Августовская научная школа по физике

Августовская программа по физике была посвящена знакомству с основными достижениями физики XX и XXI века. Акцент был сделан на развитие квантовой физики, начиная от формулы Планка и кончая концепциями квантовой телепортации и квантового компьютера. Программа включила в себя лекции ведущих ученых, практические и лабораторные занятия, круглые столы и вечерние беседы на общеобразовательные темы. В связи с тем, что математический аппарат средней школы недостаточен для восприятия основ квантовой физики, в программу была включена серия занятий по математическим методам современной физики. Лабораторные практикумы включили в себя серию оптических экспериментов с использованием лазеров, практикум по созданию солнечной батареи, занятия по исследованию квантовых свойств света и вещества. В программе были задействованы ведущие ученые из ряда российских университетов и академических институтов.

Задачи образовательной программы:
– Обучение школьников основам квантовой физики;
– Проведение лабораторных практикумов в области лазерной физики, квантовой оптики, фотовольтаики;
– Ознакомление школьников с основными математическими методами современной квантовой физики;
– Формирование у школьников представления  об основных тенденциях  развития физики как науки в ХХ и ХХI веке;
– Проведение научных дискуссий со школьниками по наиболее актуальным нерешенным задачам современной физики.

Программа включала спецкурсы, практикумы и лекции:

Из XIX в XXI век. Парадоксы классический физики и их последствия

В рамках лекций слушатели познакомились с основным вехам пути развития квантовой физики и основными действующими лицами – создателями этой великой науки: Нильсом Бором, Эрвином Шредингером, Вернером Гейзенбергом, Львом Ландау, Ричардом Фейнманом.   

Математические основы квантовой механики

Курс практических занятий был направлен на формирование и расширение навыков работы с математическими описаниями физических процессов и явлений. На данном курсе слушатели познакомились с понятиями из линейной алгебры, основами высшей математики и математического анализа.

Конспект лекции «Математические основы квантовой механики»

Презентация «Квантовые технологии второй волны: идея квантовых вычислений»

Фотовольтаика и перовскитная энергетика

В рамках мини-курса участники программы ознакомились с причинами создания солнечных элементов, порассуждали над тем, почему они возникли и о перспективных направлениях их применения; узнали о технологических процессах при создании солнечных батарей, галогенидных перовскитах, о применении полупроводников в задачах построения датчиков/детекторов, узнали, что такое квантовые точки (КТ) и в чем их особенность на примере перовскитных КТ.

Основы физического эксперимента

Для формирования у школьников представления о современной физике в программу был включен практикум, основанный на проявлениях корпускулярно-волнового дуализма света. Лабораторные и практические занятия были представлены темами: Вектор поляризации. Сфера Пуанкаре. Метод матриц переноса; Основы зонной теории твердых тел; Операционный усилитель. Пути к созданию современных фотоприемников; Основы геометрической оптики и построения изображений; Дифракция света на круглом отверстии. Пространственная фильтрация лазерных мод; Понятие о поляризации света. Введение в поляриметрию; Магнито-оптический эффект Фарадея.

Лабораторный практикум по оптоинформатике

В этом практикуме были рассмотрены различные практические аспекты современных физических эффектов и принципов, которые находят отражение в современных устройствах. Этот практикум нацелен на демонстрацию наглядных экспериментальных схем, поясняющих принципы работы широко распространённых устройств.

Нанотехнологии, квантовая оптика и спектроскопия

Данный курс был посвящен современным методам синтеза наноматериалов и актуальным проблемам оптики. Синтез наноматериалов и изучение их свойств, в частности, оптических, открывает новые горизонты для разработки экспериментальных установок нового класса, в том числе и совмещающих несколько оптических методик – микроскопических и спектроскопических. 

Основы высшей математики и квантовой физики

В этой части программы были рассмотрены базовые понятия и наиболее актуальные проблемы, связанные с основами квантовой механики. Курс направлен на формирование базовых знаний и расширение практических навыков в области фундаментальных разделов математики, в частности, в области алгебры линейных операторов и векторного анализа, представления о рядах Тейлора и Фурье.

Курс методы получения и исследования наноматериалов и наноструктур

В рамках данного курса обсуждались как методы получения наноструктур, так и различные методики их исследования, включающие в себя не только изучение топологии поверхности, но и внутренней структуры.

Нобелевские премии в лучах рентгеновского излучения

Технология шаблонного синтеза наноматериалов

Экспериментальная спектроскопия

Целью данного курса было изучение общих принципов работы спектральных приборов и областей их применений и формирование у школьников представления о различных спектральных приборах, их особенностях. 

Квантовая информатика и метрология

Курс посвящен анализу возможности создания устойчивого положения равновесия с использованием электростатических полей, переменным электрическим полям, квадрупольному потенциалу, квадрупольной ловушке Паули, концепции доплеровского охлаждения, и дрейфа частиц в пространстве импульсов. Был рассмотрен принцип формирования стоячих волн на примере колеблющейся струны. 

Квадрупольная ловушка Пауля

Доплеровское охлаждение

Лабораторная работа «Возбуждение колебаний в струне»

Лекция «Волны и волновое уравнение. Типы волн»

Основы электростатики

Квантовые информационные технологии

Курс по квантовым вычислениям включил в себя общеобразовательные лекции, а также лабораторный практикум по квантовому программированию и лабораторные занятия с использованием установок квантовых коммуникаций. В течение курса школьники ознакомились с достижениями в области квантовых технологий, узнали о грядущей квантовой революции и об использовании квантовых компьютеров в современном мире. 

Квантовые вещи в привычном мире

На научно-популярной лекции с Русланом Юнусовым школьники поговорили об успехах и современных тенденциях развития квантовых технологий в России, провели проекцию на своевременный выбор вуза для будущих квантовых ученых и приоткрыли занавес на рутинную жизнь квантового физика.

Кроме перечисленных курсов в рамках программы участникам были предложены общеобразовательные, обзорные и научно-популярные лекции, например:

Научно-популярная лекция: научное противостояние Эйнштейна и Бора;  

Интересные факты из жизни Великих физиков: Великие физики из лаборатории Кавендиш; 

Применение оптических и лазерных методов для исследования объектов культурного наследия; 

Ионный квантовый компьютер; 

Научно-популярная лекция по стандартам частоты.

Семинар «Теорема Ирншоу, пондеромоторные силы» занятие, посвященное одному из парадоксов классической физики, следующему из теоремы Ирншоу о неустойчивости любой стационарной системы электрических зарядов, проиллюстрировало необходимость построения квантовой картины мира.

На образовательную программу приглашается учащиеся 9–10 классов (на май 2022 года) образовательных организаций России, показавшие высокие результаты на заключительных этапах олимпиад по физике в 2020\21 и 2021\22 учебных годах.

При отборе на образовательную программу учитываются академические достижения, загруженные в Государственный информационный ресурс о лицах, проявивших выдающиеся способности. 

Участники отбора ранжируются в зависимости от конкретной олимпиады (чем выше олимпиада в списке, тем более высокий приоритет она имеет). 

Порядок ранжирования, следующий: 

Если несколько учащихся, показавших одинаково высокие результаты, претендуют на участие в образовательной программе, то приоритет среди них распределяется следующим образом:
– учащиеся 10 классов (на май 2022 года);
– учащиеся регионов, еще не представленных на образовательной программе;
– учащиеся имеющие достижения в исследовательской и проектной деятельности. Подтверждающие документы трех наивысших достижений необходимо прикрепить к заявке на программу при регистрации.

Список кандидатов на участие в образовательной программе будет опубликован не позднее 02 июня. 

Положение об Августовской научной школе по физике
Образовательного центра «Сириус»

1. Общие положения
1.1. Настоящее Положение определяет порядок организации и проведения Августовской научной школы по физике Центра «Сириус» (далее — образовательная программа), методическое и финансовое обеспечение образовательной программы.

1.2. Образовательная программа проводится в Образовательном центре «Сириус» (Образовательный Фонд «Талант и успех») с 1 по 24 августа 2022 года.

1.3. К участию в конкурсном отборе на образовательную программу приглашаются школьники 10–11 классов (на сентябрь 2022 года), являющиеся учащимися образовательных организаций из всех регионов Российской Федерации.

1.4. К участию в образовательной программе допускаются школьники, являющиеся гражданами Российской Федерации.

1.5. Общее количество участников образовательной программы: не более 70 человек.

1.6. В течение учебного года (с июля 2022 июнь 2023 года) допускается участие школьников не более чем в двух образовательных программах по направлению «Наука» (по любым профилям, включая проектные образовательные программы), не идущих подряд.

1.7. В связи с целостностью и содержательной логикой образовательной программы, интенсивным режимом занятий и объемом академической нагрузки, рассчитанной на весь период пребывания школьников в Образовательном центре «Сириус», не допускается участие школьников в отдельных мероприятиях или части образовательной программы: исключены заезды и выезды школьников вне сроков, установленных Экспертным советом Фонда.

1.8. Научно-методическое и кадровое сопровождение естественнонаучной образовательной программы осуществляют Центральная предметно-методическая комиссия по физике, Учебно-методическая лаборатория по работе с одарёнными детьми (МФТИ), специалисты Российского Квантового Центра, МИСИС, ФИАН и СПбГУ.

1.9. В случае обнаружения недостоверных сведений в заявке на образовательную программу  (в т.ч. класса обучения) участник может быть исключен из конкурсного отбора.

1.10. В случае нарушений правил пребывания в Образовательном центре «Сириус» или требований настоящего Положения решением Координационного совета участник образовательной программы может быть отчислен с образовательной программы.

2. Цели и задачи образовательной программы
2.1. Цель проведения образовательной программы: выявление, развитие и сопровождение талантливых школьников в области физике, максимальное развитие их потенциала, повышение общекультурного уровня участников.

2.2. Задачи образовательной программы:
– Обучение школьников основам квантовой физики;
– Проведение лабораторных практикумов в области лазерной физики, квантовой оптики, фотовольтаики;
– Ознакомление школьников с основными математическими методами современной квантовой физики;
– Формирование у школьников представления  об основных тенденциях  развития физики как науки в ХХ и ХХI веке;
– Проведение научных дискуссий со школьниками по наиболее актуальным нерешенным задачам современной физики.

3. Порядок отбора участников образовательной программы
3.1. Отбор участников осуществляется Координационным советом, формируемым руководителем Образовательного Фонда «Талант и успех», на основании общих критериев отбора в Образовательный центр «Сириус», а также требований, изложенных в настоящем Положении.

3.2. Для участия в конкурсном отборе школьникам необходимо подать заявку на официальном сайте Образовательного центра «Сириус». Принять участие в образовательной программе могут только зарегистрировавшиеся школьники.

Регистрация будет доступна с 6 апреля до 15 мая 2022 года.

3.3. Для участия в конкурсном отборе приглашаются учащиеся 9–10 классов (на май 2022 года) образовательных организаций из всех регионов России, показавшие высокие результаты на заключительных этапах олимпиад по физике в 2020\21 и 2021\22 учебных годах.

При отборе на образовательную программу учитываются академические достижения, загруженные в Государственный информационный ресурс о детях, проявивших выдающиеся способности. 

3.4. Участники отбора ранжируются в зависимости от конкретной олимпиады (чем выше олимпиада в списке, тем более высокий приоритет она имеет). 

Порядок ранжирования, следующий: 

3.5. Если несколько учащихся, показавших одинаково высокие результаты, претендуют на участие в образовательной программе, то приоритет среди них распределяется следующим образом:
– учащиеся 10 классов (на май 2022 года);
– учащиеся регионов, еще не представленных на образовательной программе;
– учащиеся имеющие достижения в исследовательской и проектной деятельности. Подтверждающие документы трех наивысших достижений необходимо прикрепить к заявке на программу при регистрации.

3.6. Список кандидатов на участие в образовательной программе будет опубликован на сайте Образовательного центра «Сириус» не позднее 02 июня 2022 года. 

3.7. В случае отказа приглашенных, имеющих более высокий приоритет или рейтинг, на их место приглашаются другие претенденты строго в соответствии с рейтингом в списках кандидатов на участие в образовательной программе.

Внесение изменений в список участников программы происходит до 18 июля 2022 года.

4. Аннотация образовательной программы
Августовская программа по физике будет посвящена знакомству с основными достижениями физики XX и XXI века. Акцент будет сделан на развитие квантовой физики, начиная от формулы Планка и кончая концепциями квантовой телепортации и квантового компьютера. Программа будет включать в себя лекции ведущих ученых, практические и лабораторные занятия, круглые столы и вечерние беседы на общеобразовательные темы. В связи с тем, что математический аппарат средней школы недостаточен для восприятия основ квантовой физики, в программу будет включена серия занятий по математическим методам современной физики. Лабораторные практикумы будут включать в себя серию оптических экспериментов с использованием лазеров, практикум по созданию солнечной батареи, занятия по исследованию квантовых свойств света и вещества. В программе будут задействованы ведущие ученые из ряда российских университетов и академических институтов.

5. Финансирование образовательной программы
Оплата проезда, пребывания и питания участников образовательной программы осуществляется за счет средств Образовательного Фонда «Талант и успех»