МГУ–2013: Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына

Наука. По данным ИАС «Наука–МГУ» в 2013 г. число статей в реферативных базах научной информации Web of Science и Scopus составило 550 и 600, соответственно (в 2009 г. число таких статей – 350 и 400). Доля НИИЯФ в общем числе публикаций МГУ в Web of Science составляет около 15%, что является высоким показателем.

За последние 2 года увеличилось количество статей сотрудников в высокорейтинговых журналах Top25 (25% журналов с максимальным импакт-фактором в каждой тематической категории Web of Science). По данным ИАС «Наука–МГУ» в 2013 г. доля таких публикаций составила более 60% от всех статей института. В этом году в МГУ было опубликовано около 1100 статей в высокорейтинговых журналах, из них около 400 были написаны сотрудниками. На конец 2013 г. более 60 учёных НИИЯФ имеют индекс цитируемости свыше 1000 и индекс Хирша выше 15.

Одним из значимых достижений коллектива института, работающего по направлениям «Астрофизика космических лучей» и «Космическая физика» – участие в выигрыше права на проведение в МГУ 40-й юбилейной сессии КОСПАР (авг. 2014).

 

 

В международном баллонном эксперименте ATIC измерены отношения потоков тяжёлых ядер с зарядами от 16 до 24 к потоку железа. Эти отношения в области от 5 до 50 ГэВ на нуклон ожидаемо падают с ростом энергии. Однако режим падения неожиданно и резко сменяется ростом при больших энергиях. Статистическая значимость этого явления составляет 99.7%. Показано, что возможно объяснение явления в модели закрытой галактики с включёнными локальными областями, содержащими источники космических лучей. Солнце находится в одной из таких областей, называемой Local Bubble. Эта модель объясняет также уположение спектров первичных обильных ядер, измеренное ранее в экспериментах ATIC, CREAM и PAMELA около 200–300 ГэВ на нуклон.

Продолжен международный нейтринный эксперимент OPERA по прямому наблюдению осцилляций нейтрино в канале ν_μ→ν_t. К настоящему времени обнаружено три события-кандидата на взаимодействие таонного нейтрино в эмульсионном детекторе по каналу заряженного слабого тока. Согласно [New results on ν_μ → ν_t appearance with the OPERA experiment in the CNGS beam], гипотеза о том, что события-кандидаты вызваны известными источниками фона (в дальнейшем – «гипотеза только фона») может быть отвергнута на уровне статистической значимости 2.4 σ, если в анализе учитываются только два первых события-кандидата, и на уровне 3.2–3.5 σ при использовании всех трёх событий [G. De Lellis on behalf of the OPERA Collaboration, LNGS Seminar (March 2013)]. В НИИЯФ в рамках альтернативного подхода, основанного на классификации событий-кандидатов, обнаруженных в эксперименте OPERA, с использованием метода многомерной байесовой классификации b и созданного банка моделированных событий проведён расчёт статистической значимости наблюдения событий Z₀, инициированных ν_t. Все три события-кандидата классифицированы как таонные. Показано, что величина Z₀ в рамках сделанных предположений составляет ≈4 σ, т.е получено сильное указание в пользу прямого наблюдения осцилляций нейтрино в канале ν_μ→ν_t в эксперименте OPERA.

Осуществлено три сеанса измерений черенковского света ШАЛ с помощью мобильной астрофизической обсерватории СФЕРА при высотах подъёма установки 600–900 м над уровнем замёрзшей поверхности оз. Байкал. Общая длительность измерений составила 33 ч. 7 мин., зарегистрировано 3813 событий, из которых 459 включены в общий банк событий от ШАЛ, созданный за три года измерений. Проведена работа по калибровке светоприемников установки СФЕРА.

По результатам обработки данных получен спектр в области энергий от 10¹⁶ до нескольких единиц 10¹⁷ эВ. Показано, что в области энергий 3·10¹⁶ – 1.5·10¹⁷ эВ доля лёгкой компоненты составляет 21±11%.

Мюонная радиография может применяться для объектов вплоть до километрового размера. Она использует те же основные принципы, что и медицинская радиография: поглощение пучка (мюонного вместо рентгеновского) при пересечении вещества (скала или строительные материалы) и чувствительное устройство. Преимуществами метода является его неинвазивность и использование природного источника излучения.

В рамках госконтракта «Развитие производства ядерной эмульсии в России и создание комплекса автоматизированной измерительной аппаратуры для сканирования эмульсий, используемых для прикладных задач мюонной радиографии» был проведён тестовый эксперимент по экспозиции ядерноэмульсионных детекторов в помещении ускорительного зала 19-го корпуса НИИЯФ с целью регистрации массивного объекта методом мюонной радиографии, проведены моделирование этого эмульсионного эксперимента и измерения эмульсий на имеющихся автоматических сканаторах. Тестовый эксперимент, впервые проведённый в нашей стране, подтвердил возможность опознавать разности плотностей объектов с помощью осваиваемой методики.

Сигналы в наземных и подземных сцинтилляционных детекторах Якутской установки от частиц ШАЛ измеряются в некоторых практических единицах. В качестве таких единиц используются величины сигналов в этих детекторах от почти вертикальных мюонов. Эти сигналы от мюонов в наземных и подземных детекторах были рассчитаны с помощью пакета GEANT4. Реальная экспериментальная калибровка наземных и подземных детекторов, выполненная на Якутской установке, была промоделирована в вычислениях. Результаты расчётов показали заметную разницу ~5% в величине энергии, выделенной в этих двух детекторах. При интерпретации данных о доле мюонов в ШАЛ, наблюдённых на Якутской установке, это различие следует учитывать для получения корректных выводов о составе первичного космического излучения при сверхвысоких энергиях. Было проведено сравнение наблюдённой на Якутской установке доли мюонов на расстоянии 600 м от оси вертикальных ШАЛ с результатами вычислений. Вычисления проводились с помощью пакета CORSIKA 6.616 в рамках моделей QGSJETII-03 и Gheisha-2002d с учётом поправок на генерацию мюонов. Проведённое сравнение позволяет сделать вывод о лёгком составе частиц первичного космического излучения в области энергий ~2×10¹⁸ – 10¹⁹ эВ.

Была разработана и усовершенствована универсальная версия параболоидной модели магнитосферы. Такая модель после соответствующего масштабирования может быть использована для моделирования взаимодействия солнечного ветра с магнитосферами четырёх планет Солнечной системы с собственным магнитным полем: Меркурия, Земли, Юпитера и Сатурна. Эта же модель была использована для моделирования формирования токового диска в магнитосфере экзопланеты типа «горячего» Юпитера. При радиальном разлёте плазмы и потере её угловой скорости возникают продольные токи трансформирующие энергию вращения в разогрев верхней термосферы. Численные оценки джуолева разогрева авроральной ионосферы Юпитера дают 14 ПВт. Это может служить объяснением наблюдаемому факту перегрева верхней термосферы планет–гигантов. Речь идёт о превышении температуры термосферы над равновесной температурой абсолютно чёрного тела, помещённого на орбиту планеты. Применительно к магнитосфере Меркурия были смоделированы траектории энергичных заряженных частиц в магнитосфере Меркурия и выделены области повышенной плотности таких частиц.

Для Меркурия – ближайшей к Солнцу планеты, важнейшую роль играет межпланетное магнитное поле (ММП), особенно его радиальная компонента. С использованием параболоидной модели магнитосферы Меркурия рассчитана топология магнитосферного магнитного поля для различных направлений ММП, включая примеры, характерные для первого пролёта КА Messenger. Радиальная компонента ММП в зависимости от её знака приводит к образованию квазинейтральной линии в одном из каспов. С этим процессом может быть связана генерация событий переноса потока (FTEs) в районе каспа Меркурия. Приведены примеры по данным Messenger, подтверждающие этот результат для Меркурия.

Уникальный набор снимков УФ сияний в северной полярной шапке Сатурна был получен на КТ Hubble в 2011 и 2012 гг. в то время, когда КА Cassini измерял ММП перед головной ударной волной. Эта редкая ситуация позволила с помощью параболоидной модели магнитосферы определить расположение источников ярких полярных сияний проектированием их из северного полушария вдоль магнитных силовых линий в магнитосферу. Было обнаружено, что постоянно присутствующая утренняя дуга сияний проектируется в утренне-дневной сектор от внутреннего края кольцевого тока до его внешнего края и дальше в зависимости от её ширины. Такое расположение и отсутствие реакции на ММП предполагает связь с кольцевым током и процессами в ночной магнитосфере. Более высокоширотные сияния, наблюдаемые временами в дневные и/или в вечерние часы, расположены вблизи границы между открытыми и замкнутыми силовыми линиями и связаны с магнитным пересоединением.

Построена и исследована самосогласованная модель сравнительно тонкого токового слоя с учётом продольной неоднородности магнитного поля. Показано, что нелинейная динамика заряженных частиц плазмы в токовом слое полностью определяет его равновесную структуру. Электроны, пролётные и квазизахваченные ионы перераспределяются вдоль магнитосферного хвоста в зависимости от величины поперечной магнитной компоненты, благодаря чему профили плотности тока имеют продольно неоднородную многомасштабную структуру. Квазиадиабатическая модель предсказывает структуру тонких токовых слоёв в антисолнечном направлении.

Создан алгоритм для вычисления глобального электронного содержания до высоты 20 200 км. Выполнены расчёты этой величины с использованием данных системы глобального позиционирования о полном электронном содержании в каждой ячейке интегрирования с учётом высотной зависимости электронной концентрации и стандартной модели ионосферы. Эта величина служит индикатором инжекции плазмы в ионосферу и плазмосферу во время положительной фазы буревых возмущений в течение 24 час. на величину 10–20% с последующим спадом и выбросом плазмы в течение 40 час. Используется метод наложенных эпох, центрированных на начало отрицательной фазы в глобальном электронном содержании ионосферы и плазмосферы в пределах трёх земных радиусов на фоне спокойных условий по пятидневному медианному значению в 2001–2011 гг. Установлено, что уменьшение глобального электронного содержания начинается синхронно с уменьшением скорости солнечного ветра.

С целью прогнозирования радиационных условий в открытом космическом пространстве (ОКП) была создана система, позволяющая оценить экстремальное (максимально низкоширотное) положение границы проникновения солнечных космических лучей (СКЛ) в магнитосферу Земли на высотах до 1000 км. Данная система использует эмпирическую зависимость положения границы проникновения протонов СКЛ от значений Dst и Кр индексов. Значения Кр и Dst прогнозируются на час вперед при помощи искусственных нейронных сетей на основании данных о параметрах солнечного ветра (СВ) и ММП. Для прогнозирования часовых значений потока релятивистских электронов с энергией выше 2 МэВ используются искусственные нейронные сети типа персептрон.

Методами многомасштабного моделирования исследованы механизмы структурных повреждений углеродных нанотрубок, графена и нанотрубок из нитрида бора сверхтепловыми атомами кислорода. Показано, что в разреженной газовой среде, типичной для условий полёта космических аппаратов в околоземном пространстве, наиболее вероятным механизмом продольного разрушения (unzipping) нанотрубок является воздействие одиночных атомов кислорода на участки поверхности нанотрубок с эфирными группами, характеризуемыми сильной деформацией межатомных связей. Нанотрубки из нитрида бора значительно более устойчивы к воздействию атомарного кислорода по сравнению с углеродными нанотрубками. Структурные повреждения в графене за счёт исследованного механизма менее вероятны из-за интенсивной десорбции молекул кислорода с его поверхности. Полученные результаты позволяют выработать рекомендации по применению углеродных и борнитридных наноструктур и материалов на их основе в космической технике.

 

 

В экспериментах CMS и ATLAS на Большом адронном коллайдере выполнены измерения характеристик открытого в 2012 г. бозона Хиггса. Результаты находятся в согласии с ожидаемыми в Стандартной модели (СМ).

Экспериментальное открытие нового бозона коллаборациями CMS и ATLAS в 2012 г. поставило вопрос, соответствуют ли свойства найденной частицы свойствам бозона Хиггса СМ. В 2013 г. сигнал рождения бозона Хиггса зарегистрирован на большей статистике в каналах распада на gg, ZZ*, WW*. Получены первые указания на обнаружение бозона Хиггса в распадах на b анти-b кварк,t⁺t^–. Суммарная статистическая достоверность регистрации бозона достигает более 7 стандартных отклонений в каждом эксперименте. Масса бозона, измеренная в эксперименте CMS, составляет 125.7±0.3(стат)±0.3(сист) ГэВ, в эксперименте ATLAS 125.5±0.2(стат)+0.5–0.6(сист) ГэВ. Определены спин и чётность новой частицы J^P = 0⁺, что соответствует ожидаемым в СМ для бозона Хиггса. Альтернативные квантовые числа 0-, 1+, 1-, 2+ исключены на уровнях достоверности 98–99%. Для более детального исследования необходима бóльшая статистика при более высокой энергии столкновений, предусмотренной программой модернизации Большого адронного коллайдера (БАК).

Получено статистически достоверное наблюдение бозона Хиггса в эксперименте D0 на коллайдере Теватрон в канале распада на пару b анти-b кварков на уровне достоверности 3.2 стандартных отклонения. Этот результат особенно важен, потому что для экспериментов на БАК выделение этой моды представляет серьёзную проблему. Масса бозона Хиггса, измеренная на БАК, попадает в интервал значений масс, полученный на Теватроне.

Процесс одиночного рождения топ-кварка в t-канальной моде зарегистрирован на уровне статистической достоверности 7.7 стандартных отклонений в эксперименте D0 на коллайдере Теватрон. Впервые удалось независимо выделить s-канальную моду одиночного рождения. Измеренные сечения s-канальной и t-канальной мод составляют: σ(s-канал) = 1.10+0.33–0.31 пб; σ(t-канал) = 3.07+0.53–0.49 пб. Ранее первое наблюдение одиночного рождения топ-кварка в t-канальной моде на уровне достоверности в 3 стандартных отклонения было отмечено премией им. М.В.Ломоносова I степени 2007 г.

Впервые выполнено наблюдение сверхредкого распада B⁰_s → m⁺m^–и измерена его парциальная ширина. Измеренное значение парциальной ширины распада соответствует предсказаниям Стандартной модели (СМ).

Распады B⁰_s → m⁺m^–и B⁰ → m⁺m^–очень сильно подавлены, а их парциальные ширины с высокой точностью предсказаны в рамках CM. Ширины именно этих распадов наиболее чувствительны к проявлениям новой физики. Следовательно, любое экспериментально полученное отклонение от теоретических предсказаний являлось бы однозначным признаком существования физики за пределами СM. Анализ данных, полученных экспериментом LHCb на интегральной светимости 1 фбн^–1 при энергии протон-протонного столкновения 7 ТэВ и на интегральной светимости 2 фбн^–1 при энергии протон-протонного столкновения 8 ТэВ, показал для распада B⁰_s → m⁺m^–превышение сигнала над фоном с достоверностью 4.0 стандартных отклонения. Полученное значение парциальной ширины этого распада составило величину Br(B⁰_s → m⁺m^–) = (2.9+1.1–1.0)´10^–9, что находится в хорошем согласии со СМ. На основании анализа тех же данных получен верхний предел на парциальную ширину распада B⁰ → m⁺m^–: Br(B⁰ → m⁺m^–) < 7.4´10^–10 на уровне достоверности 95%, что также не противоречит предсказаниям СМ.

Проанализированы объединённые данные коллабораций H1 и ZEUS о рождении очарованных кварков в глубоконеупругом рассеянии на электрон-протонном коллайдере HERA. Приведённые дифференциальные сечения и вклад с-кварков в структурную функцию протона получены в области виртуальности обменного фотона

2.5 < Q² < 2000 ГэВ² и области переменной Бьёркена 3·10^–5 < x < 5·10^–2. Определена величина бегущей массы с-кварка, mc(mc) = 1.26±0.05(эксп) ±0.03(мод)±0.02(парам)±0.02(αs) ГэВ. Оценено влияние полученной величины на предсказания сечений рождения W^± и Z на LHC.

В эксперименте ZEUS проведено измерение рождения возбуждённых очарованных мезонов D₁(2420) и D₂*(2460), определены массы и ширины возбуждённых D - мезонов и параметр спиральности D₁(2420) мезона. Измерены вероятности адронизации с-кварка с образованием возбуждённых D - мезонов.

Впервые измерены спиновые корреляции на установке ANKE ускорителя COSY (Юлих, ФРГ) при взаимодействии пучка поляризованных дейтронов 353 МэВ и 600 МэВ с поляризованной протонной мишенью. Полученные результаты находятся в хорошем согласии с парциальным волновым анализом. Признаки нарушения изоспиновой симметрии не обнаружены.

В рамках эксперимента DIRAC на ускорителе PS CERN завершена
работа по анализу пар K⁺p^- и p⁺K^- мезонов, набранных в 2008–2010 гг., с целью измерения времени жизни pK-атома. Время жизни pK атомов обратно пропорционально квадрату разности длин пион-каонного s-волнового рассеяния в состоянии с изоспином 1/2 и 3/2: |a_1/2 – a_3/2|². Разность длин рассеяния a_1/2 и a_3/2 предсказана в рамках киральной теории возмущений с точностью 4%. Измерение времени жизни pK атомов позволит проверить модельно-независимым способом предсказания о нарушения киральной SU(3)_L * SU(3)_R симметрии в КХД для процессов с тремя каварками: u, d и s.

Процессы рождения прямых фотонов, фотонных пар и лептонных пар Дрелла-Яна являются фоновыми процессами для поиска эффектов новой физики на современных и строящихся коллайдерах (Tevatron, LHC и ILC). Получение теоретических предсказаний для таких процессов является фундаментальной проблемой современной физики высоких энергий. В области высоких энергий становится необходим учёт дополнительных вкладов от больших логарифмических членов, пропорциональных ln s ~ ln 1/x (где х – переменная Бьеркена), которые не учитываются уравнениями кварк-глюонной эволюции DGLAP в рамках наиболее часто используемой коллинеарной факторизации КХД. Учёт таких членов производится с помощью уравнений BFKL или CCFM в рамках k_t-факторизационного подхода КХД. В 2013 г. были вычислены матричные элементы вне массовой поверхности для ряда соответствующих партонных подпроцессов и проверена их калибровочная инвариантность, при этом впервые (в рамках подхода k_t-факторизации) учитывались подпроцессы КХД высших порядков с учётом глюонов вне массовой поверхности. С помощью полученных выражений проведены расчёты сечений процессов рождения фотонных пар и лептонных пар Дрелла-Яна, а также процессов инклюзивного и ассоциативного рождения прямых фотонов при высоких энергиях. Было достигнуто самосогласованное описание экспериментальных данных для этих процессов, полученных на коллайдерах HERA, Tevatron и LHC. Такого согласия до сих пор не было получено в рамках коллинеарной факторизации КХД даже с учётом поправок высших порядков теории возмущений. Впервые был учтён вклад петлевой поправки фотон-глюонного рассеяния в сечение инклюзивного и ассоциативного рождения прямых фотонов и струй на коллайдере HERA, величина которого оказалась существенной (порядка 15%). Все численные результаты были получены с одним и тем же набором феноменологических параметров, который практически совпадает с используемым в расчётах в рамках коллинеарной факторизации КХД. Достигнутое хорошее количественное описание данных разных энергий для рассматриваемых процессов демонстрирует значительную предсказательную силу используемого k_t-факторизационного подхода КХД и решает фундаментальную проблему самосогласованного описания сечений жёстких процессов высоких энергий в КХД. Кроме того, была предложена новая параметризация неинтегрированной функции распределения глюонов в протоне с учётом эффектов насыщения глюонной плотности, параметры которой были найдены исходя из условия наилучшего описания данных LHC для спектров инклюзивного рождения адронов в протон-протонных взаимодействиях. Показано, что такой вид функции распределения глюонов не противоречит последним экспериментальным данным, полученным на коллайдере HERA для структурных функций протона. Тем самым установлена связь между мягкими процессами, исследуемыми на LHC, и физикой малых х, изучаемой на коллайдере HERA.

Непертурбативная релятивистская модель конституэнтных кварков, ранее успешно предсказавшая экспериментальные значения электромагнитного формфактора заряженного p-мезона, дополнена эффективной зависимостью массы кварка от квадрата переданного импульса Q². Показано, что при выключении массы кварка в пределе больших переданных импульсов автоматически восстанавливается асимптотика, предсказанная квантовой хромодинамикой, – как убывание ~1/Q², так и правильное значение коэффициента. Таким образом, впервые в литературе асимптотика КХД количественно получена в рамках непертурбативной модели, работающей при небольших Q². Экспериментальные данные указывают, что выход на асимптотику происходит при Q² не ниже 10 ГэВ², так что при более низких энергиях имеются существенные непертурбативные вклады в эффективную массу кварка.

Для решения дифференциальных уравнений для фейнмановских интегралов развита новая стратегия, основанная на использовании однородно трансцендентного базиса мастер-интегралов. После того, как с помощью метода интегрирования по частям выявлены мастер-интегралы в заданном семействе фейнмановских интегралов, ключевым шагом этой стратегии является переход к специальному базису мастер-интегралов, обладающих свойством однородной трансцендентности. В таком базисе уравнение допускают простое и естественное решение в разложении по параметру размерной регуляризации ε=(4 – d)/2. С помощью этой стратегии вычислены все планарные четырёхточечные трёхпетлевые мастер-интегралы с концами на световом конусе. Полученные в специальном базисе уравнения оказались уравнениями Книжника–Замолодчикова. Показано, как эти уравнения решаются чисто алгебраическим способом в рамках ε-разложения. Решения этих уравнений выражены через гармонические полилогарифмы. Приведены явные выражения для всех мастер-интегралов в ε-разложении вплоть до членов веса шесть.

Аналитически вычислены мастер-интегралы для одного из двух планарных семейств двухпетлевых массивных интегралов, дающих вклад в электрон-позитронное рассеяние в рамках КЭД. Приведены явные выражения через полилогарифмы Гончарова для всех мастер-интегралов в ε-разложении вплоть до членов веса четыре.

 

 

Разработана принципиально новая модель для объяснения аномального надпорогового усиления двухпионного (2p^-) рождения в скаляр-изоскалярном канале в адронных соударениях при энергиях порядка 1 ГэВ. Предложенная модель основана на нетрадиционном дибарионном механизме процесса 2p-рождения, включающем образование и распад промежуточного дибариона с квантовыми числами J^PI = 3⁺0, массой 2.38 ГэВ/c² и шириной 70 МэВ, который недавно был открыт в экспериментах немецкой группы, работающей на установке WASA@COSY в Юлихе (см. P. Adlarson et al., Phys. Rev. Lett. 106, 242302 (2011)). Надпороговое усиление возникает в предложенной модели как следствие излучения лёгкого скалярного σ-мезона из 3⁺0 дибариона. При этом параметры σ-мезона, извлечённые из сечений 2p-рождения в np-соударениях, явно указывают на эффект восстановления киральной симметрии КХД в возбуждённых адронах, до сих пор не подтверждённый ясно в экспериментах. Данный результат, в случае его дальнейшего подтверждения, будет иметь принципиально важное значение для построения адронной и ядерной физики на основе фундаментальных принципов КХД.

Многие экспериментальных данные по сечениям реакций (g,1n), (g,2n) и (g,3n), не удовлетворяют объективным критериям достоверности. По определению отношения F_i = s(g,in)/s(g,xn) не могут превышать значений 1.00, 0.50, 0.33, … соответственно для i = 1, 2, 3, … . Во многих случаях выявлены области энергий, в которых F₂ > 0.50, а F₃ > 0.33. Оценка сечений реакций, удовлетворяющих критериям, выполнена в рамках подхода, при котором соотношения сечений парциальных реакций соответствуют положениям комбинированной модели фотоядерных реакций, а их сумма равна экспериментальному сечению выхода нейтронов – s_оцен(g,in) = F_i^теорхs_эксп(g,xn). Новые данные о сечениях парциальных и полных фотонейтронных реакций получены для ядер ^91,94Zr, ¹¹⁵In, ¹⁵⁹Tb, ¹⁸¹Ta, ^{186,188,189,190,192}Os, и ²⁰⁸Pb.

Впервые на циклотроне НИИЯФ выполнены измерения обычных и двойных дифференциальных сечений упругого и неупругого рассеяния дейтронов с энергией 15.3 МэВ на ядре ²⁴Mg в объёме, достаточном для восстановления чётных компонентов спин-тензоров матрицы плотности этого ядра в нижнем возбуждённом (2⁺, 1.369 МэВ) состоянии. Впервые получены угловые зависимости ряда ориентационных характеристик ²⁴Mg(2⁺). Их теоретический анализ показывает, что согласие с экспериментом достигается только при учёте тензорных сил.

Определена пространственная структура изотопов лития и бериллия. Найдено, что нуклонная периферия возбужденного состояния ⁶Li(0⁺, 3.56 МэВ), являющегося изобар-аналоговым состоянием ядра ⁶Не, содержит как динуклонную, так и сигарообразную компоненты. Впервые установлено, что в структуре нейтронной периферии ядер ¹¹Li , ⁶Не и ⁶Li (0⁺) отношения радиусов каждой из двух конфигураций к радиусу кора практически одинаковы.

Проведён анализ экспериментальных и оцененных одночастичных протонных энергий сферических и близких к ним ядер c 20 ≤ Z ≤ 28 в рамках модели среднего поля с дисперсионным оптическим потенциалом. Параметры потенциала экстраполированы на область нестабильных ядер, и с ними выполнены предсказательные расчёты одночастичных протонных энергий исследованных ядер с 20 ≤ N ≤ 50. Прослежена эволюция частично-дырочной энергетической щели и при сравнении одночастичных энергий с энергиями отделения протона продемонстрированы особенности одночастичных спектров, характерные для магических и немагических ядер. Оценены вероятности заполнения протонных и нейтронных одночастичных орбит большого числа сферических и близких к ним ядер с 20 ≤ Z ≤ 50 и 20 ≤ N ≤ 82 вблизи энергии Ферми. Оценка проведена по формуле теории БКШ с использованием одночастичных энергий, вычисленных в модели среднего поля с дисперсионным оптическим потенциалом. Продемонстрирована близость к 0 и 1 вероятностей заполнения в ядрах с традиционными и новыми магическими числами. Полученные результаты важны для планирования возможных экспериментов с пучками радиоактивных ядер.

В рамках развиваемого теоретического подхода для описания процессов столкновения тяжёлых ионов проанализированы экспериментальные данные по дважды дифференциальным сечениям вторичных заряженных частиц, испускаемых в реакциях с налетающими ядрами ¹⁶O и ¹⁹F. Акцент делается на моделировании неравновесных процессов стадии слияния ядер. Особое внимание уделяется описанию угловых распределений вторичных частиц в рамках модели экситонов. Проанализированы эффекты, обусловленные возможной кластерной структурой ядра снаряда, которая возбуждается в процессе ядро – ядерных столкновений. Выполнены предсказательные оценки выхода вторичных альфа – частиц в реакциях с кислородом для различных вероятностей возбуждения альфа – кластера в ядре ¹⁶O.

Развиваются методы динамического моделирования процесса столкновения тяжёлых ядер, учитывающие их деформацию и взаимную ориентацию сталкивающихся ядер. Эти методы позволяют рассчитывать начальные распределения по энергии возбуждения, деформации и компонентам углового момента образующейся в столкновениях с образованием диядерной системы.

С участием сотрудников лаборатории электронных ускорителей и кафедры общей ядерной физики физического факультета на пункте пропуска Пограничный (Приморский край) осуществлён успешный пуск инспекционно-досмотрового комплекса, созданного российской компанией «Скантроник Системс». Получены высококачественные изображения досматриваемых объектов с распознаванием атомного номера материалов. В основе комплекса лежит линейный ускоритель электронов с поимпульсным переключением энергии, разработанный сотрудниками лаборатории электронных ускорителей и ФГУП НПП «Торий». Полученные результаты продемонстрированы руководству таможенной службы на выставке «Таможенная служба–2013».

Для существенного увеличения эффективности преобразования тепловой энергии в реакторах необходимо повышение ресурса и надёжности твэлов изготовленных из циркониевых сплавов. Одним из методов повышения коррозионной стойкости служит нанесение на поверхности твэлов с использованием метода микродугового оксидирования (МДО) керамикоподобных покрытий. Для нахождения оптимальных параметров МДО необходима разработка неразрушающих методов анализа таких поверхностных слоёв. В работах, выполненных в НИИЯФ в 2013 г. впервые исследованы возможности метода спектрометрии ядерного обратного рассеяния (ЯОР) протонов для решения этой задачи. Показано, что без разрушения поверхности МДО-слоя элементный состав покрытия удаётся определить с погрешностью до 2%, толщину защитного слоя – с погрешностью 0.5 мкм и пористость от которой зависит коррозионная стойкость – с точностью 3–5%. Применение предложенного метода анализа позволяет существенным образом сократить затраты на поиск оптимальных составов электролитов и режимных параметров процесса МДО с целью увеличения коррозийной стойкости твэлов для ядерных реакторов нового поколения.

Инварный эффект заключается в чрезвычайно малом коэффициенте теплового расширения определённых сплавов в широкой области температур ниже температуры магнитного перехода. Несмотря на то, что макроскопические свойства инваров хорошо изучены, микроскопический механизм эффекта до сих пор не получил общепринятого объяснения. Методом гамма-резонансной спектроскопии проведён цикл исследований в ферро- и антиферромагнитных системах и в сплаве со свойствами магнитного спинового стекла. Выполнено исследование распределений магнитного сверхтонкого поля (СТП) для ⁵⁷Fe в инварных сплавах Fe-Ni, Fe-Al и Fe-Mn. Для всех систем наблюдены компоненты в распределении СТП с аномально большими значениями изомерного сдвига. Эти компоненты локализованы в низкополевой части распределения, их интенсивность не превышает ~12% .Предполагается, что наблюдаемый аномальный изомерный сдвиг обусловлен локальным объёмным эффектом. Обнаруженная температурная зависимость изомерного сдвига для низкополевой компоненты указывает на взаимосвязь между появлением этой компоненты и инварным эффектом. На основании полученных результатов сделан вывод, что существование узлов Fe c аномальным значением изомерного сдвига и аномально большим локальным объёмом является общей характеристикой инварных сплавов с конкурирующими обменными взаимодействиями на основе железа.

Новые кубические метастабильные фазы редкоземельных элементов YbGe_2.85, TbGe_2.85, DyGe_2.85, кристаллизованных в структуру типа AuCu₃, синтезированы под давлением 8 ГПа. С помощью ядерного метода возмущённых угловых корреляций измерены значения градиента электрического поля в зависимости от давления при комнатной температуре и температуры при нормальном давлении. Резкое изменение значения градиента в YbGe_2.85 при давлении 8 ГПа интерпретировано как изменение его валентности.

Актиний-225 является одним из наиболее перспективных радионуклидов для терапии злокачественных опухолей. В настоящее время исследования препаратов на основе актиния и его дочерних продуктов ведутся в Европе и в США, однако применение ограничено по причине сложностей, связанных с производством этого нуклида. Работа, выполненная коллективом авторов из НИИЯФ, химического факультета и ИЯИ РАН, показала, что актиний в больших количествах может быть наработан на сильночточном ускорителе протонов средних энергий. Были измерены сечения реакций образования актиния и предложен оригинальный способ химического выделения. Выделение актиния представляет собой непростую задачу, поскольку в облученной мишени, помимо десятков граммов тория, содержится весь набор осколков деления, в т.ч. и редкоземельных элементов, близких по свойствам к актинию. Предложенный метод основан на экстракции основной массы тория фосфорорганическими экстрагентами с последующим выделением актиния методом экстракционной хроматографии.

В результате проведенных на циклотроне НИИЯФ экспериментов по облучению суспензии клеток цианобактерии Synechocystis sp. PCC 6803 альфа-частицами с энергией 24 МэВ в условиях пониженного до 500 раз геомагнитного поля (гипомагнитные условия (ГМУ)) обнаружен ряд стабильных изменений в облученных объектах по сравнению с контрольными образцами (условия нормального поля). Найдено, что адаптация клеток к ГМУ усиливает негативное воздействие ионизирующего излучения. Величина линейной передачи энергии (ЛПЭ) в этом эксперименте близка к величине ЛПЭ релятивистских ядер группы неона–магния галактических космических лучей, что позволяет моделировать их воздействие на биообъекты. Работы проводились совместно с кафедрой биофизики биологического факультета и в содружестве с ГНЦ РФ-ИМБП РАН.

 

 

Современные требования к сцинтилляционным детекторам для различных областей (физики высоких энергий, ядерной медицины, систем контроля и безопасности и др.) связаны с повышением энергетического разрешения и световыхода. Традиционные сцинтилляторы практически достигли своего теоретического предела по этим показателям. На основе детального исследования всех этапов релаксации энергии в сцинтилляторах показано, что световыход и связанное с ним энергетическое разрешение в кристаллах с малой длиной термализации электронов и дырок оказываются выше, чем в традиционных бинарных ионных кристаллах. В свою очередь длина термализации определяется электрон-фононным взаимодействием и снижается в кристаллах со сложным фононным спектром и в твёрдых растворах. Предложен и апробирован метод измерения длины термализации электронов путём анализа кинетик люминесценции центров свечения при возбуждении светом в области их ионизации. Продемонстрировано, что световыход в твёрдых растворах вольфраматов цинка-магния максимален в области промежуточных концентраций. С использованием численного моделирования продемонстрировано, что увеличение эффективности создания экситонов в твёрдых растворах связано с уменьшением термализационной длины электронов и дырок.

Актуальность создания полимерных материалов, легированных металлорганическими соединениями (МОС), связана с появлением у них новых контролируемых физико-химических свойств, которые могут найти свое применение в оптоэлектронике, биомедицине и сенсорике. С помощью метода сверхкритической флюидной (СКФ) импрегнации удалось создать полимерные матрицы, легированные b-дикетонатами Eu³⁺, обладающие интенсивной фотолюминесценцией (ФЛ) в видимом диапазоне, источником возбуждения которой могут быть некогерентные излучатели, например УФ светодиоды или газоразрядные лампы. Одним из важнейших физических свойств подобных МОС является сенсибилизация ФЛ за счёт механизма передачи энергии с p* - уровней лигандной составляющей на соотвествующие 4f – уровни Eu³⁺ («антенный эффект»). Поэтому было подробно исследовано влияние лигандов и самих матриц на механизмы релаксации энергии возбуждения, а также проведён поиск оптимальных условий СКФ импрегнации полимеров. Отдельно исследовано влияние молекул воды и гидрофобного лиганда 1,10-фенантолина на растворимость МОС в СКФ и ФЛ свойства полученных полимерных плёнок.

Проводившиеся экспериментальные и компьютерные исследования ионно-индуцированной модификации поверхностей графитов и композиционных углерод-углеродных и углерод-керамических материалов при облучении их тяжёлыми ионами с энергиями в десятки КэВ в интервалах температур от комнатной до сотен градусов Цельсия, позволили выявить связанные с высокими флюенсами ионного облучения и соответственно с уровнями радиационных нарушений, ответственными за структурные переходы, особенности распыления, эрозии, морфологических и структурных изменений поверхностей материалов, применяемых в атомных реакторах, термоядерных устройствах и аэрокосмической технике.

Показано, что особенности высокодозной ионно-индуцированной модификации как высокотекстурированных графитов, так и слабо графитизированного стеклоуглерода обуславливают особенности модификации углерод-углеродных композиционных материалов на основе полиакрилнитрильных углеродных волокон, оболочка которых, как правило, достаточно хорошо текстурирована, тогда как ядро по своей структуре близко с стеклоуглероду. Показано, что ионно-индуцированная модификация приводит к потере анизотропии структуры оболочки волокон вследствие аморфизации при относительно низких температурах или в результате рекристаллизации при температурах больших температуры отжига радиационных нарушений. В последнем случае наблюдается гофрирование углеродных волокон, которому соответствует уровень радиационных повреждений, достаточный для рекристаллизации мозаичной структуры оболочки.

Без диэлектрических материалов с ультра низкой величиной диэлектрической проницаемости k (ulta low-k, ULK материалы) невозможна технология производства сверхбольших интегральных схем (СБИС) с размером элементов hp ~22 нм и ниже. Однако, эти материалы модифицируются под воздействием технологических плазменных процессов. Поведение плёнок под воздействием потоков из плазмы различных ионов и радикалов, а также ультрафиолетового излучения в настоящий момент является предметом специального исследования. Работы, проводимые в отделе микроэлектроники НИИЯФ, направлены на исследование фундаментальных механизмов взаимодействия плазмы с ULK пористыми материалами нового поколения. В 2013 г. проведено исследование модификации ULK материалов в широком диапазоне ВУФ излучения. Впервые получены сечения поглощения ULK материалов и квантовый выход процесса удаления СН₃ групп. Обнаружен пороговый характер в зависимости модификации кремнийорганических ULK материалов под действием ВУФ излучения от степени пористости материалов. Полученный результат является важным с точки зрения будущей стратегии в развитии ULK материалов.

Развитие быстрой одноквантовой логики (БОК), основы которой были разработаны в МГУ, долгое время сдерживались отсутствием ячеек памяти, работающих при гелиевых температурах. В последних экспериментах было показано, что такая память может быть создана на базе джозефсоновских структур, содержащих сверхпроводящие (S), диэлектрические (I) и ферромагнитные (F) слои. Эти эксперименты в значительной степени были стимулированы полученными в отделе микроэлектроники НИИЯФ теоретическими результатами и техническими решениями, часть из которых была защищена принадлежащими МГУ патентами РФ. Проведены детальные расчёты параметров SIsFS и SFN-NF-FNS джозефсоновских переходов, являющихся управляющими элементами криогенных ячеек памяти. Определены основные режимы работы этих контактов. Показано, что в одном из этих режимов критический SIsFS структуры отрицателен (так называемые, пи-контакты). При этом характерная частота ω_c этих пи-контактов оказывается такой же, как в традиционных SIS структурах, использующихся в БОК логике (во всех других известных реализациях пи-контактов ω_c на 2–3 порядка меньше). Это открывает возможность широкого использования SIsFS как в ячейках памяти, так и в БОК логике.

Образование нитеподобных филаментных структур (длиной до 5 мм и толщиной 5–90 мкм) из наночастиц золота и серебра было обнаружено и изучено в пористых стёклах и полимерах типа сшитого олигоуретанметакрилата, допированных соответствующими прекурсорами этих металлов. Процесс образования этих структур в данных матрицах наблюдался при воздействии низкоинтенсивного непрерывного лазерного излучения с длиной волны 405, 473 и 532 нм. Механизм появления филаментов из наночастиц металла связан с фотолизом молекул прекурсора, находящихся в зоне облучения, выделением атомов металла и их сборкой в наночастицы, а также процессом упорядочивания наночастиц за счёт самофокусировки излучения на возникающих микролинзах и его каналирования в среде с изменяющимся показателем преломления.

Предложен эффективный метод выращивания массивов (до 15 см²) плотно упакованных вертикально ориентированных многослойных углеродных нанотрубок (УНТ) с высокой однородностью по высоте (до 1 мм). Метод основан на непрерывной инжекции активного раствора ферроцена в циклогексане в высокотемпературный ректор. Разработаны методы синтеза нанокомпозитов на основе полимеров, армированных вертикально и горизонтально ориентированными УНТ. Установлено, что электропроводимость таких композитов за счёт УНТ возрастает на 11–13 порядков и достигает величины 0.85 1/(Ом-см).

Разработан экспериментальный образец высокоточного преобразователя перемещений на основе микроразмерных высокочувствительных сенсоров магнитного поля для устройств исполнительной прецизионной автоматики, в т.ч. авиакосмических аппаратов. В этом устройстве впервые применён метод анализа мультипликативного отклика линейки из нескольких (минимум двух) высокочувствительных сенсоров магнитного поля, функционирующих на основе эффекта гигантского магнитосопротивления, на перемещение магнитной метки вдоль сенсоров. Устройство обеспечивает позиционирование рабочего объекта с точностью 2 мкм, что согласуется с результатами математического моделирования с использованием компьютерного кода. Аналоги такого высокоточного преобразователя перемещений на основе микроразмерных высокочувствительных сенсоров магнитного поля основанных на эффекте ГМС в настоящее время в мире отсутствуют.

Проведено обобщение результатов синхротронного исследования влияния алифатических спиртов C_nH_2n+1OH (n = 8, 10, 16, 18) на фазовые переходы в мембране stratum corneum, моделирующей липидную составляющую кожи человека. Установлено, что добавление в систему спирта C₁₆H₃₃OH смещает температуру фазового перехода в сторону более высоких температур на максимум ≈14^о С при 17 мол. % спирта, а добавление деканола C₁₀H₂₁OH уменьшает температуру фазового перехода на ≈7^о С при 20 мол. % спирта. Спирт C₈H₁₇OH не оказывает существенного влияния на структуру и фазовое поведение мембран stratum corneum при концентрациях 3–20 мол. %. Показано, что при очень низких концентрациях углеводородов растворы сохраняют вязкоупругие свойства, а их реологические свойства могут быть описаны моделью Максвелла с одним временем релаксации. Экспериментальные данные показывают, что такое поведение обусловлено наличием пор в переплетениях червеобразных мицелл. Мицеллы сокращаются и становятся более жёсткими при добавлении углеводородов, что приводит к небольшому снижению вязкости и плато модуля упругости. Данные малоуглового рассеяния и динамического рассеяния света свидетельствуют о сосуществовании коротких цилиндрических мицелл и капель микроэмульсии при промежуточных концентрациях углеводородов. При добавлении углеводорода объёмная доля цилиндрических мицелл уменьшается, а радиус и объёмная доля капель микроэмульсии увеличиваться. При высокой концентрации углеводородов вязкость достигает значений, близких к плотности воды, что указывает на полное нарушение червеобразных мицелл и к образованию капель микроэмульсии. Добавление небольших количеств углеводорода оказывает влияние на реологические свойства и структуру червеобразных мицеллярных растворов.

Исследовался эффект наведённой намагниченности в сверхпроводящем ванадии вблизи контакта с нанослоем железа. Продемонстрирована возможность использования спиновой асимметрии нейтронного рассеяния для исследования эффектов близости в бислое сверхпроводник/ферромагнетик. Показано, что появление наведённой намагниченности в сверхпроводнике ведет к изменению формы спиновой асимметрии, что может быть количественно описано. Эксперименты проведенные на бислое V(40 нм)/Fe(1 нм) позволили наблюдать сдвиг спиновой асимметрии при переходе в слое ванадия в сверхпроводящее состояние. Такой сдвиг может быть описан появлением в 7 нм подслое ванадия намагниченности порядка 0.8 кГс, направленной параллельно магнитному моменту в железе. Данный наведенный момент связывается с обратным эффектом близости.

 

 

Осуществлялась разработка унифицированного и безопасного удалённого запуска заданий на вычислительных ресурсах в гриде. Общей целью работы является обеспечение эффективного использования систем распределённых вычислений и обработки данных (грид-инфраструктур), а также отдельных компьютерных ресурсов (суперкомпьютеров и вычислительных кластеров), расширение класса и повышение качества предоставляемых ими вычислительных услуг за счёт унификации доступа к ресурсам пользователей при сохранении высокой степени безопасности системы.

Разработана общая архитектура и алгоритмы работы грид-шлюза на основе REST/JSON-веб-сервисов, а также осуществлена программная реализация всех компонентов сервиса удалённого запуска (грид-шлюза) на основе разработанных принципов работы, архитектуры и алгоритмов. Предложенное решение позволяет использовать грид-среду для эффективного запуска не только распространённых вариантов на базе MPI- и OpenMP-технологий, но и наиболее сложного комбинированного типа – гибридных задач типа MPI+OpenMP. Шлюз может быть использован для доступа на суперкомпьютеры с локальными менеджерами ресурсов PBS/Torque, Cleo и SLURM, под управлением которых находятся практически все суперкомпьютерные установки России. Предложенное решение является достаточно общим подходом и может быть перенесено в другие грид-инфраструктуры. Разработанные методы позволяют существенно расширить спектр пользовательских грид-приложений, а также повысить качество обработки заданий и эффективность использования суперкомпьютерных ресурсов.

На примере решения обратной задачи электроразведки в геофизике исследованы способы определения параметров при решении многопараметрических обратных задач – автономное, групповое, поэтапное и их комбинации. При решении обратной задачи (ОЗ) электроразведки искомое распределение электропроводности (ЭП) в толще Земли описывается путём разделения исследуемого разреза на расположенные послойно блоки, с определением ЭП каждого. Данная ОЗ обычно решается отдельно для каждого блока – т.н. автономное определение. Показано, что использование группового и поэтапного определения параметров в ряде случаев позволяет повысить точность решения. Несмотря на то, что совместное использование поэтапного и группового определения параметров также позволяет повысить качество решения многопараметрических ОЗ относительно автономного, его применение является нецелесообразным, т.к. оно не является оптимальным: точность решения при помощи этого метода ниже, чем при групповом определении, а сложность в использовании выше. Наблюдаемое ухудшение качества решения ОЗ при добавлении значений ЭП вышележащих слоёв к входным признакам при групповом определении объясняется конкурирующим характером эффектов группового и поэтапного определения. Наибольшую эффективность среди всех способов показало групповое определение параметров.

 

Учебная работа. В 2013 г. в лаборатории общего и специального практикума введены в учебный процесс установки «Аннигиляция позитронов» и «Спектр атома гелия», введён в опытную on-line эксплуатацию научно-образовательный комплекс «Мессбауровский спектрометр удалённого доступа», получен в виде спонсорской помощи от фирмы МСМ и введён в учебный процесс программно-аппаратный комплекс «Система планирования радиационного лечения онкологических заболеваний».

На базе НИИЯФ и филиала НИИЯФ в Дубне были проведены зимняя и летняя юношеские космические школы, отборочная сессия и финальные мероприятия российского чемпионата проекта «CanSat в России». Данный проект был организован в 2011 г. по инициативе и при активном участии НИИЯФ. Конкурс является прекрасной возможностью для ребят получить практический опыт в работе над настоящим космическим проектом, основанном на базовом конструкторе, разработанном в НИИЯФ, и проявить себя, продемонстрировав свои интеллектуальные и инженерные способности. Проект решает актуальную проблему соединения науки и образования, сделав космическую тему привлекательной для молодёжи. Несмотря на «несерьёзные» размеры, «спутники» CanSat представляют собой многофункциональные устройства для наблюдений и измерений со всеми системами, присущими настоящему космическому аппарату. Во время проведения школ и чемпионата участники получают большое количество научной, инженерной и общеобразовательной информации от ведущих сотрудников и преподавателей МГУ и других организаций, работающих в сфере научных исследований и хайтек.

 

Конференции. Организованы и проведены:

– XLIII международная Тулиновская конференция по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (28–30 мая);

– XXI международное совещание по физике высоких энергий и квантовой теории поля (QFTHEP, 23–30 июня);

– 2^nd Extreme Universe Laboratory Workshop on Gamma-Ray Bursts (7–11 окт.);

– XIV межвузовская научная школа молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине» (26–27 нояб.);

– NASA and FSA Technical Interchange Meeting «Radiation Environment and Risk Analysis At and Near the Lunar Surface» (9–10 дек.).

 

Доктора и кандидаты наук 2013 г. Ст.н.с. отдела космофизических исследований Ворончев Виктор Тихонович защитил докторскую диссертацию «Ядерные реакции в плазме: приложение к управляемому термоядерному синтезу и первичному нуклеосинтезу» (специальность 01.04.16 – физика атомного ядра и элементарных частиц). Работа посвящена изучению особенностей ядерных реакций в плазме и приложению найденных закономерностей к актуальным направлениям в области управляемого термоядерного (т/я) синтеза (УТС) и астрофизики. На основе развитого оригинального подхода рассчитаны потенциалы взаимодействия нуклонов и легчайших ядер с ядром ⁶Li, и определены низкоэнергетические сечения ряда литиевых реакций, представляющих интерес для УТС. Обнаружен эффект увеличения скоростей реакций в DT/X-плазме (X=⁶Li,⁹Be) за счёт влияния быстрых ядер отдачи, образующихся в результате столкновений тепловых ионов среды с энергичными продуктами реакций синтеза. Установлено, что реакции с быстрыми частицами в плазменных D³He- и ⁹Be-мишенях могут использоваться для генерации потоков быстрых нейтронов. Разработан новый метод диагностики DT- и D³He-плазмы, чрезвычайно чувствительный к тонким деталям функции распределения частиц. Создан новый подход к реализации т/я синтеза в D³He-плазме, запертой внутри ⁹Be-лайнера. Подход основан на сжатии и начальном нагреве топлива Z-пинчевым разрядом с последующим сверхбыстрым инициированием т/я горения импульсом фемтосекундного лазера. Показано, что коэффициент усиления энергии может составлять 50–100. Установлено, что продукты ядерных реакций в ранней Вселенной формируют группы быстрых частиц, эффективная температура которых заметно превышает температуру окружающей среды. Обнаружено сильно влияние этих частиц на скорости ряда реакций в эпоху первичного нуклеосинтеза. Проведено расширенное моделирование нуклеосинтеза с учётом нетепловых ядерных эффектов и получены уточненные данные по первичному содержанию лёгких элементов.

Ст.н.с. отдела космофизических исследований Июдин Анатолий Фёдорович защитил докторскую диссертацию «Ядерные гамма-линии в исследованиях астрофизических объектов Галактики и Метагалактики» (специальность 01.03.02 – астрофизика и звёздная астрономия). Объект исследования: галактические и внегалактические источники гамма-излучения – остатки сверхновых звёзд, классические новые звёзды, активные ядра галактик (блазары). В молодом остатке сверхновой Кассиопея А впервые обнаружено наличие радиоактивного изотопа ⁴⁴Ti, что позволило проверить ряд положений теории звёздного нуклеосинтеза и физики взрыва массивной звезды. Отработана методика обнаружения, на примере ранее неизвестного по наблюдениям на других длинах волн, молодого галактического остатка сверхновой по гамма-излучению в линии радиоактивного изотопа ⁴⁴Ti. Впервые зарегистрировано наличие радиоактивного изотопа ²²Na в выбросе медленной классической новой, и тем самым, проверена современная теория термоядерного взрыва классической новой. Впервые исследовано пространственное распределение интенсивности гамма-излучения в линии 1,275 МэВ в Галактике, проверена возможность определения частоты вспышек классических новых в галактической плоскости и в галактическом балдже по излучению в этой линии. Предложена оригинальная методика регистрации и определения количества вещества на пути от внегалактического источника гамма-излучения (блазара), до наблюдателя в периоды повышенной гамма-активности источника. Впервые предложено использование положения вдоль оси энергии особенностей в спектрах удалённых источников гамма-излучения, образованных резонансным поглощением гамма-квантов за счёт изобарного дельта-резонанса, для определения красного смещения объекта, излучающего в гамма-диапазоне.

Ст.н.с. отдела ядерных и космических исследований Лебедев Виктор Михайлович защитил докторскую диссертацию «Угловые корреляции частица–гамма-квант и характеристики выстроенных лёгких ядер» (специальность 01.04.16 – физика атомного ядра и элементарных частиц). Работа посвящена исследованию угловых корреляций частица – гамма-квант в ядерных реакциях на легких ядрах от ⁹Be до ²⁸Si и изучению ориентационных характеристик конечных ядер в возбуждённых состояниях. C использованием созданного измерительно-вычислительного комплекса получены экспериментальные функции угловой корреляции частица-g-квант в 23 различных реакциях. Восстановлены спин-тензоры чётного ранга матрицы плотности исследованных ядер и определены их различные ориентационные характеристики. Выявлены основные механизмы образования выстроенных ядер. Универсальный характер механизма образования выстроенного ядра подтверждён подобием экспериментальных корреляционных характеристик для одного и того же ядра, образованного в различных реакциях. Чувствительность ориентационных характеристик к параметрам статической деформации позволила определить величины и знаки этих параметров для 9 конечных ядер и 4 ядер-мишеней. Показано, что динамическая деформация выстроенного ядра существенно зависит как от способа его образования, так и от угла вылета конечной частицы.

Ст.н.с. отдела электромагнитных процессов и взаимодействия атомных ядер Орлин Вадим Николаевич защитил докторскую диссертацию «Множественные фотонуклонные реакции в средних и тяжёлых ядрах при энергиях ниже порога рождения мезонов» (специальность 01.04.16 – физика атомного ядра и элементарных частиц). Работа посвящена теоретическому изучению фотонуклонных реакций на средних и тяжёлых ядер в широком энергетическом диапазоне: от нуклонного порога до порога рождения p-мезона. Целью диссертации является разработка комбинированной модели и применение её к описанию свойств множественных фотонуклонных реакций на средних и тяжёлых ядрах в энергетическом интервале от нуклонного порога до порога рождения мезонов. Впервые проведено теоретическое рассмотрение сечений многочастичных фотонуклонных реакций и проинтегрированных по углу энергетических спектров фотонуклонов для большой выборки средних и тяжёлых ядер (40 ≤ А ≤ 240) в энергетическом интервале от порога отделения нуклона до порога рождения p-мезона. Существенно расширена область исследования: впервые рассмотрены ядра далёкие от полосы β-стабильности. В традиционные модели, описывающие распад возбужденной ядерной системы – модель предравновесного распада и испарительную модель, внесён ряд поправок, позволяющих учесть коллективную природу входных 1p1h-состояний и изоспиновые эффекты. Обобщена деформационная модель Даноса-Окомото на случай произвольных изовекторных EL-колебаний ядра. Развита схема расчёта деформации ядра, базирующаяся на глобальной оптической модели. Результаты, полученные при изучении свойств ядер, удаленных от полосы β-стабильности, представляют несомненный интерес для астрофизики, а также могут быть использованы при разработке программ разрушения долгоживущих продуктов радиоактивных отходов, образующихся при работе ядерных реакторов.

Кандидатские диссертации защитили: мл.н.с. отдела экспериментальной физики высоких энергий Болдырев Алексей Сергеевич («Физика В-мезонов в экспериментах ATLAC на LHC»); ст.н.с отдела физики атомного ядра Ермаков Юрий Анвирович («Формирование ускоренных газовых кластерных ионов в импульсном режиме»); мл.н.с отдела микроэлектроники Киреева Елена Дмитриевна («Физико-химические свойства многокомпонентных аэрозолей горения в эмиссиях транспортных систем»); мл.н.с. отдела электромагнитных процессов и взаимодействия атомных ядер Кузнецов Александр Александрович («Распределение масс осколков деления ²³⁸U в области энергий гигантского дипольного резонанса»); мл.н.с. отдела физики атомного ядра Куликов Василий Андреевич («Исследование ядер в модели оболочек без инертного кора с нуклон-нуклонным взаимодействием, полученным в J-матричном формализме обратной задачи рассеяния»); электроник отдела физических проблем квантовой электроники Парфёнов Сергей Валерьевич («Управления взаимодействием встречных ультракоротких импульсов света во вращающихся кольцевых лазерах на YAG: Nd3+ с помощью акустооптических обратных связей и невзаимных эффектов»); н.с. отдела экспериментальной физики высоких энергий Саврина Дарья Викторовна («Измерение парциальных ширин распадов B⁰_s →J/yh и B⁰ → J/yw на установке LHCb»); мл.н.с. отдела физики атомного ядра Шемухин Андрей Александрович («Дефектообразование и рекристаллизация в плёнках кремния на сапфире при ионном облучении»).

 

Публикации.

 

 

Kleinpoppen H., Lohmann B., Grum-Grzhimailo A.N. Perfect/Complete Scattering Experiments.

 

 

Алиев Р.А., Калмыков С.Н. Радиоактивность;

Анашин В.С., Бодин В.В., Герасимов В.Ф. и др. Ионизирующие излучения космического пространства и их воздействие на бортовую аппаратуру космических аппаратов;

Борисов А.М., Машкова Е.С. Физические основы ионно-лучевых технологий. II. Распыление поверхности твёрдых тел;

Варламов В.В., Ишханов Б.С., Комаров С.Ю. Карта атомных ядер;

Вохник О.М., Зотов А.М., Короленко П.В. и др. Моделирование и обработка стохастических сигналов и структур;

Гончарова Н.Г., Ишханов Б.С., Капитонов И.М. Частицы и атомные ядра. Задачи с решениями и комментариями;

Горячев Б.И., Парунакян Д.А. Пузырьковая камера: ионизационные потери релятивистских частиц;

Ильина Н.П., Силаев А.А., Силаев А.А.(мл) и др. Космическое излучение на уровне моря;

Ишханов Б.С., Капитонов И.М., Кузнецов А.А. и др. Частицы и атомные ядра. Семинары, задачи;

Ишханов Б.С., Капитонов И.М., Кэбин Э.И. Частицы и атомные ядра. Эксперимент;

Клёнов Н.В., Бакурский С.В., Соловьёв И.И. Квантовая теория твёрдого тела в вопросах и задачах;

Леонтьев В.В., Орлов И.А. Задачи раздела «Информационные методы в физике высоких энергий». Ч. 2;

Никитенко Ю.В., Сыромятников В.Г., Кожевников С.В. и др. Рефлектометрия поляризованных нейтронов;

Попов А.М., Тихонова О.В. Атомная физика.