Главная - Выпускники - Алексей Антониевич Балакин
Выпускники
Алексей Антониевич Балакин

Алексей Антониевич Балакин, выпускник ВШОПФ 1998 года, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник сектора СВЧ-методов нагрева плазмы ИПФ РАН, заместитель декана ВШОФП по научной работе.

Расскажите, пожалуйста, почему Вы решили поступать именно на ВШОПФ? 

На тот момент это был единственный приемлемый вариант обучения в Нижнем Новгороде по естественнонаучным дисциплинам. Дело в том, что мне со школы нравилась математика, физика и в какой-то мере программирование. Уходить в инженерные специальности, особенно на фоне ситуации в 90-х, совершенно не хотелось. А из научных направлений обучение на ВШОПФ было вне конкуренции. Наверное, в таком выборе сыграли свою роль и Дни открытых дверей, и агитация в школах — нам рассказывали об интересных исследовательских задачах, о поездках на конференции, о трудоустройстве по «распределению» в академические институты и пр.

Что Вас больше всего удивило (обрадовало или заставило усердно работать) во время учебы? 

Удивили маленькие группы в сравнении с другими факультетами – всего 10-20 человек на каждом курсе, поэтому обучение проходило в очень тесном контакте с преподавателями. Это здорово облегчало понимание предметов, поскольку на любой вопрос можно было легко и быстро получить исчерпывающий ответ или разъяснение. Причем даже на вопрос вне материала лекций. С другой стороны, обилие преподавателей (на фоне числа студентов) позволило уже с первых курсов познакомиться со структурой института и ключевыми направлениями исследований.

Про последнее надо сказать особо. Поскольку все преподаватели ВШОПФ были и остаются в настоящее время активными учеными, то естественно, что часть материала, задач, идей, которыми они делились со студентами, были тесно связаны с их научными достижениями. В результате, мы изначально получали материал с передового края исследований (в отличие от классических учебников). В дальнейшем мне это не раз пригодилось в научной работе, позволяя легко вникать в задачи из различных областей физики и даже консультировать более старших и маститых зарубежных коллег.

А «усердно работать»… Я не могу выделить что-то особенное. На мой взгляд программа обучения была составлена очень разумно, распределяя нагрузку довольно равномерно по всем курсам. Поэтому можно было успешно сдать сессию, если не запускать учебу, посещать лекции, вовремя сдавать задачи и семинары. Как говорится: «на ВШОПФ’е учиться не сложно, а сложно не учиться». Скорее «ловушка» была для выпускников 40-го лицея — первый курс казался для них слишком простым, поскольку материал частично давался еще в школе. Это приводило к расслабленности и пропуску части нового материала, который с большим трудом им приходилось наверстывать позже на 2-3 курсе…

Каким было Ваше первое научное исследование во время обучения на ВШОПФ?

Моим первым исследованием стала задача столкновений электронов с ионами в присутствии постоянного электрического поля. Задача была с одной стороны довольно проста в теоретическом плане – допускала и аналитическое, и численное решение, что важно для студентов 3-4 курсов. А с другой стороны, она очень красива — наличие постоянного внешнего поля приводило к необычным траекториям электронов, которые были похожи на изготовившихся к прыжку змей. Эта работа с 4-го курса вылилась в полноценное исследование электрон-ионных столкновений в плазме в сильных электромагнитных полях, где были и сложные расчеты, и хаотическая динамика, и аналитические результаты, и новое понимание механизма столкновений в плазме уже с умеренно сильными электромагнитными полями. В дальнейшем, результаты этих исследований легли в основу моей кандидатской диссертации и были удостоены государственной премии для молодых ученых в 2004 г.

Каким навыкам Вы научились на ВШОПФ, которые сейчас помогают Вам в работе?

Очень многим. Это и умение разбираться в новом материале, и решать сложные теоретические задачи, и программирование, и обработка данных – быть современным ученым без свободного обращения с компьютером очень сложно. Кроме того, ВШОПФ дал хорошие базовые, я бы даже сказал энциклопедические, знания по разным направлениям современной физики, что позволяет работать и получать интересные и важные результаты на стыке областей физики и не только.

Остались ли Вы в том направлении науки, которое исследовали во время обучения на ВШОПФ?

Сложный вопрос. «Да», поскольку принципиально новые концепции в науке появляются не так уж часто, а уровень преподавания на ВШОПФ был и остается достаточно современным. Поэтому можно сказать, что общее направление осталось тем же — нелинейная физика. «Нет», поскольку оставаться с одной и той же задачей более чем на 5-7 лет мне становится не интересно. Каждая крупная проблема имеет свой цикл развития: 2-3 года на выработку основных идей, еще 3-4 года на детальное развитие, а потом только мелкие улучшения, внедрение, продвижение, консультирование и прочее. Поэтому проектов я сменил относительно много: электрон-ионные столкновения в плазме с сильным электромагнитным полем, моделирование квазиоптических волновых пучков в неоднородных анизотропных средах с пространственной дисперсией, рамановская компрессия лазерных импульсов в плазме, коллапс и самокомпрессия лазерных импульсов длительностью в несколько периодов поля, динамика лазерных импульсов в микроструктурированных средах (многоядерных волокнах) и другие.

Над каким проектом Вы работаете сейчас?

Текущих проектов несколько. Это и проблема подавления филаментационной неустойчивости сверхкоротких лазерных импульсов, и методы компрессии импульсов до пета- и экзаваттного уровня мощности, и задачи СВЧ нагрева термоядерной плазмы. Однако, наиболее интересные, на мой взгляд, последние результаты относятся к проблеме использования когерентного излучения с мощностью много большей критической мощности самофокусировки.

Известно с 70-х годов, что в нелинейной среде происходит самофокусировка излучения – схлопывание волнового поля в «точку» с взрывным ростом его интенсивности, как только его мощность превысит вполне определенное критическое значение. Это представляет большую проблему в нелинейной оптике, поскольку приводит к невозможности эффективно передавать более мощное излучение из-за повреждения оптических элементов и искажения или разрушения профиля волнового поля. Пример такого искажения — яркие бегающие точки в пятне света от лазерной указки. Одним из способов обойти эту проблему – использование микроструктурированных сред, например, волокон из большого числа слабо связанных сердцевин, когда излучение разводится по разным сердцевинам на входе и суммируется на выходе. Но возникает проблема когерентности излучения на выходе из волокна для достижения максимальной мощности при суммировании. В последние годы наша группа нашла устойчивые распределения волнового поля в таких средах, допускающие когерентную транспортировку и усиление лазерных импульсов с мощностью в десятки и сотни критических мощностей самофокусировки. Это открывает множество возможностей применения, например, путь к созданию новых стабильных, компактных и мощных лазеров в полностью волоконном исполнении.

Каких успехов Вам удалось достичь? 

Я лауреат Государственной премии Российской Федерации для молодых ученых за работу «Электрон-ионные столкновения в сильных электрических и магнитных полях». Моя студенческая работа была удостоена золотой медали РАН. Научные результаты с моим участием регулярно входят в список наиважнейших результатов Российской академии наук. Сюда входят как чисто фундаментальные, так и результаты имеющие прикладное значение в области термоядерной энергетики, лазерной техники и медицины. По результатам исследований опубликовано более 100 статей в высокорейтинговых российских и зарубежных научных журналах, подготовлен и проведен ряд экспериментов. Кроме того, я разработал пакет программ MathGL для визуализации и обработки данных, который включен во все дистрибутивы Linux. Это не считая морального удовлетворения от решения сложных и важных проблем физики, открытия принципов создания новых более мощных систем, более глубокого понимания природы.

На Ваш взгляд, что необходимо молодым ученым, чтобы быть успешными в научной сфере?

На первое место я бы поставил трудолюбие и хорошее образование, хотя это тоже следствие трудолюбия в студенческие годы и позже. Дело в том, что в любом открытии есть и элемент удачи, и элемент таланта, но главное — умение увидеть что-то интересное и довести работу до результата. Именно в последних пунктах образование и трудолюбие играют решающую роль.

Парадокс научных исследований состоит в том, что «трудолюбие» не является чем-то вынужденным и тяжким. Если проблема или задача интересная (а другими обычно не занимаешься), то вы увлекаетесь ей, сами думаете о ней в свободное время, пробуете разные пути решения, «прокручиваете» ее в голове. По сути научный поиск превращается в любимое «хобби», которым с удовольствием занимаешься и на работе, и дома, и в поездках. Этим «научная сфера» и отличается от других, когда «отпахал» свои 8 часов в день и «свободен». Рабочее время физика-теоретика совершенно не нормированное, но это здорово и совсем не сложно!

 

Все новости