Прикладные математика и физика

Математическая физика и математическое моделирование   Магистерская подготовка по названной программе планируется к осуществлению в физико-технологическом институте УрФУ на кафедре теоретической физики и прикладной математики.

Магистерская программа предусматривает изучение методов математической физики. В том числе  асимптотических, теории и алгоритмов разработки численных методов, нелинейной динамики в системах различной природы, методов моделирования атомной структуры  и электронной структуры реальных твердых тел, а также вопросов моделирования структуры и физических свойств функциональных материалов, моделирования электронных приборов и нейронных сетей. Кроме того, планируется изучение вопросов, связанных с реализацией параллельных алгоритмов на многопроцессорных системах.

Квалификационная подготовка магистров по заявленному направлению обеспечивается большим опытом научной работы коллектива кафедры в области математического моделирования и применения методов математической физики для изучения структурных свойств кристаллов, сплавов, нанокристаллов и элементарных возбуждений (электронов, фононов, магнонов и экситонов) в твердых телах, наличием технологической  и вычислительной базы, которые позволяют с первого года обучения организовать индивидуальную научно-исследовательскую работу для всех студентов-магистрантов.

Обеспеченность программ учебно-лабораторным оборудованием отвечает содержанию учебных дисциплин. Рабочие программы дисциплин обеспечены источниками учебной информации в количестве не менее 1 экз/чел.

Наряду с имеющимся в УрФУ экспериментальным оборудованием магистранты имеет доступ к высокопроизводительным вычислительным ресурсам. На базе кафедры  успешно функционирует Университетский Центр Параллельных Вычислений, оснащенный  64-х ядерной кластерной системой.

Лаборатории кафедры оснащены рядом уникальных исследовательских установок, среди которых дифрактометр рентгеновский Shimadzu – 7000, предназначенный для рентгенодифракционного исследования поли- и монокристаллов, в том числе, определение качественного и количественного состава многокомпонентных систем неорганических и органических веществ, установки для исследования оптических свойств веществ в конденсированном состоянии,  призменные спектрографы ИСП-51, ЯМР и ЭПР спектрометры, установка для измерения электросопротивления металлических мишеней в ходе ионной бомбардировки, экспериментальная установка для измерения магнитной восприимчивости. Во всех исследовательских и  учебных лабораториях кафедры используются современные методы управления и обработки экспериментальных данных на основе   персональных компьютеров уровня Pentium-IV. Вопросы моделирования электронных приборов изучаются с использованием пакетов “LabView”.

Для учебного процесса используется также уникальное оборудование базового предприятия кафедры — Института физики металлов УрО РАН.

Научные исследования кафедры проводятся в рамках научного направления «Математическое моделирование физических процессов». Работы по этому направлению поддерживаются грантами РФФИ и Министерства  образования  России. Целью работы является разработка пакетов прикладных программ для моделирования физических процессов.

Часть работ в этом направлении связана с моделированием атомной структуры, колебательных спектров,  транспорта электронов и переноса тепла в  неупорядоченных системах (дефектные кристаллы, твердые растворы, стекла и керамика). Кроме того, проводятся исследования  динамической стохатизации в физических процессах. Теоретически и с помощью численного эксперимента исследуется динамика систем с неустойчивым движением, возмущаемых внешним шумом. Для описания таких систем был развит аппарат асимптотических разложений вблизи состояний с полным фазовым перемешиванием. Исследуются фрактальные свойства функций распределения и связь этих функций интегралами по фрактальным носителям. Разработанные новые теоретические методы используются при анализе динамики некоторых радиофизических систем ( нелинейный магнитный резонанс, излучение в кольцевом резонаторе и др.).

Часть работ по этому направлению студенты, дипломники и аспиранты кафедры ведут в филиале кафедры в институте физики металлов УрО РАН под руководством ведущих ученых этого института, которые являются совместителями кафедры.

Возможные темы магистерских диссертаций формируются в рамках научных исследований лабораторий кафедр физико-технологического института, а также лабораторий базового предприятия кафедры – института физики металлов УрО РАН. Эти направления охватывают широкий спектр теоретических и экспериментальных исследований различных физических (структурных, электрических, магнитных и т.д.) свойств  упорядоченных и неупорядоченных твердых тел. Как правило, эти исследования проходят в рамках различных грантов РФФИ, ИНТАС, Федеральных целевых программ «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», «Научный потенциал высшей школы» и др.