Электромагнитные взаимодействияНИР

Electromagnetic interactions

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2012 г.-31 декабря 2013 г. Электромагнитные взаимодействия
Результаты этапа: В результате исследований образования легких стабильных изотопов Cd, Mo (p-нуклидов) в астрофизическом нуклеосинтезе показано, что эти нуклиды могут образовываться в фотоядерных реакциях. В легких изотопах наблюдается доминирование канала реакции (γ, p) по сравнению с фотонейтронным каналом. Результаты эксперимента указывают на необходимость учета оболочечной структуры легких изотопов 106Cd, 92Mo. Получены предварительные сечения электророждения пар заряженных пионов на протоне при Q2 от 2 до 5 GeV2. Получены сечения реакций фоторождения пар заряженных пионов на протоне в пределах апертуры детектора CLAS. Они включают в себя 9 дифференциальных и 27 дважды дифференциальных сечений в области ЦМ энергий от 1.6 до 2.8 ГэВ. Проведен предварительный анализ полученных данных в рамках феноменологической модели JM и проведена оценка величин сечений реакций рождения двух пионов на протоне. 4.3. В теории угловых распределений фотоэлектронов при двухфотонной бихроматической (ВУФ + ИК) резонансной ионизации атомов ксенона достигнуто согласие с впервые полученными экспериментальными данными, свободными от влияния сверхтонкого взаимодействия электронной оболочки с магнитным моментом ядра. Предсказаны наблюдаемые недипольные эффекты в последовательной двухфотонной двойной ионизации инертных газов при низких энергиях фотонов. С применением новых предложенных ранее переходных функций множественности нейтронов (отношений) Fi = (, in)/[(, 1n) + 2(, 2n) + 3(, 3n) +…], которые по определению не могут превышать предельных значений 1.00, 0.50 и 0.33…, соответственно для i= 1, 2, 3,… , установлено, что во многих случаях экспериментальные данные по сечениям реакций (, 1n), (, 2n) и (, 3n) не удовлетворяют критериям достоверности – для многих ядер и сечений реакций выявлены области энергий фотонов, в которых F2 > 0.5, F3 > 0.33, F1 < 0. Для ядер 90,91,94Zr, 112,124Sn, 186,188,189,190,192Os, 208Pb в рамках нового экспериментально-теоретического подхода к оценке сечений парциальных реакций, базирующегося на комбинированной модели фотоядерных реакций, получены новые данные, удовлетворяющие предложенным критериям достоверности. С участием сотрудников лаборатории электронных ускорителей осуществлен пуск ускорителя с поимпульсным переключением энергии в составе досмотрового комплекса на п/п Пограничный (Приморский край). Получены высококачественные изображения досматриваемых объектов с распознаванием атомного номера материалов. Создана система контроля и управления и осуществлен физический пуск линейного ускорителя непрерывного действия на энергию пучка 1 МэВ и мощность 25 кВт, измерены характеристики пучка, ведется отладка режимов работы. Продолжены совместные с Политехническим институтом г. Барселоны (Испания) работы по созданию ускорителя электронов для интраоперационной лучевой терапии. В рамках совместной работы разработана методика и осуществлена настройка поворотных магнитов, квадрупольных линз и магнитов вывода из редкоземельного магнитного материала. На ускорителях на энергию 1.2 МэВ выполнены х/д работы по изучению радиационной стойкости и по модификации свойств материалов. Обеспечено выполнение на разрезном микротроне на энергию 55 МэВ х/д работы по исследованию возможности наработки ПЭТ изотопов на пучке тормозного излучения, а также работ по исследованию многонуклонных ядерных реакций.
2 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Электромагнитные взаимодействия
Результаты этапа: Продолжены исследования образования легких стабильных изотопов Cd, Mo (p-нуклидов) в астрофизическом нуклеосинтезе. Результаты эксперимента указывают на возможность образования p-нуклидов в фотоядерных реакциях. В легких изотопах наблюдается доминирование канала реакции (γ, p) по сравнению с фотонейтронным каналом. Эти особенности деления получают своё объяснение при учёте оболочечных эффектов в ядрах легких изотопов 106Cd, 92Mo. Впервые получены сечения реакций фоторождения пар заряженных пионов на протоне в пределах апертуры детектора CLAS. Проведена экстраполяция сечений во всю кинематическую область. Проведен предварительный анализ полученных данных в рамках феноменологической модели JM и параметры модели подстроены к полученным данным. С учетом вклада от недипольной компоненты взаимодействия излучения с атомом разработана теория угловых распределений в последовательной двухфотонной двойной ионизации лазерами на свободных электронах излучением с круговой поляризацией и теория двухчастотной двухфотонной надпороговой ионизации. Численные результаты, полученные для атомов инертных газов, являются первыми в мире данными этих типов; они уже начали использоваться при планировании экспериментов на лазерах на свободных электронах FERMI (Триест, Италия) и LCLS (Стэнфорд, США).
3 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Электромагнитные взаимодействия
Результаты этапа: 1. Продолжены исследования образования легких стабильных изотопов Cd, Mo, Os, Sr (p-нуклидов) в астрофизическом нуклеосинтезе, позволившие сделать оценку сечения образования этих ядер. Результаты эксперимента указывают на возможность образования p-нуклидов в фотоядерных реакциях. В легких изотопах наблюдается доминирование канала реакции (γ, p) по сравнению с фотонейтронным каналом. Эти особенности получают своё объяснение при учёте оболочечных эффектов в ядрах легких изотопов 106Cd, 92Mo, 84Sr, 184Os. Проведены облучения изотопов Ti, Zn, Ga на тормозном пучке с максимальной энергией 55 МэВ. Получены выходы и показана возможность наработки изотопов 47Sc, 67Cu, 64Cu и метастабильного состояния 69Zn, использующихся в гамма-лучевой терапии и диагностике. Проведены эксперименты по изучению образования основных и метастабильных состояний атомных ядер в фотоядерных реакциях и получены изомерные отношения на изотопах Ag, Au, Sc, Y, Cd. Показана роль полупрямых реакций выбивания нейтронов в формировании метастабильных и основных состояний ядер в фотоядерных реакциях. На основе экспериментов, проведенных на микротроне РТМ-70 и данных других работ, впервые получена температурно-энергетическая зависимость вклада различных мод асимметричного и симметричного деления 238U в полный выход осколков деления. 2. Впервые получены сечения реакций фоторождения пар заряженных пионов на протоне в пределах апертуры детектора CLAS. Проведена экстраполяция сечений во всю кинематическую область. Проведен предварительный анализ полученных данных в рамках феноменологической модели JM и параметры модели подстроены к полученным данным. Впервые получены сечения реакций электророждения пар пионов при виртуальностях фотона от 2.0 до 5.0 ГэВ2 . 3. Развита теория квантового управления угловым распределением электронной эмиссии при бихроматической фотоионизации интенсивными фемтосекундными импульсами в области атомных резонансов. Результаты использованы при планировании и проведении экспериментов на лазере на свободных электронах FERMI (Триест, Италия) с атомами неона. 4. С использованием объективных физических критериев достоверности данных по сечениям парциальных фотонейтронных реакций и экспериментально-теоретического метода оценки данных, удовлетворяющих введенным критериям, получены новые достоверные данные для ядер 63,65Cu, 91,94Zr, 80Se, 134Cs, 138Ba, 186W, 209Bi. В качестве критериев достоверности использованы отношения сечений конкретных реакций к сечению реакции выхода Fi = (, in)/[(, xn) = (, in)/[(, 1n) + 2(, 2n) + 3(, 3n) +…]. По определению Fi не могут превышать значений 1.00, 0.50 и 0.33…, соответственно для i = 1, 2, 3,…, а, следовательно, большие значения свидетельствуют о погрешностях экспериментального разделения нейтронов по множественности. Оценка сечений проводилась путем разделения на вклады парциальных реакций экспериментальных сечений реакции выхода нейтронов (, xn): оцен(, in) = Fi-теор x эксп(, xn) с использованием результатов расчетов Fi-теор в рамках комбинированной модели фотоядерных реакций. Для указанных ядер оценены сечения парциальных (, 1n), (, 2n) и (, 3n) и полных (, Sn) реакций. Существенные расхождения экспериментальных и оцененных сечений проанализированы с точки зрения влияние на оценку различных физических эффектов в области ядерной физики и астрофизики. 5. Проведена сертификация линейного ускорителя 1 МэВ/25 кВт и валидация методики облучения на нем фотопреобразователей. Выполнена разработка и сертификация методики получения одиночных электронов на линейном ускорителе 10 МэВ. В рамках исследования методов стабилизации энергии и тока ускоренного пучка разработаны два варианта системы СВЧ питания линейного ускорителя на энергию 10 МэВ. Проведены исследования и оптимизация характеристик пучка ускорителя для радиографии, предназначенного для «Атоммаш» (Волгодонск). 6. Продолжались работы по исследованию солнечных и других источников нейтрино в рамках коллаборации Борексино. На компьютерном кластере НИИЯФ МГУ велись работы по накоплению и обработке физических данных с целью поиска антинейтринных событий с энергией выше ~8 МэВ. Проведены работы по поиску гео-нейтрино и проверка результатов, полученных с использованием основной системы сбора данных с детектора. Результаты опубликованы в высокорейтниговом журнале (Spectroscopy of geoneutrinos from 2056 days of Borexino data, M. Agostini et al. (Borexino Collaboration), Phys. Rev. D 92, 031101(R)). Проведена обработка данных для повышения точности энергетической калибровки детекторов. Разработана система пространственной реконструкции событий по данным FADC с применением нейронных сетей. Разработана оригинальна система калибровки детектора Борексино по уточнению эффективности детектора в области более 10 МэВ для чего была. Изготовлены драйверы УФ диодов для имитации событий типа обратный бета-распад для ситсемы калибровки. 7. В рамках эксперимента по прямому поиску частиц темной материи DarkSide, совместно с ИФТТ РАН проведены работы по исследованию физико-химических методов изготовления ультранизкофоного титана для изготовления низкофоновых элементов детекторов второго и третьего поколения для поиска темной материи. 8. Совместно с Белгородским университетом проведена работа по созданию пироэлектрического генератора нейтронов для калибровки низкофоновых детекторов для поиска редких процессов (детектор DarkSide). Создана экспериментальная установка. Получен эффект генерации рентгена пироэлектрическим источником. Исследуются параметры установки, обеспечивающих режим генерации нейтронов. 9. Исследован кислотный эффект в обрабатываемых объектах излучения плазмы искрового разряда генератора ИР-10. Совместно с Нижегородской медицинской академией изучены особенности применения модуляционного интерференционного микроскопа МИМ-340 для наблюдения биологических объектов: клеток крови, вирусов, бактерий. Разработаны алгоритмы применения микроскопа МИМ-340 в серийных экспериментах. 10. На сайте «Ядерная физика в Интернете» были опубликованы следующие учебные материалы: Богуславский А.А. Одомашненная современная физика. Структура материи (материалы сайта Нобелевского комитета http://www.nobel.se/physics/educational/matter/, перевод Богуславского А.А.), обубликованы слайды к лекциям по курсу «Физика атомного ядра и частиц» Б.С. Ишханова, И.М. Капитонова, Е.В. Широкова, опубликованы слайды к лекциям по курсу МФК «Мир атомных ядер», и С.И. Страховой «Квантовая механика наноразмерных структур», опубликован курс К.В. Парфенова «Физика элементарных частиц», курсы Н.В. Никитина «Квантовая электродинамика» и «Матрица плотности», И.М. Капитонова «Ядерная резонансная флуоресценция (вариант 2015 г.)», А.В. Шафиркина, В.В. Бенгина. «Особенности действия космической радиации на биологические объекты и радиационный риск длительных космических полетов», Л.Н.Смирновой «Эксперимент ATLAS Большого адронного коллайдера». Опубликоваы материалы по темам «Ядерная медицина». Происходит публикация слайдов к лекциям МФК «Рождение и жизнь атомных ядер». Публикуются материалы научного семинара НИИЯФ. Опубликованы материалы XVI межвузовской научной школы молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине». 11. 24-25 ноября 2015 г. проведена XVI Межвузовская научная школа молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине.
4 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Электромагнитные взаимодействия
Результаты этапа: 1. Экспериментально исследована возможность наработки 99Tc в метастабильном состоянии в результате фотонейтронной реакции на естественной смеси изотопов молибдена и в результате реакции фотоделения на естественной смеси изотопов урана. Показана принципиальная возможность наработки медицинского изотопа 99Tc в метастабильном состоянии на ускорителях электронов. Выполнено исследование наработки медицинского изотопа 69Zn в метастабильном состоянии в результате фотоядерных реакций на ускорителях электронов. 2. Выполнено исследование фотоядерных реакций на изотопах молибдена при максимальной энергии тормозного спектра 19.5, 29.1, 67.7, 55.6 МэВ и стронция при энергии тормозного спектра 55.6 МэВ. Показано, что в рамках статистической модели повышенный выход реакций с вылетом протонов должен описываться явлением изоспинового расщепления гигантского дипольного резонанса. 4. Выполнены исследования фотоядерных реакций на обойденных ядрах 106Cd. Проведены облучения и обработаны данные на моноизотопе 106Cd и естественной смеси изотопов кадмия, позволившие сделать оценку сечения образования и распада 106Cd и его наработки в результате нуклеосинтеза при взрыве сверхновых. 5. Выполненные расчеты по угловым распределениям фотоэлектронов при совместной ионизации атомов полем основной и второй гармоники в области промежуточного резонанса являются принципиально новыми. Они дают вклад в теорию квантового управления, предсказывают новые эффекты и могут служить основой для определения с уникальной точностью изменения временной задержки (фазового сдвига) между двумя гармониками ЛСЭ. 6. В результате выполненных группой ОЭПВАЯ исследований в Hall B(Jefferson Lab) была значительно увеличена база данных по сечениям реакций эксклюзивного электророждения пар заряженных пионов на протонах в резонансной области. Канал pi+pi‒p является одним из основных во всей резонансной области. Его вклад оказывается наибольшим при W>1.6 ГэВ. В настоящее время данные группы ОЭПВАЯ, полученные на детекторе CLAS, являются единственными в мире данными по девяти независимым 1-дифференциальным сечениям фото- и электророждения пар пионов в резонансной области 1.4<W<2.0 ГэВ и при виртуальностях фотонов от фотонной точки до 5.0 ГэВ2. Анализ этих данных в рамках развитой в коллаборации Hall B/ОЭПВАЯ модели реакции JM позволил извлечь из этих данных амплитуды фото- и электровозбуждения большинства резонансов в области масс до 1.8 ГэВ и виртуальностей фотонов до 1.5 ГэВ2. Полученные данные по амплитудам электровозбуждения резонансов имеются на странице userweb.jlab.org/~mokeev/resonance_electrocouplings/. Анализ данных группы ОЭПВАЯ по электромагнитным форм факторам N*, выполненный теоретической группой Argonne National Lab в рамках метода уравнений Дайсона-Швингера на основе КХД, впервые обеспечил надежный доступ к массовой функции одетого кварка являющейся центральной компонентой физики сильных взаимодействий в непертурбативном режиме. Надежная информация о массовой функции одетого кварка, ожидаемая из текущих и будущих исследований амплитуд электровозбуждения N*, даст ответы на последние нерешенные проблемы Стандартной Модели о природе >98 % массы адронов и возникновении кварк-глюонного конфайнмента. 7. В области физики пучков заряженных частиц и ускорительной техники получены результаты, которые будут использованы при создании новых ускорителей электронов в области энергий до 100 МэВ, и новые методики, которые будут использованы при проведении исследований с использованием ускоренного пучка электронов. 8. Впервые предложено объективные физические критерии достоверности данных, позволяющие определять систематические погрешности выполненных экспериментов по изучению взаимодействия фотонов с ядрами в области энергий 10-50 МэВ. Анализ результатов экспериментов, выполненных с помощью методов разделения нейтронов по множественности, проведен для большого числа средних и тяжелых ядер от Cu до Bi. Новые оцененные сечения парциальных фотонейтронных реакций получены для ядер 63,65Cu, 80Se, 89Y, 103Rh, 133Cs, 138Ba, 141Pr, 186W, 209Bi. Аналогичные исследования будут продолжены для большого числа других ядер с целью обновления о дополнения международной электронной библиотеки фотоядерных данных. 9. Проведённые фундаментальные исследования по поиску корреляций между гамма-всплесками и низкоэнергетическими нейтринными сигналами подтвердили результаты других экспериментов, улучшив их на энергиях ниже 7-8 МэВ. Параллельно ведутся активные работы по совместному анализу данных нейтринных и гравитационно-волновых экспериментов. Первые результаты будут опубликованы после окончания текущего сеанса измерений на детекторе LIGO в апреле 2017 года. 10. 11. В рамках работ в области прикладного исследования нейтринного излучения для мониторинга ядерных энергетических установок при создании детектора реакторных антинейтрино iDREAM выбрана схема и подобраны компоненты, доступные на рынке для создания системы энергетической калибровки жидкосцинтиляционного мюонного вето в УФ области. 12. В проектах ANTARES, KM3Net-It продолжаются разработка и создание новых типов фотоумножителей для оптических модулей телескопов; созданы несколько фильтров биолюминисценции для детекторов, работающих в морской воде, что позволило существенно ускорить расшифровку получаемых сигналов; разработан новый алгоритм поиска сверхновых, используемый для возможного обнаружения данного типа астрофизических объектов, являющихся источниками космических нейтрино; выполнена работа по моделированию различных конфигураций оптических модулей для сооружаемого нейтринного телескопа KM3Net с объёмом свыше 1 км3. Ведутся работы по созданию системы позиционирования элементов детектора KM3Net, по сбору данных от первой очереди проекта KM3Net-It, по возможному гидроакустическому обнаружению астрофизических нейтрино. 13. Экспериментально установлено, что вероятность проникновения долгоживущих активных частиц, возникающих на поверхности кожи подопытных животных под действием импульсного УФС излучения генератора слабоионизованной плазмы ИР-10, составляет около 50%. Это доказывает возможность воздействия импульсного УФС излучения на биологические объекты через кожу. Установлен механизм реакций долгоживущего комплекса, образующегося под действием импульсного УФС излучения, в результате которого продукт распада: пероксиазотистая кислота, не наблюдается первые четыре дня после обработки. Совместно с Нижегородской медицинской академией разработан новый метод изучения модификации белков на основе одновременного измерения флуоресценции и упругого рассеяния фотонов УФ диапазона. Подана заявка на патент «Способ оценки окислительной модификации белков. 14. На сайте «Ядерная физика в Интернете» опубликованы следующие материалы: «А. Линде. Самовоспроизводящаяся Инфляционная Вселенная», «Гравитационные волны», «Б.С. Ишханов. Фотоядерные реакции и астрофизика», «Э.И. Кэбин. Атомная энергетика», «Б.С. Ишханов. Микромир и Вселенная», «В.В. Варламов, Б.С. Ишханов. Базы ядерных данных в научных исследованиях», «Б.С. Ишханов, Т.Ю. Третьякова. Путь к сверхтяжелым элементам», «Б.С. Ишханов, М.Е. Степанов, Т.Ю. Третьякова. Семинары по физике частиц и атомного ядра», слайды к лекциям МФК «Б.С. Ишханов, М.Е. Степанов, Т.Ю. Третьякова. Рождение и жизнь атомных ядер (2016)», слайды к лекциям по физике ядра и частиц (2016) Б.С. Ишханова и И.М. Капитонова, слайды к лекциям Б.С. Ишханова «Фотоядерные реакции и астрофизика», сборник статей, посвященных 70-летию Федерального медицинского биофизического центра имени А.И. Бурназяна. Публикуются материалы научного семинара НИИЯФ. Опубликованы материалы XVII межвузовской научной школы молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине». В 2016 г. зафиксировано свыше 2 млн. визитов на страницы сайта. 15. 28-29 ноября 2016 г. проведена XVII Межвузовская научная школа молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине. 16. 23-26 августа 2016 г. проведена международная конференция «Спектроскопия систем многих частиц: атомов, молекул, кластеров и поверхностей» MPS-2016 (Many Particle Spectroscopy of Atoms, Molecules, Clusters and Surfaces).
5 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Электромагнитные взаимодействия
Результаты этапа: 1. Разработана новая методика измерений сечений фотонейтронных реакций с помощью непосредственного измерения нейтронов и разделения их по множественности. Измерены сечения фотоядерных реакций на 209Bi с вылетом до 4-х нейтронов. Усовершенствована методика гамма-активационного анализа для проведения измерений выходов фотоядерных реакций на тормозных пучках гамма-квантов электронных ускорителей НИИЯФ МГУ. Новая методика использовалась для проведения исследований фотоделения 238U. Были измерены независимые и накопленные выходы осколков фотоделения с массой от 128 до 144 и зарядом от 50 до 56. Получены зарядовые распределения продуктов фотоделения 238U. Показано, что в нашем эксперименте при средней энергии возбуждения ядра 15.75 МэВ, сохраняется большой вклад в массовое распределение от несимметричной моды STI, связанной с образованием тяжелого сферического осколка с числом нейтронов N = 82. В работе был измерен абсолютный выход реакции c вылетом одного нейтрона на изотопе 238U. Исследованы фотоядерные реакции на естественных смесях изотопов Sn, Pd, Sr, Mo для изучения механизмов образования обойденных ядер в процессе звездного нуклеосинтеза. Измерены выходы фотоядерных реакций, приводящих к образованию и распаду обойденных ядер 84Sr и 92Mo. Разработана библиотека скоростей протекания многочастичных фотоядерных реакций при температурах от 1 до 10 ГК, предназначенная для использования в моделях звездной эволюции и расчетах нуклеосинтеза. 2. Выполненные расчеты по угловым распределениям электронной эмиссии при ионизации атомов и ионов ВУФ излучением ЛСЭ и его комбинацией с оптическим излучением являются принципиально новыми. Они дают вклад в теорию квантового управления, предсказывают и объясняют новые эффекты, такие как недипольный характер взаимодействия ВУФ излучения с положительно заряженными ионами, изменения кругового дихроизма в резонансной двойной ионизации атома. Появление первого в мире ЛСЭ, обладающего продольной когерентностью (FERMI) и в связи с планами скорого введения в эксплуатацию новых подобных установок, разработки группы ОЭПВАЯ могут служить основой для многих экспериментальных и теоретических исследований в области взаимодействия интенсивного ВУФ излучения с атомами и ионами. 3. В результате выполненных группой ОЭПВАЯ исследований в Hall B(Jefferson Lab) за отчетный период была значительно увеличена база данных по сечениям реакций эксклюзивного электророждения пар заряженных пионов на протонах в резонансной области. Канал pi+pi‒p является одним из основных во всей резонансной области. Его вклад оказывается наибольшим при W>1.6 ГэВ. В настоящее время данные группы ОЭПВАЯ полученные на детекторе CLAS являются единственными в мире данными по девяти независимым 1-дифференциальным сечениям фото- и электророждения пар пионов в резонансной области 1.4<W<2.0 ГэВ и при виртуальностях фотонов от фотонной точки до 5.0 ГэВ2. Анализ этих данных в рамках развитой в коллаборации Hall B/ОЭПВАЯ модели реакции JM позволил извлечь из этих данных амплитуды фото- и электровозбуждения большинства резонансов в области масс до 1.8 ГэВ и виртуальностей фотонов до 1.5 ГэВ2. Анализ данных группы ОЭПВАЯ по электромагнитным форм факторам N* выполненный теоретической группой Argonne National Lab в рамках метода уравнений Дайсона-Швингера на основе КХД впервые обеспечил надежный доступ к массовой функции одетого кварка являющейся центральной компонентой физики сильных взаимодействий в непертурбативном режиме. Надежная информация о массовой функции одетого кварка ожидаемая из текущих и будущих исследований амплитуд электровозбуждения N* даст ответы на последние нерешенные проблемы Стандартной Модели о природе >98% массы адронов и возникновении кварк-глюонного конфайнмента. В ближайшие 1.5-2.0 года группой ОЭПВАЯ будут получены амплитуды электровозбуждения большинства хорошо установленных резонансов в области масс до 2.0 ГэВ и виртуальностях фотонов до 5.0 ГэВ2 из реакций электророждения пар заряженных пионов на протонах. Эта информация имеет ключевое значение для изучения динамики сильных взаимодействий в непертурбативном режиме ответственных за формирования всего спектра возбужденных состояний нуклона. Будет изучена возможность описания амплитуд электровозбуждения всех N* с универсальной массовой функцией одетого кварка. Анализ формфакторов высоколежащих орбитальных возбуждений нуклона откроет доступ со стороны эксперимента к механизмам одевания кварк-глюонной вершины. Электромагнитные формфакторы резонансов-киральных партнеров откроют доступ к механизмам Динамического Нарушения Киральной Симметрии КХД, являющихся источником формирования более 98% массы видимой материи во Вселенной. 4. В области физики пучков заряженных частиц и ускорительной техники получены результаты, которые будут использованы при создании новых ускорителей электронов в области энергий до 100 МэВ, и новые методики, которые будут использованы при проведении исследований с использованием ускоренного пучка электронов. 5. Предложенные ранее объективные физические критерии достоверности данных о сечениях парциальных фотонейтронных реакций и экспериментально-теоретический метод оценки достоверных данных о сечениях реакций использованы для анализа результатов экспериментов, выполненных с помощью методов разделения нейтронов по множественности. Исследования выполнены для большого числа средних и тяжелых ядер от Co до Bi. Новые достоверные оцененные сечения парциальных фотонейтронных реакций получены для ядер 59Co, 76,78,82Se, 90,92Zr, 116Sn, 140,142Ce, 139La, 165Ho, 196Au, 209Bi. Аналогичные исследования будут продолжены для большого числа других ядер с целью обновления и дополнения международной электронной библиотеки фотоядерных данных МАГАТЭ в рамках Исследовательского контракта (Координационный исследовательский проект). 6. Проведённые фундаментальные исследования по поиску корреляций между гамма-всплесками и низкоэнергетическими нейтринными сигналами подтвердили результаты других экспериментов, улучшив их на энергиях ниже 7-8 МэВ. Параллельно ведутся активные работы по совместному анализу данных нейтринных и гравитационно-волновых экспериментов. Первые результаты будут, скорее всего, опубликованы после окончания текущего сеанса измерений на детекторе LIGO в апреле 2017 года. В рамках работ в области прикладного исследования нейтринного излучения для мониторинга ядерных энергетических установок при создании детектора реакторных антинейтрино iDREAM выбрана схема и подобраны компоненты, доступные на рынке для создания системы энергетической калибровки жидкосцинтиляционного мюонного вето в УФ области. 7. В проектах KM3Net/ORCA продолжаются разработка и создание новых типов фотоумножителей для оптических модулей телескопов; созданы несколько фильтров биолюминисценции для детекторов, работающих в морской воде, что позволило существенно ускорить расшифровку получаемых сигналов; разработан новый алгоритм поиска сверхновых, используемый для возможного обнаружения данного типа астрофизических объектов, являющихся источниками космических нейтрино; выполнена работа по моделированию различных конфигураций оптических модулей для сооружаемого нейтринного телескопа. Ведутся работы по созданию системы позиционирования элементов детектора KM3Net, по сбору данных от первой очереди проекта KM3Net-It, по возможному гидроакустическому обнаружению астрофизических нейтрино. 8. Обнаружен новый механизм воздействия ультрафиолетового и видимого светового излучения на водные растворы через образование радикалов HO2. Этот механизм приводит к накоплению в воде под действием света перекиси водорода. Получен патент на источник УФ излучения для биомедицинских исследований. 9. На сайте «Ядерная физика в Интернете» опубликованы следующие материалы: слайды к лекциям МФК «Б.С. Ишханов, Третьякова. Микромир и Вселенная (2017)», слайды к лекциям по физике ядра и частиц (2017) Б.С. Ишханова и И.М. Капитонова, Гордон Кейн. «Загадки массы» (перевод И.М. Капитонова), Э.Кэбин «Радиоизотопные источники электрической энергии и тепла», И.М. Капитонов «Что нам известно о космосе и Вселенной. Существуют ли параллельные миры», Никитин Н.В., Томс К.С., Фотина О.В. «Аксиомы квантовой механики», И.М. Капитонов. «Почему нет Нобелевской премии за создание кварковой модели адронов. История Джорджа Цвейга», Б.С. Ишханов. «Радиоактивность атомных ядер», И.М. Капитонов. «Ядерное тепло Земли», Д. Е. Ланской. «Бета-распад многозарядных ионов», Видео лекций лекциям по физике ядра и частиц Б.С. Ишханова и И.М. Капитонова, Б.С. Ишханов Е.В. Широков и студенты «Двойной бета-распад», «Сцинтилляционные болометры», новые редакции задач практикума «Радиоактивность, альфа-распад, взаимодействие альфа-частиц с веществом», «Бета-распад. Измерение спектра электронов бета-распада», «Взаимодействие электронов с веществом. Определение пробега электронов бета-распада методом поглощения». Публикуются материалы научного семинара НИИЯФ. Опубликованы материалы XVIII Межвузовской научной школы молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине». В 2017 г. зафиксировано свыше 2 млн. визитов на страницы сайта. 10. 4-5 декабря 2017 г. проведена XVIII Межвузовская научная школа молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине.
6 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Электромагнитные взаимодействия
Результаты этапа: 1. Усовершенствована методика расчета теоретических выходов на массивной мишени путем расчета вместо тормозного спектра средней длины пробега тормозных фотонов в мишени. Это позволило более точно получать оценки сечений фотоядерных реакций. Показано что оцененные сечения фотонейтронной реакции 238U(g,n)237U, имеющиеся в литературе занижены по сравнению с нашим экспериментальным результатом (6.80*10-61/e – выход, рассчитанный из оцененных сечений, 7.74+-0.36 *10-61/e – экспериментальный выход, полученный нами). Для фотоделения 238U были получены выходы и средние сечения образования около70 осколков, рассчитаны массовые распределения для 43 массовых чисел (84-152) цепочек распада. Исследованы фотоядерные реакции на естественных смесях изотопов Y, Er, Yb, Cd, Sn, Pd, Sr, Mo, получены экспериментальные выходы многонуклонных фотоядерных реакций с вылетом до 4-х нейтронов. Рассчитаны скорости протекания многочастичных фотоядерных реакций при температурах от 1 до 10 ГК с учетом экспериментальных поправок на результаты активационных экспериментов на тормозных пучках. Исследована возможность наработки медицинского радиоизотопа 177Lu из гафниевых мишеней в результате фотоядерных реакций. Было рассчитано теоретическое сечение с учетом изоспинового расщепления ГДР, что позволило сделать оценку сечения. Показана перспективность такого метода получения. Согласно результатам нашей оценки и экспериментальным данным при токе пучка 1 mA могут быть наработаны сотни mCi 177Lu на мишенях из обогащённого оксида гафния. 2. Известно, что более 99% барионного вещества во Вселенной состоит из атомных ядер, поэтому изучение свойств атомных ядер дает ответы на самые фундаментальные вопросы об устройстве окружающего нас мира. Одной из первых моделей описания атомных ядер была модель ядра, в основе которой лежало представление о протон-нейтронной модели ядра. Исследования в области физики высоких энергий показали, что протоны и нейтроны не являются «элементарными» частицами, а состоят из кварков, связанных глюонами. Изучение роли кварковой структуры атомных ядер, образование многокварковых состояний протонов и нейтронов в ядре обсуждаются в статье Probing high-momentum protons and neutrons in neutron-rich nuclei, опубликованной в журнале Nature, 2018, Vol. 560, p. 617-621. Работа выполнена на ускорителе в Лаборатории имени Джефферсона (Jefferson Lab, JLAB, США) коллаборацией, в которую входят две организации из России: Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова и Институт теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова. 3. Проведенные расчеты угловых распределений и угловых корреляционных функций фотоэлектронов в области автоионизационных состояний положительно заряженных ионов, являются полностью оригинальными и представляют собой значительный шаг в новом направлении спектроскопии, а именно фотоэлектронной спектроскопии положительно заряженных ионов. Проведение соответствующих экспериментов стало возможным только с появлением лазеров на свободных электронов и сейчас это направление активно развивается. Определение относительных комплексных амплитуд фотоионизации во все возможные каналы на основании измерений угловых распределений фотоэлектронов при последовательной ионизации неона полями линейной и круговой поляризации, являются первой в мире реализацией полного эксперимента по фотоионизации положительно заряженных ионов. 4. В результате выполненных группой ОЭПВАЯ исследований в Hall B(Jefferson Lab) за отчетный период была значительно увеличена база данных по сечениям реакций эксклюзивного фото – и электророждения пар заряженных пионов на протонах в резонансной области. Канал протон и два пиона является одним из основных во всей резонансной области. Его вклад оказывается наибольшим при W>1,6 ГэВ. Впервые в мире результаты по амплитудам фотовозбуждения большинства N* с массами > 1.6 ГэВ полученные из экспериментальных данных CLAS по эксклюзивному каналу π+π- фоторождения. На детекторе CLAS были получены данные по девяти 1-дифференциальным сечениям этого эксклюзивного канала в области инвариантных масс конечных адронов W < 2.0 ГэВ со статисткой >50 раз превышающей достигнутую в выполненных ранее экспериментах. Анализ этих данных в рамках модели реакций фото- и электророждения π+π-p конечного состояния на протонах, развитой группой ОЭПВАЯ в коллаборации с Hall B at Jefferson Lab, позволил установить все проявляющиеся в данных механизмы реакции и выделить вклады резонансных механизмов. Новые экспериментальные данные получены для девяти независимых 1-дифференциальных сечений в области 1.30 < W < 1.83 ГэВ и 0.4 < Q2 < 1.0 0.05 ГэВ2 с рекордными статистическими и систематическими точностями. В рамках развитой в ОЭПВАЯ модели описания реакций электророждения. π+π-p конечного состояния на протонах, выполнены оценки резонансных вкладов в измеренные дифференциальные и интегральные сечения с использованием полученных из данных CLAS амплитуд электровозбуждения N*. Анализ формфакторов высоколежащих орбитальных возбуждений нуклона откроет доступ со стороны эксперимента к механизмам одевания кварк-глюонной вершины и к механизмам Динамического Нарушения Киральной Симметрии КХД, являющихся источником формирования более 98% массы видимой материи во Вселенной. 5. В области физики пучков заряженных частиц и ускорительной техники получены результаты, которые будут использованы при создании новых ускорителей электронов в области энергий до 100 МэВ, и новые методики, которые будут использованы при проведении исследований с использованием ускоренного пучка электронов. 6. Предложенные ранее объективные физические критерии достоверности данных о сечениях парциальных фотонейтронных реакций и экспериментально-теоретический метод оценки достоверных данных о сечениях реакций использованы для анализа результатов экспериментов, выполненных с помощью методов разделения нейтронов по множественности. Исследования выполнены для большого числа средних и тяжелых ядер от Co до Bi. Аналогичные исследования будут продолжены для других ядер с целью обновления и дополнения международной электронной библиотеки фотоядерных данных МАГАТЭ в рамках Исследовательского контракта (Координационный исследовательский проект). 7. По двум основным направлениям работы, а именно нейтринной физике в рамках исследований на детекторе Borexino и физике тёмной материи на детекторе DarkSide-50, в текущем году были получено: - первое комплексное измерение потоков нейтрино от pp-цикла на Солнце; - ограничение сверху на сечения рассеяния темной материи на ядрах аргона и на электронах среды в зависимости от массы частиц тёмной материи. В эксперименте Borexino планируется дальнейшее уточнение значений измеряемых потоков нейтрино от pp-цикла на Солнце, будут предприняты усилия по измерению потока нейтрино от CNO-цикла, продолжится регистрация гео-нейтрино и интерпретация соответствующих экспериментальных данных. В планах также значатся работы по поиску астрофизических нейтрино, совместные исследования с другими нейтринными и гравитационно-волновыми экспериментами и обновление системы SNEWS. Измерения на детекторе DarkSide-50 плавно подходят к концу. Скорее всего, следующий год будет последним. Параллельно ведётся проектирование детектора DarkSide-20k, в котором группа из НИИЯФ МГУ принимает активное участие. Кроме того, совместно с БелГУ ведётся разработка компактного генератора меченных нейтронов для калибровки детекторов нейтрино и тёмной материи. В проектах KM3Net/ORCA продолжаются разработка и создание новых типов фотоумножителей для оптических модулей телескопов; созданы несколько фильтров биолюминисценции для детекторов, работающих в морской воде, что позволило существенно ускорить расшифровку получаемых сигналов; разработан новый алгоритм поиска сверхновых, используемый для возможного обнаружения данного типа астрофизических объектов, являющихся источниками космических нейтрино; выполнена работа по моделированию различных конфигураций оптических модулей для сооружаемого нейтринного телескопа. Ведутся работы по созданию системы позиционирования элементов детектора KM3Net, по сбору данных от первой очереди проекта KM3Net-It, по возможному гидроакустическому обнаружению астрофизических нейтрино. 9. Ведётся по подготовке российско-европейского проекта P2O (Protvino-to-ORCA) который позволит выполнять уникальные эксперименты с ускорительными нейтрино 10. Установлен новый механизм воздействия излучения плазмы на водные растворы через образование вторичных активных частиц. Идентифицирован состав частиц. Прямое действие излучения на растворенные в воде вещества маловероятно за исключением отдельных случаев резонансного поглощения фотонов. На основе нового механизма возможно производство активированной излучением воды для стерилизации продуктов питания. Энергетические затраты на производство воды, активированной излучением плазмы, намного меньше, чем на производство воды, активированной холодной плазмой. Опубликована одна статья в высоко рейтинговом журнале и получен патент "Способ получения дезинфицирующего агента и устройство для его осуществления. 11. На сайте «Ядерная физика в Интернете» опубликованы следующие материалы: Б.С. Ишханов, М.Ю. Третьякова слайды к лекциям МФК «Микромир и Вселенная (2018)» и «Человек в мире атомных ядер», слайды к лекциям по физике ядра и частиц (2018) Б.С. Ишханова и И.М. Капитонова, Слайды к лекциям Е.В. Грызловой Теоретическая субмолекулярная физика, слайды к лекциям А.Н. Грум-Гржимайло. «Атомы в полях излучения источников нового поколения» слайды к лекциям А. Суржиков. «Физика тяжелых многозарядных ионов», Э.Кэбин «Атомная энергетика», П.Н. Николаев. «Вероятность в физике: истоки и перспективы», В.И. Бойко, Ф.П. Кошелев. «Ядерные технологии в различных сферах человеческой деятельности», Н.В. Никитин. «Принципиальные вопросы квантовой механики», В.И. Кукулин. «Современные модели ядерных сил и роль дибарионных резонансов», В.Л. Коротких. «Кварк-глюонная плазма в столкновениях релятивистских ионов». На сайте также были опубликованы новые рефераты студентов. Публикуются материалы научного семинара НИИЯФ. Опубликованы материалы XIX Межвузовской научной школы молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине». Существенно пополнена электронная библиотека. В 2018 г зафиксировано свыше 3 млн. визитов на страницы сайта. 12. 26-27 ноября 2018 г. проведена XIX Межвузовская научная школа молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине.
7 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Электромагнитные взаимодействия
Результаты этапа:
8 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Взаимодействие электромагнитного излучения и нейтрино с атомами и ядрами
Результаты этапа:
9 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Взаимодействие электромагнитного излучения и нейтрино с атомами и ядрами
Результаты этапа:
10 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Взаимодействие электромагнитного излучения и нейтрино с атомами и ядрами
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".