как правильно организовывать проектную деятельность. У меня есть для этого необходимые компетенции, ради этого я получала МВА с фокусом на энергетику, — чтобы понимать, как выстраивать стратегию проектной работы в сложных индустриях и передавать эти знания другим. Также я возглавляю группу по энергетике в Международной ассоциации проектного менеджмента».

Люди и команда играют огромную роль. Задача университетов – взращивать экспертов, которые не только «горят» своим делом и умеют применять полученные знания, но и готовы передавать свой опыт следующему поколению. Именно такие люди двигают науку и технологии вперед. 

Советы молодым ученым

«Есть несколько мифов, которые я бы хотела развеять», – говорит Ирина.

Первый миф: наука – это что-то очень трудное, а учёные – бедные.

Да, наука требует усилий. Но сложно всё, что делается хорошо. Как много людей знают английский язык? Достаточно много в нашей стране, потому что люди годами учат английский и в школе, и в университете, и даже занимаются с репетиторами. Также и с физикой – если уделять физике столько же времени, сколько уделяют изучению языков, она не казалась бы настолько сложной и недосягаемой. Вопрос не в трудности, а в том, сколько времени и внимания ты готов вложить.

Что касается заработка учёного. На самом деле, молодой исследователь, работающий в науке, получает не меньше, чем IT-шник уровня junior или middle. Разница в том, что у IT-сферы реклама работает лучше, а наука до сих пор сталкивается с предубеждениями, оставшимися с 90-х, когда страна переживала не лучшее время и финансирование науки в стране было на спаде.

Занимайтесь тем, что вам нравится. Тем, от чего горят ваши глаза и к чему рвётся душа. Всё возможно, если ты действительно посвящаешь этому время и тебе это нравится.

Второй миф: хорошие вузы существуют только в столице.

Это не так. В регионах также есть хорошие сильные университеты с мощным преподавательским и научным составом. Более того, так как в регионах меньше студентов, им уделяют больше внимания. Это позволяет обеспечить более персонализированный подход к обучению. Поэтому не бойтесь уезжать за пределы столицы. Конкуренции меньше, а возможностей — больше. Тем более, что сейчас действует множество федеральных программ по поддержке науки в регионах.

Третий миф: если ты выбрал профессию, то работать и заниматься ты можешь только этим.

Наш мир слишком быстро меняется, чтобы ограничивать себя одной сферой на всю жизнь. Нам постоянно нужно учиться и осваивать новое. Уже нет такого, что ты выбираешь какое-то одно направление и всю жизнь двигаешься только в этом. Учитесь тому, что нравится вам прямо сейчас. Даже если через 10 лет ваши интересы изменятся, вы уже будете обладать важным инструментом — навыком научного мышления, который поможет освоить любую новую область.

«Мне 45 лет, и я постоянно учусь. Открываю для себя новые направления, изучаю то, что мне интересно прямо сейчас, — делится Ирина. — А научный подход, научное мышление помогают быстрее и глубже разбираться в новых темах. В науке не бывает ошибок — есть либо подтверждение гипотезы, либо её опровержение. И все это дает новые знания. И в этом ценность научного метода».

Философия жизни

«Любите жизнь», – говорит Ирина в завершение интервью. — «Все ошибки и трудности сделали меня тем, кто я есть».

Ирина Шрайбер – пример того, как любовь к науке и стремление к познанию могут изменить мир. Её история вдохновляет и напоминает: наука – это не просто сложные формулы и теории, но и путь к пониманию Вселенной и самих себя.