МГУ–2018: Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В.Скобельцына

Юбилеи. Исполнилось 35 лет лаборатории аналитических вычислений в физике высоких энергий отдела теоретической физики высоких энергий. Лаборатория была образована в 1983 г. по инициативе проф. О.А. Хрусталёва и при поддержке акад. РАН Д.В. Ширкова, занимавшегося в то время новым направлением – аналитическими вычислениями на ЭВМ. В первый её состав вошли В.Ф. Еднерал, М.Н. Дубинин, В.А. Ильин, И.В. Кривченков, А.П. Крюков, В.И. Саврин (зав.), А.Я. Родионов, позже – Э.Э. Боос, А.П. Демичев и А.Е. Пухов. Сотрудники занимались развитием методов компьютерной алгебры и их применением в физике высоких энергий. Был организован практикум для студентов старших курсов кафедры физики высоких энергий (В.Ф. Еднерал, А.П. Крюков, А.Я. Родионов), написана первая русскоязычная книга по применению системы компьютерной алгебры REDUCE. Заработал научный семинар по аналитическим вычислениям на ЭВМ (1986 – конец 1990-х гг., рук. Д.В. Ширков; А.Я. Родионов, А.П. Крюков), ставший всесоюзной площадкой для обсуждения современных проблем нового научного направления, и внёсший заметный вклад в развитие аналитических вычислений.

В середине 1980-х гг. начал развиваться масштабный программный проект – CompHEP, целью которого стало создание программной системы, позволяющей проводить расчёты процессов столкновений элементарных частиц в рамках Стандартной модели и её расширений (В.А. Ильин, Э.Э. Боос). Система CompHEP получила заслуженное признание в мире. В дальнейшем на её базе А.Е. Пухов разработал программы CalcHEP и MicroOmega.

В 2002 г. сотрудники лаборатории (зав. В.А. Ильин) начали активно участвовать в европейском проекте EGEE и проекте WLCG (CERN), главной целью которых было развитие глобальной грид-инфраструктуры, предназначенной для хранения, обработки и анализа данных будущих экспериментов на строящемся коллайдере БАК (ЦЕРН). На базе лаборатории был введён в строй Tier2-центр, ставший первым таким центром в России (2003). Большую роль в развитии этого направления сыграл Н.А. Круглов. Сотрудники лаборатории активно участвовали в организации международных рабочих совещаний QFTHEP и серии международных конференций AIHENP/ACAT. Ими было выполнено большое количество исследований по грантам РФФИ. Они были первыми в России, кто получил гранты INTAS, участвовали в европейских программах FP4/FP5, выполняли государственные контракты в рамках ФЦП.

В настоящее время в лаборатории (зав. А.П. Крюков) ведутся исследования по двум грантам РНФ и гранту РФФИ. Проводятся исследования по нескольким ключевым направлениям в области информационных технологий и их применения в физике – разработка компьютерных систем распределённого хранения, обработки и анализа данных физических экспериментов класса мегасайнс. Сотрудники участвуют в работе международных проектов по физике частиц – CMS и WLCG в ЦЕРН; в эксперименте TAIGA по изучению астрономических гамма-источников; коллаборации NICA (Дубна).

А.П. Крюков вошёл в число авторов работ по открытию бозона Хиггса на коллайдере БАК (2012). П.А. Байков проводит вычисления многопетлевых поправок к расчёту процессов квантовой теории поля. Продолжаются разработки в области компьютерной алгебры (В.Ф. Еднерал, Г.Б. Шпиз). Е.Ю. Федотова проводит исследования в области суперсимметрии и гравитации.

В 2018 г. начались исследования в новом перспективном направлении – искусственные нейронные сети и их применения в физике высоких энергий.

С участием сотрудников лаборатории было опубликовано 357 статей, из которых 149 в журналах из Top25.

 

Исполнилось 30 лет лаборатории детекторных систем и электроники отдела экспериментальной физики высоких энергий. Лаборатория была образована в 1988 г. как лаборатория калориметрических детекторов (рук. к.ф.-м.н. Г.Л. Башинджагян) с целью разработки кремний-вольфрамового калориметра для строящегося Ускорительно-накопительного комплекса (это был проект, аналогичный БАК). Кроме того, в задачи лаборатории входили: организация производства высокочистого кремния; разработка технологии кремниевых детекторов с предельно низкими токами утечки; малошумящей электроники считывания для кремниевых детекторов; электромагнитного калориметра на базе кремниевых детекторов.

За годы существования лаборатории её задачи расширились. Ведётся разработка и тестирование кремниевых детекторов всех типов (падовых, стриповых, микростриповых (односторонних и двухсторонних)); электроники, в т.ч. полузаказных интегральных микросхем; детектирующих – калориметрических и координатных – систем на базе кремниевых детекторов; разработка on-line и off-line программного обеспечения; сборка и тестирование систем на основе кремниевых детекторов.

Создан современный парк средств разработки и тестирования, в т.ч.: крупные экспериментальные установки: адрон-электронный сепаратор эксперимента ZEUS (DESY, Гамбург); кремниевая матрица эксперимента ATIC (антарктический баллонный эксперимент по изучению космических лучей); передняя часть трековой системы эксперимента D0 (FermiLab, USA); прототип кремний вольфрамового калориметра для будущего линейного коллайдера.; эксперимент НУКЛОН (российский космический эксперимент, в настоящее время идёт активная обработка данных); трековая система эксперимента СВД (У-70, Протвино, ИФВЭ).

Сотрудники участвуют в крупных российских и зарубежных проектах – СВД (ИФВЭ), NICA-MPD (ОИЯИ), НУКЛОН; LHCb, CMS, CLAS12, СВМ, PHENIX.

Налажено сотрудничество с научными центрами: ОИЯИ, ИФВЭ, ИТЭФ, ФИАН, ИК РАН, НИИ Материаловедения, МИФИ, Обнинский университет, МИЭТ, Курчатовский институт; DESY, FNAL, CERN, Ecole Polytechnic, GSI/FAIR, Hamburg University, Charles University (Prague), Physics Institute (Prague), JLAB, BNL.

С 2003 г. лабораторией руководит д.ф.-м.н. М.М. Меркин.

 

Исполнилось 90 лет со дня рождения ведущего научного сотрудника отдела экспериментальной физики высоких энергий Лейкина Евгения Моисеевича. Работает в НИИЯФ с 1968 г. Специалист в области экспериментальной физике высоких энергий. Под его руководством были проведены исследования процессов множественного рождения адронов на данных с пузырьковых камер ОИЯИ и ЦЕРН. Активно участвовал в работе международной коллаборации «Людмила» и в научных исследованиях на пучке гиперонов в составе международного сотрудничества SELEX в Фермиевской национальной лаборатории.

 

Исполнилось 80 лет со дня рождения ведущего научного сотрудника отдела теоретической физики высоких энергий Арбузова Бориса Андреевича. Специалист в области физики элементарных частиц и квантовой теории поля. Впервые предложил описание взаимодействий элементарных частиц в пространстве-времени с дополнительными пространственными измерениями. С использованием принципа компенсации Н.Н.Боголюбова разработал метод исследования явления спонтанного возникновения эффективных взаимодействий в калибровочных теориях в применении к анализу непертурбативных эффектов в квантовой хромодинамике и в электрослабой теории. Результаты сопоставляются с экспериментальными данными, получаемыми на современных коллайдерах.

Ветеран атомной энергетики и промышленности.

 

Исполнилось 80 лет со дня рождения главного научного сотрудника отдела ядерных реакций Зеленской Натальи Семёновны. Работает в НИИЯФ с 1966 г. Специалист в области ядерных реакций низких и средних энергий. Лауреат премии им. М.В.Ломоносова за цикл работ «Новые представления об ориентированных ядерных системах» (соавт., 2003). Заслуженный научный сотрудник Московского университета (2000).

 

Исполнилось 80 лет со дня рождения заведующего отделом электромагнитных процессов и взаимодействия атомных ядер Ишханова Бориса Саркисовича. Специалист в области взаимодействия гамма-квантов с атомными ядрами. Выполнил эксперименты по исследованию структуры сечения и распадных характеристик гигантского дипольного резонанса (ГДР) в реакциях под действием фотонов. Впервые обнаружил промежуточную структуру ГДР на средних и тяжёлых ядрах. Показал, что особенности структуры сечения ГДР обусловлены связью одночастичных возбуждений с коллективными колебаниями ядра. Соавтор открытия «Закономерность конфигурационного расщепления гигантского дипольного резонанса у легких атомных ядер» (№342, 1987). Под его руководством были созданы ускорители электронов нового поколения, организован центр данных фотоядерных экспериментов, задачей которого является сбор и анализ данных в области ядерной физики. Лауреат премии Совета министров СССР (1982). Лауреат премии Правительства РФ в области образования (2008), Лауреат премии им. М.В.Ломоносова за цикл работ «Новые представления о механизме взаимодействия гамма-квантов с атомными ядрами» (соавт., 1994). Лауреат премии им. М.В.Ломоносова за педагогическую деятельность (2003).

Награждён орденом Трудового Красного Знамени (1980).

 

Исполнилось 80 лет со дня рождения главного научного сотрудника отдела космических наук Калмыкова Николая Николаевича. Специалист в области теоретических исследований флуктуаций в развитии ядерных каскадов в атмосфере. Разработал аналитические и полуаналитические методы расчёта характеристик широких атмосферных ливней (ШАЛ), позволившие найти подходы к определению массового состава космических лучей сверхвысоких энергий по данным ШАЛ. Разработал (совместно с С.С. Остапченко) генератор адрон-ядерных и ядро-ядерных взаимодействий QGSJET, который входит в состав программного комплекса CORSIKA. Лауреат премии им. М.В.Ломоносова за работу «Новые методы исследования ШАЛ и физика высоких энергий» (соавт., 1989).

 

Исполнилось 80 лет со дня рождения ведущего научного сотрудника отдела космических исследований Лазутина Леонида Леонидовича. Специалист в области солнечно-земной физики. При его непосредственном участии был выполнен большой цикл работ по проникновению и захвату в магнитосферу Земли протонов солнечных космических лучей, по забросу и ускорению релятивистских электронов-киллеров, по динамике радиационных поясов Земли во время магнитных бурь, по роли суббурь в формировании радиационных поясов. Принимал активное участие в составлении каталога солнечных вспышек и анализе полученных при этом результатов, в создании компьютерных и видеолекций. Автор портала «Солнечно-земная физика».

Награждён орденом «Знак Почёта» (1967).

 

Исполнилось 80 лет со дня рождения старшего научного сотрудника отдела ядерных реакций Спасского Андрея Васильевича. Лауреат премии им. М.В.Ломоносова за цикл работ «Новые представления об ориентированных ядерных системах» (соавт., 2003). Заслуженный научный сотрудник Московского университета (2015).

 

Исполнилось 75 лет со дня рождения главного научного сотрудника отдела микроэлектроники Ковалёва Александра Сергеевича. Под его руководством проводились исследования физических процессов в плазме – несамостоятельного разряда, контролируемого электронным пучком; разряда, возбуждаемого геликонными волнами; плазмы, возникающей при воздействии мощного лазерного излучения на поверхность материалов; плазмы, возбуждаемой на двух радиочастотах для микроэлектроники и проблемой очистки в плазме зеркал для рентгеновской литографии. В последнее время занимается проблемами взаимодействием плазмы с поверхностью пористых материалов с низкой диэлектрической константой. Ведёт исследование импульсного высокочастотного разряда и функции распределения электронов по энергии в плазме методами оптической спектроскопии.

Заслуженный научный сотрудник Московского университета (2004).

 

 

Исполнилось 75 лет со дня рождения старшего научного сотрудника отдела экспериментальной физики высоких энергий Щегловой Лидии Михайловны. Работает в НИИЯФ с 1971 г. Проводила исследования в рамках международного сотрудничества по изучению π-p-взаимодействий в 2м пузырьковой пропановой камере ОИЯИ (Дубна) при 40ГэВ/с; международной коллаборации ОИЯИ-НИИЯФ МГУ-ANL (США) по изучению pd-столкновений в 30 дюймовой пузырьковой камере ANL при 200 ГэВ/c (1974–1976). Работала в эксперименте по изучению ядро-ядерных взаимодействий при 4,2 ГэВ/c на нуклон на 2м пропановой камере ОИЯИ (1980–1992, Дубна). Участвует в работе эксперимента ZEUS на коллайдере HERA в DESY (1992–н.вр., Гамбург).

 

Исполнилось 70 лет со дня рождения старшего научного сотрудника отдела космических наук Манагадзе Александра Константиновича. Участвовал в крупнейшем международном эмульсионном эксперименте «ПАМИР» по исследованию взаимодействий адронов с ядрами атомов воздуха при энергиях 10¹⁴–10¹⁶ эВ (1974–1994); международном баллонном эксперименте по исследованию энергетического спектра и химического состава первичного космического излучения RUNJOB (1995–2005, Россия–Япония). Исследовал новое физическое явление – компланарный разлёт вторичных частиц в акте ядерного взаимодействия при сверхвысоких энергиях и сопутствующих ему особенностей гамма-адронных семейств, регистрируемых как в экспериментах на горах, так и в стратосфере. Осваивает и развивает новую методику исследований – мюонную радиографию крупных геофизических и индустриальных объектов.

 

Исполнилось 70 лет со дня рождения заведующего лабораторией отдела космических наук Рогановой Татьяны Михайловны. Научный руководитель темы «Теоретическое и экспериментальное исследование взаимодействия и переноса излучения в различных средах». Полученные ею результаты внесли заметный вклад в каскадную теорию ливней, обогатив её новыми методами решения уравнений прохождения различных компонент космических лучей через слоистые среды и атмосферу. Участвовала в крупнейшем международном эмульсионном эксперименте «Памир» по исследованию взаимодействий адронов с ядрами атомов воздуха при энергиях 10¹⁴–10¹⁶ эВ (1974–1994). Руководитель с российской стороны международного баллонного эксперимента по исследованию энергетического спектра и химического состава первичного космического излучения RUNJOB (1995–2005, Россия–Япония). Участвует в международном эксперименте OPERA по прямому наблюдению осцилляций нейтрино ν_μ → ν_τ (2005–н.вр.). В 2010 г. был получен и введён в эксплуатацию в НИИЯФ комплекс по автоматизированному сканированию ядерных эмульсий, экспонированных в этом эксперименте. В коллаборации с OPERA было объявлено об открытии осцилляций нейтрино (2015). Заслуженный научный сотрудник Московского университета (2017).

 

Исполнилось 65 лет со дня рождения ведущего научного сотрудника отдела экспериментальной физики высоких энергий Воронина Александра Геннадьевича. Работает в НИИЯФ с 1988 г. Занимался разработкой аппаратуры космической связи и навигации (система КОСПАС-САРСАТ для спасения терпящих бедствие), проводил работы по созданию специализированных интегральных многоканальных микросхем для ядерной электроники. Участвовал в работах по международным проектам, в т.ч. занимался адрон-электронным сепаратором HES установки ZEUS. Разработал комплексную методику для создания многоканальных микросхем считывания для детекторов ионизирующих излучений. Участвует в проектах, связанных с развитием электроники кремниевых детекторов: ATIC, СВД-2, НУКЛОН, CBM, BM@N, NICA/MPD. В НИИЯФ создал стендовую аппаратуру для тестирования кремниевых детекторов, электроники и микросхем считывания, а также блоков электроники с детекторами.

Заслуженный научный сотрудник Московского университета (2018).

 

Исполнилось 60 лет со дня рождения ведущего научного сотрудника отдела электромагнитных процессов и взаимодействий атомных ядер Алимова Андрея Сергеевича. Работает в НИИЯФ с 1981 г. Специалист в области физики ускорителей, СВЧ-техники, ядерной физики. Участвовал в разработке ускоряющих структур для двухстороннего разрезного микротрона MAMI-C на энергию 1.6 ГэВ (2003–2006, Университет Иоганна Гутенберга, Майнц, Германия). Разработал и реализовал уникальные методы настройки ускоряющих структур и других элементов СВЧ техники, которые используются при разработке и создании электронных ускорителей в НИИЯФ. За последние годы им запущено в эксплуатацию более 30-и ускоряющих структур различного типа для мобильных и стационарных досмотровых комплексов, радиографических ускорителей, медицинских ускорителей и ускорителей для стерилизационных комплексов. Лауреат премии им. И.И.Шувалова за цикл работ «Новые физические явления при взаимодействии высокоинтенсивных непрерывных пучков с электромагнитными полями» (соавт., 1995).

 

Исполнилось 60 лет со дня рождения заведующего отделом экспериментальной физики высоких энергий Бооса Эдуарда Эрнстовича. Специалист в области теоретической физики высоких энергий, феноменологии, автоматизации вычислений и моделирования процессов столкновения элементарных частиц на действующих и будущих коллайдерах. Лауреат премии им. М.В.Ломоносова за цикл работ «Наблюдение электрослабого механизма рождения топ-кварка в международном эксперименте DO на коллайдере Тэватрон с использованием новых теоретических и экспериментальных методов, разработанных в НИИЯФ МГУ» (соавт., 2007). Заслуженный научный сотрудник Московского университета (2014).

 

Исполнилось 60 лет со дня рождения заведующего лабораторией тяжёлых частиц и резонансов отдела экспериментальной физики высоких энергий Гладилина Леонида Константиновича. Работает в НИИЯФ с 1981 г. Провёл ряд исследований рождения и свойств адронов, содержащих тяжёлые кварки, в эксперименте ZEUS на электрон-протонном коллайдере HERA и в эксперименте ATLAS на протон-протонном коллайдере LHC. Заслуженный научный сотрудник Московского университета (2015).

 

Исполнилось 60 лет со дня рождения заведующего лабораторией калориметрических детекторов отдела экспериментальной физики высоких энергий Меркина Михаила Моисеевича. Под его руководством была разработана и отлажена технология промышленного производства кремниевых детекторов для физики высоких энергий и физики космических лучей. Активно участвовал в создании регистрирующей аппаратуры на базе кремниевых детекторов для таких крупных экспериментов как ZEUS (DESY, Германия), D0 (FNAL, США), LHCb (ЦЕРН) СВД-2 (ИФВЭ, Россия), баллонного эксперимента ATIC. Является руководителем исследовательских групп НИИЯФ в международных коллаборациях CBM (FAIR, Дармштадт), NICA/MPD (ОИЯИ, Дубна). Лауреат премии им. М.В.Ломоносова за цикл работ «Наблюдение электрослабого механизма рождения топ-кварка в международном эксперименте DO на коллайдере Тэватрон с использованием новых теоретических и экспериментальных методов, разработанных в НИИЯФ МГУ» (соавт., 2007). Заслуженный научный сотрудник Московского университета (2017).

 

Новое в структуре. Из структуры отдела физики атомного ядра исключены лаборатория ядерно-спектроскопических методов и лаборатория электронно-ядерных и молекулярных процессов (приказы по НИИЯФ №56 от 02.03.2018, №122 от 18.06.2018).

 

Наука. План научно-исследовательской работы включает 33 темы.

 

 

Новое колено в спектре космических лучей. Обнаружено новое колено в спектре космических лучей вблизи магнитной жёсткости ~10 ТэВ/нуклон во всех доступных для исследования обильных (т.е. рождённых главным образом в источниках) компонент космических лучей. Открытие сделано благодаря тому, что в спектрах тяжёлых ядер удалось продвинуться в недоступную ранее область высоких энергий. Статистическая значимость излома в трёх исследованных ядерных группах (протоны, ядра гелия, ядра от углерода до железа) превышает 4,2 стандартных отклонения в каждой из групп. В области излома происходит изменение спектрального индекса на величину ~0,5.

 

Объединённый энергетический спектр по данным Тункинских установок. Черенковская установка для регистрации широких атмосферных ливней (ШАЛ) Тунка-133 набирала данные в течение 7 зимних сезонов (2009–2017). Получен дифференциальный энергетический спектр всех частиц в диапазоне энергий 6·10¹⁵ – 2·10¹⁸ эВ за 2175 часов. Спектр по данным установки TAIGA-HiSCORE получен с помощью 30 станций первой очереди за 35 ясных безлунных ночей зимой 2017–2018 гг. Энергия первичной частицы выше 10¹⁵ эВ измерялась, как и на установке Тунка-133, по параметру плотности потока черенковского света на расстоянии 200 м от оси. Для меньших энергий разработан метод определения энергии по потоку света вблизи оси ливня. В результате построен спектр в диапазоне 2·10¹⁴ – 10¹⁷ эВ. Объединённый спектр по двум установкам охватывает диапазон 2·10¹⁴ – 2·10¹⁸ эВ и демонстрирует на нижнем пороге прекрасное согласие с результатами прямых спутниковых и баллонных экспериментов, а на предельно высоких энергиях согласие в пределах статистических ошибок с результатами гигантских установок Telescope Array и Auger.

 

Анализ экспериментальных данных международного эксперимента OPERA. Завершён физический анализ экспериментальных данных международного эксперимента OPERA. Целью эксперимента OPERA являлось исследование осцилляций μ-нейтрино в t-нейтрино, проявлявшихся при прохождении нейтринного пучка из ЦЕРНА до подземной лаборатории Гран Сассо (CNGS, Италия). Приведены результаты окончательного анализа всех данных за период с 2008 по 2012 гг., что соответствует 17.97·10¹⁹ соударениям протонов с мишенью в ЦЕРНе (Physical Review Letters, 2018). При рассмотрении использовались менее строгие, чем в предыдущих сериях анализа, критерии отбора, которые дали 10 событий-кандидатов, уменьшив статистическую неопределённость в измерении параметров осцилляций и свойствах n_t. Для идентификации событий был применён многопараметрический метод, и открытие появления n_t подтвердилось на уровне значимости 6.1σ. С точностью 20% было измерено Δm₂₃² = 2.7·10^-3 эВ² в случае полного смешивания (sin²teta₂₃=1).

 

Ионный состав радиационных поясов Земли в диапазоне от 100 кэВ до 100 МэВ/нуклон: 50 лет исследований. Опубликован обзор (Alexander S. Kovtyukh. Space Science Reviews 214(8), 124:1-124:30 (2018)), в котором рассматриваются пространственные, энергетические и угловые распределения потоков ионов в радиационных поясах Земли вблизи экваториальной плоскости, в средних геомагнитных широтах и на малых высотах, в частности распределения всех основных ионных компонентов от протонов до Fe (включая изотопы водорода и гелия) и их вариации под действием солнечной и геомагнитной активности. Для ионов с Z ≥ 2 и особенно для ионов с Z ≥ 9 эти вариации намного больше, чем для протонов, и они не имеют прямой связи с интенсивностью магнитных бурь (Z – заряд ядра атома относительно заряда протона). Рассмотрены основные физические механизмы генерации потоков ионов в радиационных поясах Земли и потери этих ионов, а также солнечный ветер, солнечные космические лучи, галактические космические лучи и аномальный компонент космических лучей в качестве источников ионов в радиационных поясах.

 

Электризация геостационарного спутника Электро-Л2 в тени Земли. С помощью электростатических спектрометров электронов и протонов горячей магнитосферной плазмы, установленных на геостационарном метеорологическом спутнике Электро-Л2, получены данные о дифференциальных энергетических спектрах частиц плазмы в диапазоне 0,04 – 11,03 кэВ на освещённых участках орбиты и при пересечении спутником тени Земли. По характерным отличиям двух групп спектров определены значения потенциала металлического корпуса спутника и параметры окружающей магнитосферной плазмы при различных уровнях геомагнитной активности. Обработка экспериментальных данных выполнена с помощью программного комплекса COULOMB, разработанного в НИИЯФ для моделирования электризации космических аппаратов.

 

 

Распад бозона Хиггса на пару кварков b и анти-b. 28 августа экспериментальной коллаборацией CMS в ЦЕРН было заявлено о наблюдении распада бозона Хиггса на пару кварков b и анти-b, представляющем собой ещё одну важную веху в изучении свойств бозона Хиггса и его взаимодействий с другими частицами в рамках Стандартной модели. Этот физически значимый результат опубликован в 2018 г в журнале Physical Review Letters (Phys. Rev. Lett. 121, 121801 (2018)). НИИЯФ и отделение ядерной физики физического факультета активно участвуют в работе коллаборации CMS наряду с другими научными центрами России, объединёнными в содружество RDMS/Russia and Dubna Member States. Сотрудники МГУ внесли существенный вклад в моделирование и анализ сигнала бозона Хиггса в различных каналах его рождения и модах распада, в том числе в исследование основных фоновых процессов к сигналу бозона Хиггса в моде распада на b-кварки, связанных с парным и одиночным рождением топ-кварка. Проведён поиск рождения бозона Хиггса Стандартной модели в ассоциации с парой t кварков и в распаде на пару b кварков в данных эксперимента ATLAS. Отобранные события содержали один или два электрона или мюона от распадов кварков, и струи, порождённые b кварками.

 

Описание инклюзивного рождения бозона Хиггса на LHC в рамках факторизационного подхода. Рассмотрен процесс инклюзивного рождения бозона Хиггса в протон-протонных столкновениях на коллайдере LHC (ЦЕРН). В расчётах было использовано выражение для амплитуды вне массовой поверхности (полученное с учётом ненулевых поперечных импульсов начальных глюонов) лидирующего подпроцесса глюон-глюонного слияния g*g* → H, которое включает в себя также различные каналы распада H → gg, H → ZZ* → 4l и H → W⁺W^– → eμnn. Полученные предсказания для полных и различных дифференциальных сечений рассматриваемого процесса хорошо согласуются с последними экспериментальными данными коллабораций CMS и ATLAS для разных мод распада бозона Хиггса при энергиях s^1/2=8 и 13 ТэВ.

 

Рождение антипротонов в протон-гелиевых соударениях. В условиях эксперимента LHCb измерено сечение прямого рождения антипротонов в протон-гелиевых соударениях при энергиях протонов 6.5 ТэВ и покоящемся ядре гелия. Измерения охватывают импульсы антипротонов от 12 до 110 ГэВ/с и представляют собой первое прямое определение сечения образования антипротонов в столкновениях p-He.

 

Расчёт асимптотических нормировочных констант гамовской волновой функции для резонансов в α-α системе в низших состояниях 0⁺ и 2⁺, а также в α+¹²С системе в низших состояниях 0⁺,1^–, 2⁺, 2⁺ и 3^–. Исследованы свойства резонанса в основном состоянии 0⁺ нестабильного ядра ⁸Ве. Результаты вычислений стабильны по отношению к использованному методу и модели для энергетической зависимости фазы рассеяния α-α. Данный долго живущий 0⁺ уровень основного состояния ⁸Ве играет важную роль в возникновении органического мира на Земле. Выполненные исследования свойств резонансов ядра ¹⁶О с использованием Δ-метода важны, поскольку стандартный метод с подгонкой функции эффективного радиуса неприменим к столкновению α+¹²С. Результаты являются новыми и могут быть применены в ядерной астрофизике для расчёта сечения радиационного захвата, играющего важную роль в создании новых элементов, а также в теории ядерных реакций, использующих диаграммы Фейнмана.

 

Описание новых высокоточных данных международной коллаборации ANKE-COSY по дифференциальным сечениям упругого dp-рассеяния при энергиях Tp ~ 900 МэВ. Описание новых высокоточных данных получено в рамках обобщённой дифракционной модели (уточнённой модели Глаубера), развитой в предыдущие годы. Модель полностью учитывает спиновую структуру сталкивающихся частиц, т.е. включает точные спиральные NN-амплитуды и точные дейтронные волновые функции. В расчётах были использованы новые результаты парциально-волнового анализа NN-рассеяния группы SAID (2016). Найденное согласие теоретических расчётов с данными подтверждает высокую степень точности развитой модели при небольших переданных импульсах |t|, а расхождения в области более высоких |t| позволяют судить о проявлении трёхчастичных сил. Помимо этого, получены теоретические предсказания для ряда поляризационных наблюдаемых в упругом pd-рассеянии при энергиях T_p = 800–1000 МэВ.

 

 

Управление скоростью спонтанного распада изомерного состояния 3/2⁺(7–8 эВ) ядра ²²⁹Th. Теоретически предсказана и в экспериментах (совместно с МИФИ) подтверждена принципиальная возможность управления скоростью спонтанного распада аномально низколежащего изомерного состояния 3/2⁺(7–8 эВ) ядра ²²⁹Th в диэлектрической среде с границами. Это позволяет примерно на порядок сузить линию излучения и достигнуть беспрецедентной (на уровне 10^–20) относительной точности ядерных часов на базе ²²⁹Th. Предсказана неэкспоненциальность распада ансамбля изомерных ядер ^229mTh в тонких плёнках, микросферах и других диэлектрических структурах с большой шириной запрещённой зоны.

 

Синтез германида диспрозия в метастабильном состоянии. Совместно с РАН синтезирован германид диспрозия в метастабильном состоянии и выяснено, что в этом соединении сосуществуют два явления сложного магнетизма. При понижении температуры были обнаружены два фазовых перехода: первый – при температуре T_CDW ≈ 80⁰K связан с образованием волны зарядовой плотности, а второй – при температуре T_N ≈ 18⁰K – с образованием антиферромагнитного спирального упорядочения магнитных моментов диспрозия. В будущем работа может привести к новому пониманию сложного магнетизма в редкоземельных элементах и открытию новых перспективных материалов.

 

Полная реконструкция волновых функций электронов при фотоионизации положительно заряженных ионов. На лазере на свободных электронах FERMI (Триест, Италия) впервые проведена полная реконструкция волновых функций связанных и несвязанных электронов при фотоионизации положительно заряженных ионов (Nature Physics). Работа относится к классу так называемых «полных экспериментов» – проблеме, постановка которой универсальна для всех квантовых процессов. Сотрудники НИИЯФ инициировали само исследование, разработали теоретическое обоснование полного эксперимента и выполнили численное моделирование. Результаты этой фундаментальной работы важны для изучения нелинейных процессов, генерируемых новыми источниками сверхкоротких ультрафиолетовых и рентгеновских импульсов.

 

Экспериментальное подтверждение нарушения симметрии электронной эмиссии при фотоионизации положительного иона в области вакуумного ультрафиолета. Нарушение симметрии, предсказанное ранее учёными НИИЯФ, было подтверждено международной исследовательской группой. Оказалось, что так называемые недипольные эффекты могут играть важную роль в последовательной эмиссии электронов даже на длинах волн, при которых эмиссию принято считать симметричной. Эффект наблюдался при последовательном испускании электронов из газа аргона при длине волны фотонов 25 нм. При этой конкретной длине волны недипольные эффекты усиливаются, что позволило продемонстрировать значительное нарушение симметрии эмиссии электронов для нейтрального и создаваемого в процессе эксперимента ионного вещества (Nature Communications). Результаты важны для будущих экспериментов по электронной эмиссии из атомов и молекул при высоких интенсивностях излучения, экспериментов с фемто- и пикосекундным разрешением по времени, приложениях в физике конденсированных сред, а также в астрофизических явлениях.

 

 

Новый тип вейвлет-нейронной сети. Предложен новый тип ВНС с адаптивными окнами, предназначенный прежде всего для обработки сигналов. Для данного типа ВНС положения окон и уровни вейвлетов определяются с помощью специальной итерационной процедуры. Сравнение с линейными моделями и нейронными сетями типа многослойный персептрон на эталонных задачах показывает преимущество нового алгоритма.

 

Управление распределёнными хранилищами данных на основе метаданных, умных контрактов и блокчейн-технологии. Предложен новый подход на основе блокчейн-технологий и смарт-контрактов к созданию отказоустойчивой, безопасной, надёжной с точки зрения сохранности и защищённости записей от случайных или намеренных искажений распределённой системы управления метаданными провенанса данных, а также правами доступа к данным в распределённых хранилищах. Реализация предложенного подхода основана на эксклюзивном (permissioned) типе блокчейнов и на блокчейн-платформе Hyperledger Fabric совместно с Hyperledger Composer.

 

Конференции. Организованы и проведены:

– Ломоносовские чтения – 2018. Секция «Ядерная физика» (16–24 апр.);

– XLVIII международная Тулиновская конференция по физике взаимодействия частиц с кристаллами (29–31 мая) и научная школа по ионно-пучковым технологиям для студентов, аспирантов и молодых учёных (31 мая – 1 июня);

– 26^th Extended European Cosmic Ray Symposium and 35^th Russian Cosmic Ray Conference (6–10 июля).

 

Доктора и кандидаты наук 2018 г. Старший научный сотрудник отдела микроэлектроники Кленов Николай Викторович защитил докторскую диссертацию «Принципы построения устройств для приёма и обработки сигнала на основе макроскопических квантовых эффектов в сверхпроводниках» (специальности 05.12.04 – Радиотехника, в т.ч. системы и устройства телевидения, 05.27.01 – Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах). Разработаны методики: анализа токового транспорта в гетероструктурах со сверхпроводящими материалами для субмикронных воспроизводимых джозефсоновских контактов и компактных (до 100 нм) фазовых батарей – базовых элементов когнитивных широкополосных систем приёма и обработки сигналов; создания базовых элементов постоянных запоминающих устройств на основе джозефсоновских гетероструктур со сверхпроводящими, изолирующими и магнитными слоями в области слабой связи (длительность операции «Считывание» уменьшена до 10 пс). Для базовых элементов оперативных запоминающих устройств выявлены возможности сделать длительность операции «Запись» менее 1 нс. Предложены методы создания ячеек для нейросетевого блока обработки сигналов на основе одно- и двух-контактных сверхпроводящих квантовых интерферометров, шунтированных дополнительной индуктивностью; Разработана концепция осуществления манипуляций с состояниями кубита за счёт приложения пикосекундных импульсов магнитного потока за счёт воздействия распространяющихся по нелинейным джозефсоновским резонаторам солитоноподобных возбуждений.

Старший научный сотрудник отдела физики атомного ядра Новиков Николай Викторович защитил докторскую диссертацию «Сечения перезарядки и распределение по зарядам в пучках ускоренных ионов, проходящих через газообразные и твёрдые мишени» (специальность 01.04.20 – Физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника). Работа посвящена теоретическому описанию сечений перезарядки и зарядовых распределений ионов в пучках, прошедших через газообразную или твёрдую мишени. Теоретический подход к учёту взаимодействия пучков ионов с веществом основан на развитии квантово-механических методов описания сечений потери и захвата ионом одного электрона и использует экспериментальные данные, а также эмпирические соотношения для сечений перезарядки и параметров равновесного зарядового распределения. Предложенные методы позволили решить ряд задач с участием ионов: вычислены зарядовые и энергетические распределения ионов в пучках, прошедших через среду и отражённых от поверхности; получены потери энергии ионов в процессе перезарядки; исследованы особенности формирования неравновесного зарядового распределения в ионных пучках для тонкой мишени; проведены оценки толщины мишени, необходимой для установления равновесного зарядового распределения ионов.

Старший научный сотрудник отдела микроэлектроники Соловьёв Игорь Игоревич защитил докторскую диссертацию «Сверхпроводящие квантовые интерферометры для устройств приёма сигнала и обработки информации» (специальность 01.04.15 – Физика и технология наноструктур, атомная и молекулярная физика). Работа направлена на развитие методов расчёта сверхпроводниковых интерферометрических схем на базе джозефсоновских контактов и подходов создания на их основе элементной базы устройств приёма сигнала и обработки информации. Соответствующий цикл исследований включает построение отсутствующих аналитических выражений описания отклика сверхпроводящих квантовых интерферометров на внешний магнитный сигнал, оптимизацию схем аналоговых и цифровых преобразователей магнитного сигнала в напряжение на базе СКВИД, а также развитие методов применения магнитных джозефсоновских контактов в схемах сверхпроводниковой логики и памяти.

 

Кандидатские диссертации защитили: мл.н.с. отдела микроэлектроники Зотович Алексей Иванович («Деградация нанопористых диэлектриков в высокочастотной плазме и способы её уменьшения»); мл.н.с. лаборатории адаптивных методов обработки данных Лаптинский Кирилл Андреевич («Лазерная спектроскопия многофункциональных фотолюминесцентных маркеров на основе углеродных наночастиц»); мл.н.с. отдела микроэлектроники Миронович Кирилл Викторович («Механизмы роста, структурные и функциональные свойства плазмохимически осаждённых наноструктурированных графеноподобных плёнок»); мл.н.с. отдела космических наук Парунакян Давид Алексеевич («Взаимодействие солнечного ветра с магнитным полем Меркурия»); н.с. отдела ядерных реакций Пасхалов Антон Анатольевич («Экспериментальное исследование процесса испускания внутреннего тормозного излучения при α распаде ²¹⁴Po»); н.с. отдела космических наук Подзолко Михаил Владимирович («Моделирование радиационных условий в гелиосфере для межпланетной миссии к системе Юпитера»); н.с. отдела физики атомного ядра Юдин Сергей Николаевич («Переходы в антипротонных атомах и ионах гелия при столкновениях с атомами гелия»); н.с. отдела электромагнитных процессов и взаимодействия атомных ядер Юров Дмитрий Сергеевич («Нормальнопроводящие линейные ускорители электронов непрерывного действия для прикладных целей»).

 

Довузовское образование. В результате двухлетнего взаимодействия лаборатории общего и специального практикума с Гимназией МГУ работа в практикумах НИИЯФ включена в учебный план школы. В каждом семестре группа гимназистов инженерного, физико-математического и естественнонаучного профиля будет проходить цикл из 12 занятий по атомной, ядерной физике и физике космоса. Первый цикл занятий состоялся в осеннем семестре 2018 г.

 

Публикации. Опубликовано более 458 статей в высокорейтинговых научных журналах.

 

Черняев А.П. Радиационные технологии. Наука. Народное хозяйство. Медицина;

Nymmik R., Miroshnichenko L., Kuznetsov N. et al. Extreme Events in Geospace.

 

 

Исупов Е.Л., Ишханов Б.С., Клименко В.А. и др. Протон;

Ишханов Б.С., Борисов М.А., Иванова Н.В. и др. Радиоактивные распады атомных ядер;

Кечкин О.В., Денисова И.П. Дифференциальные уравнения;

Коротких В.Л. Эффекты кварк-глюонной плазмы в столкновениях релятивистских ионов;

Третьякова Т.Ю. Справочные таблицы по физике частиц и атомного ядра;

Черняев А.П. Сборник задач по общей физике;

Boos E. Quantum Field Theory and the Electroweak Standard Model.