МГУ–2014: Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына

Юбилеи. Исполнилось 60 лет отделу физических проблем квантовой электроники. В 1954 г. А.М.Прохоровым при НИИЯФ была создана лаборатория радиооптических измерений, которая затем преобразовалась в отдел физических проблем квантовой электроники. Одним из организаторов отдела был Л.С.Корниенко, который руководил им до 1997 г. История отдела связана с созданием первых мазеров (А.М.Прохоров, Л.С.Корниенко) и первоначальным развитием квантовой электроники, с исследованиями твердотельных кольцевых лазеров (Н.В.Кравцов), взаимодействием мощного лазерного излучения с твёрдым телом (Н.Е.Каск), радиооптическими исследованиями (Р.М.Умарходжаев) и со спектроскопическими исследованиями твёрдых тел (П.В.Чернов, А.О.Рыбалтовский). В 1998–2013 гг. отдел возглавлялся В.В.Михайлиным, который принёс в научную тематику вопросы исследования твёрдых тел с использованием синхротронного излучения.

В настоящее время отдел состоит из лабораторий: синхротронного излучения и спектроскопии твёрдого тела (зав. А.Н.Васильев), оптики и спектроскопии наноструктур (зав. Н.Е.Каск), радиооптических процессов (зав. Р.М.Умарходжаев). Работает 21 научный сотрудник, в т.ч. 5 докторов и 13 кандидатов наук.

За последнее время получены существенные результаты по исследованию взаимодействия ионизирующего излучения со сцинтилляционными кристаллами, по формированию под действием лазерного излучения наноструктур в пористых матрицах, насыщенных металлоорганическими соединениями, и в ряде других направлений.

 

2 июля исполнилось 90 лет со дня рождения главного научного сотрудника отдела теоретической и прикладной космофизики, Заслуженного научного сотрудника Московского университета Любимова Германа Павловича. Г.П.Любимов работает в МГУ с 1942 г. Специалист в области физики Солнца и межпланетной среды, один из пионеров космических экспериментов, которые были начаты в 1961 г. Под его руководством были проведены исследования межпланетной среды на автоматических межпланетных станциях серий Зонд, Марс, Луна, Луноход, Вега, Фобос. Уникальный эксперимент был подготовлен и проведён на высокоапогейной космической обсерватории ГРАНАТ (1989–1995). На основе экспериментальных и наблюдательных данных впервые обнаружены многие явления и закономерности физики гелиосферы. Г.П.Любимову принадлежит дальнейшая разработка диагностической методики, основанной на изучении характеристик и параметров движения заряженных частиц солнечных и галактических космических лучей в межпланетных магнитных полях: причинно-следственные связи источников возмущений с их откликами в гелиосфере позволяют судить о топологии магнитных полей в короне Солнца и в гелиосфере.

Участник Великой Отечественной войны. Награждён орденами Отечественной войны (II ст. – 1985), «Знак Почёта» (1976).

 

22 ноября исполнилось 85 лет со дня рождения Романовского Евгения Александровича (1929 – 26.12.2014). Е.А.Романовский заведовал отделом научно-технической информации (1969–2014). Он внёс большой вклад в создание ускорительного комплекса института, становление и развитие научно-информационной и издательской деятельности института, расширение его международных связей, создание новых научных направлений подготовки физиков-ядерщиков. Он впервые теоретически предсказал эффект околобарьерного возбуждения ядер при неупругом рассеянии заряженных частиц, обнаружил и исследовал новый класс прямых ядерных процессов – двухступенчатых ядерных реакций. Его работы внесли существенный вклад в развитие дисперсионной оптической модели ядра и неразрушающих методик анализа поверхностных слоёв материалов.

 

Исполнилось 85 лет со дня рождения ведущего научного сотрудника отдела физики атомного ядра Тепловой Яны Анатольевны. Физик-экспериментатор Я.А.Теплова работает в НИИЯФ с 1952 г. Область её научных интересов – ускорение многозарядных ионов на циклотроне, изучение особенностей столкновительных процессов при взаимодействии быстрых ионов с веществом в разных агрегатных состояниях (газы, смеси газов, тонкие органические и металлические плёнки и др.) и рассеяние от поверхности твёрдого тела. Ею обнаружены и исследованы долгоживущие гелие- и литие-подобные ионы и их свойства.

 

13 июня исполнилось 80 лет со дня рождения ведущего научного сотрудника отдела теоретической и прикладной космофизики Гецелева Игоря Владимировича. И.В.Гецелев занимается изучением и математическим моделированием космической среды. Им разработаны основы построения расчётных моделей потоков заряженных частиц в космическом пространстве и на орбитах космических аппаратов, обнаружены различные особенности пространственно-временного распределения полей заряженных частиц, в т.ч. выявлены диапазоны активных и пассивных гелиодолгот инжекции солнечных космических лучей, а также их дефицит во время инверсии солнечного магнитного поля. Лауреат Государственной премии СССР (1979).

 

11 ноября исполнилось 75 лет со дня рождения главного научного сотрудника отдела физики атомного ядра, Заслуженного научного сотрудника Московского университета Кукулина Владимира Иосифовича. В.И.Кукулин заведует лабораторией теории атомного ядра. Руководит и участвует в создании и развитии новых научных направлений в ядерной физике и в проблеме управляемого термоядерного синтеза.

 

Исполнилось 75 лет со дня рождения ведущего научного сотрудника отдела физики атомного ядра, Заслуженного научного сотрудника Московского университета Толстого Валерия Николаевича. В.Н.Толстой специалист в области современных методов теории симметрий в теории ядра, квантовой теории поля и интегрируемых систем. Им разработан эффективный метод проекционных операторов для всех полупростых алгебр и супералгебр Ли (конечномерных и бесконечномерных) и их квантовых аналогов; построена полная и последовательная теория SU(3)-спина; впервые найдены явные выражения универсальной R-матрицы для q-деформаций всех указанных выше алгебр и супералгебр Ли и построен янгианный дубль; открыт новый тип квантовых деформаций аффинных алгебр и супералгебр Ли; впервые построена квантовая алгебра Пуанкаре; построен полный список твистованных квантовых деформаций для симметрии и суперсимметрии Пуанкаре; открыт новый тип суперсимметрий в теоретической квантовой физике.

 

Исполнилось 75 лет со дня рождения старшего научного сотрудника отдела теоретической и прикладной космофизики Щербовского Бориса Яковлевича (1939–2014). Б.Я.Щербовский работал в НИИЯФ с 1967 г. Специалист в области разработки и создания приборов для регистрации заряженных частиц на основе полупроводниковых детекторов, изучения межпланетной среды. В течение многих лет руководил группой градуировок детекторов отдела космофизических исследований (1969–1989), участвовал в экспериментах на АМС серий “Марс” и “Венера”. В 2012 г. он разработал и в дальнейшем совершенствовал спектрометр энергичной радиации (СПЭР) для осуществления мониторинга радиационной обстановки в околоземном пространстве. Прибор СПЭР входит в состав разрабатываемой в НИИЯФ бортовой аппаратуры для различных космических проектов: Интергелиозонд, Арктика, Метеор, Спектр-М, Электро, Ионосфера. Успешный запуск вышеперечисленных КА позволит получать однородный массив научной информации из различных точек космического пространства.

 

Исполнилось 75 лет со дня рождения ведущего конструктора отдела теоретической и прикладной космофизики Майорова Виктора Васильевича. В.В.Майоров работает в НИИЯФ с 1973 г. Он разработал конструкции и участвовал в отработке и наладке дозиметрических и спектрометрических приборов, установленных на геостационарных спутниках связи «Горизонт», космических станциях «Салют» и «МИР», на ИСЗ «Метеор», «Электро» и специального назначения.

 

4 декабря исполнилось 70 лет со дня рождения заведующего отделом теоретической физики высоких энергий, Заслуженного научного сотрудника Московского университета Саврина Виктора Ивановича. В.И.Саврин является зам. директора НИИЯФ по научной работе (с 1984 г.), заведующим кафедрой физического факультета. Он специалист в области использования методов квантовой теории поля для описания процессов взаимодействия элементарных частиц при высоких энергиях. Развил методы для решения условия унитарности для описания рассеяния частиц. Ряд его работ посвящён трёхмерной формулировке квантовой теории поля и разработке квазипотенциального подхода к описанию взаимодействий частиц, в частности, для развития релятивистской теории связанных состояний и применения в квантовой хромодинамике. Им получены результаты для спектров кваркониев, а также для параметров экспериментально наблюдаемых узких электромагнитных резонансов. В.И.Саврин принимает участие в разработке программ исследования физических свойств элементарных частиц на современных ускорителях, включая Большой адронный коллайдер.

 

Исполнилось 70 лет со дня рождения ведущего научного сотрудника отдела физики атомного ядра, Заслуженного научного сотрудника Московского университета Шульги Владимира Ивановича. В.И.Шульга – специалист в области компьютерного моделирования взаимодействия атомных частиц с твёрдым телом, разработал теорию фокусировки ионных пучков в кристаллах, которая легла в основу нового метода определения ионно-атомных потенциалов. Им обнаружено (соавт.) новое физическое явление – резонансное деканалирование ионов при ось-плоскостных переходах в кристаллах. Являлся научным руководителем работ по изучению воздействия пучка ионов на металлическую мишень, выполненных по заказу НПО «Криогенмаш» в рамках создания крупного криотермовакуумного стенда для испытания и отработки плазменных и двигателей.

 

Исполнилось 70 лет со дня рождения ведущего научного сотрудника отдела электромагнитных процессов и взаимодействия атомных ядер Пискарева Игоря Михайловича. И.М.Пискарев работает в НИИЯФ с 1967 г. Проводит исследования в области физической химии электрического разряда.

 

Исполнилось 60 лет со дня рождения ведущего научного сотрудника отдела ядерно-спектроскопических методов Грум-Гржимайло Алексея Николаевича. А.Н.Грум-Гржимайло – специалист в вопросах, связанных с взаимодействием электромагнитного излучения с атомами и молекулами, электронно-атомному рассеянию, корреляционным и поляризационным явлениям в атомно-молекулярных процессах.

 

Исполнилось 60 лет со дня рождения заведующего лабораторией аналитических вычислений в физике высоких энергий Крюкова Александра Павловича. А.П.Крюков – специалист в области внедрения компьютерно-алгебраических методов при решении задач квантовой теории и физики высоких энергий; развивает распределённые и облачные вычисления. Является одним из соавторов публикации об открытии бозона Хиггса (Science, V. 338, No. 6114, 2012, pp. 1569–1575).

Отличник народного просвещения РСФСР.

 

Общие сведения. НИИЯФ является общепризнанной школой мирового уровня в области фундаментальных исследований по физике высоких энергий, ядерной физике и физике космического пространства. Институт проводит теоретические и экспериментальные исследования фундаментального и прикладного характера по физике процессов взаимодействия излучения с веществом, наноэлектронике, развитию телекоммуникаций и информационных технологий, внедряет современные физические методики в образовательный процесс и развитие студенческих практикумов на отделении ядерной физики физического факультета.

В структуре НИИЯФ 16 научно-исследовательских отделов: излучений и вычислительных методов (зав. А.П.Кропоткин), космических излучений (зав. И.В.Яшин), космофизических исследований (зав. М.И.Панасюк), микроэлектроники (зав. А.Т.Рахимов), научно-технической информации (зав. Е.А.Романовский), оперативного космического мониторинга (зав. В.В.Калегаев), теоретической и прикладной космофизики (зав. В.И.Оседло), теоретической физики высоких энергий (зав. В.И.Саврин), физики атомного ядра (зав. Н.Г.Чеченин), физических проблем квантовой электроники (зав. А.Н.Васильев), частиц сверхвысоких энергий (зав. Л.А.Кузьмичёв), экспериментальной физики высоких энергий (зав. Э.Э.Боос), электромагнитных процессов и взаимодействий атомных ядер (зав. Б.С.Ишханов), ядерных и космических исследований (зав. Л.С.Новиков), ядерных исследований (зав. Т.В.Тетерева), ядерных реакций  (зав. О.А.Юминов). Для обеспечения учебного процесса существует лаборатория общего и специального практикума.

В институте работают 844 человека, в т.ч.: 378 научных сотрудников; 97 докторов наук (в т.ч. 39 имеют звание профессора), 253 кандидата наук (в т.ч. 216 работают на научных должностях).

 

Наука. Тематический план НИР включает 36 тем. Институт является головным исполнителем по ряду научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, выполняемых в рамках Федеральной космической программы, основных программ Минобрнауки РФ и других ведомств.

По данным информационно-аналитической системы «Наука–МГУ» в 2014 г. в МГУ было опубликовано около 1300 статей в высокорейтинговых журналах, в т.ч. около 400 – написаны сотрудниками института. Более 75 учёных имеют индекс цитируемости свыше 1000.

 

 

Одно из наиболее значимых достижений коллектива института – участие в организации и проведении в МГУ XL научная ассамблея Международного комитета по космическим исследованиям COSPAR (авг.). Это крупнейший мировой форум, призванный способствовать продвижению научных исследований в области астрономии, физики космоса, астрофизики, космической биологии и медицины путём обмена информацией и открытого обсуждения. В течение 8 дней было проведено более 130 научных симпозиумов в рамках 8 научных комиссий и 10 научных групп COSPAR, а также мероприятия ассоциированных организаций – Международной ассоциации астронавтики, Международного радиационного союза, заседаний Бюро и совета COSPAR. В работе ассамблеи приняли участие более 2500 ведущих учёных в области космических наук из более 50 стран мира; сделано более 2500 устных и 1500 стендовых докладов.

В 2014 г. при активном участии НИИЯФ были подготовлены к запуску и выведены на орбиту спутники «Ресурс-П» №2, «Метеор-М» №2 и малый аппарат МКА–ФКИ №2 «РЭЛЕК». Спутник «Вернов» с установленной на нём научной аппаратурой «РЭЛЕК» был выведен на орбиту 8 июля 2014 г. с космодрома Байконур. В составе комплекса – приборы для регистрации вспышек атмосферного гамма-излучения, исследования атмосферных транзиентных явлений в радио, оптическом и ультрафиолетовом диапазонах, детекторы релятивистских электронов, а также комплекс магнитоволновых приборов для измерений параметров электромагнитных волн в диапазоне от 0 до 15 МГц. С помощью установленной на спутнике научной аппаратуры «РЭЛЕК» проводятся исследования механизмов высыпаний и ускорения магнитосферных релятивистских электронов, их воздействия на верхнюю атмосферу и ионосферу Земли, исследование атмосферных транзиентных явлений во всех диапазонах электромагнитного спектра и поиск возможной связи высыпаний электронов высоких энергий и высотных электрических разрядов, которые, вероятно, являются причиной атмосферных транзиентных явлений.

Завершена многолетняя работа по разработке, изготовлению, наземным испытаниям и адаптации к космическому аппарату комплекса научной аппаратуры НУКЛОН. Запуск спутника «Ресурс-П» №2, на котором установлена аппаратура НУКЛОН, был осуществлён 26 декабря 2014 г. Прямые измерения компонент космических лучей за пределами земной атмосферы могут предоставить уникальные экспериментальные данные для понимания строения нашей Галактики и ее объектов, поиска тёмной и странной материи. Орбитальный эксперимент, который будет проводиться с помощью комплекса НУКЛОН в течение 5 лет, позволит получить качественно новые данные о космических лучах в беспрецедентно широком энергетическом диапазоне (до 4-х порядков).

В Тункинской долине, в 50 км от озера Байкал, начаты работы по созданию уникальной гибридной установки TAIGA для проведения исследований в области гамма-астрономии высоких энергий и физики космических лучей. Здесь с 2009 г. работает установка Тунка-133. Установка TAIGA будет состоять из широкоугольных черенковских оптических станций, расположенных на площади 3 км² (Тунка-HiSCORE), 10 черенковских телескопов на базе полусферических зеркал с полной площадью 10 м² и сети мюонных детекторов с общей площадью свыше 2000 м². Главное направление научных исследований на новой установке – гамма-астрономия сверхвысоких энергий. Для диапазона энергий гамма-квантов выше 10¹³ эВ (гамма-астрономия сверхвысоких энергий) существует ряд фундаментальных вопросов. Одним из них является вопрос об источниках Галактических космических лучей c энергией порядка 10¹⁵ эВ. Следует отметить, что до настоящего времени не было зарегистрировано ни одного гамма-кванта с энергией, превышающей 10¹⁴ эВ.

Осенью 2013 г. были развёрнуты первые 9 широкоугольных оптических станций установки Тунка-HiSCORE, а осенью 2014 г. еще 20 станций. В составе каждой станции установлены 4 ФЭУ с диаметром фотокатода 20 см. По данным первого сезона работы установки восстановлен энергетический спектр космических лучей в диапазоне 2×10¹⁴–2×10¹⁶ эВ. Полученный спектр подтвердил сложную структуру излома в спектре космических лучей, наблюдавшуюся раньше по данным установки Тунка-25. Новый спектр заполняет «брешь» в экспериментальных данных от данных баллонных экспериментов (ниже 10¹⁴ эВ) до данных установок ШАЛ с порогом выше 10¹⁵ эВ.

НИИЯФ принимает активное участие в международных экспериментах по космической тематике. Так, анализ данных эксперимента ATIC привёл к обнаружению роста крутизны спектров ядер в источниках космических лучей с ростом заряда ядра. Показано, что модели распространения космических лучей с суперпузырями предсказывают прогиб в отношении обильных тяжёлых ядер к ядру железа вблизи энергии 50 ГэВ/нукл, аналогичный экспериментально наблюдаемому.

По экспериментальным данным ATIC получены спектры протонов, He, Ne, Mg, Si и Fe в источнике и показано, что имеется статистически значимый рост крутизны спектров от He до Fe.

Проектирование вдоль магнитных силовых линий зон полярных сияний Сатурна с учётом направления межпланетного магнитного поля позволило конкретизировать механизмы генерации полярных сияний на этой планете. В частности, выполнено проектирование в экваториальную магнитосферу Сатурна границ полярного сияния зафиксированного на снимке полярной шапки Сатурна, полученном космическим телескопом Хаббл 3 апреля 2012 г. в 10:45:40 UT. Приполярная граница сияний хорошо совпадает с рассчитанной в параболоидной модели магнитосферы Сатурна границей между открытыми и замкнутыми силовыми линиями. В этот момент европейский космический аппарат Кассини измерял межпланетное магнитное поле. Полученный результат свидетельствует о том, что генерации сияний в этой зоне связана с продольными вытекающими токами. А эти токи в свою очередь определяются скачком скорости плазмы на границе открытых силовых линий.

 

 

Проводится разработка детекторов частиц для экспериментов на ускорителях в крупнейших научных центрах России ИФВЭ (г. Протвино), ОИЯИ (г. Дубна), а также на крупнейших ускорителях в зарубежных научных центрах США, ФРГ и Швейцарии. Исследования ведутся как на собственной методической базе, так и на крупных российских и международных экспериментальных установках. Сотрудники института принимают активное участие в работе коллабораций ZEUS (DESY, Hamburg, Germany), D0 (Fermilab, Chicago, USA), CMS, ATLAS, LHCb, DIRAC (CERN, Geneva, Switzerland), СВД (ИФВЭ, г. Протвино, Россия), NICA/MPD (ОИЯИ, г. Дубна, Россия).

Наиболее значительным является участие НИИЯФ в трёх крупномасштабных экспериментах на Большом адронном коллайдере (БАК). Основной результат 2014 г. получен в эксперименте CMS на БАК по изучению физики рождения топ-кварка в рр соударениях и модификации свойств струй в соударениях тяжёлых ионов. В протон-протонных соударениях при энергии 7 и 8 ТэВ проведены исследования одиночного рождения топ-кварка, впервые проведён прямой поиск возможных отклонений от предсказаний Стандартной модели во взаимодействии топ-кварка с W бозоном и b-кварком. При соударении ионов свинца с энергией 2,76 ТэВ на пару нуклонов исследовались факторы модификации адронных струй от b-кварков и инклюзивных адронных струй.

В протон-протонных соударениях при энергии 7 ТэВ измерен параметр нарушения чётности и спиральных амплитуд для Λb0-барионов, измерено сечение рождения Ψ(2S)-мезонов в эксперименте ATLAS. Определены с рекордной точностью парциальные ширины редких полулептонных распадов Bs,d-мезонов в эксперименте LHCb. Проведены работы по модернизации вершинного детектора установки LHCb.

Исследованы особенности поиска низших калуца-клейновских возбуждений калибровочных бозонов Стандартной модели в теориях с дополнительными измерениями. Рассмотрена феноменология стабилизированных моделей мира на бране в случае, когда во всем 5-мерном пространстве-времени может распространяться не только гравитация, но и калибровочные поля Стандартной модели, что представляет собой вариант теории с универсальными дополнительными измерениями. В рассматриваемом случае калуца-клейновские возбуждения существуют не только у гравитона, но и у калибровочных бозонов Стандартной модели, и их вклад необходимо учитывать при расчётах процессов с промежуточными векторными бозонами. Показано, что в амплитуды коллайдерных процессов, идущих через промежуточные векторные бозоны, дают вклад и калуца-клейновские башни их возбуждений, причём между этими вкладами в амплитуды процессов возникает деструктивная интерференция. Было впервые замечено, что в процессы, идущие через нейтральные векторные бозоны, дают вклад и калуца-клейновские возбуждения гравитона, которые могут существенно влиять на сечения таких процессов. Были проведены вычисления для различных процессов на коллайдере LHC при энергии в системе центра масс 14 ТэВ.

Вычислена амплитуда подпроцесса рождения бозона Хиггса, образованного при слиянии двух глюонов, находящихся вне массовой поверхности (с учётом виртуальностей взаимодействующих глюонов). С помощью полученного выражения проведены расчёты процесса инклюзивного рождения хиггсовских бозонов в дифотонной моде распада в рамках kt-факторизационного подхода квантовой хромодинамики (КХД), основанного на динамике Балицкого-Фадина-Кураева Липатова (BFKL) глюонных распределений в протоне в области малых значений бьеркенской переменной х. Достигнуто хорошее согласие результатов теоретических расчётов с первыми экспериментальными данными, полученными коллаборацией АTLAS на БАК (LHC) и продемонстрирован эффективный учёт логарифмических поправок вида ln(1/x), существенных при энергии LHC в ведущем порядке теории возмущений kt-факторизационного подхода КХД.

Экспериментальная база НИИЯФ включает комплекс ускорителей для проведения фундаментальных исследований по ядерной и атомной физике и работ по приоритетным направлениям развития науки. Успешно завершены приёмо-сдаточные испытания ускорителя электронов для радиационной дефектоскопии – контроля качества сварных швов корпусов атомных реакторов и ускорителя электронов в составе досмотрового комплекса.

Развитие научных исследований по физике ускорителей электронов в НИИЯФ в последнее десятилетие характеризуется переходом к реализации результатов научных исследований и накопленного опыта в разработках специализированных ускорителей нового поколения с характеристиками, превосходящими достигнутые, и предназначенных для решения конкретных задач в промышленности, в системах безопасности, в медицине и т.д. К настоящему времени в НИИЯФ создан парк ускорителей электронов различного типа с энергиями пучков от 1 МэВ и 70 МэВ, использующихся для проведения научных исследований в области ядерной физики, физики взаимодействия излучений с веществом, а также выполнения прикладных работ – в радиационных технологиях, медицине, космическом материаловедении. В 2014 г. ускоритель для радиографии принят в эксплуатацию на предприятии «Росатома» (г. Подольск), а ускоритель для инспекционно-досмотрового комплекса прошёл успешные приемо-сдаточные испытания на пункте пропуска Пограничный (Дальний Восток) в составе автомобильного комплекса, созданного российской компанией «Скантроник Системс».

В институте развивается многомасштабное компьютерное моделирование процессов, происходящих в наноструктурах и наноструктурированных материалах, с использованием как самостоятельных программных разработок, так и современных крупных программных комплексов. Вычисления производятся на суперкомпьютерах МГУ «Ломоносов», «Чебышёв».

Разработан новый дискретный подход к решению квантовых задач рассеяния и его ультрабыстрая реализация на графических процессорах. Основная его идея – формулировка задач рассеяния в дискретном базисе стационарных волновых пакетов, позволяющая описывать рассеяние в системе нескольких частиц в атомной, ядерной и адронной физике в терминах нормируемых состояний так же, как в задачах дискретного спектра и без явного учёта граничных условий. Это приводит к замене сложных многомерных сингулярных интегральных уравнений линейными алгебраическими уравнениями. Впервые разработан алгоритм решения дискретных уравнений теории рассеяния с использованием графического процессора (GPU), что позволило резко сократить (на 1–2 порядка) время решения таких задач на персональном компьютере. Таким образом, открываются принципиально новые возможности для практического решения гораздо более сложных задач рассеяния в атомной, ядерной и адронной физике.

 

 

Институт обладает широким набором методик ионно-пучкового анализа, включая методику спектрометрии ионов средних энергий для исследований эпитаксиальных сверхтонких многослойных систем наноэлектроники и спинтроники, методику ионной имплантации и модификации свойств перспективных материалов. В рамках программы создания и исследования нанокомпозитных материалов с качественно новыми функциональными параметрами для использования в технологиях космической индустрии разработаны и успешно реализованы методики пиролитического газофазного осаждения, плазменно-дугового осаждения и осаждения в плазме тлеющего разряда многостенных углеродных нанотрубок, включая осаждение массивов ориентированных нанотрубок. Разработаны методики синтеза нанокомпозитов на полимерной основе с углеродными нанотрубками в качестве наполнителей, обладающих уникальными функциональными свойствами. Материалы устойчивы к воздействию космической радиации и имеют превосходные механические, теплофизические, электрофизические характеристики, требуемые для функционирования на околоземной и межпланетной орбите.

Получен патент на изобретение «Полимерный нанокомпозит с управляемой анизотропией углеродных нанотрубок и способ его получения» (А.В.Макунин, Н.Г.Чеченин). Изобретение относится к разработке и созданию многокомпонентных полимерных композитов, армированных наноуглеродом, и может быть использовано в авиационной, аэрокосмической, автотранспортной, электронной и прочих видах техники. Предложен композиционный материал на основе полимера, армированный однонаправлено ориентированными углеродными нанотрубками, отличающийся тем, что углеродные нанотрубки торцами присоединены к ферромагнитным наночастицам металлов-катализаторов. Предложен способ получения материала, при котором нанотрубки получают методом пиролитического газофазного осаждения в магнитном поле из углеродосодержащих газов с использованием металлов-катализаторов в виде нанодисперсного ферромагнитного порошка, после чего осуществляют магнитную сепарацию частиц порошка с выросшими на них нанотрубками, которые и используют в качестве наполнителя материала, получаемого путём заполнения полимерной связкой с последующим приложением постоянного магнитного поля вплоть до отверждения полимера.

Проведены работы по экспериментальному и теоретическому исследованию влияния эффектов ВУФ излучения и потоков атомарного фтора из плазмы в условиях, характерных для анизотропного травления, на механизм деградации современных пористых диэлектрических материалов электроники с ультранизкой константой диэлектрической проницаемости (ULK). Впервые показано, что процесс фотопоглощения излучения в ULK плёнках определяется механизмом возбуждения электронных уровней поглощающего комплекса O_xSiC_yH_3y и его распадом с отрывом метильных СН₃ групп, что и приводит к деградации материала. Впервые для диапазона длин волн излучения от экстремального УФ (ЭУФ) до ВУФ диапазона получены значения фундаментальных параметров – сечений фотопоглощения и квантового выхода фотодисоциации Si-CH₃ для всех ULK материалов, использующихся в электронике. Полученные данные являются новой и чрезвычайно важной информацией для понимания взаимодействия излучения с ULK плёнками и механизмов их радиационного повреждения. Впервые показано, что при взаимодействии атомарного фтора и нанопориcтых ULK материалов можно выделить три фазы: флуоринирования, деградации и травления ULK плёнки с образованием летучих продуктов. Впервые предложен кинетический механизм взаимодействия атомов фтора с ULK материалами и получены данные по вероятностям реакции и рекомбинации атомов фтора с исследуемыми материалами. Впервые получены активационные энергии процессов деградации и травления ULK материалов атомами F.

Исследованы пороговые уровни радиационных нарушений, отвечающие за структурно-морфологические изменения углеродных материалов. На основе анализа энергетических и температурных зависимостей коэффициента ионно-электронной эмиссии при высокодозном облучении тяжёлыми ионами с энергиями в десятки кэВ предложен способ определения пороговых уровней радиационных нарушений, отвечающих за структурно-морфологические изменения (аморфизацию, графитацию, гофрирование), углеродных материалов, в т.ч. углеродных волокон углерод-углеродных и углерод-керамических композитов, перспективных в космическом материаловедении.

С использованием метода роста кристаллов из флюса были получены новые слоистые сверхпроводящие монокристаллы (K_1-zNa_z)_xFe_2-ySe₂ (z = 0.3). Получена важная фундаментальная информация об энергетическом спектре, симметрии энергетической щели, первом и втором критических полях в монокристаллах железных сверхпроводников.

 

 

Создан узел высокоскоростной телекоммуникационной связи с выходом на все научно-образовательные российские и мировые компьютерные сети с пропускной способностью на уровне нескольких Гбит/с. Функционирует Центр оперативного и сервисного обслуживания Российской грид-системы РДИГ, являющейся национальным сегментом глобальной грид-инфраструктуры LCG/EGEE, которая осуществляет компьютерное обеспечение более 200 международных научных проектов.

Обеспечено участие НИИЯФ в компьютерной обработке и анализе данных физических экспериментов на БАК в ЦЕРН. В частности, осуществляется администрирование, поддержка пользователей и наращивание вычислительных ресурсов и ресурсов хранения данных центра грид-инфраструктуры РДИГ/EGI/WLCG уровня Tier-2, что даёт возможность полноценного участия в выполнении совместных крупномасштабных исследований в области физики высоких энергий.

Создан и функционирует операционный центр – Remote Operational Center (ROC) для удалённого контроля за работой детекторов БАК.

На базе высокоскоростной компьютерной сети RUHEP/Radio-MSU через центральный узел НИИЯФ на АМТС М-9 осуществляется управление спутниковым узлом на Байкальском полигоне, обеспечивая коммуникации для черенковского телескопа «Тунка-133» и роботизированного телескопа ГАИШ.

В НИИЯФ функционирует локальная компьютерная сеть с базовыми каналами связи между подразделениями и научными группами пропускной способностью 100 Мбит/с, в некоторых выделенных случаях организованы каналы связи 1 Гбит/с и выше.

Сотрудниками разработана и в 2014 г. развивалась система CompHEP – пакет программ, позволяющий автоматически проводить вычисления диаграмм Фейнмана, описывающих процессы взаимодействия элементарных частиц при высоких энергиях. С использованием этого пакета были выполнены уникальные расчёты, которые легли в основу моделирования ряда конкретных экспериментов на коллайдерах Tevatron (ФНАЛ), LEP (ЦЕРН), HERA (ДЭЗИ), LHC (ЦЕРН) и широко используются в разработке программ физических исследований на будущих линейных электрон-позитронных коллайдерах.

На основе современных Web-технологий созданы и поддерживались в 2014 г. реляционные базы данных, содержащие информацию обо всех известных стабильных и радиоактивных атомных ядрах, а также ядерных реакций под действием фотонов, нейтронов, заряженных частиц и тяжёлых ионов. Эти базы данных являются функциональной частью аналогичной системы мировых баз данных и широко используются в научных исследованиях и учебном процессе.

 

Учебная работа. В 2014 г. в лаборатории общего и специального практикума разработаны и введены в учебный процесс новые лабораторные установки:

– в общем атомном практикуме «Спектр атома гелия» и «Опыт Франка и Герца»;

– в общем ядерном практикуме 8 установок «Статистика регистрации частиц».

В рамках проведения XL научной ассамблеи Международного комитета по космическим исследованиям COSPAR, были организованы специальные образовательные мероприятия: Лекторий для учителей средних школ (50 участников) и Молодёжная научная школа для студентов российских университетов (100 участников), программа которых включала лекции ведущих российских и зарубежных учёных, экскурсии на предприятия космической отрасли, практические занятия в учебных лабораториях НИИЯФ.

Началась реализация новых образовательных проектов: цикла лекций и практических занятий «От кварка до квазара» (рук. Е.В.Широков, поддержан грантом Департамента образования г. Москвы); «Воздушно-инженерная школа» – продолжение и развитие проекта «Cаnsat в России». Целью этих проектов является привлечение талантливых школьников к исследованиям в области физики макро- и микромира. Через эти проекты прошли более 300 школьников российских школ.

В Москве и Дубне проведены зимняя и летняя юношеские космические школы, отборочные и финальные мероприятия чемпионата проекта «Cansat в России» с участием 30 команд школьников и студентов из 11 регионов России и Беларуси.

 

Конференции. Организованы и проведены:

– XL научная ассамблея Международного комитета по космическим исследованиям COSPAR (2–10 авг.);

– XLIV международная Тулиновская конференция по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (27–29 мая);

– XIII международная конференция «Мёссбауэровская спектроскопия и её применения. ICMSA–13» (11–15 окт., г. Суздаль, Россия);

– XV межвузовская научная школа молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине» (25–26 нояб.);

– XVI международное совещание коллаборации JEM-EUSO (1–5 дек);

– всероссийский семинар «Гигантский дипольный резонанса. Результаты и перспективы» (6 февр.).

 

Доктора и кандидаты наук 2014 г. На базе НИИЯФ работают два совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д501.001.77 и Д501.001.45.

Вед.н.с. отдела микроэлектроники Манкелевич Юрий Александрович защитил докторскую диссертацию «Плазменно и термически стимулированное осаждение алмазных плёнок: многомерные модели химических реакторов». Целью диссертации стала разработка полноразмерных моделей и моделирование плазмохимических (химических) и транспортных процессов активации Н/C смесей (с различными добавками борных, азотных, кислородных компонент и/или инертных газов) газоразрядными источниками (дуговым плазмотроном, разрядом постоянного тока, СВЧ разрядом) или термическим источником (горячей нитью) для газофазного химического осаждения алмазных плёнок, а также формирование целостной картины функционирования этих реакторов с помощью развитых моделей и их обязательным тестированием на массивах разнообразных экспериментальных данных. В реакторах с горячей нитью специальное исследование посвящено важному для активации рабочих смесей процессу каталитической диссоциации молекул водорода и азота на горячей нити.

Ст.н.с. отдела частиц сверхвысоких энергий Панов Александр Дмитриевич защитил докторскую диссертацию «Энергетические спектры ядер первичных космических лучей от протонов до железа по результатам эксперимента ATIC». Разработаны основные методики для обработки данных баллонного эксперимента ATIC с индивидуальным разрешением по заряду и с помощью этих методик получены спектры основных ядер космических лучей. Анализ полученных данных выявил 6 новых явлений, которые не вписываются в стандартные представления, основанные на предположении одинаковых степенных спектров магнитной жёсткости в источнике для всех ядер и на однородных моделях распространения космических лучей в межзвездной среде. Стандартная модель требует существенного уточнения и развития для объяснения новых экспериментальных фактов.

Кандидатские диссертации защитили: вед. программист отдела излучений и вычислительных методов Аулова Татьяна Викторовна («Динамика генерации твердотельного кольцевого чип-лазера с оптической невзаимностью, созданной магнитным полем»); мл.н.с. отдела микроэлектроники Бурмистрова Ангелина Владимировна («Теоретический анализ транспорта зарядов и тепла в контактах с высокотемпературными железосодержащими сверхпроводниками»); мл.н.с. отдела электромагнитных процессов и взаимодействия атомных ядер Курилик Александр Сергеевич («Определение атомного номера вещества объектов по ослаблению пучков фотонов с энергиями до 10 МэВ»); мл.н.с. отдела космофизических исследований Лишневский Андрей Эрикович («Вариации радиационной обстановки на Международной космической станции на фазе спада 23-го цикла солнечной активности»); техник 1 категории отдела теоретической физики высоких энергий Малышев Максим Алексеевич («Процессы рождения прямых фотонов и лептонных пар в подходе kT-факторизации квантовой хромодинамики»); мл.н.с. лаборатории экстремальной Вселенной Морозенко Виолетта Сергеевна («Фоновые явления в ночной атмосфере Земли при измерении космических лучей предельно высоких энергий с помощью орбитального детектора»); мл.н.с. отдела научно-технической информации Ткаченко Никита Владимирович («Разработка методик исследования оксидных покрытий с использованием обратного рассеяния протонов поверхностным слоем материалов»); лаборант отдела микроэлектроники Харин Василий Юрьевич («Взаимодействие интенсивных ультракоротких низкочастотных лазерных импульсов с двухатомными гетероядерными молекулами»).

 

Публикации.

 

К 85-летию со дня рождения Владимира Германовича Неудачина. За вечно живую науку, против стереотипов / под ред. Н.С.Зеленской, В.И.Кукулина.

 

 

Новиков Л.С. Космическое материаловедение;

Смирнова Л.Н. Эксперимент ATLAS на Большом адронном коллайдере;

Тёмная материя / под ред. Б.С.Ишханова, О.В.Кечкина, М.Е.Степанова;

Физика атомного ядра и частиц. Факты. Вопросы. Задачи / под ред. Б.С.Ишханова.