авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

1

Кафедра общей ядерной физики в 2003-2007 гг

Краткая история кафедры общей ядерной физики

Весной 1946 года Дмитрий Владимирович Скобельцын организовал и возглавил

спецкафедру на физическом факультете Московского государственного университета, которая

должна была обеспечить высококачественную подготовку специалистов по ядерным

специальностям. Экспериментальной базой подготовки таких специалистов должен был стать тогда же созданный Научно-исследовательский институт ядерной физики МГУ. К подготовке студентов были привлечены крупнейшие специалисты по экспериментальной и теоретической ядерной физике: Дмитрий Иванович Блохинцев, Владимир Иосифович Векслер, Илья Михайлович Франк, Сергей Николаевич Вернов, Леонид Витальевич Грошев. На спецкафедру были набраны наиболее сильные студенты 2 курса физического факультета.

К концу срока обучения первого набора студентов ядерных специальностей было проведено разделение спецкафедры на пять кафедр, которые первоначально обозначались номерами из соображений секретности.

Кафедру 3 или кафедру ускорителей возглавил Владимир Иосифович Векслер. В декабре 1949 года кафедру ускорителей окончил первый выпуск 10 студентов, большинство которых пришло в МГУ с фронта.

К работе на кафедре ускорителей В.И.Векслер привлек Андрея Александровича Коломенского и Валентина Афанасьевича Петухова крупнейших специалистов по физике ускорителей и одновременно блестящих лекторов. С конца 50-х годов кафедра ускорителей, помимо подготовки специалистов по физике ускорителей и физике ядерных взаимодействий, стала организатором учебного процесса по завершающему разделу курса общей физики для всех студентов физического факультета МГУ курсу ядерной физики.

В 1961 году Владимир Иосифович Векслер переехал в Дубну, где возглавил Лабораторию высоких энергий ОИЯИ. Заведующим кафедрой стал Андрей Александрович Коломенский.

Кафедра проводила подготовку специалистов как по физике ускорителей и физике плазмы, так и по физике ядерных процессов. В связи с этим название кафедры было несколько расширено и она стала называться "кафедра ядерных взаимодействий и ускорителей".

В 1987 году кафедра получила новое название "кафедра общей ядерной физики", что отразило расширение спектра научных направлений на кафедре. Заведующим кафедрой был избран профессор Борис Саркисович Ишханов, который руководит кафедрой в настоящее время.

Сотрудники кафедры преподают заключительный раздел курса общей физики – физику ядра и частиц студентам физического факультета МГУ, что включает чтение лекций на двух потоках, семинарские занятия и практикум в 25 группах 3 курса.

За период более полувека кафедра выпустила более 600 дипломированных специалистов физиков. В аспирантуре кафедры было подготовлено более 90 кандидатских диссертаций.

Выпускники кафедры являются признанными специалистами в различных областях фундаментальной и прикладной науки.

Дипломные работы выпускников кафедры постоянно отмечались наградами на конкурсе имени Р.В.Хохлова на лучшую студенческую научную работу:

2000 уч.г., Осипенко Михаил Владимирович, премия 3 степени;

2000-2001 уч.г., Ермаков Андрей Николаевич, премия 3 степени;

2001-2002 уч.г., Бардай Роман Александрович, премия 3 степени;

2002-2003 уч.г., Болучевский Андрей Александрович, премия 2 степени;

2004-2005 уч.г., Вохмянина Кристина Анатольевна, премия 2 степени;

2005-2006 уч.г., Макаренко Ирина Витальевна, премия 2 степени;

2007-2008 уч.г., Ершова Ольга Дмитриевна, премия 1 степени.

Работы студентов и аспирантов кафедры неоднократно занимали 1 место в подсекциях международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам “Ломоносов xxxx”:

Ломоносов-1999, Шведунов Иван Васильевич;

Ломоносов-2000, Павлов Станислав Иванович;

Ломоносов-2005, Грызлова Елена Владимировна;

Ломоносов-2007, Макаренко Ирина Витальевна;

Ломоносов-2008, Тлисов Данила Анатольевич.

Студент Трощиев Сергей Юрьевич в 2008 г. для выполнения научно-исследовательской работы получил грант фонда "Гражданская ядерная энергия".

Сейчас на кафедре ведутся научные исследования в области физики ядра и ядерных реакций, теории поля, ускорителей, пучков заряженных частиц, радиоэкологии. На кафедре работают высококвалифицированные специалисты: профессора: Б.С. Ишханов, О.И. Василенко, В.К. Гришин, И.М. Капитонов;

доценты: Н.Г. Гончарова, Э.И. Кэбин, М.Е. Степанов, Е.В. Широков;

с.н.с. В.Г. Сухаревский;

м.н.с. А.С. Курилик;

физик. С.С. Белышев.

Достижения сотрудников кафедры были неоднократно отмечены крупными премиями:

1951 г., Векслер В.И. Сталинская премия 1 степени за разработку новых принципов ускорения заряженных частиц и сооружение первых синхротронов;

1959 г., Векслер В.И., Коломенский А.А., Петухов В.А. Ленинская премия за создание дубненского синхрофазатрона;

1963 г., Векслер В.И. Американская премия «Атом для мира»;

1981 г., Коломенский А.А. (и Яблоков Б.Н.) Государственная премия за сильноточные ускорители;

1982 г., Ишханов Б.С. премия Совета министров СССР (в составе коллектива факультета за развитие системы коллективного пользования МГУ);

1994 г., Ишханов Б.С., Капитонов И.М. (и Шведунов В.И.) Ломоносовская премия за исследование новых форм взаимодействия гамма-квантов с атомными ядрами (цикл работ);

2003 г., Ишханов Б.С. Ломоносовская премия за педагогическую деятельность.

Профессора кафедры Ишханов Б.С. и Капитонов И.М. являются авторами научного открытия "Закономерность конфигурационного расщепления гигантского дипольного резонанса у легких атомных ядер", внесенного под номером 342 в государственный реестр открытий нашей страны.

Штатный состав кафедры общей ядерной физики Состав преподавателей кафедры, их должности, научные степени, звания и возраст приведены в таблице.

N Ф.И.О. Должность Звание Степень г.р.

1 Белышев С.С. физик 2 Василенко О.И. профессор доцент д.ф.м.н. 3 Гончарова Н.Г. доцент доцент д.ф.м.н. 4 Гришин В.К. профессор профессор д.ф.м.н. 5 Ишханов Б.С. зав. кафедрой профессор д.ф.м.н. 6 Капитонов И.М. профессор профессор д.ф.м.н. 7 Кэбин Э.И. доцент к.ф.м.н. 8 Курилик А.С. м.н.с. 9* Ланской Д.Е. доцент доцент к.ф.м.н. 10 Степанов М.Е. доцент к.ф.м.н. 11* Страхова С.И. профессор профессор д.ф.м.н. 12* Сухаревский В.Г. с.н.с. доцент к.ф.м.н. 13 Широков Е.В. доцент к.ф.м.н. * 0.5 ставки.

Основные направления педагогической и научной деятельности кафедры Преподавание студентам факультета заключительного раздела общего курса физики - физики атомного ядра и частиц (лекции, семинары, практикум) Фундаментальная ядерная физика Физика высоких энергий и элементарных частиц Физика ускорителей и пучков частиц Физика нейтрино Квантовые структуры и нанотехнологии Базы данных по ядерной физике Радиоэкология Автоматизация экспериментов Компьютерное моделирование Учебная работа Основным направлением учебной работы кафедры является преподавание заключительного раздела курса общей физики - Физики атомного ядра и частиц: чтение лекций, проведение семинарских занятий и лабораторных работ в общем ядерном практикуме для студентов третьего курса (осенний семестр), подготовка специалистов в области физики атомного ядра и частиц.

Общий ядерный практикум Общий ядерный практикум является одной из важнейших частей обучения на физическом факультете МГУ. Ежегодно его выполняют более 400 студентов факультета.

Основная задача практикума - освоение новых методов проведения и анализа результатов научных экспериментов ядерной физики, физики частиц и физики взаимодействий. Студенты знакомятся с практическим применением современной экспериментальной аппаратуры, самостоятельно проводят измерения и обработку различных ядерных характеристик и ядерных реакций. Для выполнения этих задач ежегодно в практикум привлекаются более преподавателей кафедры, аспирантов и сотрудников НИИЯФ. Как показал опыт последних лет, широкое привлечение молодых сотрудников НИИЯФ для работы со студентами в практикуме оказывается важным как для более успешного взаимодействия со студентами, так и для профессиональной подготовки самих сотрудников.

За период 2003-07 гг. в практикуме произошли существенные изменения. К существующим к этому моменту 7-и задачам были добавлено ещё 5 задач.

В настоящее время в курсе общего ядерного практикума студенты выполняют задач, 7 ранее существовавших, Задача №1 - Искусственная радиоактивность изотопов серебра 108Ag и l10Ag.

Задача №2 - Радиоактивность, альфа-распад, взаимодействие альфа-частиц с веществом.

Задача №4 - Взаимодействие заряженных частиц с веществом. Определение пробега электронов бета-распада методом поглощения Задача №5 - Электромагнитные взаимодействия. Определение энергии гамма-квантов с помощью сцинтилляционного спектрометра Задача №6 - Определение эффективного сечения взаимодействия гамма-квантов с веществом методом поглощения Задача №9 - Деление ядер урана под действием тепловых нейтронов Задача №12 – Радиация и 5 вновь введённых задач Задача №3 - Бета-распад. Измерение спектра электронов бета-распада.

Задача №13 - Определение периода полураспада изотопа 28Al Задача №14 - Статистика регистрации частиц Задача №15 - Спонтанное деление 252Cf Задача №17 - Бета-распад. Внутренняя конверсия гамма-квантов (207Pb) Задачи практикума охватывают основные типы радиоактивного распада ядер, физику взаимодействия частиц с веществом, методы регистрации частиц, а так же современные методы анализа полученных экспериментальных данных. Особенную важность имел ввод в строй задач «Статистика регистрации частиц», позволяющей студентам знакомится с аспектами применения статистических закономерностей в физике микромира и «Спонтанное деление 252Cf», в которой студенты могут непосредственно изучать деление ядра трансуранового ряда.

Для выполнения задач в практикуме функционируют более 40-ка рабочих установок, практически все оснащены персональными компьютерами. Значительный вклад в модернизацию работы практикума в 2003-07 гг. внесли сотрудники практикума- доцент Е.В.Широков (ответственный за практикум), профессор В.К.Гришин, доцент Э.И.Кэбин, доцент М.Е.Степанов.

Большую помощь в переоснащении практикума средствами электронно вычислительной техники оказал в конце 2007 г. физический факультет, в результате чего для практикума было приобретено 20 современных персональных компьютеров.

Необходимо отметить, что тесное взаимодействие с подразделениями НИИЯФ, особенно с Лабораторией Общего Атомного и Ядерного Практикума (ЛОАЯП) дает практикуму способность не только переоснащать старые задачи, но и разрабатывать планы создания новых задач. Сотрудники ЛОАЯП оказывают большую помощь преподавателям кафедры при проведении занятий и эксплуатации лабораторных установок.

В настоящий момент готовится сетевой вариант задачи «Спонтанное деление 252Cf», с помощью которого возможно создание виртуального практикума для студентов других ВУЗов страны, лишенных возможности выполнять подобные задачи непосредственно на установках. Реализация подобного проекта входит в общую концепцию развития системы дистанционного образования.

Спецкурсы Сотрудники кафедры ведут занятия со студентами кафедры общей ядерной физики.

Разнообразие тем спецкурсов соответствует основным направлениям подготовки выпускников кафедры. К чтению спецкурсов привлекаются профессора других кафедр физического факультета и сотрудники НИИЯФ.

6 семестр Взаимодействие частиц и излучений с веществом (профессор В.К. Гришин) Спецсеминар (доцент Н.Г. Гончарова) 7 семестр Физика атомного ядра (доцент Н.Г. Гончарова) Ускорители заряженных частиц (профессор В.К. Гришин) Релятивистская квантовая теория (профессор О.И. Василенко) Экспериментальные методы (доцент Э.И. Кэбин) Дополнительные главы физики высоких энергий (профессор Л.Н. Смирнова) 8 семестр Физика элементарных частиц (профессор О.И. Василенко) Взаимодействие электронов и фотонов с атомными ядрами (профессор И.М. Капитонов) Адроны и ядра (доцент Д.Е. Ланской) Основы квантовой химии (профессор С.И. Страхова) 9 семестр Структура ядер и нуклонов в рассеянии электронов (доцент Н.Г. Гончарова) Структура адронов (доцент Д.Е. Ланской) Ядерная резонансная флуоресценция (профессор И.М. Капитонов) Физика электромагнитных излучений (профессор В.К. Гришин) Нуклеосинтез (профессор Б.С. Ишханов) 10 семестр Ядерные процессы (профессор Б.С. Ишханов) Радиоэкология (профессор О.И. Василенко) Спецсеминар (профессор Б.С. Ишханов) Программы спецкурсов Взаимодействие частиц и излучений с веществом Прохождение быстрых заряженных частиц в веществе. Основные элементарные процессы, вызывающие торможение и рассеяние частиц.

Ионизационные потери тяжелых заряженных частиц в неупорядоченных средах. Основные закономерности.

Ионизационные потери релятивистских частиц. Соотношение Бете-Блоха.

Пробеги частиц в веществе. Основные зависимости.

Прохождение электронов в веществе. Ионизационные и радиационные потери. Критическая энергия. Радиационная длина.

Многократное рассеяние быстрых заряженных частиц в веществе.

Статистический подход. Оценка среднего угла многократного рассеяния тяжелых и легких частиц. Стрегглинг.

Частицы и античастицы. Можно ли их различить по величине тормозных потерь?

Каналирование заряженных частиц в структурированных средах. Условия каналирования.

Угол Линхарда. Положительно заряженные частицы.

Влияние дискретности реальных структур. Эффект Окорокова.

Особенности каналирования отрицательно заряженных частиц. Квазиклассическое и квантовое описание. Возможные применения эффекта.

Эффект теней («блокировка») и его применение.

Распространение рентгеновского и гамма излучения в веществе. Комптоновское рассеяние, фотоэффект, рождение пар и их роль в поглощении фотонов. Суммарные потери жестких фотонов в различных диапазонах их энергий. Как пересчитывать эффективные сечения?

Виды жесткого электромагнитного излучения. Тормозное, синхротронное, черенковское, переходное излучения. Физические основы явлений. Основные закономерности.

Экспериментальные применения.

Рассеяние медленных и холодных нейтронов в различных средах.

Физика атомного ядра Курс посвящен основным моделям теории ядра.

Рассмотрена модель оболочек для сферических и деформированных ядер, а также влияние сил спаривания на свойства.ядер. Изложены основы модели Ферми- газа ;

дан вывод энергии и импульса Ферми и показано влияние этих характеристик на оболочечную структуру атомных ядер.

Изложена модель коллективных колебаний ядер – фононов;

показана связь характеристик фононных возбуждений со спектрами ядер и ядерными электромагнитными моментами.

На основе анализа вращательных спектров деформированных ядер показана роль сверхтекучести в формировании ядерных характеристик.

Дано краткое изложение классификации и –переходов в ядрах.

Рассмотрено применение законов сохранения при анализе ядерных реакций;

показана роль разных механизмов ядерных реакций в формировании структуры эффективных сечений.

Изложены основы мезонной теории нуклон- нуклонных взаимодействий при малых и средних энергиях.

Приложением к конспекту курса является список заданий по темам курса.

Ускорители заряженных частиц Основные этапы развития физики пучков заряженных частиц и укорительной техники. Кривая Ливингстона. Требования к параметрам ускоренных пучков в фундаментальных и прикладных исследованиях.

Основные принципы ускорения заряженных частиц. Ускорители прямого действия.

Индукционные ускорители. Резонансное ускорение. Линейные и циклические системы.

Основные виды ускорителей, их принципиальные схемы.

Устойчивость движения ускоряемых частиц. Продольная устойчивость. Особенности резонансного ускорения. Принцип автофазировки. Фазовое движение частиц, продольный фазовый объём пучка. Изохронные системы. Традиционные типы и параметры резонансных ускорителей тяжёлых и лёгких частиц Поперечная устойчивость. Поперечный фазовый объём пучка. Эмиттанс и аксептанс.

Движение частиц в ускорителе с мягкой и жёсткой фокусировкой. Адиабатические изменения параметров поперечных колебаний частиц, влияние возмущений, резонансы. Влияние пространственного заряда пучка.

Ускорители нового поколения. Электронные ускорители непрерывного действия.

Рециркуляторы, разрезной микротрон, особенности их применения при исследованиях по физике ядра и частиц.

Ускорительно-накопительные комплексы. Коллайдеры. Циклические и линейные встречные пучки. Перспективы применения и требования к их параметрам. Светимость встречных пучков. Накопление и охлаждение пучков ускоренных частиц и античастиц. Особенности коллайдеров легких и тяжелых частиц. Примеры фундаментальных исследований на коллайдерах. Открытие W, Z-бозонов. Измерение массы t-кварка. Обнаружение одиночного t кварка в слабых взаимодействиях.

Электронные накопители – источники синхротронного излучения. Основные характеристики синхротронного излучения.

Мезонные фабрики.

Ускорители-генераторы сверхмощных электронных и протонных пучков.

Представление о коллективных методах ускорения заряженных частиц.

Релятивистская квантовая теория Симметрии. Алгебраические группы. Группы и алгебры Ли. Группа Лоренца.

Трансформационные свойства функций поля. Классическое скалярное поле. Лагранжев формализм. Уравнения движения. Тензор энергии-импульса. Решения. Комплексное скалярное поле. Поле пионов. Векторное поле. Электромагнитное поле. Электрон-позитронное поле.

Уравнение Дирака. Билинейные формы. Решение. Спинорное поле с нулевой массой.

Квантование гармонического осциллятора. Квантование скалярного поля. Квантование электромагнитного поля. Квантование спинорного поля. Нормальное произведение. Связь спина со статистикой. СРТ-теорема. Калибровочные поля. Глобальные и локальные симметрии. Поля Янга-Миллса. Спонтанное нарушение глобальной и локальной симметрии. Представление взаимодействия. Матрица рассеяния. Теория возмущений. Спаривания операторов. Теоремы Вика. Диаграммы Фейнмана. Расходимости в диаграммах. Теория 4. Перенормировка массы, волновой функции и константы связи. Ренормализационная группа. Уравнение Каллана Симанзика. Асимптотическое решение ренормгруппового уравнения. Эффективная константа связи. Стандартная модель электрослабого взаимодействия лептонов. Теория Ферми. Лагранжиан.

Глобальная группа симметрии. Калибровка тории. Поля Хиггса. Спонтанное нарушение симметрии. Связь с теорией Ферми. Включение в теорию кварков. Треугольные аномалии.

Объединение взаимодействий. Квантование заряда. Спонтанное нарушение симметрии в объединённой теории.

Экспериментальные методы Детекторы частиц.

Полупроводниковые детекторы, сцинтилляционные детекторы, газонаполненные детекторы, черенковские детекторы, детекторы переходного излучения, трековые и координатные детекторы, микроканальные пластины, калориметры. Примеры детекторных комплексов.

Ядерная электроника.

Модульные системы в ядерной радиоэлектронике. Предусилители, усилители. Способы временной привязки и быстрые дискриминаторы. Одноканальные анализаторы. Устройства получения временной информации. Аналого-цифровые преобразователи. Оптимальная скорость регистрации (режекция наложений, мертвое время). Примеры измерительных установок.

Идентификация заряженных частиц низких и средних энергий Измерение энергии частиц методом времени пролета.

Источники гамма-излучения.

Нейтронные источники.

Механизмы ядерных реакций.

Реакции через составное ядро, оптическая модель, прямые реакции, предравновесные процессы, реакции с тяжелыми ионами.

Дополнительные главы физики высоких энергий В спецкурсе рассматриваются вопросы физики высоких энергий, связанные с исследованиями на Большом адроном коллайдере в ЦЕРН. В их числе:

• особенности кинематики сталкивающихся пучков протонов, • переменные и области фазового объема, доступные исследованиям на коллайдере, • временные и пространственные характеристики «мягких» и жестких взаимодействий, • основные элементы Стандартной модели, • методы регистрации взаимодействий.

Дается обзор экспериментальных установок на Большом адроном коллайдере и задач физических исследований на них. Особое внимание уделено крупнейшей на коллайдере установке АТЛАС.

Представлены основные этапы системы обработки данных современных экспериментов физики высоких энергий, стандартные программные пакеты моделирования физических процессов и анализа экспериментальных результатов, в том числе с помощью системы распределённых компьютерных вычислений ГРИД.

Физика элементарных частиц Симметрии. Алгебраические группы. Группы и алгебры Ли. Спин. Фермионы и бозоны. Адроны и лептоны. Квантовая электродинамика. Античастицы. Электрон, позитрон, гамма-квант. Сильное взаимодействие. Изотопический спин. Странность, очарование и др. Мультиплеты. Квантовая хромодинамика. Кварки, цвет, глюоны. Асимптотическая свобода и конфайнмент. Слабое взаимодействие. C-, P-, T-симметрии. Нарушение чётности. Нейтральные токи. Нейтрино.

Электрослабое взаимодействие. W- и Z-бозоны. Бозоны Хиггса. Объединение всех взаимодействий. Суперсимметрия. Теория струн. Петлевая квантовая гравитация. Проблема иерархии взаимодействий. Столкновение чёрных дыр в многомерных пространствах.

Взаимодействие электронов и фотонов с атомными ядрами Фотоны и электроны как эффективные пробные частицы для изучения атомных ядер.

Элементарная теория квантовых систем с электромагнитным излучением. Мультипольное разложение. Длинноволновое приближение. Правила сумм. Ядерное фоторасщепление.

Гигантские резонансы. Гигантский дипольный резонанс. Экспериментальные методы исследования ядер с помощью электромагнитных полей. Тормозное излучение и источники монохроматических фотонов. Рассеяние электронов ядрами. Форм-факторы.

Адроны и ядра Предметом курса являются взаимодействия пионов, каонов, гиперонов и антинуклонов низких и промежуточных энергий с атомными ядрами. Курс включает следующие вопросы:

1. Адронные атомы.

2. Взаимодействие пионов с ядрами: рассеяние, перезарядка, поглощение, -резонанс.

3. Взаимодействие заряженных каонов с ядрами: каналы поглощения, резонанс (1405), экзотика (каонные ядра, пентакварк).

4. Осцилляции нейтральных каонов и регенерация короткоживущих каонов на ядрах.

5. -гиперядра: энергии связи, времена жизни, спектры, образование пионами и каонами.

6. -ядерные системы: конверсия, лейновский потенциал. Гиперядра с большой странностью.

7. Взаимодействие антинуклонов с ядрами: аннигиляция, барионий.

8. Адроны в нейтронных звездах: гипероны, пионный и каонный конденсат, кварки в нейтронных звездах.

Основы квантовой химии Изложены основы современной квантовой химии: примеры гибридизации атомных орбиталей;

квантовая теория химических связей;

структура простых и сложных соединений, включая структуру некоторых соединений, осуществляющих функции живых организмов;

структура углеродных соединений - карбинов, графита, алмаза, фуллеренов, фуллеритов, нанотрубок, экзо и эндоэдральных соединений и других объектов микро и макромира на основе углерода;

методы расчета спектров молекул и наноструктур;

основные механизмы взаимодействия частиц и излучения с наноструктурами и молекулами;

некоторые ставшие уже традиционными экспериментальные методы анализа состава химических соединений;

обсуждаются современные воззрения на теорию эволюции. Кратко разобраны примеры мутаций, генной инженерии, ферментативных реакций, основы квантовых вычислений с использованием молекулярных соединений и наноструктур в технике ядерного магнитного резонанса. Особое внимание уделено использованию ядерных методов для создания и исследования молекулярных систем, наноструктур и материалов на их основе.

Структура ядер и нуклонов в рассеянии электронов Проведено сравнение электрона как пробной частицы с другими методами исследования структуры атомных ядер и нуклонов. Дан вывод основополагающих формул сечений рассеяния (e,e’) и связи сечений с формфакторами. Рассмотрены физические основы исследований ядер и нуклонов в упругом и неупругом рассеянии электронов. Показана связь получаемой информации о структуре мишени с величиной переданного импульса.

Даны основы анализа мультипольных резонансов в сечениях (e,e’) как откликов ядра (или нуклона) на электромагнитное возбуждение. Детально рассмотрены Е1, М1 и М2 резонансы. Для магнитных резонансов максимального спина рассмотрены возможности и перспективы сравнительного анализа реакций рассеяния электронов и адронов.

Показана связь фермиевского движения нуклонов в атомных ядрах с характеристиками квазиупругого рассеяния электронов. Ядерный скейлинг и его разрушение рассмотрены как проявления нуклонных и ненуклонных степеней свободы ядра.

Дано краткое описание упругих и неупругих формфакторов протона и нейтрона и характеристик нуклонных резонансов.

Структура адронов В курсе излагаются современные представления о структуре и динамических свойствах адронов. Рассматриваются следующие вопросы:

9. Кварковая структура мезонов. Псевдоскалярные и векторные мезоны. Возбужденные состояния. Правила отбора в распадах.

10. Кварковая структура барионов. Свойства симметрии волновой функции. Октет и декуплет.

Возбужденные состояния.

11. Рассеяние электронов на нуклонах. Формфакторы. Глубоконеупругое рассеяние, структурные функции, скейлинг, партоны.

12. Понятие о квантовой хромодинамике. Глюоны. Бегущая константа. Асимптотическая свобода и конфайнмент. Модель мешка.

13. Экзотические частицы: тетракварки, глюоний, дибарионы, пентакварки. Странная кварковая материя.

14. Наблюдение резонансов. Диаграмма Далица.

15. Электромагнитное рождение векторных мезонов. Векторная доминантность. Модификация свойств векторных мезонов в ядрах.

16. Барионные резонансы. -резонанс. Вторая резонансная область.

17. Чарм. Очарованные барионы и мезоны. Чармоний. Экзотические состояния.

Ядерная резонансная флуоресценция Ядерная резонансная флуоресценция как эффективный метод изучения холодных атомных ядер. Сравнение с другими методами. Основные формулы. Определение энергии, мультипольности, четности и приведенной вероятности гамма-переходов. Экспериментальные средства. Гамма-спектроскопия высокого разрешения. Использование непрерывных пучков электронов. Магнитные дипольные возбуждения. Орбитальный и спиновый ядерный магнетизм.

Физика электромагнитных излучений Электромагнитное излучение (ЭМИ) - перспективное средство разнообразных фундаментальных и прикладных исследований.

Основные положения физики ЭМИ. Источники электромагнитного излучения и волновые решения уравнений Максвелла. Особенности излучения релятивистских зарядов (интенсивность, спектрально-угловые характеристики).

Традиционные источники широко-спектрального и монохроматического гамма-излучения.

Тормозное излучение, радиационная длина. Методы монохроматизации. Синхротронное и ондуляторное излучение.

Физические особенности генерации жесткого ЭМИ с помощью релятивистских зарядов в кондерсированной среде. Когерентные эффекты. Длина формирования излучения (когерентная длина). Предсказание свойств и интенсивности ЭМИ в рентгеновском и гамма-диапазоне в различных средах. Оптимальные условия генерации, «толстые» и «тонкие» мишени. Влияние неоднородности среды, эффект Ландау-Померанчука.

Новые механизмы излучения и источники жесткого ЭМИ в рентгеновском диапазоне.

Реальные и виртуальные фотоны. Поляризационное, черенковское, переходное, параметрическое и дифракционное ЭМИ. Резонансные процессы в периодических, кристаллических и поликристаллических структурах. Каналированное рентгеновское и гамма излучение. Возможности получения ультра-высокочастотных фотонов. Экспериментальные результаты.

Новые фундаментальные и прикладные применения. Лазер на ультрарелятивистских электронах. Международные проекты LCLS (USA), DESY XFEL (Europe), SCSS (Japan).

Анализ структурных характеристик вещества. Диагностика нано-структур на электронных ускорителях.

Обращенный эффект полного внутреннего отражения рентгеновских фотонов. Исследование поверхностных свойств вещества. Рентгеновские линзы. Резонансные явления при прохождении ионов в кристаллических мишенях. Эффект Окорокова.

Когерентное тормозное излучение и структура кристаллов.

Тормозное излучение при альфа–распаде – источник информации о внутриядерном мире.

Обратное комптоновское рассеяние и генерация гамма-квантов сверхвысоких энергий.

Когерентное жесткое ЭМИ. Источники когерентного жесткого ЭМИ. Рентгеновские лазеры, основные достижения. Перспективы и примеры применения когерентного жесткого ЭМИ.

Дополнительные вопросы ЭМИ сильноточных электронных пучков. Волны положительной и отрицательной энергии.

Стимулированные неустойчивости – источник мощных ЭМИ. Эффект «отрицательной массы».

Нуклеосинтез Распространенность элементов. Основные свойства и характеристики звезд. Нуклеосинтез в звездах. Горение водорода. Солнечное нейтрино. Горение гелия. Красные гиганты. Реакция горения углерода, кислорода, кремния. Образование легких элементов в звездах. Реакции в звездах под действием нейтронов. S- и R-процессы. Нуклеосинтез в сверхновых. Конечные стадии эволюции звезд. Обойденные ядра. Дозвездная стадия эволюции Вселенной. Нуклеосинтез в современную эпоху.

Ядерные процессы Общие свойства ядерного взаимодействия. N-Z диаграмма атомных ядер. Размер и форма атомных ядер. Нуклон-нуклонные взаимодействия при низких энергиях. Изотопическая симметрия. Дейтрон. Средний ядерный потенциал. Модель оболочек. Обобщенная модель ядра.

Одночастичные и коллективные степени свободы ядра. Фотоядерные реакции и симметрии атомных ядер. Радиоактивность. Свойства ядер удаленных от полосы бета-сьабильности.

Магические числа. Пучки радиоактивных ядер. Экзотические распады ядер. Деление ядер.

Трансурановые и сверхтяжелые ядра. Взаимодействие атомных ядер с электронными оболочками атомов.

Радиоэкология Закон радиоактивного распада. Типы распадов и их основные параметры. Цепочки радиоактивных превращений. Взаимодействие,,,n-частиц с веществом. Единицы измерения активностей и доз. Естественная и искусственная радиоактивность. Биологическое действие радиации. Химические превращения под действием радиации. Лучевая болезнь.

Биологическое действие инкорпорированных радионуклидов. Радиационные повреждения кожных покровов. Отдалённые последствия облучения. Канцерогенные и генетические эффекты.

Малые дозы. Естественные источники радиации. Космическое излучение. Непрерывно образующиеся радионуклиды. Наземные радионуклиды. Содержание радионуклидов во внешней среде. Источники внутреннего и внешнего облучения. Дозы облучения и их вариации.

Техногенные источники радиации. Ядерные взрывы. Радиоизотопный состав продуктов ядерного деления и синтеза. Радионуклиды наведённой активности. Миграция радионуклидов во внешней среде. Миграция радионуклидов по пищевым цепочкам.. Топливно-ядерный цикл. Выбросы АЭС в режиме нормальной эксплуатации. Радиоактивные выбросы тепловых электростанций. Аварии на атомных предприятиях. Другие источники загрязнения. Использование радионуклидов в промышленности, сельском хозяйстве, науке, технике, медицине. Меры защиты. Основы радиационной защиты. Нормы радиационной безопасности. Защитные мероприятия во время аварийных ситуаций в ближайший и отдалённый периоды. Современный уровень облучения человека.

Образовательный сайт по физике ядра и частиц Сайт Ядерная физика в Интернете (nuclphys.sinp.msu.ru) был создан в 2000 г. силами кафедры общей ядерной физики физического факультета МГУ при содействии и на технической базе Научно-исследовательского института ядерной физики МГУ. На сайте в режиме открытого доступа публикуются учебные и справочные материалы по физике ядра и частиц и смежным дисциплинам.

В первую очередь это материалы соответствующего раздела курса общей физики, читаемого на физических факультетах классических университетов. Материалы организованы в иерархическую структуру. На первом уровне "дайджест" по физике ядра и частиц "Физика ядра и частиц. ХХ век" с кратким изложением основных вопросов по курсу. На втором уровне, связанном с первым ссылками так называемая "Шпаргалка для отличника", в которой весь материал курса распределен в приблизительно двухстах отдельных файлах. Это позволяет лектору или преподавателю, ведущему семинары, рекомендовать студентам соответствующие материалы для проработки определенной темы. "Шпаргалка" связана ссылками на материалы, с углубленным и более подробным изложением материала. На сайте также опубликованы слайды к лекциям по курсу "Физика атомного ядра и частиц".

Опубликованы разработки к семинарским занятиям, включающие в себя краткое изложение теоретического материала, задач с подробными решениями и вопросов для домашней проработки. Кроме того, опубликован сборник задач (около 200 задач) с подробными решениями.

Опубликованы описания задач общего ядерного практикума физического факультета МГУ.

Организован виртуальный ядерный практикум. Задачи, которые ставились при организации виртуального практикума - 1) помочь другим университетам, нередко не имеющим ресурсов для постановки лабораторных работ, 2) поставить лабораторные работы, обучающие современным методам экспериментальных исследований, которые не могут быть реализованы в условиях традиционного студенческого практикума. Задачи виртуального лабораторного практикума организованны следующим образом. В меню задачи содержатся ссылки на страницы с теорией, необходимой для ее выполнения, с описанием реальной экспериментальной установки, на которой были получены данные, с описанием порядка выполнения работы, с тестовыми вопросами. По результам ответов на них генерируется страница отчета по тесту, которую может использовать преподаватель при последующей беседе со студентом (допуске к выполнению задачи). Полученные студентом результаты могут быть автоматически протестированы. В задачах виртуального лабораторного практикума используются как экспериментальные данные, полученные в условиях реальной лаборатории, так и результаты модельных расчетов. Так в задаче "Рождение и распад Z-бозонов" используется компьютерная имитация регистрации продуктов протон-протонных столкновений при энергиях, соответствующих энергиям коллайдера нового поколения LHC на установке ATLAS.

На сайте публикуются также материалы по спецкурсам, в том числе и тем, которые читаются на других кафедрах ядерного отделения: "Модели атомных ядер", "Ядерные реакции", "Экспериментальные методы" (детекторы, частиц, источники нейтронов и гамма-квантов, ядерная электроника), "Ускорители частиц", "Нуклеосинтез во Вселенной", "Взаимодействие частиц с веществом", "Экзотические ядра", "Взаимодействие электронов и фотонов с атомными ядрами", "Радиационная экология", "Физика гиперядер", "Ядерная резонансная флуоресценция", "Введение в теорию калибровочных преобразований", "Основные понятия теории групп", "Лекции по B физике", "Диаграммы Фейнмана", "Физика микромира", "Физика элементарных частиц", "Введение в физику твердого тела", "Электромагнитные взаимодействия ядер" На сайте публикуются справочные материалы (линк-листы сайтов научных центров, научных журналов, учебных материалов, опубликованных на других сайтах по ядерной физике и смежной тематикам, интерфейсы и ссылки на базы ядерных данных и т.п.).

В разделе "разное" публикуются материалы научного семинара по ядерной физике НИИЯФ МГУ, лучшие рефераты студентов, данные о нобелевских лауреатах по физике, хроника открытий в физике ядра и частиц, фотографии физиков, которые упоминаются в материалах сайта (свыше 300 фотографий) и др.

На сайте внедряется система автоматического тестирования. Система тестирования содержит тесты двух типов. Первый - вопросы, на которые предлагаются несколько вариантов ответов, среди которых нужно выбрать правильные. Второй - вопросы (задачи) требующие численного ответа, в которых варьируются входные параметры, выбираемые случайным образом в заданном диапазоне значений или из соответствующего массива данных.

Недавно начались работы по освоению технологии представления видео-лекций с помощью технологии флэш-анимации. В рамках курса "Экзотические ядра", который читается в весеннем семестре силами разных лекторов, подготовлены аудиовизуальные представления лекций.

Как в частности показывает анализ посещаемости сайта, его материалы востребованы.

Тренд роста - линейный с максимумами во время зимней и весенней сессий и минимумами в летние месяцы. С 2003 г. посещаемость сайта выросла приблизительно в 5 раз. Анализ статистики показывает, что материалы оказались востребованы не только на физического факультета МГУ, где они широко используются в учебном процессе. В апреле 2008 г. доля московских хостов составила около 25%, доля российских около 60%. При поиске по ключевым словам тематики сайта, сервера Google, Рамблер и Яндекс, как правило, дают ссылку на наш сайт в первой десятке своих списков.

Рис. 1. Статистика посещаемости сайта "Ядерная физика в Интернете Рис. 2. Доли от от суммарной посещаемости сайта из различных регионов России без учета Москвы Рис. 3. Доли от суммарной посещаемости из различных стран без учета России. ЕС без учета стран Балтии, которые учтены вместе со странами бывшего СССР. Украина, Беларусь и Казахстан учтены отдельно Приём и выпуск студентов За период 2003-07 гг. при осеннем распределении на кафедре всегда был конкурс, число студентов, подавших заявления на кафедру всегда существенно превышало число плановых мест.

Общая ситуация в этот период отражена в таблице.

Год Число мест на кафедре Число поданных заявлений 2003 12 2004 12 2005 12 2006 10 2007 11 Успешному состоянию дел с набором на кафедру способствовала большая работа по информированию студентов младших курсов о направлениях научной деятельности на кафедре (профессор И.М. Капитонов, доцент Е.В. Широков), активное взаимодействие студентов и аспирантов кафедры с младшекурсниками и работа по написанию курсовых студентами 2-го курса (доцент Э.И. Кэбин) Курсовые работы второкурсников по основным направлениям научной деятельности кафедры во многом определяли последующий конкурс на кафедру. Так, в 2007 году курсовые на кафедре выполнили 11 второкурсников.

Темы дипломных работ соответствуют основным направлениям научной работы сотрудников кафедры.

Список тем дипломных работ студентов выпуска 2007 г.

Оценка N Студент ФИО Научный Тема дипломной работы дипломной руководитель работы 1 Акбатыров Ланской Энергетическая зависимость хорошо Анатолий Дмитрий Евгеньевич сечения образования Васильевич с.н.с., к.фмн. гиперядер на мезонных пучках 2 Афанасьев Курилик Методы декомпозиции хорошо Дмитрий Александр Сергеевич спектральных данных и их Олегович м.н.с. применение для изотопного анализа состава материалов по -спектрам 3 Ганжа Кэбин Использование отлично Андрей Эдуард информационных технологий в Сергеевич Иоханнесович учебных материалах по физике доцент, к.фмн. атомного ядра и частиц 4 Ершова Широков Исследование акустических отлично Ольга Евгений Вадимович эффектов при взаимодействии Дмитриевна ассистент, к.фмн. частиц с веществом 5 Иншакова Чепурнов Теоретическая оценка отлично Ольга Александр Сергеевич чувствительности нейтринного Сергеевна с.н.с., к.фмн. реакторного эксперимента по определению угла смешивания 6 Корешкова Никитин Спиральные амплитуды редких отлично Юлия Николай Викторович распадов В-мезонов для Адамовна с.н.с., к.фмн. феноменологических гамильтонианов общего вида 7 Кругов Степанов Анализ распада гигантского отлично Виталий Михаил Евгеньевич дипольного резонанса Евгеньевич доцент, к.фмн. изотопов никеля по протонному и нейтронному каналам 8 Кудряшов Крамаренко Измерение эффективности отлично Илья Виктор Алексеевич газового фильтра в замкнутой Анатольевич с.н.с., к.фмн. циркуляционной системе детектора переходного излучения эксперимента ATLAS 9 Куликовский Широков Оптимизация конфигурации отлично Владимир Евгений Вадимович глубоководного нейтринного Александрович ассистент, к.фмн. телескопа НЕМО 10 Мачехина Гончарова Теоретическое описание фото- отлично Мария Наталия Георгиевна и электровозбуждений в ядрах Николаевна доцент, д.фмн. О-18 и Ne- 11 Салахутдинов Макаренко Многочастичные фотоядерные отлично Денис Ирина Витальевна реакции на изотопах Hf Равилевич 12 Семенова Борисов Спектроскопия К-края отлично Елена Анатолий рентгеновского поглощения Александровна Михайлович как метод для изучения в.н.с., д.фмн. молекулярной геометрии 13 Сканцева Варламов Создание новой базы данных отлично Ульяна Владимир основных параметров Игоревна Васильевич гигантского дипольного д.фмн. резонанса 14 Хмельщиков Еремин Измерение энергетических и отлично Николай Николай пространственных Михайлович Владимирович распределений гамма-квантов в.н.с.,к.фмн. и нейтронов с помощью многодетекторных установок на основе перспективных сцинтилляционных кристаллов 15 Четверткова Макаренко Фоторасщепление изотопа Bi- отлично Вера Ирина Витальевна Александровна Участие студентов в международных программах Студенты кафедры принимают активное участие в международных проектах работ кафедры. Ниже приводится список студентов выпуска 2008 г., принимавших активное участие в международных программах и выезжавших в заграничные командировки для выполнения курсовых работ.

Ершова О.Д. и Куликовский В.А. – участие в работах по созданию итальянского глубоководного нейтринного телескопа NEMO. Проект реализуется учёными Национального Института Ядерной Физики INFN (Италия) совместно с экспериментальной группой НИИЯФ и физического факультета МГУ.

Иншакова О.С. – международный эксперимент по поиску осцилляций реакторных нейтрино на атомной станции CHOOZ (Франция).

Кудряшов И.А. – участие в разработке координатного детектора переходного излучения установки ATLAS, которая создаётся на ускорительно - накопительном комплексе LHC в CERN.

Семенова Е.А. – Спектроскопия К-края рентгеновского поглощения как метод для изучения молекулярной геометрии. Синхротрон BESSY (Берлин) Аспиранты Тематика работ аспирантов кафедры включает широкий спектр научных направлений – физика ядра, физика высоких энергий, физика ускорителей и пучков заряженных частиц, физика поверхностей и др. Защиты и темы диссертационных работ проходят по следующим специальностям ВАК.

01.04.16 – физика атомного ядра и элементарных частиц 01.04.20 – физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника 01.04.23 – физика высоких энергий Аспиранты кафедры принимают участие в международных проектах, многие из них часть времени работали в США, Германии, Италии, Испании, Японии и ЦЕРНе.

год приём защитилось поступления 2003 5 2004 5 2005 3 2006 3 2007 1 Список аспирантов кафедры общей ядерной физики № Аспирант Специ- Научный Тема Приме & аль- руководитель диссертации чания Срок обучения ность Извлечение 1 Исупов 01.04.16 Ишханов электромагнитных защитил Евгений Борис формфакторов 27.04. Леонидович Саркисович, нуклонных резонансов профессор из анализа данных 01.04.03-01.04.06 детектора GLAS в реакциях рождения пар заряженных пионов на протоне реальными и виртуальными фотонами Расчёт динамики и 2 Посеряев 01.04.16 Ишханов оптимизация параметров защитил Антон Борис ускорительных 23.04. Владимирович Саркисович, комплексов различного профессор назначения 01.04.03-01.04. Трансмутация атомных 3 Лютиков 01.04.16 Ишханов ядер в интенсивных защитил Игорь Адольфович Борис потоках гамма-квантов 23.03. Саркисович, 01.04.03-01.04.06 профессор Исследование 4 Томс 01.04.16 Смирнова возможности защитил Константин Лидия регистрации редких 08.09. Сергеевич Николаевна, лептонных и д.ф.м.н. радиационных распадов 01.04.03-01.04.06 B-мезонов на установке ATLAS детектора LHC Генерация пучков 5 Фролов 01.04.20 Шведунов электронов с большой отчислен Дмитрий Василий яркостью в начале Анатольевич Иванович, д.ф.м.н 01.04.03-01.04. Гончарова Теоретическое описание ушла 1 Ерохова 01.04.16 Наталья мультипольных весной Вера Георгиевна, резонансов Александровна д.ф.м.н электровозбуждения изотопов кальция (40Ca-48Ca) 01.04.04-01.04. Измерение 2 Полиэктов 01.04.20 Шведунов энергетического спектра защитил Владислав Василий пучка электронов с 10.05. Владимирович Иванович, помощью излучения д.ф.м.н Вавилова-Черенкова 01.04.04-01.04. Массы, магнитные 3 Яковлев 01.04.16 Замиралов моменты и константы защитил Станислав Валерий сильного взаимо- 10.05. Борисович Семёнович, действия октета к.ф.м.н. барионов в квантовой 01.04.04-01.04.07 хромодинамике 4 Фоторасщепление изотопа 197Au Чжо Чжо Тун 01.04.16 Ишханов защитил (Мьянма) Борис 24.05. Саркисович, 01.10.04-30.09.07 профессор Управление пучками 1 Вохмянина 01.04.16 Похил положительных ионов с защитила Кристина Григорий помощью 01.10. Анатольевна Павлович, диэлектрических к.ф.м.н каналов 01.03.05-01.03. Исследование Работа над 2 Орехов 01.04.16 Ишханов интенсивности тёмновых диссерта Денис Борис шумов фотоэлектронных цией Иосифович Саркисович, умножителей детектора завершена профессор БОРЕКСИНО 01.03.05-01.03. Исследование 3 Асанов 01.04.16 Ишханов многочастичных Жантемир Борис ядерных реакций в Ахиллович Саркисович, области энергий до профессор МэВ 01.10.05-01.10. Изучение изомерных 1 Макаренко 01.04.16 Капитонов состояний атомных ядер Ирина Игорь на разрезном микротроне Витальевна Михайлович, RTM-70 НИИЯФ МГУ профессор 01.03.06-01.03. Феноменологические 2 Сукачёв 01.04.23 Дубинин следствия расширенной Алексей Михаил Стандартной модели с Игоревич Николаевич новыми источниками д.ф.м.н нарушения CP 01.03.06-01.03.09 инвариантности Четырёхлептонные 3 Тлисов 01.04.23 Ермолов распада Данила Павел В-мезонов и их влияние Анатольевич Фёдорович, на измерения редких д.ф.м.н. распадов B µ+ µ 01.03.06-01.03. Реакции образования 1 Шаров 01.04.16 Ишханов каскадных гиперонов на Дмитрий Борис нуклонах Александрович Саркисович, профессор 01.03.07-01.03. Защита диссертаций аспирантами в 2003-2007 гг.

1. Федотов Глеб Владимирович, «Изучение структуры нуклонных резонансов в реакциях рождения пар пионов на протоне реальными и виртуальными фотонами», научный руководитель – Ишханов Борис Саркисович, к.ф.м.н., 2. Горохов Алексей Михайлович, «Динамика электронного пучка в инжекторе лазерного ускорителя», научный руководитель – Шведунов Василий Иванович, к.ф.м.н., 3. Нефёдов Григорий Сергеевич, «Восстановление сечений реакций в экспериментах с тормозным гамма-излучением», научный руководитель – Гришин Владислав Константинович, к.ф.м.н., 4. Патракеев Андрей Станиславович, «Угловые распределения атомов при распылении одно- и двухкомпонентных материалов», научный руководитель – Чеченин Николай Гаврилович, к.ф.м.н., 5. Ермаков Андрей Николаевич, «Создание импульсного разрезного микротрона на энергию электронов 70 МэВ», научный руководитель – Шведунов Василий Иванович, к.ф.м.н., 6. Руденко Дмитрий Сергеевич, «Гигантский дипольный резонанс в фотоядерных экспериментах различного типа», научный руководитель – Варламов Владимир Васильевич, к.ф.м.н., 7. Шерстнёв Александр Владимирович, «Спиновые эффекты в процессах рождения t-кварка на будущих коллайдерах. Создание полной цепочки Монте-Карло моделирования для феноменологических исследований на основе программы CompHEP», научный руководитель – Боос Эдуард Эрнстович, к.ф.м.н., 8. Грызлова Елена Владимировна, «Поляризационная спектроскопия перекрывающихся лазерно индуцированных атомных резонансов», научный руководитель – Страхова Светлана Ивановна, к.ф.м.н., 9. Пронкина Наталья Дмитриевна, «Теоретическое описание мультипольных резонансов фото- и электровозбуждения ядер с незамкнутыми sd-оболочками», научный руководитель – Гончарова Наталья Георгиевна, к.ф.м.н., 10. Лютиков Игорь Адольфович, "Трансмутация атомных ядер в интенсивных потоках гамма квантов", научный руководитель – Ишханов Борис Саркисович, к.ф.м.н., 11. Исупов Евгений Леонидович, «Извлечение электромагнитных формфакторов нуклонных резонансов из анализа данных детектора GLAS в реакциях рождения пар заряженных пионов на протоне реальными и виртуальными фотонами», научный руководитель – Ишханов Борис Саркисович, к.ф.м.н., 12. Посеряев Антон Владимирович, «Расчёт динамики и оптимизация параметров ускорительных комплексов различного назначения», научный руководитель – Ишханов Борис Саркисович, к.ф.м.н., 13. Томс Константин Сергеевич, «Исследование возможности регистрации редких лептонных и радиационных распадов B-мезонов на установке ATLAS детектора LHC», научный руководитель – Смирнова Лидия Николаевна, к.ф.м.н., 14. Полиэктов Владислав Владимирович, «Измерение энергетического спектра пучка электронов с помощью излучения Вавилова-Черенкова», научный руководитель – Шведунов Василий Иванович, к.ф.м.н., 15. Яковлев Станислав Борисович, «Массы, магнитные моменты и константы сильного взаимодействия октета барионов в квантовой хромодинамике», научный руководитель – Замиралов Валерий Семёнович, к.ф.м.н., 16. Чжо Чжо Тун (Мьянма), «Фоторасщепление изотопа 197Au», научный руководитель – Ишханов Борис Саркисович, к.ф.м.н., 17. Вохмянина Кристина Анатольевна, «Управление пучками положительных ионов с помощью диэлектрических каналов», научный руководитель – Похил Григорий Павлович, к.ф.м.н., Научная работа Многочастичные фотоядерные реакции в области энергий до мезонного порога Энергетическую область ядерных возбуждений до ~ 100 МэВ можно разделить на три диапазона: область гигантского дипольного резонанса - ГДР ( 10-30 МэВ), область ниже ГДР и область выше ГДР. Область ГДР отвечает высокоэнергичным коллективным ядерным возбуждениям, в которые вовлечены практически все нуклоны ядра. Эта область достаточно хорошо исследована. Область ниже ГДР, отвечающая возбуждению отдельных ядерных уровней, с спектроскопической точки зрения изучена наиболее полно. В то же время область выше ГДР, являющаяся энергетически наиболее протяженной ( 30-100 МэВ), исследована значительно хуже и о механизме взаимодействия ядер с -квантами таких энергий известно менее всего. Основная причина в том, что в этой области энергии возбужденные состояния распадаются, как правило, с испусканием нескольких нуклонов, прежде всего, нейтронов, поскольку, в отличие от области ГДР, распад которого завершается вылетом одного (реже, двух) нуклонов, фоторасщепление при энергиях 30100 МэВ приводит к вылету из ядра до 10 нуклонов. Традиционные методы детектирования продуктов распада, используемые в области энергий ГДР трудно использовать в области более высоких энергий из-за низкой эффективности одновременной регистрации нескольких частиц в конечном состоянии. В то же время исследования в этой области энергий представляют интерес, т.к. в этой области изменяется механизм взаимодействия фотонов с ядрами. Если в области энергий ГДР фотоны взаимодействуют с ядром как с единым объектом, то в области за гигантским резонансом с уменьшением длинны волны фотон взаимодействует с отдельными ядерными кластерами и, в первую очередь, с квазидейтронами. Проблема диссипации энергии, поглощенной отдельными фрагментами ядра, передача энергии другим степеням свободы является не до конца изученной.


Был разработан новый метод измерения выходов фотоядерных реакций высокой множественности, основанный на анализе гамма-спектров фотонов, испускаемых при распадах конечных ядер, которые образуются в результате вылета из исходного ядра-мишени нескольких нуклонов. Исследуемые мишени облучаются в тормозном пучке с энергией до 67.7 МэВ. В качестве источника тормозного излучения используется электронный ускоритель - разрезной микротрон RTM-70 с максимальной энергией пучка 67.7 МэВ и током до 10 мА. Спектрометром гамма-квантов является детектор из сверхчистого германия с эффективностью 30 %. Указанные параметры ускорителя и спектрометра позволяют наблюдать идущие с малой вероятностью фотоядерные реакции с вылетом из ядра до 7 нуклонов. На рис. 4 в качестве примера приведены результаты измерения -спектра изотопа 197Au, облученного тормозным спектром -квантов с максимальной энергией 67.7 МэВ. В спектре наблюдается большое количество максимумов, обусловленных распадом образующихся -радиоактивных изотопов Аu на различные состояния изотопов Pt. Идентификация типа реакции осуществляется с помощью анализа гамма-спектров остаточной активности, а также временного спада этой активности. Данный метод идентификации характеризуется высокой надежностью, поскольку в настоящее время имеется достаточно исчерпывающая информация о гамма-спектрах ядер, являющихся конечными продуктами многонуклонных фотоядерных реакций, и периодах полураспада остаточных ядер. Кроме того, такой способ идентификации позволяет наблюдать одновременно все каналы многонуклонных реакций, идущие на исследуемом изотопе. Систематические исследования области энергий до мезонного порога не проводились и данные о выходах фотоядерных реакций в научной литературе практически отсутствуют.

Рис. 4. Спектр -квантов в диапазоне 3001000 кэВ из мишени 197Au, облученной тормозным т спектром -квантов с максимальной энергий Е = 67.7 МэВ с расшифровкой природы наблюдаемых пиков.

На основе полученных экспериментальных данных рассчитываются относительные величины выходов многочастичных фотоядерных реакций. В качестве примера в таблице приведены относительные величины выходов реакций (, n),…,(, 6n) на изотопе 197Au, нормированные на выход реакции (, n) (табл. 1). На высокую чувствительность метода указывает то, что удалось определить выход такого редкого канала реакции, как (, 6n), доля которого от реакции (, n) составляет сотые доли процента.

В табл. 1 сравниваются экспериментальные выходы реакций (, n), (, 2n), (, 3n), (, 4n), (, 5n) и (, 6n) для ядра 197Au с результатами теоретических расчетов: полумикроскопической модели ГДР [Б.С. Ишханов, В.Н. Орлин, ЭЧАЯ 38, 84 (2007).], которая позволяет удовлетворительно описать силовую функцию ГДР в широкой массовой области без использования каких-либо подгоночных параметров, и феноменологического выражения для квазидейтронной компоненты сечения фотопоглощения [M.B. Chadwick et al., Phys. Rev. C 44, (1991).].

Данные приведенные в табл. 1 показывают, что описание многонуклонного фоторасщепления с учетом ГДР и квазидейтронного механизма дает результаты, хорошо согласующиеся с экспериментом для фотонейтронных реакций всех множественностей. В то же время без учета КД-фоторасщепления выходы фотонейтронных реакций с вылетом более чем трех нейтронов (, 4n), (, 5n) и (, 6n) оказываются заниженными более чем в 2 раза по сравнению с результатами эксперимента. Поскольку фотонейтронные реакции высокой множественности формируют участок сечения фотопоглощения при E 30 МэВ, то роль квазидейтронного фоторасщепления в этой энергетической области очевидна.

Таблица 1. Сравнение экспериментальных и теоретических выходов фотонейтронных реакций (, n),..., (, 6n) для ядра 197Au Теоретический выход Экспериментальный Реакция выход ГДР + КД ГДР (, n) 1.0000 1.0000 1. 0.16 ± 0. (, 2n) 0.2039 0. 0.023 ± 0. (, 3n) 0.0214 0. 0.0074 ± 0. (, 4n) 0.0097 0. 0.0025 ± 0. (, 5n) 0.0027 0. 0.00050 ± 0. (, 6n) 0.0006 0. Гигантский дипольный резонанс лёгких ядер Под руководством профессора кафедры И.М. Капитоновым продолжались исследования Гигантского Дипольного Резонанса лёгких атомных ядер:

1. На основе анализа данных 40 наиболее информативных фотоядерных экспериментов получены сечения поглощения фотонов атомными ядрами с числом нуклонов от 12 до 65. Эти сечения получены для 31 нуклида (12,13,14С, 14.15N, 16,17,18O, 19F, 23Na, 24,25,26Mg, 27Al, 28,29,30Si, 32,34S, Ar, 40,42,44,48Ca, 46,48Ti, 52Cr, 58,60Ni и 63,65Cu) в области энергий фотонов до 40 МэВ, где доминирует Гигантский Дипольный Резонанс. Созданная систематика сечений является наиболее точной на сегодняшний день и важна для тестирования теоретических расчетов, посвященных фотоядерному гигантскому резонансу, а также при исследовании эволюции звезд и решения задач прикладного характера.

2. На основе анализа этой систематики сечений фотопоглощения, включающей данные для десяти изотопических семейств установлено существование изотопического эффекта в ширине гигантского дипольного резонанса легких атомных ядер. Изотопический эффект в ширине гигантского дипольного резонанса возникает за счет изоспинового расщепления этого резонанса и усиливается его конфигурационным расщеплением.

3. Проведена проверка справедливости концепции изоспинового расщепления гигантского резонанса ядер с числом нуклонов 1265. Для этого разработана и реализована процедура получения изоспиновых компонент сечений фотопоглощения. Эти компоненты получены для 24 несамосопряжённых ядер в области энергий до 40 МэВ. Показана справедливость концепции изоспинового расщепления гигантского резонанса для легких атомных ядер и найдена величина главного числового параметра, определяющего масштаб этого расщепления.

4. Предложен новый критерий роли изоспинового расщепления гигантского резонанса в формировании его ширины и гросс-структуры, использующий процедуру «выключения» этого расщепления. Показана эффективность этой процедуры на примере пары ядер изобар 14С и 14N.

5. Дано объяснение ширины и гросс-структуры гигантского резонанса ядер с числом нуклонов 1265. Доказано, что главными факторами их формирования является конфигурационное и изоспиновое расщепление, а также разброс по энергии переходов нуклонов из внутренней оболочки ядра. Показано как за счет перечисленных факторов формируется и меняется ширина и гросс-структура гигантского резонанса легких ядер при последовательном увеличении числа нуклонов.

, мб а 0 10 20 30 25 б 0 10 20 30 E, МэВ Иллюстрация к процедуре «выключения» изоспинового расщепления ГДР у ядра 14С: а экспериментальное сечение фотопоглощения для 14С (точки) и его компоненты и (сплошые линии);

б совмещенные и компоненты (сплошные линии) и их сумма (точки), мб 10 30 0 Энергия фотона, МэВ Сравнение сечения фотопоглощения, полученного «выключением» изоспинового расщепления у ГДР ядра 14С (точки) с экспериментальным сечением фотопоглощения ядра 14N (сплошная линия) Теоретические исследования структуры и свойств возбужденных состояний атомных ядер В 2007-2007 годах был проведен ряд теоретических исследований структуры и свойств возбужденных состояний атомных ядер под руководством д.ф.-м.н. Гончаровой Н.Г. Основным направлением этих работ было выявление источников фрагментации сечений возбуждения атомных ядер в реакциях с электромагнитными пробными частицами (фотонами и электронами) как низких, так и промежуточных энергий.

Следует напомнить, что в этом направлении еще в 1970 годы –благодаря работам сотрудников НИИЯФ Ишханова, Неудачина, Эрамжяна и Капитонова - было достигнуто понимание причин расщепления пиков гигантских дипольных резонансов на два разделенных энергетическим интервалом максимума. Это открытие конфигурационного расщепления резонансов положило начало исследованию влияния оболочечных эффектов на структуру как дипольных резонансов, так и резонансов более высокой мультипольности –мультипольных гигантских резонансов (МГР).

Работы Н.Г.Гончаровой и ее учеников продолжают это направление. В предложенной Гончаровой версии (т.н. ЧСКЯ = частица – состояние конечного ядра) многочастичной модели оболочек было доказано, что важным источником расщепления структуры МГР является распределение по энергиям дочерних ядер т.н. «дырочных» состояний. Учет этого распределения может быть реализован с помощью информации о спектроскопии прямых реакций подхвата нуклона из исследуемого ядра. Весьма существенно, что в этой версии многочстичной модели оболочек (ММО) адекватное экспериментальным данным теоретическое описание МГР может быть получено не только для ядер с замкнутыми оболочками или близким к ним. Расчеты волновых функций возбужденных состояний ядер с незамкнутыми оболочками и, на их основе, матричных элементов и вероятностей переходов в возбужденные состояния, были основным успехом этого теоретического направления в период с 2002 года.


В частности, было получено микроскопическое описание гигантского дипольного резонанса в сечении фоторасщепления ядра 24Mg, деформированного в основном состоянии (см.

рис. 5) Впервые был рассчитан дипольный резонанс в ядре 18O– результат сравнения теории и эксперимента (рис. 6) свидетельствует о том, что ЧСКЯ дает реалистическое описание основных структурных особенностей резонанса.

Рис. 5. а - теория. Синим цветом выделен вклад переходов из p-оболочки;

зеленым – вклад переходов из 1d3/2, 2s1/2-подоболочек, b - эксперимент: B.S.Ishkhanov et al, Nucl. Phys. A186, Рис. 6. Эксперимент-U.Kneissl, et al -Nucl.Phys.A272,125 (1976) Новым направлением теоретических работ Гончаровой и ее учеников явилось предпринятое совместно с Дармштадтским Институтом ядерной физики исследование структуры магнитных квадрупольных резонансов в сечениях реакций (e,e’). Эти резонансы были исследованы экспериментально на ускорителе S-Dalinac в 1990-х годах. Гончаровой и аспиранткой Пронкиной были проведены расчеты как распределений по энергии формфакторов М2 резонансов в ядрах 32S, 28Si, 24Mg, так и дана оценка вкладов в функции отклика взаимодействий налетающего электрона с разными компонентами ядерного нуклонного тока орбитальным и спиновым токами. На рис. 7 показано сравнение теоретических квадратов формфакторов с экспериментом ( проведенного только до энергий возбуждения 14 МэВ), а также на рисунке 7с– вклады орбитального (красный цвет) и спинового токов в суммарный формфактор электровозбуждения с учетом знаков из вкладов.

Рис. На рисунках 8 а,б показаны результаты теоретических расчетов ядерных возбуждений с высшим спином для перехода в следующую оболочку (так называемых stretched states = вытянутых состояний) Экспериментальные исследования этих состояний проводятся на ускорителях электронов промежуточных энергий (E200MeV), при больших углах рассеяния электронов и передаваемых ядру импульсах около 380-400MeV/c. В расчетах Гончаровой получил объяснение парадоксальный факт – отсутствие заметных пиков М6 резонансов в сечении C(e,e’), тогда как этот пик является резко выраженным в сечении (e,e’) на ядре Si-28.

Рис. Расчеты М6 резонансов показали, что разброс дырочного d5/2 состояния по 24 состояниям 5/2+ в ядрах с А=39 приводит к сильнейшей фрагментации М6 резонанса в ядре 40C и концентрации 24 низких пиков в области возбуждений 12-15 МэВ. Этот теоретический результат получил подтверждение в последующих экспериментах (Clausen B.L., et al // Phys.Rev.C (1993)1632).

Результаты работ Н.Г. Гончаровой хорошо известны специалистам и неоднократно докладывались на международных конференциях, и совещаниях. Н.Г. Гончарова является признанным экспертом в этой области исследований.

Исследования структуры возбужденных состояний нуклона в реакциях фото- и электро рождения мезонов на нуклонах и ядрах На кафедре Общей Ядерной Физики и в Отделе Электромагнитных Процессов и Взаимодействий Атомных Ядер в коллаборации с крупнейшим ядерным центром США Jefferson Lab проводятся исследования структуры возбужденных состояний нуклона в реакциях фото- и электро-рождения мезонов на нуклонах и ядрах. Работы выполняются в составе международной коллаборации CLAS, объединяющей усилия около 40-а институтов из 8-ми стран. Эти исследования направлены на решение одной из ключевых задач современной ядерной физики:

изучениe эволюции сильного взаимодействия в области расстояний от 10-2 фм, где работает фундаментальная теория сильного взаимодействия - КХД до расстояний сравнимых с размерами адронов, где сильные взаимодействия оказываются совсем иными: боле сложными и многообразными. Выполняемые в JLAB эксперименты дадут ответ на вопрос способны ли существующие представления о фундаментальном сильном взаимодействии токовых кварков и калибровочных глюонов описать всё многообразие сильных взаимодействий адронов, изучаемое в лабораториях и во Вселенной. Могут ли сильные взаимодействия адронов быть получены из КХД или с увеличением расстояния происходит изменение сильных взаимодействий на фундаментальном уровне. Ярким проявлением динамики сильных взаимодействий является формирование нуклонов и их возбужденных состояний нуклонных резонансов (N*).

В настоящее время накоплена обширная информация о структуре основных состояний нуклона в реакциях глубоконеупругого рассеяния электронов и исследованиях упругих форм факторов нуклонов. Однако, только этой информации оказывается недостаточно для понимания динамики механизмов формирования барионов. В ядерной физике динамика межнуклонных взаимодействий в ядре стала доступной лишь после исследований структуры как основных, так и возбужденных состояний ядер. Для понимания динамики межкварковых сильных взаимодействий, формирующих нуклоны, необходимы данные по структуре как основных, так и возбужденных состояний Сочетание непрерывного пучка электронов и 4 детектора CLAS (Рис. 9) в Hall-B Jefferson Lab открыло принципиально новые возможности для изучения спектра и структуры нуклонных резонансов. Это единственная в мире установка позволяющая одновременно изучать большинство открытых каналов реакций под действием реальных и виртуальных фотонов на протонах и ядрах в широкой кинематике, перекрывающей спектр масс нуклонных резонансов до ГэВ и виртуальностей фотона до 5 ГэВ. На Рис. 2 приведены выходы для основных каналов электророждения мезонов на протонах, полученные на детекторе CLAS.

Рис. 9 Общий вид детектора экспериментального зала Б в Jefferson Lab.

В зависимостях выходов от энергии начальных или конечных адронов в их системе покоя отчетливо наблюдаются максимумы связанные с возбуждениями резонансов на протоне. При малых энергиях W 1.3 ГэВ сильный Дельта резонанс проявляется лишь в реакциях рождения одиночных пионов. Однако по мере увеличения энергии открываются другие каналы. Основными являются каналы электророждения одиночных и пар пионов, которые исчерпывают более 80% полного сечения. С увеличением энергии сечения электророждения одиночных пионов уменьшаются, большинство резонансов с массами 1.6 ГэВ распадаются преимущественно с эмиссией 2 пионов. Каналы электророждения одиночных и пар пионов также сильно связаны адронными взаимодействиями в конечных состояниях. Поэтому для изучения полного спектра возбужденных состояний нуклона как минимум должны исследоваться два перечисленных выше основных канала электророждения мезонов 1 и 2.

Рис. 10 Выходы основных каналов электророждения мезонов измеренные на детекторе CLAS при виртуальностях фотонов Q20,6 ГэВ2. Стрелками обозначены положения резонансных максимумов, проявляющихся в эксклюзивных каналах.

Сотрудники, студенты, аспиранты кафедры общей ядерной физики совместно с ОЭПВАЯ участвуют в исследованиях реакций фото и электророждения одиночного пиона 1 и пар пионов + - на протонах и дейтронах. Ими развит единственный в мире подход позволяющий описать все имеющиеся данные по сечениям рождения пар заряженных пионов фотонами в области энергий возбуждения резонансов. Это позволило надежно разделить резонансные и нерезонансные вклады и впервые получить информацию о вероятностях возбуждения резонансов фотонами различных виртуальностей. Эти вероятности определяются квадратами модулей амплитуд возбуждения резонансов или их форм-факторами. Возбуждение любого резонанса однозначно описывается тремя форм- факторами. Для резонансов со спинами Ѕ количество форм-факторов уменьшается до 2. На Рис. 11 показаны полученные коллаборацией CLAS электромагнитные формфакторы низколежащих P11(1440) и D13(1520) резонансов при различных виртуальностях фотонов Q2.

Физиками ОЭПВАЯ впервые в мире получены данные о поведении этих форм-факторов при Q20,6 ГэВ2 из реакций электророждения пар пионов. Для сравнения также приведены электромагнитные форм-факторы, извлеченные из данных по электророждению одиночных пионов. Хорошее совпадение форм-факторов P11(1440) и D13(1520) состояний, извлеченных из анализа двух основных эксклюзивных каналов 1 /2 с существенно разными нерезонансными амплитудами свидетельствует о надежности результатов и метода анализа развитого в ОЭПВАЯ.

Этот метод принят мждународной лоллаборацией CLAS в качестве основного для исследований нуклонных резонансов в реакциях электророждения + - пар на протоне.

Полученные в рамках этого подхода результаты в течение 10-и последних лет ежегодно представляются на ведущих международных и российских конференциях по физике нуклонных резонансов, структуре адронов и КХД.

Данные по электромагнитным форм-факторов основных состояний нуклона и ядер сыграли огромную роль в изучении их структуры. Данные коллаборации CLAS по Q2 зависимостям электромагнитных форм-факторов нуклонных резонансов позволят получить детальную информацию о их внутренней структуре и её эволюции с расстоянием. Они дадут ответы на следующие ключевые вопросы:

Каковы активные степени свободы в структуре резонансов на различных расстоянияx;

какова – роль мезон-барионных, кварковых и глюонных степеней;

как конституентные кварки и глю формируются фундаментальными токовыmi кваркaми и калибровочными глюонaми КХД;

Какова природа механизмов сильного взаимодействия, формирующих резонансы, как они – изменяются с расстоянием и как они связаны с фундаментальной КХД;

какова роль нетривиальной структуры КХД вакуума в динамике формирования барионов.

На Рис. 11 приведено сравнение с результатами расчетов электромагнитных форм факторов для основного состояния протона и низколежащих нуклонных резонансов. Модели воспроизводят основные черты Q2-зависимостей форм-факторов для основного состояния.

Однако для возбужденных состояний наблюдаются значительные расхождения между ожиданиями кварковых моделей и экспериментальными данными. Эти результаты свидетельствуют о том, что надежные выводы о динамике взаимодействий формирующих барионы могут быть сделаны лишь в совместном анализе форм-факторов как основных так и возбужденных состояний нуклона. Данные по форм-факторам возбужденных состояний нуклона столь же важны, как и данные по упругим форм-факторам основных состояний.

Рис. 11 Данные по электромагнитным форм-факторам основного состояния протона и резонансов P11(1440), D13(1520), полученные из анализа данных коллаборации CLAS по реакциям электророждения одиночных и пар заряженных пионов. Голубым цветом показаны результаты из данных 2 канала, красным из данных 1 каналов. Расчеты в кварковых моделях учитывающих лишь вклад кваркового кора показаны в виде линий.

В результате выполненных исследований существенно расширены современные представления о структуре нуклонных резонансов. До выполненных в JLAB экспериментов ожидалось, что возбуждение резонанса может быть описано вкладами 3 конституентных кварков.

Рассчитанные в рамках этого предположения электромагнитные форм-факторы резонансов P11(1440) И D13(1520) показаны на Рис. 3 сплошными линиями. Данные эксперимента по электромагнитным форм-факторам этих состояний хорошо согласуются с ожидаемым поведением при Q2 1,7 ГэВ2. Таким образом, измеренные форм-факторы свидетельствуют о значительном вкладе 3-кварковых конфигураций на расстояниях меньших 0,7 Фм (Q2 1.7 ГэВ2). Три конституентных кварка расположены во внутренней области резонанса, ограниченной радиусом 0,7 Фм при размере нуклона 1 Фм. Эта внутренняя область называется кварковым кором. В тоже время, данные по форм-факторам при Q2 1.0 ГэВ2 сильно различаются от рассчитанных в предположении возбуждения лишь 3-конституентных кварков (Рис. 11). Это означает, что на периферии резонанса в его структуру дает вклад не только кварковый кор. Имеется также дополнительный вклад, приводящий к отличиям измеренных и рассчитанных форм-факторов.

Наши данные инициировали теоретические исследования, в которых было показано, что на периферии резонанса R 0,7 фм в его структуру дают вклад облака виртуальных мезонов и барионов. Хорошо известно, что обмены виртуальными мезонами проводят к возникновению межнуклонных сил, формирующих связанные системы нуклонов - атомные ядра. Выполненные нами исследования в Jefferson Lab показали, что и для изолированных нуклонов в возбужденных состояниях облака виртуальных мезонов b бареонов играют важную роль в формировании их структуры. Эти вклады достигают нескольких десятков % на расстояниях 0,7 фм. С ростом виртуальности фотона Q2 влияние мезон-бареонных облаков уменьшается, поскольку жесткие фотоны проникают в кварковый кор и взаимодействуют лишь с кварковой компонентой волновых функций резонансов. Таким образом, нами обнаружена эволюция с расстоянием активных степеней свободы в структуре резонансов. При виртуальностях фотонов Q2 1,0 ГэВ2, расстояниях 0,7 фм активными степенями свободы являются как конституентные кварки, так и мезон-барионные облака. С уменьшением расстояний при Q2 2,0 ГэВ2 наблюдается переход к доминированию конституентных кварков.

В настоящее время мы получили данные о структуре лишь низколежащих возбужденных состояний нуклона. Как изменяется структура резонансов с ростом энергии возбуждения и виртуальностей фотона? Ответ на эти вопросы будет получен в исследованиях выполняемых в настоящее время. В ближайшие 3-и года будет получена информация о структуре большинства возбужденных состояний нуклона с массами менее 2,0 ГэВ, при виртуальностях фотона от 0,2 до 5,0 ГэВ2.

Все обнаруженные до сих пор резонансы являются радиальными или орбитальными возбуждениями одного из кварков в нуклоне. Современные модели нуклона предсказывают также возбужденные состояния качественно иной природы, связанные с возбуждением потенциала глюонного поля, удерживающего кварки. Обнаружение нуклонных резонансов построенных на возбужденных состояниях удерживающего потенциала станет первым наблюдением возбуждений глюонов в барионах. Новым типом резонансов являются также орбитальные возбуждения двух пар кварков, являющиеся коллективным возбуждением нуклона. Все эти не обнаруженные до сих пор возбужденные состояния нуклона называются “missing” резонансами. Их поиск является одной из приоритетных задач современной физики адронов. Нашей группе отведена лидирующая роль в поиске новых типов возбужденных состояний нуклона в реакциях рождения - + пар на протонах. Поиск «missing» резонансов осуществляется в настоящее время в совместном анализе реакций фото и электророждения пар пионов на протоне.

Значительный интерес представляют исследования сильных взаимодействий кварков различных ароматов на расстояниях порядка размеров адронов. Фундаментальная КХД инвариантна по отношению к ароматам кварков. Однако, различие форм-факторов для основных состояний протона и нейтрона, наблюдавшаяся асимметрия морских кварков относительно ароматов показали, что эта инвариантность’ нарушается на расстояниях сравнимых с размерами нуклона. Это яркий эффект изменения сильных взаимодействий на больших расстояниях. Для детальных исследований сильных взаимодействий кварков разных ароматов данные по форм факторам резонансов на протоне должны быть дополнены данными по резонансам на нейтроне.

Нашей группой исследуются сечения реакций 1 электророждения на дейтронах. В ближайшие года будут получены первые данные о возбуждении нуклонных резонансов на нейтронах. Эти данные позволят изучить как изменяются сильные взаимодействия при замене u кварка на d. При этом остается открытым вопрос об изменениях сильного взаимодействия при переходе к тяжелым s-кваркам. Нами начаты исследования реакций фото рождения пар каонов и каскадного гиперона на протонах, которые позволят ответить на этот вопрос.

В настоящее время одобрен проект увеличения энергии непрерывного пучка электронов CEBAF до 12-и ГэВ, включающий в себя создание нового детектора CLAS12 в Hall-B at Jefferson Lab. CLAS12 станет единственной в мире установкой для изучения структуры нуклонных резонансов в полностью неисследованной области высоких виртуальностей фотонов от 5 до 10 ГэВ2.

При столь больших виртуальностях фотоны проникают внутрь’ мезон-барионного облака и взаимодействуют преимущественно внутри кваркового кора. В этой кинематической области впервые станут возможными исследования структуры конституентных кварков, глюонных трубок, инстантонов и их взаимодействий внутри кваркового кора. Эксперименты на CLAS впервые открывают возможность обнаружить переход от одетых конституентных кварков с массами ~300 МэВ к токовым КХД кваркам с массами ~5 МэВ. Такой переход должен сопровождаться значительными изменениями во взаимодействиях конституентов резонанса.

Сильные взаимодействия фундаментальной КХД обладают киральной симметрией. Одетые кварки вследствие наличия динамической массы эту симметрию нарушают. При виртуальностях фотонов, отвечающих переходу одетых кварков в токовые должна восстанавливаться киральная симметрия КХД. Это очень яркий эффект проявляющийся в значительном изменении масс и спектра резонансов. Восстановление киральной симметрии должно приводить к вырождению спектра резонансов по четности, т.н. “ parity doubling”.

Исследования резонансов при больших виртуальностях фотонов абсолютно необходимы для понимания сильного взаимодействия и его эволюции с расстоянием. Они дадут ответы на вопрос каким образом фундаментальные сильные взаимодействия КХД превращаются в сложное многообразие сильных взаимодействий на расстояниях порядка размера нуклона и как эти взаимодействия формируют бареоны.

Физики ОЭПВАЯ разрабатывают программу исследований структуры нуклонных резонансов на 12-и ГэВ-ом пучке электронов с детектором CLAS12. Они также участвуют в создании вершинного детектора для CLAS12, что является критическим элементом для обеспечения возможностей исследовать структуру нуклонных резонансов при больших виртуальностях фотонов на детекторе CLAS12.

По результатам совместных исследований защищено 7 дипломных работ, 3 кандидатские диссертации. Представлена к защите одна докторская диссертация. В НИИЯФ МГУ создана и активно работает база данных экспериментов Международной Коллаборации CLAS, содержащая физические результаты всех экспериментов выполненных на детекторе CLAS.

Программа исследования гиперонов c двойной странностью Гипероны со странностью -2 (-гипероны) являются неотъемлемым элементом общей картины барионной спектроскопии. Однако до настоящего времени информация о -гиперонных состояниях весьма скудна, в отличие от гиперонов со странностью -1 ( и ).

Программа исследования гиперонов c двойной странностью развивается в JLab. Уже получены детальные данные по реакции pK+K+-, планируется изучение фоторождения возбужденных (резонансных) состояний -гиперонов.

Развитие экспериментальных работ ставит перед теорией новые вопросы, касающиеся интерпретации экспериментальных данных и анализа механизмов реакции. В связи с этим предпринято систематическое теоретическое исследование ранее известных данных по рождению -гиперонов. Впервые получено описание всего набора имеющихся данных по рождению гиперонов на каонных пучках. Сравнение теории с экспериментом для интегральных сечений реакций K-pK+- и K-pK00 представлено на рисунке. Показано, что доминирующую роль играет механизм барионного (u-канального) обмена. Полученные результаты будут использованы при анализе более сложного процесса фоторождения.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.