Леонид Скрипников: «Наука – любимое дело, которому я готов отдавать много времени и сил»

Премия Президента для молодых ученых – высшее признание заслуг молодых ученых и специалистов перед обществом и государством. Она присуждается за результаты научных исследований, внесших значительный вклад в развитие естественных, технических и гуманитарных наук, за разработку образцов новой техники и прогрессивных технологий, обеспечивающих инновационное развитие экономики и социальной сферы, а также укрепление обороноспособности страны.

В серии интервью лауреатов премии Президента РФ сами лауреаты рассказывают о том, как сложилась их судьба после победы, как они пришли в науку, об их опыте и советах другим ученым, которые только мечтают стать лауреатами одной из самых престижных премий нашей страны, и о моментах из их собственной жизни. Будущим соискателям премии посвящается!

Леонид Скрипников - кандидат физико-математических наук, руководитель группы и старший научный сотрудник Петербургского института ядерной физики им. Б.П.Константинова НИЦ «Курчатовский институт», доцент Санкт-Петербургского государственного университета.

В 2021 году Леониду была присуждена Премия Президента РФ в области науки и инноваций для молодых учёных за цикл работ по развитию теории электронной структуры соединений тяжёлых элементов для поиска новой физики и исследования структуры ядра.

ПРО ПРЕМИЮ

«Это невероятно приятно осознавать, что твоя работа заслужила такой высокой оценки»

-     Леонид, расскажите, пожалуйста, об изменениях, произошедших с Вами с момента получения статуса лауреата премии Президента.

-     После победы я стал руководителем научной группы. Сфера деятельности, в которой мы работаем, ещё расширилась: появились новые сотрудничества. Меня это очень радует! Работаем сейчас с ведущими экспериментаторами нашей области. За последние недели наши теоретические расчёты ряда интересных эффектов в молекулах подтвердились экспериментально. Одним из наиболее важных свойств атомного ядра является его магнитный момент. Вот у Земли есть магнитные полюса и тоже есть такой магнитный дипольный момент. Хотя ядро и намного меньше атома, оно тоже имеет размер и можно говорить, что магнитные свойства ядра как-то распределены по нему. Это направление не очень сильно развито и до сих пор такие эффекты смотрели на атомах. Но мы показали, что они могут быть заметны и в молекулярных экспериментах. И так и оказалось, эксперимент всё подтвердил. Теперь можно говорить про новый тип данных, к которым чувствительны молекулы. В общем, стало еще больше работы и новых открытий, этому я тоже очень рад!

-     А стало ли у Вас больше мероприятий или выступлений? Хотели бы популяризировать науку?

-     Я уже несколько раз побывал по приглашению на Конгрессе молодых учёных. Читал популярную лекцию для школьников в Сириусе. Кстати, было очень интересно увидеть это место. Если бы я был школьником, то хотел бы там побывать, очень впечатляет! А если говорить про популяризацию, то для меня такая сущность, как «популяризация науки» и работа учёного – это разные вещи. Популяризатор – это, конечно, публичный человек, а чисто учёный – скорее нет. Некоторые люди хорошо совмещают эти две профессии и у меня есть такие знакомые. Но себя не могу отнести к такой категории. Я привык выступать на конференциях, где хотя и могут участвовать десятки или сотни людей, но это всё скорее специалисты из моей или смежных областей науки.

-     Как Вы поняли, что двигаетесь в нужном направлении для получения такого результата?

-     Мы занимаемся изучением свойств элементарных частиц и ядер, используя методы атомной и молекулярной физики, причём рассматриваем теоретический аспект этой задачи. Например, по измерениям свойств молекул можно искать пока ещё не открытое свойство электрона — его электрический дипольный момент или как иногда говорят, изучать его «форму». Если удастся его изменить, то это сможет пролить свет на одну из наиболее значимых задач физики – барионную асимметрию Вселенной, которая до сих пор не решена. Было бы интересно узнать, почему вокруг нас есть много вещества, но почти нет антивещества. Всё это показывает, что в Природе есть сильное нарушение симметрии. Сейчас не ясно почему это так. Есть гипотезы, которые, например, вводят в рассмотрение новые частицы и взаимодействия – «новую» физику, но все они требуют подтверждения. Общепринятая Стандартная модель элементарных частиц не объясняет эту асимметрию. Дипольный момент электрона напрямую связан с нарушением этой симметрии. Его поиск – это как поиск окна в новый мир, в эту самую «Новую» физику, которая может дать объяснение асимметрии. Задача, про которую я говорю – это увлекательное направление, в котором переплетается множество областей науки. Мы работаем со специалистами из разных областей физики: и с экспериментаторами, и с теоретиками; думаю, именно поэтому это такое интересное направление. Именно этот интерес движет нами. Довольно интересно обсуждать одну тему с разных углов зрения. Если говорить о первоначальном выборе, в моём случае совпало сразу множество факторов, почему я захотел этим заниматься и почему нам действительно удалось это сделать. Так получилось, что ещё летом перед первым курсом университета я случайно пересёкся с В.М. Шабаевым, который рассказал, что есть такое интересное направление, которым занимается группа А.В. Титова. Тогда это произвело на меня большое впечатление, хотя в тот момент я не думал, что когда-то буду этим реально заниматься. Тогда я ведь поступил на химический факультет СПбГУ, а это, казалось бы, совсем другое направление. И вот когда у нас было распределение по кафедрам, оказалось, что Анатолий Владимирович как раз работает на кафедре квантовой химии на химфаке и я пошёл к нему. Позже я ещё познакомился и с Л.Н. Лабзовским, который стоял у истоков этого направления с молекулами в мире, в принципе. Так что похоже, что судьба свела меня с людьми, благодаря которым я и занялся этими интересными исследованиями, а позже я уже подавал заявку в этом направлении.

-     А были мысли сменить своё научное направление?

-     Знаете, отвечу чуть сложно…Думаю, что для любого человека, не только учёного большую роль играет востребованность его работы. Для учёного – это научное признание. Одним из наиболее значимых событий для меня было то, что именно теоретические данные, которые мы получили, были использованы ведущими экспериментаторами в мире для интерпретации и анализа своих экспериментов. Дело в том, что сами эти эксперименты на молекулах напрямую не говорят про это свойство электрона, нужна ещё теория, высокоточные расчёты, которые объяснят этот эксперимент, переведут его именно на язык этого свойства электрона – это то, чем мы занимаемся. То есть эта задача имеет две составляющие. В экспериментах есть лидеры. Наша группа – лидеры в теории. И к нам сейчас довольно много поступает запросов по смежным экспериментальным задачам. С точки зрения теории мы можем предложить и предлагаем измерить какие-то интересные эффекты. Когда удаётся работать таким образом, ты понимаешь, что ты часть мировой науки, на переднем её крае. Поэтому, возвращаясь к вопросу, у меня не было никогда сомнений, что занимаюсь правильным направлением.

-     Очень здорово наблюдать такой интерес к своей работе! А если попробовать объяснить смысл и пользу Вашей работы простыми словами, то, как Вы описали бы их?

-     Наши теоретические исследования легли в основу интерпретации ряда фундаментальных экспериментов, нацеленных на поиск новой физики за пределами стандартной модели элементарных частиц. Эту новую физику пока не нашли, зато удалось существенно ужесточить ограничения на её параметры, отбросить некоторые модели. Если же она будет обнаружена, нас ждёт серьёзная перестройка понимания природы и её симметрий. Как я упомянул, есть вещи, которые мы по-прежнему не понимаем: почему вокруг нас вещество, а антивещества почти нет? Это фундаментальные вопросы о том, как устроен окружающий нас мир в самом его основании, на которые стоит тратить усилия и искать ответы и в которых очень полезно разобраться, хотя сиюминутную практическую пользу именно от формы электрона, мы не получим. Одновременно атомная физика, которой мы занимаемся, многогранна: продвижение в одном её направлении часто тянет вперёд другие, так как используются очень похожие методы исследований, и в плане экспериментов, и в плане теории. На одних и тех же атомах или молекулах можно и искать вариации фундаментальных «постоянных», и разрабатывать атомные (или даже ядерные часы), без которых нашу сегодняшнюю жизнь не представить — и нередко всё это делается в одной лаборатории. Всё это связано с общим свойством таких систем – на них возможны очень точные измерения. Я говорил про то, что дипольный момент характеризует форму электрона, его отклонение от идеального шарика. Мне нравится иллюстрация, которую я услышал от экспериментаторов: представим, что электрон увеличили до размера Земли, тогда по нынешним измерениям любое отклонение от его идеальной сферичности было бы не больше, чем слой толщиной порядка нанометра добавленный к северному полюсу, и отрезанный от южного. Вот такая точность, такая великолепная атомная и молекулярная физика, которая позволила выполнить эти измерения! Но эту точность и методы можно применять к разным задачам.

-     Спасибо! Стало чуть понятнее! В практическом или «бытовом» уровне какие задачи помогут решить эти исследования?

-     В конечном счёте область науки, в которой мы работаем, направлена на то, чтобы понять как всё устроено в мире на самом глубинном уровне. Например, историки и археологи пытаются узнать по каким-то артефактам, раскопкам, записям как всё было устроено у наших предков, какие процессы проходили давным-давно. У нас задача похожая, только хочется опуститься ещё раньше и понять какие процессы происходили в самом начале всего. Представьте, что вы шахматист и перед вами поставили шахматы, где фигур одного цвета в несколько раз больше, чем другого. Кажется странным? Было бы Вам интересно узнать почему, что произошло с этими шахматами? Так вот наша Вселенная и есть такие шахматы. Я надеюсь, что множеством усилий удастся понять почему всё это так сложилось.

-     Звучит очень вдохновляюще! Как человек, прошедший уже путь подачи заявки на соискание премии, какие советы Вы дали бы будущим соискателям? Что нужно делать или, наоборот, не нужно?

-     Я бы посоветовал им заниматься тем, что им действительно интересно — иначе будет трудно добиться высоких результатов. Ещё важно верить в свои силы и быть настойчивым. Не стоит зацикливаться на премиях — лучше много и с удовольствием работать. Всё остальное приложится. Но если решили писать заявку, то нужно на ней сосредоточиться, оставить на её написание достаточно времени. Про себя могу сказать, что, когда я подавал заявку, то не было очевидно, что наше направление поддержат, но всё же решил попробовать, а почему бы и нет? Оказалось, что это было правильно.

-     Были ли моменты, когда вы хотели сдаться?

-     Пожалуй, моментов, когда хотелось сдаться, не было. Меня удерживали интерес к задаче и ощущение смысла, а ещё команда, близкие, моя семья, с которыми можно поговорить и посоветоваться. Когда рядом есть люди, которые верят и спорят по делу, опускать руки не приходится. Люди — самое важное.

-     Можете ли вспомнить, что было самым тяжелым во время подготовки к подаче своей заявки?

Вы имеете в виду подачу заявки на премию? Хм…Эта заявка похожа на подачу заявки на любой научный грант, может даже в чём-то проще. Не нужно писать, что ты будешь делать, а только то, что ты уже сделал. Кстати, это оказалось довольно интересно собрать все эти работы вместе и посмотреть на них издалека. Самое сложное при написании заявки было правильно расставить акценты. Поэтому полезно написать заявку и продумать её с разных точек зрения. Ведь ты не знаешь, кто будет читать заявку, что для него будет самым важным. Конечно, важно оформить всё по правилам, но с другой стороны – это ведь всегда так, не только для этой премии. Вообще, координационный совет по делам молодёжи здесь провёл очень большую и нужную работу, за что ему большое спасибо. Там есть и видеоролики, и анкета для самопроверки, как всё правильно заполнить. Честно говоря, я не видел столь детальной и подробной документации ни по одному научному гранту.

ПРО ПРОФЕССИЮ

«Для хорошего результата надо очень много работать. Но хорошо, когда ты делаешь это, не замечая»

-     Помимо Ваших исследований, что еще хотели бы сделать? Куда направите своё внимание?

-     Хочется просто воспитать хороших людей. Передать знания студентам. Вдохновлять тех, кто учится и только начинает свой собственный путь в науке. Надо дать понять начинающему исследователю, чем важно его исследование, каким образом оно сможет продвинуть науку. Какие перспективы открываются перед ним. Когда только начинаешь чем-то заниматься, то не всегда видишь картину в целом. Нужно помочь человеку в самом начале, думаю это правильно. Коммуникация людей очень важна.

-     Чему вы сами научились у своих наставников?

-     На одно из первых мест я бы поставил настойчивость – это то, что я увидел у своих наставников. Ещё – вера в свои силы. Эти черты соединяют всё остальное. Мне очень повезло с коллегами по работе и наставниками, и я всем им очень благодарен.

-     А каких принципов Вы придерживаетесь уже со своими студентами? Они похожи на те, что привили Вам наставники?

-     Конечно. То, что я назвал – это же то, что я и уловил в первую очередь от своих наставников, то есть для меня это было самым важным, думаю этим и нужно делиться. Вообще, когда приходит новый студент – я ему говорю, что всё в его руках – его успех и достижения. Для хорошего результата надо очень много работать. Но хорошо, когда ты делаешь это, не замечая. Так должно быть. Это возможно только в случае, если человек занят своим делом.

-     Был ли у вас в карьере какой-то провал, который научил Вас чему-то важному?

-     Ох, звучит страшновато. Надеюсь, что такого не было… хотя, когда я ещё был аспирантом, был один момент, когда у меня был «провал» по статьям – не вышло ни одной статьи за год! Это было связано с тем, что я создавал новые наработки, развивал подходы, которые только потом уже пошли в дело и всё окупилось. Но на тот момент, когда надо было заполнять какие-то формы и отчёты я только и осознал, что статей не вышло. Поэтому всем советую не забывать следить за этим! 

-     Есть ли у Вас пример из жизни, когда физика помогла Вам взглянуть иначе на мир или на людей?

-     Занятие определённой профессией накладывает какие-то особенности восприятия. Я уже говорил про некоторые проблемы с веществом и антивеществом. Думать про это довольно интересно: в жизни есть какие-то обыденные вещи, которые ты делаешь и которые кажутся важными. Но если ты занимаешься, например, как в моём случае, физикой или химией, то на секундочку задумываешься: а как же всё-таки это работает? Мы делаем теоретические расчёты свойств небольших молекул или атомов. Ты понимаешь, как это нужно делать, но при этом с вычислительной точки зрения эта задача очень сложная, т. к. речь идёт про системы из миллиардов нелинейных уравнений даже для таких систем. Поэтому я начал восхищаться природой ещё больше, как она проделывает всё это мгновенно…

-     Какие различия Вы выделили для себя между научными подходами тогда и сейчас?

-     Различие в другом времени и другой среде. Некоторые вещи раньше не было возможным сделать, не было компьютеров. Они, конечно, очень сильно повлияли на весь научный процесс, на коммуникацию, на скорость исследования. Хотя иногда думаешь, что лучше бы не было этого компьютера. Я думаю, что ответ на этот вопрос может прозвучать уже заметно по-другому через несколько лет, когда ИИ совсем глубоко войдёт во все этапы и сферы нашей жизни, и научной работы, в частности. Надеюсь, что здесь всё же будет больше положительного.

-     А какие прогнозы вы могли бы сделать в своей специальности? Что может поменяться через 5–10 лет? Чего очень ждете или наоборот очень опасаетесь?

-     Так как я занимаюсь атомной и молекулярной физикой, а это довольно бурно развивающееся направление, то…думаю, что в ближайшей перспективе будут созданы ядерные часы на тории 229. Собственно, эта революция уже произошла буквально на наших глазах, когда после десятилетий поисков был обнаружен низкоэнергетический ядерный переход в изотопе тория 229, на котором можно сделать часы. Это просто фантастическое событие! Но работы ещё предстоит очень много. Надеюсь, что довольно скоро мы узнаем о новых успехах. Это очень перспективно и нужно всем. Представьте, что по стрелке часов мы сможем обнаружить полезные ископаемые или очень точно обнаружить своё местоположение, ещё точнее, чем сейчас! Одновременно, можно будет узнать и какие-то фундаментальные вещи, например, действительно ли те константы, которые определяют силы взаимодействия, сохраняются со временем. Всё это атомная и молекулярная физика. Я думаю, что также будет достигнут новый прорыв в измерениях фундаментальных свойств электрона и других частиц. Сейчас развиваются новые подходы, интенсивно идут работы с многоатомными молекулами, где эти эффекты могут быть усилены. Эти молекулы уже сейчас научились охлаждать почти до абсолютного нуля, так что новые интересные эксперименты и результаты близко.

ПРО ЖИЗНЬ

«Если расчёт был хорошим, получается, что ты воспроизвёл природу, значит, что в каком-то смысле ты её лучше понял»

-     Как Вы сами пришли в науку? Помните ли этот момент?

Думаю, что мне с самого детства это было интересно. Вот смотришь фильм и там какой-нибудь учёный – было интересно. Конечно, влияние оказали и родители, т. к. всегда всё, что касалось науки, было в почёте, к этому относились с уважением. Мне очень повезло с учителями в школе и руководителем кружка по химии, в который я ходил в старших классах. Думаю, что классе в 9 уже было точно понятно, куда я пойду после школы. По ходу учёбы я узнавал что-то новое и шла уже коррекция направления. Я участвовал в химическом лагере, где наш преподаватель решил рассказать про некоторые основы квантовой химии. Это мне показалось очень близким и воодушевляющим. Представьте, что можно из математических формул, расчётов на компьютере предсказать, как образуется молекула, в какие реакции она может вступить, т. е. это не просто констатация факта, что может произойти такое-то явление, такая-то реакция, а ты на самом глубоком уровне говоришь, что есть некоторая волновая функция, которая всё определяет. Есть фундаментальные уравнения и законы, которым она подчиняется. При этом ты знаешь эти уравнения. А потом, когда ты сделал вычисление, то можешь сравнить с экспериментом, т. е. с тем, что на самом деле. Если расчёт был хорошим, получается, что ты «воспроизвёл природу», значит, что в каком-то смысле ты её лучше понял. Летом перед 11 классом я на этом кружке услышал, что есть такое направление как квантовая химия. Меня это очень заинтересовало, я понял, что это моё и это далее уже сузило список вещей, которыми я хотел бы заняться.

-     Помимо научной работы увлекаетесь ли Вы чем-то ещё? Может быть каким-то творчеством?

-     Считаю науку по своей природе одной из наиболее творческих профессий: в ней есть интуиция, игра с идеями, умение увидеть неожиданные связи и предложить, и создать что-то новое. Иногда выступаю с популярными лекциями. Мне этого хватает. Но ещё надо успевать писать отчёты.

-     Почему тогда люди, которые слышат об учёных, считают, что это сложно и в этой деятельности уж точно нет места творчеству?

-     Ну а рисовать не сложно? Тут, конечно, вопрос к художникам. В науке ты обычно решаешь какую-то задачу и бывает, что кажется, что решить её нельзя. Но потом оказывается, что ты можешь создать какой-то новый метод, который позволит её решить. Создание – это же и есть процесс творчества. В науке такого очень много и всё многообразно. Вообще бывают интересные случаи, например, была у нас одна довольно запарная задачка: она связана с тем, что экспериментаторы нашли сильное расхождение между теорией и экспериментом в спектрах многозарядных ионов висмута. Это противоречие назвали «загадкой» сверхтонкой структуры висмута, в научной литературе это вызвало заметный резонанс. Мы взялись за разрешение этой проблемы. Хотя это было не совсем то направление, которым я до этого занимался, но все же начал думать про эту задачу, разбираясь с тем, что есть. Некоторые данные не сходились. И как потом мы выяснили: были проблемы со справочными данными магнитного момента ядра, т. е. с тем, что часто считается непоколебимым, раз ты читаешь справочник. А теория (квантовая электродинамика в применении к многозарядным ионам) как раз использовала эти справочные данные. Мы начали распутывать этот клубок и оказалось, что теоретическая интерпретация экспериментов, на которых были основаны эти справочные данные, была неправильной. Но в то же время, сделать очень точную интерпретацию было сложно чисто технически, т. к. система не самая подходящая. Мы сказали, что лучше бы вообще для получения этих данных использовать другой эксперимент, другую молекулу и даже нашли в литературе измерения на другой системе, которые можно было бы использовать. Но как оказалось, в этой статье 70-х годов в самом главном числе, которое и было целью измерения была допущена опечатка. Для меня это было большой неожиданностью, я думал про эту задачу достаточно долго, потом всё сложилось, стало ясно, что если переставить в числе, которое приводят авторы пару цифр, то всё встанет на свои места. Это было интересно, т. к. я ведь не был специалистом по таким измерениям, и думал, что может просто чего-то не понимаю… После этого мы поговорили с экспериментаторами, и они выполнили новый замечательный эксперимент на этой системе и, действительно, оказалось, что была опечатка. Потом уже мы сделали точную интерпретацию этого эксперимента в терминах магнитного момента ядра висмута и получили новое его значение, и оно разошлось с предыдущими справочными данными очень сильно. Оказалось, что если наши новые справочные данные использовать в квантовоэлектродинамических расчётах, то теория и эксперимент уже по исходной задаче с многозарядным ионом станут совпадать. В результате мы и справочные данные подправили! Вот как бывает! Кстати, в новых таблицах, в том числе на сайте МАГАТЭ (там есть раздел с разными справочными данными) теперь приводят именно наши данные. В этой задачке мы поработали и с экспериментаторами, которые измеряли многозарядные ионы, и с химиками, которые делали эксперименты по ЯМР и с теоретиками, которые занимаются многозарядными ионами, здесь всё пересеклось и это было интересно. С помощью метода, который мы тогда разработали для наиболее точной интерпретации данных потом ещё несколько раз использовали и далее развили, а потом ещё и обобщили для другого типа экспериментов. Ну это ли не творчество!

-     Как Вы думаете, что нужно делать, чтобы молодёжь стала чаще выбирать карьеру в науке?

-     Надо больше рассказывать про науку. Я со своей стороны скажу. Периодически появляются отличные передачи, где ведущие делают интересные физические или химические опыты, показывают и объясняют наглядно, как всё устроено. Я думаю, что если бы больше уделялось именно эфирного времени таким передачам, то физиков и химиков стало бы больше, т. к. такие передачи уже даже младшему школьнику могут показать, что бывает, вызвать у него интерес к этим областям знания.

-     Что для вас наука?

-     Я бы сказал, что это любимое дело, которому я готов отдавать много времени и сил. Каждый человек должен выбирать для себя профессию по душе. Если говорить про профессию учёного, то это – творчество, интересные знакомства, конференции, новые места, множество единомышленников по всему миру. Поэтому я бы хотел пожелать молодым ребятам, школьникам, найти себе хорошего учителя, послушать какие-то лекции на разные темы, не только научные, и найти своё любимое дело.

-   Леонид, большое спасибо за беседу!

-   Вам спасибо!

Напоминаем, что если вы хотите подать заявку на соискание премии, то это можно сделать до 15 октября включительно. Все требования и полезные материалы можно найти здесь.

На соискание премии могут выдвигаться научные работники, научно-педагогические работники образовательных организаций высшего образования, аспиранты и докторанты, а также специалисты различных отраслей экономики, социальной сферы, оборонной промышленности, чей вклад в развитие отечественной науки и в инновационную деятельность соответствует установленным критериям. Может присуждаться как одному молодому учёному, так и коллективу молодых учёных, состоящему не более чем из трех человек. Важно: возраст лица, выдвигаемого на соискание премии Президента Российской Федерации, не должен превышать 35 лет на дату его выдвижения.