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: 1. Усовершенствована методика гамма-активационного анализа измерений выходов фотоядерных реакций на тормозных пучках гамма-квантов. Для сравнения с результатами фотоядерных экспериментов, выполненных на других ускорителях с использованием отличных от наших тормозных мишеней, развит метод измерения и расчета сечения фотоядерной реакции на эквивалентный квант. Количество гамма-квантов, попавших на облучаемую мишень в результате облучения рассчитывается на основе расчёта тормозного спектра с учетом средней длины пробега тормозных фотонов в мишени с помощью модели установки на Geant4. Экспериментально измеренные средние сечения, взвешенные по тормозному спектру, и сечения на эквивалентный квант фотоядерных реакций на изотопах 59Co,89Y,103Rh согласуются с данными активационных экспериментов, выполненных в других лабораториях при другой геометрии облучения. Показано, что эти данные могут служить для оценки сечений и критерием для усовершенствования методик измерения сечений на квазимонохроматических пучках методами регистрации нейтронов. В экспериментах на изотопах Zn, Er, Hg показана принципиальная возможность наработки перспективных медицинских изотопов 67Cu, 166Ho, 198,199Au на ускорителях электронов. Исследование фотоядерных реакций на изотопах природной смеси Pd показало существенную роль фотопротонных реакций при распаде обойденного ядра 102Pd(gamma,1p) в результате звездного нуклеосинтеза. 2. Проведенные расчеты угловых распределений и угловых корреляционных функций электронной эмиссии в области ридберговских автоионизационных состояний однократно заряженных ионов позволили значительно прояснить механизмы кратной ионизации атомов, и дают весомый вклад в спектроскопию положительно заряженных ионов. Расчеты и анализ угловых распределений при бихроматической ионизации, являются важным шагом к осуществлению квантового когерентного управления (контроля) электронной эмиссией в высокочастотном диапазоне. Определены критерии реализации когерентного управления и наилучшие экспериментальные условия для его реализации. Проведение соответствующих экспериментов стало возможным только с появлением лазеров на свободных электронах. Это направление сейчас активно развивается. 3. Проведен первичный отбор событий эксклюзивных каналов электророждения π+n и π0p на протонах из экспериментальных данных полученных на детекторе CLAS12. В рамках развитой в ОЭПВАЯ модели описания реакций электророждения pi+pi-p конечного состояния на протонах извлечены амплитуды фото- и электровозбуждения большинства нуклонных резонансов с массами до 2 ГэВ. Первые и в настоящее время единственные в мире результаты по амплитудам электровозбуждения нуклонных резонансов в широкой области виртуальностей фотонов Q2 < 5.0 ГэВ показали, что структура возбужденных состояний нуклона формируется внутренним кором трех одетых кварков и внешним мезон-барионным облаком. Получены вклады нуклонных резонансов в наблюдаемые инклюзивные рассеяния электронов на протонах с использованием экспериментальных данных CLAS по амплитудам электровозбуждения N*. Изучена роль корреляций нуклонов на коротких расстояниях в структуре атомных ядер и связь таких корреляций с глубоко неупругим рассеянием электронов на ядрах. 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. 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). 6. 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: - был представлен анализ в деталях для измерений pp-, 7Be- и pep-нейтрино и выполнен поиск низкоэнергетических нейтрино от астрофизических источников. Получены ограничения на потоки от гипотетических неизвестных источников и на антинейтринный поток от вспышек сверхновых в прошлом (ограничение на антинейтринный диффузный фон); - продолжен поиск лёгких частиц тёмной материи с массами ~1 ГэВ/c2 по рассеянию на ядрах мишени с использованием атомных эффектов - выполнены работы по отбору и созданию радиохимически чистых материалов и исследованию уровня фона от (alpha,n) реакций с помощью ICP-MS анализа и программы NeuCBOT. 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. Ведётся по подготовке российско-европейского проекта P2O (Protvino-to-ORCA) который позволит выполнять уникальные эксперименты с ускорительными нейтрино 8. Исследовалась кинетика взаимодействия радикалов, относящихся к активным формам кислорода. Установлено, что при всех условиях основным стабильным продуктом, остающимся после гибели короткоживущих радикалов, является перекись водорода. Анализируются свойства озоно-гидроксильной смеси. Ее образование позволяет на первом этапе накапливать перекись водорода и затем транспортировать гидроксильные радикалы на расстояние до 40 см за счет регенерации гидроксильных радикалов в реакции перекиси водорода с озоном. Время транспортировки может достигать ~0.13 сек. Изучена химическая активность импульсного излучения плазмы генератора искрового разряда ИР50, созданного в отделе. Излучение генератора обладает механизмом косвенного действия, когда активные частицы сначала накапливаются в обрабатываемой жидкости и потом взаимодействуют с растворенными в воде веществами. Полученные результаты представляют интерес с точки зрения практических применений. 9. На сайте «Ядерная физика в Интернете» опубликованы следующие материалы: Б.С. Ишханов, М.Ю. Третьякова слайды к лекциям МФК «Микромир и Вселенная (2019)». слайды к лекциям по физике ядра и частиц (2019) Б.С. Ишханова и И.М. Капитонова, Приложения из лекций И.М. Капитонова, Глоссарий по квантовой физике, И. Владимиров. Эффект Мессбауэра и его применение, Т.Ю. Третьякова. Ионно-трековые технологии, Методическое пособие по физике нейтрино, Л.А. Кузьмичев. Нейтринная астрофизика. На сайте также были опубликованы новые рефераты студентов: Н.Ю. Фурсова. Ядерная хронология, Р.А. Шоркин. Реакторы на тепловых нейтронах, И. Волков. Реакторы на быстрых нейтронах, С.В. Каплун. Ядерные двигатели, Ю. Брюханова. Радиоактивность окружающей среды. Публикуются материалы научного семинара НИИЯФ. Опубликованы материалы XX Межвузовской научной школы молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине». Пополнена электронная библиотека. В 2019 г. зафиксировано свыше 3 млн. визитов на страницы сайта. 10. 25-26 ноября 2019 г. проведена XX Межвузовская научная школа молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине.
8 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Взаимодействие электромагнитного излучения и нейтрино с атомами и ядрами
Результаты этапа: 1. Экспериментально исследовано влияние изоспинового расщепления на фотопротонные реакции на стабильных изотопах естественных смесей Ti, Pd, Er, Hg в зависимости от массового числа A. Экспериментально измеренные средние сечения, взвешенные по тормозному спектру, и сечения на эквивалентный квант фотоядерных реакций на изотопах Ti, Pd, Er, Hg согласуются с выполненными теоретическими расчетами по комбинированной модели фотоядерных реакций и с данными активационных экспериментов, выполненных в других лабораториях при другой геометрии облучения. Средние сечения, взвешенные по тормозному спектру, и сечения на эквивалентный квант фотопротонных реакций на изотопах Er, Hg измерены впервые. В экспериментах на изотопах Ti, Er, Hg показана возможность наработки перспективных медицинских изотопов 47Sc, 166Ho, 198,199Au на ускорителях электронов. Выполнена оценка сечений, приводящих к образованию целевых и побочных нуклидов, рассчитаны оптимальные характеристики облучения мишеней из Ti, Er, Hg, необходимых для наработки медицинских изотопов 47Sc, 166Ho, 198,199Au в необходимых для доклинических исследований количествах. 2. Развита методика использования массовых соотношений для предсказания масс неизвестных ядер, которая позволила преодолеть существовавшее для данного метода ограничение Z<106 и рассчитать характеристики альфа-распада сверхтяжелых элементов с Z = 107 – 110. Планируется проведение расчетов для более тяжелых ядер, а также исследование поведения границы существования атомных ядер в области нейтронного избытка. 3. В рамках задачи изучения взаимосвязи между свойствами барионных взаимодействий и характеристиками экзотических ядер проведены расчеты энергии связи гиперонов и радиусы нуклонных остовов для цепочек легких гиперядер - изобар с использованием различных параметризаций DeltaN-взаимодействия. Результаты демонстрируют зависимость свойств гиперядер от нуклонной плотности. Проведены расчеты характерных масс и радиусов нейтронных звезд с использованием широкого набора различных параметризаций Скирма NN-сил и рассмотрены корреляции между характеристиками уравнения состояния нуклонной ядерной материи и свойствами нейтронных звезд. 4. В рамках коллаборации «TANGRA» (ОИЯИ, Дубна) по изучению неупругого взаимодействия нейтронов с энергией 14.1 МэВ с атомными ядрами с использованием метода меченых нейтронов проведены эксперименты на ядрах магния и хрома. Определены энергии видимых gamma-переходов и их парциальные сечения, а также получены угловые распределения gamma-квантов наиболее интенсивных линий. 5. Впервые проведенная генерация воспроизводимых и управляемых по форме аттосекундных импульсов на ЛСЭ открывает путь к широкому классу экспериментов аттосекундного диапазона с интенсивными источниками излучения в области экстремального ультрафиолета. Результаты по последовательной кратной ионизации валентных оболочек атома криптона будут служить основой планируемых экспериментов на ЛСЭ. Это исследование является естественным шагом перед переходом к более высоким энергиям фотонов, когда открывается порог 3d-возбуждения, и оже-распад усложняет динамику процесса. Появление ЛСЭ с большим временем когерентности и прогресс в изготовлении чувствительных к спину электронных детекторов сделал возможным измерения спиновой поляризации электронной эмиссии в бихроматической ионизации в ВУФ диапазоне. Наши расчеты предсказывают новые особенности спиновой поляризации при бихроматической ионизации линейно и циркулярно поляризованным излучением. Интерференция между однофотонный и двухфотонный путями ионизации приводит к новым компонентам спина и кардинально меняет другие компоненты. Предсказано эффективное когерентное управление спиновой поляризацией в области энергий фотонов, соответствующих возбужденнию промежуточных атомных состояний. Теоретические исследования в обозначенных направлениях будут продолжены в кооперации с экспериментаторами, проводящими измерения на ЛСЭ. 6. Новое барионное состояние N’(1720)3/2+ обнаружено в совместном анализе реакций фото- и электророждения пар заряженных пионов. В рамках развитой в ОЭПВАЯ модели описания реакций фото- и электророждения pi+pi-p конечного состояния на протонах извлечены переходные спиральные амплитуды фото- и электровозбуждения нового барионного состояния N’(1720)3/2+. Получено прецизионное значение времени жизни pi0- мезона из дифференциальных сечений фоторождения нейтрального пиона на ядрах углерода и кремния (эффект Примакова). 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. 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). 9. По двум основным направлениям работы, а именно нейтринной физике в рамках исследований в эксперименте Borexino и физике тёмной материи в эксперименте DarkSide, в текущем году получены следующие результаты: - впервые явно измерен поток CNO-нейтрино; - измерение потока CNO-нейтрино экспериментально подтвердило существование одного из основных механизмов генерации энергии в звёздах; - измеренная величина потока нейтрино от CNO-цикла совместно с предыдущими результатами эксперимента Borexino по измерению потоков нейтрино от pp-цикла указывает на слабое предпочтение Стандартной модели Солнца с высокой металличностью (содержанием элементов тяжелее гелия); - достигнут значительный прогресс в совместном анализе данных фаз 1 и 2 эксперимента Borexino, что позволяет надеяться на получение результатов в 2021 году; - продолжен поиск лёгких частиц тёмной материи с массами ~1 ГэВ/c2 по рассеянию на ядрах мишени с использованием атомных эффектов; - выполнены работы по отбору и созданию радиохимически чистых материалов и исследованию уровня фона от (alpha,n) реакций с помощью ICP-MS анализа и программ NeuCBOT и SaG4n; с помощью последней программы сформирована новая версия таблицы с уровнями фона от (alpha,n) реакций для всех материалов детектора DarkSide-20k с учётом их массы и неэффективности отбора нейтронов. 10. В рамках подготовки детектора iDREAM к размещению на Калининской АЭС внедрена светодиодная калибровочная система и проведены её тестовые испытания. Планируются измерения с радиоактивными источниками для сравнения событий, вызванных вспышками светодиодной калибровочной системы, с реальными физическими событиями. Сборка гелиевый счётчиков готова к измерению диффузного фона нейтронов в экспериментальном зале на реакторе. Соответствующие работы будут проведены в первой половине 2021 года. 11. 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. 12. Ведётся по подготовке российско-европейского проекта P2O (Protvino-to-ORCA) который позволит выполнять уникальные эксперименты с ускорительными нейтрино. 13. Исследовалось образование активных форм кислорода и азота в аэрозольной струе, пропускаемой через область импульсного скользящего электрического разряда. Под действием скользящего разряда образуется комплекс, распадающийся на пероксинитрит и пероксиазотистую кислоту. Определены оптимальные режимы обработки аэрозольного потока и состав рабочей жидкости. Наилучшие окислительно-восстановительные свойства получены для случая, когда в качестве рабочей жидкости используется дистиллированная вода. Обработанная вода сохраняет активность не менее 36 часов. Вода обладает антимикробными свойствами. Действие воды проверено на спорах сибирской язвы и на вирусе COVID-19. В обоих случаях получена степень обеззараживания 99.99%. Методика наработки обеззараживающего агента является экологически чистой, так как для его получения никакие добавки воды не применятся. 13. На сайте «Ядерная физика в Интернете» опубликованы следующие материалы: «М.Ю. Третьякова слайды к лекциям МФК «Микромир и Вселенная»», XXI Межвузовская научная школа молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине», Базы даных и основные публикации, MФК-2, Фотоядерные реакции, MФК-1, Сечения фотонейтронных реакций и физические критерии достоверности, «О.В. Беспалова. Одночастичная структура ядер в модели среднего поля с дисперсионным оптическим потенциалом», Нейтронный каротаж, Нейтронография, «Н.Н. Калмыков, Г.В. Куликов, Т.М. Роганова. Галактические космические лучи», «Е.В. Грызлова. Ядерные степени свободы в атомной физике», Фотон, Деление ядер, Ядерные реакторы, Оцененные сечения фотоядерных реакций, Научный семинар. Пополнен раздел «Рефераты студентов». Пополнена электронная библиотека. В 2020 г зафиксировано свыше 3 млн. визитов на страницы сайта. 14. 23-24 ноября 2020 г. в онлайн-формате проведена XXI Межвузовская научная школа молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине».
9 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Взаимодействие электромагнитного излучения и нейтрино с атомами и ядрами
Результаты этапа: 1. Экспериментально исследовано влияние изоспинового расщепления на фотопротонные реакции на стабильных изотопах естественных смесей Ni, Dy, Hf, Yb в зависимости от массового числа A. Экспериментально измеренные средние сечения, взвешенные по тормозному спектру, и сечения на эквивалентный квант фотоядерных реакций на изотопах Ni, Dy, Hf, Yb согласуются с выполненными теоретическими расчетами по комбинированной модели фотоядерных реакций и с данными активационных экспериментов, выполненных в других лабораториях при другой геометрии облучения. Средние сечения, взвешенные по тормозному спектру, и сечения на эквивалентный квант фотопротонных реакций на изотопах Ni, Dy, Hf, Yb измерены впервые. В экспериментах на изотопах Ti, Er, Hg показана возможность наработки перспективных медицинских изотопов 55Co, 161Tb, 177Lu, 167Tm на ускорителях электронов. Выполнена оценка сечений, приводящих к образованию целевых и побочных нуклидов, рассчитаны оптимальные характеристики облучения мишеней из Ni, Dy, Hf, Yb, необходимых для наработки медицинских изотопов 55Co, 161Tb, 177Lu, 167Tm в необходимых для доклинических исследований количествах. 2. Проведена оценка устойчивости метода локальных массовых соотношений для предсказания масс атомных ядер в области как сверхтяжелых элементов, так и вдали от линии стабильности. В рамках метода локальных массовых соотношений, основанного на использовании формул для нейтрон-протонного взаимодействия, были определены границы существования атомных ядер как в области протонного, так и нейтронного избытка. В плане подготовки моделирования r-процесса взрывного нуклеосинтеза на примере изотопов тербия были проведены исследования чувствительности результатов расчета выходов изотопов в r-процессе к выбору модельного подхода, а также от таких входных параметров расчета как плотность уровней и таблицы масс ядер. 3. В рамках задачи изучения взаимосвязи между свойствами барионных взаимодействий и характеристиками экзотических ядер проведены расчеты энергии связи гиперонов в гиперядрах с протонным избытком с использованием различных параметризаций ΛN-взаимодействия. Изучен вопрос о стабильности таких гиперядер отностительно испускания протонов и показано, что гиперядро Λ9C является связанным, что делает его единственным нуклидом с тройным перевесом числа протонов над нейтронами. 4. В рамках коллаборации «TANGRA» (ОИЯИ, Дубна) по изучению неупругого взаимодействия нейтронов с энергией 14.1 МэВ с атомными ядрами с использованием метода меченых нейтронов проведены эксперименты на ядрах титана, хрома и железа. Определены энергии видимых γ-переходов и их парциальные сечения, а также получены угловые распределения γ-квантов наиболее интенсивных линий. Выполнено моделирование изучаемых реакций с помощью кода TALIS с использованием специально созданной в коллаборации библиотеки программ TalisLib, проведен анализ чувствительности модельного описания к выбору механизма прямой реакции 4. Был осуществлен подробный анализ теоретической модели, лежащей в основе нестационарного описания и корреляционного анализа последовательностей аттосекундных импульсов, недавно сгенерированных на лазере на свободных электронах FERMI. Анализ выполнен применительно к впервые реализованной генерации воспроизводимых и управляемых по форме аттосекундных импульсов на ЛСЭ. 5. Результаты по последовательной двойной двухфотонной ионизации криптона оказались в согласии с проведенным экспериментом на ЛСЭ FLASH, а анализ угловых корреляций позволил с уверенностью подтвердить существенную роль ридберговских автоионизационных состояний иона криптона. 6. Появление ЛСЭ с большим временем когерентности и прогресс в разработке чувствительных к спину электронных детекторов сделали возможными измерения спиновой поляризации электронной эмиссии в бихроматической ионизации в ВУФ диапазоне. Наши расчеты предсказывают новые особенности спиновой поляризации при бихроматической ионизации гармониками, поляризованными линейно (параллельно или перпендикулярно). Предсказана возможность эффективного когерентного управления спиновой поляризацией в области энергий фотонов, соответствующих возбуждению промежуточных атомных состояний. Теоретические исследования в обозначенных направлениях будут продолжены в коллаборации с экспериментаторами, проводящими измерения на ЛСЭ. 7. Результаты по последовательной кратной ионизации валентных оболочек атома криптона будут служить основой планируемых экспериментов на ЛСЭ. Это исследование является естественным шагом перед переходом к более высоким энергиям фотонов, когда открывается порог 3d-возбуждения, и оже-распад усложняет динамику процесса. 8. Извлечена асимметрия пучка для реакции электророждения нейтрального пиона при энергиях возбуждения нуклонных резонансов в области квадрата четырех-импульса (виртуальностей) фотона 0.4< Q2 <1 ГэВ2. 9. Используя данные по электронно-ядерному рассеянию с известными начальными энергиями электронов, протестированы методы восстановления энергии нейтрино, а также различные модели нейтринно-ядерного взаимодействия. 11. 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. 12. 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). 12. В совместном анализе данных фаз 1 и 2 эксперимента Borexino завершается подготовка всех необходимых программных инструментов. К сожалению, получить новые результаты по солнечным нейтрино и электромагнитным свойствам частицы в 2021 году не удалось. 13. Детектор iDREAM перевезён на Калининскую АЭС, где установлен в подреакторном помещении третьего энергоблока. С начала апреля по конец ноября выполнены измерения в двух режимах: с включённым и выключенным реактором. Показано, что температура гадолинизированного жидкого сцинтиллятора влияет на световыход. Для преодоления указанной проблемы организовано охлаждение воздуха под пассивной защитой, которое стабилизирует температуру рабочего вещества. Данные эксперимента скопированы на сервер в НИИЯФ МГУ и находятся в обработке. 14. В рамках международного эксперимента JUNO выполнено проектирование и создание светодиодной калибровочной системы для вспомогательного детектора реакторных антинейтрино TAO. Проведены первые тесты системы ввода светового источника. Полноценное тестирование светодиодной калибровочной системы при комнатной температуре запланировано в НИИЯФ МГУ в конце декабря 2021 года и в середине января 2022 года. Далее будет проведён тест при низких температурах в специальной камере в ОИЯИ. С марта месяца система будет установлена на полноразмерный прототип детектора TAO в Пекине в Институте физики высоких энергий и будет выполнена проверка калибровочной системы в условиях, приближенных к реальным. На конец 2022 года запланирован запуск детектора TAO. 15. 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. Ведётся по подготовке российско-европейского проекта P2O (Protvino-to-ORCA) который позволит выполнять уникальные эксперименты с ускорительными нейтрино 16. Сравнивался механизм действия холодной плазмы коронного электрического разряда и импульсного излучения горячей плазмы искрового электрического разряда в среде воздуха на раствор фенола. Под действием гидроксильных радикалов, образующихся в коронном электрическом разряде, фенол разрушается сразу во время действия разряда до низкомолекулярных продуктов. Под действием импульсного излучения горячей плазмы непосредственно во время обработки никаких изменений в самом феноле не наблюдается. Но через 12 и более часов после обработки фенол начинает разрушаться, и полностью разрушается за ~ 40 часов. Связано с тем, что активные формы кислорода, образующиеся в горячей плазме (радикалы HO2•) имеют малую активность и не могут окислять фенол. Накопившийся за время действия искрового разряда комплекс (…ONOOH/ONOO–…) распадается за время до 15 суток. Продукты его распада (радикалы NO2•) взаимодействуют с фенолом, образуя 4-нитрофенол. Таким образом показано, что основным механизмом деградации фенола под действием импульсного излучения горячей плазмы является нитрование. 17. На сайте «Ядерная физика в интернете» опубликованы следующие учебные материалы: «Нейтрон» (учебное пособие под ред. Д. Е. Ланского, М. Е. Степанова, Т. Ю. Третьяковой), «Нуклеосинтез во Вселенной» (видеолекции проф. Б.С. Ишханова), «Мониторирование АЭС с помощью антинейтрино» («Атомная энергетика», Э. Кэбин). Обновлены материалы лекций и семинаров проф. И.М. Капитонова по курсу «Физика атомного ядра и частиц». Создан сайт XXII межвузовской молодежной научной школы-конференция имени Б.С. Ишханова «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине», составлены и опубликованы программа и сборник тезисов докладов конференции. На сайте «Ядерная физика в интернете» регулярно публикуются материалы научного семинара по ядерной физике имени Б. С. Ишханова НИИЯФ МГУ (руководитель семинара д.ф-м.н. А. Н. Грум-Гржимайло), научного семинара ОЭПВАЯ и кафедры общей ядерной физики (руководитель семинара Т. Ю. Третьякова). Обновлены и пополнены разделы «Физика атомного ядра и частиц в УФН», «Нобелевские лауреаты по физике», «Физика нейтрино», «Материалы на других сайтах». С декабря 2020 г. по ноябрь 2021 г. зафиксировано более 2,1 млн просмотров страниц сайта. 18. 22-23 ноября 2021 г. в онлайн-формате проведена XXII Межвузовская научная школа молодых специалистов «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине».
10 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Взаимодействие электромагнитного излучения и нейтрино с атомами и ядрами
Результаты этапа: 1. Экспериментально исследовано влияние изоспинового расщепления на фотопротонные реакции на стабильных изотопах естественных смесей Pd, Hg, Er, Ni, Dy, Hf, Yb и моноизотопах 58,60Ni, 102Pd, 178-180Hf в зависимости от массового числа A. Экспериментально измеренные средние сечения, взвешенные по тормозному спектру, и сечения на эквивалентный квант фотоядерных реакций на изотопах Pd, Hg, Er, Ni, Dy, Hf, Yb и моноизотопах 58,60Ni, 102Pd, 178-180Hf согласуются с выполненными теоретическими расчетами по комбинированной модели фотоядерных реакций и с данными активационных экспериментов, выполненных в других лабораториях при другой геометрии облучения. Средние сечения, взвешенные по тормозному спектру, и сечения на эквивалентный квант фотопротонных реакций на моноизотопах 58,60Ni, 102Pd, 178-180Hf измерены впервые. Выполнены измерения зарядовых распределений при фотоделении изотопов 238U и 232Th в области ГДР. Проведено сравнение с различными предположениями о распределении заряда при делении, показано и оценено влияние протонных сферических и деформированных оболочек на формирование осколков фотоделения 238U и 232Th. 2. В рамках феноменологического метода локальных массовых соотношений, основанного на формуле для нейтрон-протонных корреляций, получены оценки масс неизвестных ядер в широком диапазоне массовых чисел. Для оценки масс сверхтяжелых элементов в качестве дополнительной экспериментальной информации использованы данные по альфа-распаду ядер в этой области. Предсказано положение границы существования ядер в области тяжелых и сверхтяжелых ядер. 3. Полученные наборы масс неизвестных ядер были использованы в расчетах r-процесса взрывного нуклеосинтеза: проведены расчеты скоростей реакций нейтронного захвата, созданы базы данных реакций в формате REACLIB и с их использованием проведен расчет выхода продуктов r-процесса в стандартных условиях. Проведено сравнение результатов расчета для четырех массовых моделей: микро-макроскопических моделей FRDM и WS+RBF, микроскопической модели HFB-24 и модели локальных массовых соотношений LMR. Показано значительное влияние неопределенностей ядерных масс на сечения и скорости радиационного захвата нейтрона. Выбор модели LMR приводит к существенному увеличению рассчитанных выходов тяжелых ядер для массовых чисел 170 ≤ A ≤ 190. 4. В рамках задачи изучения взаимосвязи между свойствами барионных взаимодействий и характеристиками экзотических ядер проведены расчеты энергии связи гиперонов в гиперядрах с протонным избытком с использованием различных параметризаций LambdaN-взаимодействия. Изучен вопрос о стабильности таких гиперядер отностительно испускания протонов и показано, что гиперядро Lambda9C является связанным, что делает его единственным нуклидом с тройным перевесом числа протонов над нейтронами. Рассмотрено влияние добавления Lambda-гиперона на положение линии протонной стабильности до гиперядер с Z=20. 5. В рамках коллаборации «TANGRA» (ОИЯИ, Дубна) по изучению неупругого взаимодействия нейтронов с энергией 14.1 МэВ с атомными ядрами с использованием метода меченых нейтронов проведены эксперименты на ядрах углерода. Получены угловые распределения нейтронов в реакции упругого и неупругого рассеяния. Проведено моделирование изучаемых реакций с помощью кода TALIS с использованием специально созданной в коллаборации библиотеки программ TalisLib, получены новые параметры оптического потенциала для данной реакции. 6. Были исследованы геометрические аспекты когерентного контроля над фотоионизацией атомов бихроматическим полем. Выявлены геометрии, то есть поляризации и относительные направления, оптимальные для осуществления контроля при помощи изменения фазы и бесперспективные. 7. Изучены спектроскопические особенности ионизации возбужденных состояний, такие как минимумы и резонансы сечения фотоионизации. Результаты могут быть полезны для интерпретации результатов по двухфотонной ионизации. 8. Исследованы механизмы образования и угловые распределения сателлитных линий в области энергий фотона выше порога ионизации 3d-оболочки атома криптона. Получено отличное согласие с проведённым экспериментом на синхротроне MAXIV (г. Лунд, Швеция). Результаты могут быть применены для планирования будущих экспериментов, в том числе по многофотонной ионизации криптона. 9. Из данных детектора CLAS12 по реакциям электророждения K+X и K+X~ на протоне впервые получены детальные результаты по зависимостям поляризации гиперонов от инвариантной массы конечных адронов W при 1.6 < W < 2.4 ГэВ, где могут быть обнаружены гибридные барионы состоящие из 3 одетых кварков и глюона. Совместный анализ дифференциальных сечений и поляризационных наблюдаемых различных эксклюзивных каналов в резонансной области позволит извлечь амплитуды электровозбуждения большинства N*, которые являются важным элементом изучения фундаментального сильного взаимодействия в режиме большой константы связи кварков и глюонов. 10. 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. 12. 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). 13. В совместном анализе данных всех фаз эксперимента Borexino завершается подготовка необходимых программных инструментов. Благодаря введению новых энергетических переменных, вероятно, можно будет учесть данные последней третьей фазы измерений. Из-за блокировки учётных записей на иностранном вычислительном кластере (CNAF) не удалось получить в 2022 г. новые результаты по солнечным pp- и 7Be-нейтрино, и электромагнитным свойствам частиц, а также новый предел на время жизни электрона при гипотетическом распаде на электронное нейтрино и гамма-квант. Однако в коллаборации закончено важное исследование. По итогам обработки полного набора данных третьей фазы эксперимента измерен поток CNO-нейтрино, который оказался равным 6.6+2.0-0.9 × 108 см-2 с-1. Одновременно гипотеза отсутствия нейтринного CNO-сигнала исключена с доверительной вероятностью 7sigma. Измеренный поток позволил впервые с помощью нейтрино оценить распространённость углерода и азота в Солнце по отношению к распространённости водорода. Отношение равно NCN = 5.78+1.86-1.00 × 10-4. Снова показано, что более предпочтительной является Стандартная модель Солнца с высокой металличностью (версия B16-GS98). 14. Возобновлены измерения на детекторе iDREAM на третьем энергоблоке Калининской АЭС. Установка работает стабильно. С середины июля по конец декабря выполнены измерения в двух режимах: с включённым и выключенным реактором. Ведётся активная обработка данных, набранных в текущем и прошлом годах. Достоверно регистрируется наличие или отсутствие антинейтринного излучения, факт выгорания топлива, и показана взаимосвязь изменения потока антинейтрино при изменении режима работы реактора. Изучается возможность использования детектора в качестве нейтринного спектрометра. 15. В рамках международного эксперимента JUNO завершено создание светодиодной калибровочной системы для вспомогательного детектора реакторных антинейтрино TAO. В НИИЯФ МГУ и в ОИЯИ выполнено комплексное тестирование системы при комнатной температуре и при температуре функционирования детектора -50град. Оборудование подготовлено для отправки в Пекин в Институт физики высоких энергий, где будет проверяться и отлаживаться уже в составе прототипа центральной части детектора TAO. Начало работ в Китае намечено на конец февраля – начало марта 2023 года. 16. Исследовалась возможность нитрования ароматических соединений с помощью воды, активированной импульсным излучением горячей плазмы. В качестве тестовых соединений выбраны вещества фенол и тирозин. Установлено, что при их взаимодействии с активированной водой образуется 4-нитрофенол и 3-нитротирозин. Изучен механизм реакций. Все активные частицы, образовавшиеся в воде под действием излучения, расходуются на нитрование. Выход нитрования при прямом действии излучения на водный раствор и через активированную воду одинаков и составляет ~ 70% от концентрации исходного вещества. Процесс нитрования активированной водой является экологически более чистым, чем традиционные технологии, в которых применяются высококонцентрированные кислоты, очистка от которых является сложной технической задачей. Таким образом, процесс нитрования активированной водой может быть полезным для получения нитросоединений. 17. В 2022 году на сайте «Ядерная физика в интернете» опубликованы новые материалы и обновлены материалы лекций и семинаров проф. И.М. Капитонова по курсу «Физика атомного ядра и частиц». Создан сайт XXIII межвузовской молодежной научной школы-конференции имени Б.С. Ишханова «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине», составлена и опубликована программа конференции. На сайте «Ядерная физика в интернете» регулярно публикуются материалы научного семинара ОЭПВАЯ и кафедры общей ядерной физики (руководитель семинара Т. Ю. Третьякова). 18. Создан и регулярно обновляется сайт Кафедры общей ядерной физики физического факультета МГУ. Создана страница совместного образовательного проекта ОИЯИ и НИИЯФ МГУ «Субатомные субботы». Началась работа над сайтом «Ядерная астрофизика» (научно-образовательный проект ОЭПВАЯ НИИЯФ МГУ и ОЯФ ФФ МГУ при поддержке НОШ КОСМОС). 19. Существенно переработаны, обновлены и дополнены разделы «Библиотека», «Школы, семинары, рабочие совещания, конференции», «Базы данных», «Атомная энергетика», «Нейтринная и гамма астрономия» «Физика атомного ядра и частиц в УФН», «Нобелевские лауреаты по физике». Исправлен ряд ошибок и неточностей, продолжена работа по оптимизации структуры и кода сайта. С декабря 2021 г. по ноябрь 2022 г. зафиксировано более 2,1 млн просмотров страниц сайта. 20. 23-24 ноября 2022 г. проведена XXIII межвузовская молодежная научная школа-конференция имени Б.С. Ишханова «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине».
11 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Взаимодействие электромагнитного излучения и нейтрино с атомами и ядрами
Результаты этапа: 1. Экспериментально исследовано влияние изоспинового расщепления на фотопротонные реакции на стабильных изотопах естественных смесей Se и Hg в зависимости от массового числа A. Экспериментально измеренные средние сечения, взвешенные по тормозному спектру, и сечения на эквивалентный квант фотоядерных реакций на изотопах Se и Hg согласуются с выполненными теоретическими расчетами по комбинированной модели фотоядерных реакций и с данными активационных экспериментов, выполненных в других лабораториях при другой геометрии облучения. Средние сечения, взвешенные по тормозному спектру, и сечения на эквивалентный квант фотопротонных реакций на моноизотопах Hg измерены впервые. Выполнены измерения массовых и зарядовых распределений при фотоделении изотопов 238U и 232Th в области ГДР. Проведено сравнение с различными предположениями о распределении заряда при делении, показано и оценено влияние протонных сферических и деформированных оболочек на формирование осколков фотоделения 238U и 232Th. 2. В рамках задачи изучения взаимосвязи между свойствами барионных взаимодействий и характеристиками экзотических ядерных систем проведены расчеты характеристик нейтронных звезд, состоящих из нуклонов, лептонов и Lambda-гиперонов с барионными силами Скирма. Рассмотрены особенности LambdaN-взаимодействий, проявляющиеся в нейтронных звездах при высоких плотностях. В частности, продемонстрировано различие между трехчастичными LambdaNN и зависящими от плотности силами LambdaN, а также показано, что силы Скирма ΛN, пропорциональные плотности ядра, лучше подходят для моделирования нейтронных звезд, чем силы, пропорциональные дробным степеням плотности. Впервые рассмотрено влияние нарушения зарядовой симметрии в LambdaN-взаимодействии на характеристики нейтронных звезд. 3. В рамках коллаборации «TANGRA» (ОИЯИ, Дубна) по изучению неупругого взаимодействия нейтронов с энергией 14.1 МэВ с атомными ядрами с использованием метода меченых нейтронов проведены эксперименты на ядрах кислорода, фосфора и серы. Получены угловые распределения нейтронов в реакции упругого и неупругого рассеяния и проведено сравнение в том числе и с резуольтатаи моделирования изучаемых реакций с помощью кода TALIS. 4. Исследована роль поляризации излучения и поляризации ионных состояний в последовательной многократной ионизации атомов. Предложен и апробирован новый метод учета поляризации, сформулированный в терминах эволюции элементов матрицы плотности углового момента. Показано, как поляризация излучения влияет на выходы ионов и электронов, и продемонстрирована существенная перестройка электронных спектров при изменении поляризации падающего излучения. 5. Исследованы особенности фотоэмиссии в постановке RABBITT-спектроскопии для энергий фотонов близких к порогу ионизации атома. Показано, как припороговая линия может служить референсной точкой для остальных боковых линий. 6. Предложена и проанализирована геометрия бихроматической ионизации, позволяющая определить характеристики компонент поля с привлечением всего одного спектроскопического параметра. 7. Разработана теория угловых распределений фотоэлектронов, образующихся при ионизации многоэлектронного атома закрученным бесселевым светом. В рамках этой теории доказано оригинальное утверждение о возможности получить выражение для УРФ при ионизации бесселевым светом циркулярной или линейной поляризации из выражения для УРФ при ионизации плоской волной. 8. Разработанная теория УРФ при ионизации бесселевым светом циркулярной и линейной поляризации применена к случаю атома гелия в области его низших автоионизационных дипольного и квадрупольного резонансов. Проанализированы эффекты, связанные с закрученностью падающего излучения. 9. Предложена методика экспериментальной диагностики бесселевых пучков (определения параметра thetac), основанная на специальной параметризации выражений для УРФ. 10. Из данных детектора CLAS по реакциям электророждения заряженных пионов на протоне получены амплитуды электровозбуждения нуклонных резонансов N(1440)1/2+, N(1520)3/2- и Delta(1600)3/2+ в диапазоне инвариантных масс конечных адронов W = 1.4–1.7 ГэВ и в интервале модулей квадратов четырехимпульсов виртуальных фотонов Q2 = 2.0–5.0 ГэВ2. Хорошее согласие по амплитудам электровозбуждения N(1440)1/2+ и N(1520)3/2- резонансов из независимого анализа Npi и pi+pi-p эксклюзивных каналов свидетельствует о надежности результатов. Амплитуды электровозбуждения резонанса Delta(1600)3/2+ были определены впервые. 11. 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, а также для генерации интенсивного монохроматического рентгеновского излучения с перестраиваемой энергией. 12. 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). 13. В совместном анализе данных всех фаз эксперимента Borexino завершается подготовка данных и необходимых программных инструментов. Благодаря введению новых энергетических переменных и соответствующей коррекции энергетического разрешения, вероятно, можно будет учесть данные последней третьей фазы измерений. Из-за блокировки учётных записей на иностранном вычислительном кластере (CNAF) в 2022 г., долгой процедуры копирования данных и ПО, а также из-за последующей сложной настройки кластера в Дубне и установки пакета для обработки данных на нём не удалось получить новые результаты по солнечным нейтрино pp-цикла. Однако в коллаборации удалось улучшить результат в анализе, направленном на получение потока CNO-нейтрино. Использование дополнительного внешнего ограничения, основанного на учёте направления прилёта солнечных нейтрино, позволило снизить ошибку измерений с 22% до 15%. При этом измеренные значения потока и скорости счёта CNO-нейтрино практически не изменились. Например, если в 2022 году получена величина потока 6.6+2.0-0.9×108 см-2с-1, то в 2023 году - 6.7+1.2-0.8×108 см-2с-1. 14. Продолжаются измерения на детекторе iDREAM на третьем энергоблоке Калининской АЭС. Установка работает стабильно. Набранная статистика увеличилась почти в два раза. Периодов отключения реактора для технического обслуживания не было и не планируется до мая-июня 2024 года. Ведётся активная обработка данных, набранных за три года измерений. Достоверно регистрируется наличие или отсутствие антинейтринного излучения, факт выгорания топлива, и показана взаимосвязь изменения потока антинейтрино при изменении режима работы реактора. Изучаются возможности использования детектора в качестве нейтринного спектрометра и для независимого определения мощности реактора нейтринным методом. Ведутся подготовительные работы к модернизации установки. 15. В рамках международного эксперимента JUNO светодиодная калибровочная система перевезена в Пекин (Китай) в Институт физики высоких энергий, собрана и смонтирована на прототип центральной части детектора TAO. Ведётся её активное тестирование. Как ожидается, система проработает в составе прототипа до февраля 2024 года, после чего вместе с другими компонентами установки будет отправлена на АЭС. Сборка детектора TAO намечена на период с февраля по апрель 2024 года. Ввод детектора в эксплуатацию – с мая. 16. Исследовалась глубокая очистка питьевой воды холодной плазмой коронного электрического разряда от органических соединений и антибиотиков на примере фенола и тетрациклина. Питьевая вода загрязняется антибиотиками до опасного уровня через отходы животноводства и фармацевтической промышленности. Установлено, что концентрация тетрациклина в воде может быть снижена до уровня 0,001 мг/л. Такая концентрация является безопасной для здоровья. От фенола вода может быть очищена холодной плазмой коронного электрического разряда до уровня 0,01 мг/л из-за протекания обратных реакций. Очистка от фенола озонированием является более эффективной. Исследовалось окисление гидрохинона импульсным излучением горячей плазмы. Гидрохинон окисляется до бензохинона с выделением молекулярного водорода. За счет этого процесса пара гидрохинон <-> бензохинон может быть использована как накопитель водорода в водородной энергетике. 17. На сайте «Ядерная физика в интернете» опубликованы новые материалы и обновлены материалы лекций и семинаров проф. И.М. Капитонова по курсу «Физика атомного ядра и частиц». Создан сайт XXIV межвузовской молодежной научной школы-конференции имени Б.С. Ишханова «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине», составлена и опубликована программа конференции. На сайте «Ядерная физика в интернете» регулярно публикуются материалы научного семинара ОЭПВАЯ и кафедры общей ядерной физики (руководитель семинара Т. Ю. Третьякова). 18. 22-23 ноября 2023 г. проведена XXIV межвузовская молодежная научная школа-конференция имени Б.С. Ишханова «Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине».
12 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Взаимодействие электромагнитного излучения и нейтрино с атомами и ядрами
Результаты этапа:
13 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 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".