Как появилась кафедра физики низких температур?
Началось все с Петра Леонидовича Капицы. Он долгое время работал в Кембридже в области низких температур и открыл явление сверхтекучести в жидком гелии. Явление заключалось в исчезновении вязкого трения в жидком гелии, а за его открытие Петр Леонидович получил Нобелевскую премию в 1978 году. Объяснил явление сверхтекучести уже Лев Давидович Ландау, который некоторое время преподавал на кафедре физики низких температур.
Петр Леонидович задумался о том, что работа в области физики низких температур очень специфическая и требует много практических знаний, которые обычные физики не получают — нужны специалисты. Поэтому в 1943 году, во время Великой Отечественной войны, он предложил создать институт физических проблем и открыть кафедру физики низких температур на базе института. Поэтому Петр Леонидович Капица является отцом-основателем нашей кафедры.
В 1949 году было принято решение о строительстве университета на Ленинских горах, а закончили строительство в 1953 году. Приказом ректора И.Г. Петровского на будущего академика и заведующего кафедрой физики низких температур А.И. Шальникова было возложено курирование строительства и введение в эксплуатацию Криогенного корпуса и станции по ожижению азота, которые должны были снабжать жидкими гелием и азотом факультеты Университета. Помещения и коммуникации были спроектированы под задачи кафедры. Корпус находится под охраной как архитектурный объект — также, как и главный корпус физического факультета и главное здание МГУ.
Второе основополагающее открытие в области физики низких температур было сделано гораздо раньше — физики обнаружили сверхпроводимость ртути при низких температурах.
Долгое время явление сверхпроводимости наблюдалось только при низких температурах, и поэтому эта область физики была очень специфической — она требует больших дополнительных знаний и оборудования.
Еще один нобелевский лауреат Алексей Алексеевич Абрикосов тоже преподавал на нашей кафедре, мне удалось с ним поработать. После А.И. Шальникова зав. кафедрой стал Н.Б. Брандт, которого в дальнейшем сменил известный ученый А.Н. Васильев, который и является зав. кафедрой по настоящее время.
Как устроен криогенный корпус?
Это наша лекционная аудитория — тут просторно, все оборудовано и стационарно. До встречи с вами здесь прошла моя лекция.
Мы используем самое современное оборудование. В этой лаборатории есть два самых современных прибора. Первый — так называемый СКВИД-магнитометр, он позволяет исследовать магнитную восприимчивость веществ в магнитных полях до 7 Тл. У него максимально возможная с точки зрения физики чувствительность — до одного кванта потока магнитного поля.
Второй — PPMS (physical properties measurement system). Он оборудован криостатом и соленоидом для создания магнитного поля — 9 Тл. Есть разные вставки, которые позволяют исследовать разные свойства — например, магнитные. Вся установка автоматизирована и работает круглосуточно.
Это гелиевая станция. Мы используем в работе жидкий гелий, а это дорогое удовольствие. Поэтому мы собираем его после использования, по трубам гелий поступает в газгольдер*. Когда газгольдер заполняется, гелий закачивается в баллоны и снова ожижается.
Установка по сжижению гелия работает круглосуточно. Ее емкость — 100 литров, когда она заполняется, гелий переливают в транспортный дюар и развозят по лабораториям.
Здесь же базируется общеуниверситетская станция по производству жидкого азота. Его, в том числе, используют для физических демонстраций.
Я по совместительству заведующий практикумом — он у нас тоже специфический. Есть задачи по изучению магнитных свойств веществ, сверхтекучести гелия и сверхпроводимости. Кроме этого студенты учатся моделировать физические эффекты на компьютерах.
Спецпрактикум на нашей кафедре обязательный с 4 курса. Начиная с 4 курса, все студенты физфака могут приходить сюда делать задачки. Для некоторых это обязательная часть обучения, например, для студентов кафедры полупроводников.
Что нужно изучать, чтобы у студентов была база для комфортной учебы и работы на кафедре?
Конечно, нужно иметь хорошее представление о физике из общих разделов. Из специальных знаний — квантовая механика. Ее нужно принять, изучать и знать. Все спецкурсы у нас основаны на квантовой механике.
Может, есть какие-то книги, которые вы можете порекомендовать тем, кому интересна эта область физики?
У меня есть два учебника: «Квазичастицы в физике конденсированного состояния» и «Физика наносистем» — он вышел совсем недавно. Их можно изучить, чтобы сформировать базис для изучения физики низких температур.
У вас экспериментальная или теоретическая кафедра?
Кафедра у нас в основном экспериментальная, но мы поддерживаем контакты с разными группами теоретиков. В научных группах у нас занимаются сверхпроводимостью, физикой полупроводников, термоэлектричеством, наносистемами, и в каждой из них свои теоретические особенности.
Если человек склонен и любит что-то считать — это приветствуется. Ему найдется место в любой научной группе на кафедре.
Как у вас выстроена научная работа студентов?
Студенты кафедры активно участвуют в современной научной работе лаборатории. Они включены в гранты, работают как научные сотрудники и публикуют статьи в ведущих международных журналах.
По публикациям кафедра находится в топе лучших не только на физфаке, но и в МГУ. Публикуемся в журналах из первого квартиля в нашей области.
Какие есть перспективы развития на кафедре?
С отменой бакалавриата на факультете вместо двух выпускных работ теперь будет одна — диплом специалиста. У нас есть два варианта: можно работать с научным руководителем на кафедре, или, при большом желании, можно делать диплом с научным руководители из РАН РФ или другой организации. При этом будет еще консультант из сотрудников кафедры. Это зависит от интереса и способностей студента к самостоятельной работе, мы такое приветствуем и способствуем развитию. Дальше можно работать в Академии наук или в прикладной области.
Мы одобряем желание студентов учиться и разбираться. Первый спецкурс у нас вводный, а дальше идет ветвление по основным явлениям при низких температурах в твердых телах, кристаллах, жидкостях. Еще есть спецкурсы по выбору, чтобы студенты могли изучать интересные им явления.
Если у студента есть желание, то мы можем помочь и с устройством на работу в научное учреждение, и на предприятия в других областях.
По вашему мнению, сложно ли учиться на кафедре?
Я считаю, что умеренно сложно. Преподаватели у нас с опытом, студенты находятся внутри научных групп, где могут проконсультироваться. Конечно, не очень просто, мне кажется, есть кафедры и попроще, и посложнее.
Когда я учился, набор на кафедру был больше. Но 19 из 20 человек в моей группе закончили с отличием. Конкурс при поступлении был большой, потому что область считалась престижной, да и подготовка специалиста в физике низких температур требует больших затрат.
Все пары на кафедре кроме общих курсов проходят в криогенном корпусе. Но чем старше курс, тем больше времени студенты проводят здесь.
Какие есть традиции на кафедре?
У нас есть много традиций, но есть одна, которая активно поддерживается до сих пор. Мы все работаем с гелием, и когда машина по сжижению гелия останавливается на профилактику, мы отмечаем «день последнего гелия».
В этот день вся кафедра собирается и празднует, а потом уходит в отпуск. Обычно это происходит раз в год в июне. Я помню эту традицию еще со времен, когда сам был студентом.
*Газгольдер — устройство для хранения и сбора газа.