INR RAS ИЯИ РАН

Основные достижения ЛМФ в 2010 г.
В 2010 г. впервые сформирован пучок протонов, удовлетворяющий требованиям протонной терапии:
поперечная неоднородность в изоцентре процедурной для пучка протонов с энергией 160 МэВ с
апертурой 8-9 см не превысила ±3% (см. график). Такой пучок является базовым пучком для
лечения глубоко расположенных новообразований среднего и крупного размера. Этот результат
соответствует лучшим достижениям ведущих ядерных и радиологических центров мира.
В 2010 г. Лаборатория медицинской физики научно обеспечила проведение лучевой терапии на
медицинском ускорителе протонов и рентгенотерапевтическом аппарате с высоким качеством:
были внедрены индивидуальные фиксирующие и формирующие приспособления
(термопластиковые маски, коллиматоры из сплава Вуда) и предлучевая подготовка пациентов с
использованием томографа и 3D системы компьютерного планирования. В результате больница
РАН в г. Троицке смогла облучить около 100 онкологических больных с наивысшим для
Московской области качеством.
Горизонтальные профили на разных
глубинах
Рис.1. Поперечное распределение интенсивности
пуска протонов с энергией 160 МэВ в
изоцентре процедурной протонной терапии.
1000
900
800
Доза, отн.ед.
700
600
500
400
300
200
100
0
-12
-7
-2
3
8
Смещение, см
19 мм
69 мм
119 мм
157 мм (ПБ)
164 мм
Эксперимент LHCb – один из четырех основных экспериментов на БАК. Его основная задача –
исследованиие распадов B-мезонов для уточнения параметров стандартной модели и поиск
нарушения CP-симметрии. Группой ИЯИ РАН был создан предливневый и сцинтилляционнопадовый детектор LHCb, являющийся одним из лучших в мире в своем классе и состоящий из 12
тысяч сцинтилляционных ячеек общей площадью 100 м². В 2010 году эксперимент впервые
заработал на светимости больше 1032 см–2·с–1 и произведен набор статистики около 40 pb-1 при
энергии 7 ТэВ, что позволило получить новые физические результаты измерения сечения
инклюзивного рождения B-мезонов. Участие сцинтилляционно-падового детектора ИЯИ в
формировании триггера LHCb оказалось принципиально важным и позволило производить набор
статистики на рекордной множественности взаимодействий, превышающей проектную в 6 раз.
Важнейшие достижения по теме ИЗУЧЕНИЕ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ СВОЙСТВ МАТЕРИИ НА УСТАНОВКЕ
АЕГИС (AEGIS) В ЦЕРНЕ: ИССЛЕДОВАНИЕ ГРАВИТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ АНТИМАТЕРИИ
Установка АЕГИС состоит из накопителя позитронов, большого сверхпроводящего магнита,
создающего мощное магнитное поле, для удержания холодных антипротонов, поставляемых
Антипротонным Десселератором в ЦЕРНе, и для формирования холодных атомов антиводорода в
реакциях перезарядки холодных антипротонов с возбужденными атомами позитрония. Установка
работает при криогенных температурах порядка 100 мК, и включает в себя также
интерференционный дефлектометр и ряд детекторов предназначенных для определении
впервые в мире величины ускорения свободного падения атомов антиводорода. Сотрудниками
ИЯИ РАН разработан метод формирования холодных атомов позитрония и пучка атомов
антиводорода. Разработан высокопрецизионный магнитный соленоид для хранения холодных
позитронов.
Важнейшие достижения по теме ИЗУЧЕНИЕ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ СВОЙСТВ МАТЕРИИ В
НЕЙТРИННОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ CNGS2 (ИКАРУС)
Эксперимент ИКАРУС является первым в мире экспериментом, использующим крупномасштабный
многоцелевой детектор на основе жидкого аргона и открывающим новые перспективы для
исследования широкого круга фундаментальных проблем в области нейтринной физики и поиска
новых явлений, лежащих за пределами Стандартной Модели физики элементарных частиц.
Сотрудниками ИЯИ РАН предложено новое обьяснение аномальных нейтринных результатов
полученных на ускорителях в США основанное на существовании тяжелого нейтрино и
предложен метод его поиска на установке ИКАРУС.
Рисунок 1 –
Внутренний вид
модуля Т300.
Важнейшие достижения по теме ИЗУЧЕНИЕ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ СВОЙСТВ МАТЕРИИ НА УСТАНОВКЕ
КАСТ В ЦЕРНЕ: ПОИСК СОЛНЕЧНЫХ АКСИОНОВ И ФОТОНОВ ИЗ СКРЫТОГО СЕКТОРА
Проведен анализ первых экспериментальных данных, полученных в результате поиска аксионов при
сканировании по давлению газов Не4 и Не3. По результатам анализа экспериментальных данных
установлен лучший в мире новый предел на константу связи аксиона с фотоном < 2  10-10 ГэВ-1
для области масс аксиона ma < 0,4 эВ (см. Рис.). Полученный предел лучше, чем пределы,
полученные прежде и сопоставим с ограничениями, получаемыми из астрофизики из
рассмотрения потерь энергии звездами за счет излучения аксионов. Подготовлен проект по
поиску фотонов скрытого сектора на установке КАСТ.
ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ по теме «Моделирование физических процессов для детектора
«Компактный мюонный соленоид»
В 2010 году Большой адронный коллайдер начал работать с полной энергией 7 Tev.
Сотрудники ИЯИ РАН активно участвовали в работах по эксплуатации и обработке данных детектора
«Компактный мюонный соленоид» при полной энергии в 7 Tev.
Был наблюден эффект дальних быстротных корреляций (ridge-effect) в событиях с большой множественностью
адронов.
Аналогичный эффект азимутальной выстроенности при изучении двухчастичных корреляций наблюдался в
центральных соударениях тяжелых ионов в Брукхейвене на ускорителе RHIC при меньшей энергии, но при такой же
высокой множественности. На сегодня основной вариант интерпретации этого эффекта включает значительные
коллективные потоки глюонной материи (жидкости) и основывается на гидродинамическом подходе. Наблюдаемый
похожий эффект в протон-протонных соударениях при высоких энергиях может существенно изменить эту
интерпретацию. Наличие дальнодействующих корреляций в зависимости от разности полярных углов и отсутствия
таких корреляций в зависимости от разности азимутальных углов может быть связано с вращением
сильновзаимодействующей кварк-пионной жидкости в промежуточном состоянии в процессах протонных
взаимодействий.
Проведена работа по рассмотрению наблюдаемого в CMS эффекта в различных представлениях данных для
различных корреляционных функций с целью уточнения характеристик наблюдаемого эффекта. В частности,
проведено исследование двухчастичных корреляций при наличии адронных струй в данных событиях.
V.Khachatryan et.al. (CMS Collaboration). Observation of Long-Range, Near-Side Angular Correlations in Protonproton Collisions at the LHC.- JHEP 1009:091, 2010.
Получены новые более сильные по сравнению с ускорителем Tevatron ограничения на массы аксиглюонов,
струнных резонансов, лептокварков – гипотетических части, предсказываемых многими моделями – расширениями
Стандартной модели.
В эксперименте КАСТ в ЦЕРНе проведен анализ первых экспериментальных данных, полученных в результате
поиска аксионов при сканировании по давлению газов Не4 и Не3. По результатам анализа экспериментальных
данных установлен лучший в мире новый предел на константу связи аксиона с фотоном 2 х 10-10 Гэв-1 для области
масс аксиона ma  0.4 эВ.
ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ Отдела теоретической физики ИЯИ РАН
Тема – теоретические проблемы физики частиц и космологии 01-200 305 474
1 Недавние эксперименты спектра фотонов с энергиями от 1 до 10 Тev от нескольких удаленных
блазаров в ряде экспериментов (Veritas, Hess) дали неожиданные результаты. Вместо ожидаемого
экспоненциального подавления потока фотонов вследствие процесса рождения электронпозитронных пар на межгалактическом видимом и ультрафиолетовом излучениях, в экспериментах
был измерен степенной спектр с показателем близким к 3. До работ сотрудников ИЯИ РАН
предлагались различные объяснения наблюдаемого эффекта, от аномально низкого
ультрафиолетового фона до нарушения Лоренц-инвариантности и аксионов. Сотрудниками ИЯИ РАН
была предложена и изучена менее экзотическая модель, основанная на предположении о том, что
если межгалактическое магнитное поле достаточно мало (  < 1014 Гс), то фотоны, долетающие до
наблюдателя со стороны удаленных блазаров могут быть вторичными частицами от испущенных теми
же источниками космических лучей (в основном протоны) с энергиями 108 - 1010 Гэв с реликтовым
микроволновым и оптическим излучениями.
Продемонстрировано, что предсказываемый в указанной модели спектр фотонов хорошо
согласуется с экспериментальными данными. Показано, что наряду с фотонами на пути
распространения космических лучей должны также образовываться нейтрино и их поток связан с
потоком фотонов. Предсказываемые потоки нейтрино могут быть доступны для измерения в
экспериментах типа IceCube (Олег Калашев) O.Kalashev at.al., Phys.Rev.Lett. 104:141102, 2010.
2 Проанализирован класс моделей квантовой гравитации, обладающих свойствами анизотропной
масштабной инвариантности на малых расстояниях. Впервые построена приемлемая с
наблюдательной точки зрения модель квантовой гравитации такого типа. Этот результат открывает
новый путь для квантования гравитации, что является одной из основных проблем современной
теоретической физики. (Сергей Сибиряков Phys.RevLett. 104, 181302, 2010.
3 Исследован потенциал открытия БАКа для векторных Z' бозонов с большой невидимой шириной
распада. Показано, что такие Z' бозоны БАК способен открыты с массой до 1.2 Тev при полной энергии
БАКа 7 Tev и интегральной светимости 1 fb -1. (Н.Красников, Mod. Phys.Lett.A v.25, № 27, p.(2010)).
Важнейшие результаты Лаборатории мезоядерных взаимодействий в 2010 г.
По теме “ Исследование ядро-ядерных столкновений на установке ALICE на встречных пучках
ускорителя LHC (CERN) “
Получены первые физические результаты на протонном и ионном пучках на установке ALICE на
Большом Адронном Коллайдере (БАК). Измеренные распределения по множественности и по
быстроте при энергии в системе центра масс 0.9ТэВ хорошо согласуются с данными в протонантипротонном столкновении, полученными в лаборатории им. Ферми. Однако измерения при
впервые в мире достигнутых максимальных энергиях 2.36 и 7 ТэВ превышают имеющиеся
теоретические оценки. Впервые измерен выход антипротонов при энергии 7 ТэВ и показано, что его
отношение к выходу протонов стремится к единице. На созданном при определяющем вкладе ИЯИ
РАН стартовом время - пролетном и триггерном детекторе Т0 (рис.1,2) получено рекордное
временное разрешение около 35 пикосекунд ( рис. 3 ).
Рисунок 1 .
Эксперимент
альная
установка
АЛИСЕ и
детектор Т0
Estimate of T0 detector resolution
from HI data (pass 1)
Using sample of events where we have both TOA* and TOC* (corrected by vertex)
it is possible to estimate TOdet resolution using: (T0A*-T0C*)/2
Run
T0 resolution
137133
137135
137136
35 ps
37 ps
37 ps
SRC
9 November 2010 T.Karavicheva
&A.Maevskaya
3
Рисунок 3 . Временное
разрешение детектора
Т0 при столкновении
ионов свинца при
энергии
2.76 ТэВ.
Рисунок 2. Расположение детектора
Т0: (Т0-А – левая сборка, Т0-С –
T0-Aправая сборка)
I
P
й
Исследованы электромагнитные взаимодействия ядер высоких энергий в ультрапериферических
столкновениях, которые происходят без перекрытия ядерных плотностей. Такие столкновения
эквивалентны облучению ядер интенсивными потоками гамма-квантов с широким энергетическим
спектром. Это дает основу ряду необычных явлений включая взаимное электромагнитное возбуждение
ядер, в котором могут проявляться экзотические двойные и тройные гигантские резонансы. Разработана
модель RELDIS описывающая фрагментацию ядер и рождение мезонов эквивалентными фотонами.
Показано, что Большой Адронный Коллайдер дает уникальные возможности для изучения
электромагнитных взаимодействий ультрарелятивистских ядер. На основе предсказаний выходов
ядерных фрагментов выполнено моделирование транспорта пучков, радиационной и тепловой нагрузки
на элементы Большого адронного коллайдера
Для модернизации установки ALICE с целью расширения импульсного диапазона разделения
пионов и каонов, а также каонов и протонов до 10 и 15 ГэВ/c, соответственно, разработан и находится
в стадии испытаний прототип FARICH-детектора. Предложенная конструкция аэрогельного RICHдетектора использует концепцию фокусировки, основанную на применении радиатора, состоящего из
нескольких последовательно расположенных слоев аэрогеля с возрастающими значениями показателя
преломления по направлению движения регистрируемой частицы.
По теме:” Исследование рождения адронов в адрон-ядерных и ядро-ядерных взаимодействиях
на ускорителе SPS в ЦЕРН (NA61) “
Одной из основных задач эксперимента NA61(SHINE) в ЦЕРН является поиск фазового перехода и
критической точки в ядерной материи. С целью исследования флуктуаций вблизи фазового перехода
для модернизированной установки NA61 в ИЯИ РАН разработал передний адронный калориметр с
высоким энергетическим разрешением, который позволит определить число взаимодействующих
нуклонов. Изготовлены 6 модулей для внешней части переднего адронного калориметра. Собрана
центральная часть калориметра (рис.4), состоящая из 22 модулей. Разработаны и изготовлены 20
комплектов аналоговой и цифровой электроники для модулей центральной части калориметра.
Проведено успешное испытание этой электроники на пучке NA61 и ее интеграция в систему сбора и
обработки данных. Разработан и создан А-детектор по определению изотопного состава вторичного
фрагментированного ионного пучка. Проведено полное моделирование отклика калориметра при
разных энергиях и разных типов частиц с использованием разработанного в ИЯИ кода SHIELD в
качестве генератора событий. Разработан и интегрирован в систему сбора данных пакет программ
для контроля качества экспериментальных данных в эксперименте NA61.
Рисунок 4. Тестирование прототипа калориметра на пучке
пионов T10 ускорителя PS в CERN в мае 2010г
По теме:” Поиск аномальных и экзотических явлений космических лучей на установке CASTOR ”
Создание переднего калориметра CASTOR в рамках эксперимента CMS на Большом Адронном
Коллайдере в Европейском Центре ядерных исследований позволит проводить измерения при
энергиях, соответствующих энергиям космических лучей, но при несравненно больших
интенсивностях, что наиболее важно для изучения редких и необычных явлений. В отличие от
основных детекторных систем эксперимента CMS калориметр CASTOR расположен в области больших
быстрот 5<<7.
В настоящее время детектор CASTOR полностью готов к работе. Сотрудники ИЯИ РАН участвовали в
разработке и изготовлении части воздушных световодов, в изготовлении части кварцевых пластин, в
калибровке калориметра и в анализе данных измерений.
Рисунок 5. Конструкция калориметра
CASTOR
По теме:” Исследование рождения векторных мезонов в адрон-ядерных и ядерно-ядерных
взаимодействиях на установке HADES (GSI,Германия ) ”
Заканчивается создание и калибровка 960-канального электромагнитного калориметра для
модернизации установки HADES c использованием блоков калориметра законченного эксперимента
OPAL. Материалом калориметра является свинцовое стекло марки CEREN 25. Обладая прекрасными
возможностями регистрации заряженных частиц, эксперимент HADES был лишен возможности
детектировать фотоны. Регистрация фотонов позволит методом инвариантных масс восстанавливать
распады нейтральных пи- и эта-мезонов. Это необходимо для понимания вклада распада
нейтральных мезонов в регистрируемый диэлектронный спектр. Помимо реконструкции нейтральных
мезонов важной функцией калориметра будет разделение электронов и адронов при больших
величинах импульса частиц.
Рисунок 6. Установка HADES ( отдельный файл в формате jpg )
Важные результаты ЛФЯР -2010:
Физические:
На пучке линейно поляризованных меченых фотонов с энергией от 700 до 1500
МэВ впервые измерена асимметрия S , обусловленная зависимостью сечений от
поляризации фотонов, для реакции фоторождения отрицательных пионов на нейтронах. Из
сравнения полученных экспериментальных данных с предсказаниями различных моделей
в рамках мультипольного анализа получены новые данные о структуре D-13 и F-15
нуклонных резонансов.
G. Mandaglio, …N.V.Rudnev*, A.S.Ignatov, V.G.Nedorezov, A.M.Lapik, A.A.Turinge. Beam asymmetry S
measurements 0n the p- photoproduction off neutrons. Phys.Rev. C82 (2010) 04455209. ArXiv : 1010.1715 v1
[nucl-ex] 8 Oct 2010.
На сильноточном линейном ускорителе ИЯИ РАН проведено семь сеансов, направленных на
выполнение физической программы, разработку технологии получения радиоизотопов и наработку
изотопов, исследования формирования пучка на комплексе протонной терапии, а также на
исследования и модернизацию ускорителя. Общая продолжительность сеансов составила 1700 часов.
Наработка ускорителя по программе получения радиоизотопов составила 63000 мкА·часов при
среднем токе пучка до 120 мкА и энергии 143 МэВ. Работа на модернизированный нейтронный
источник ИН-06 и установку РАДЭКС проводилась с энергией пучка 209 МэВ и интенсивностью до 35
мкА. На комплекс протонной терапии работа велась с энергией 127÷209 МэВ и интенсивностью до 100
нА. Продолжались работы по модернизации ускорителя, среди которых следует выделить
формирование и ускорение пучка отрицательных ионов водорода, а также наладку системы
импульсного разделения пучка ускорителя. Импульсный ток ускоренного пучка отрицательных ионов
водорода в ускорителе составил 2 мА. Достигнута устойчивая работа системы импульсного
разделения пучка с проектной частотой повторения 50 Гц, проектным значением тока и
стабильностью близкой к проектной. Пробный пучок с энергией 113 МэВ и частотой 1 Гц был отклонен
и проведен на изотопный комплекс с минимальными потерями.
Приложения:
Слайд по системе импульсного разделения пучка.
Система импульсного разделения пучков линейного ускорителя
Назначение:
Обеспечение одновременной работы ускорителя на экспериментальный комплекс
и комплекс по производству радиоизотопов
Энергия пучка:
до 160 МэВ
Частота повторения:
до 50 Гц
Система включает:
импульсный магнит
систему импульсного питания
стойку питания и управления
Система разработана и изготовлена в НИИЭФА и смонтирована на участке промежуточного
вывода (160 МэВ). В 2010 году по договору с НИИЭФА завершен первый этап наладки системы: обеспечена
устойчивая работа на частоте 50 Гц с проектным током и стабильностью, близкой к проектной.
В октябре 2010 года пробный пучок с энергией 113 МэВ и частотой 1 Гц был отклонен и
проведен на изотопный комплекс с минимальными потерями.
Импульсный магнит на участке
промежуточного вывода
Сигнал с датчика
потерь пучка на
повороте
Стойка питания и управления
Токи пучка до и
после поворота
Потери пучка
вдоль ускорителя
и после поворота
(уровень фона)
Система импульсного
питания
Форма тока
импульсного магнита
(верхний луч)
Результаты пробной проводки
пучка с энергией 113 МэВ на
изотопный комплекс
1. Результаты поиска частиц темной материи в экспериментах на Байкальском
глубоководном нейтринном телескопе.
На Байкальском глубоководном нейтринном телескопе ИЯИ РАН в эксперименте по
детектированию нейтрино высоких энергий, выполняемом содружеством российских и
международных организаций, был проведен анализ данных, направленный на решение одной из
фундаментальных проблем современного естествознания – проблемы природы темной материи во
Вселенной. По измеренному потоку нейтрино, приходящих в направлении от Солнца,
получено одно из лучших в мире ограничений на эффект, который ожидается от аннигиляции
массивных частиц темной материи, аккумулированных в центре Солнца.
(ИЯИ РАН) чл.-к. Г.В.Домогацкий и др.
2 . Результаты поиска нейтринных всплесков при гравитационном
коллапсе массивных звезд.
Долговременная и стабильная работа нейтринных телескопов ИЯИ РАН (БПСТ Баксанской
Нейринной Обсерватории, «Коллапс» Артемовской научной станции, LSD (Италия) и LVD (Италия))
позволила установить наиболее сильное ограничение на частоту нейтринных всплесков от
гравитационных коллапсов звезд в Галактике: менее 1 события в 14 лет на 90% уровне достоверности.
(ИЯИ РАН) чл.-к. О.Г.Ряжская, С.П.Михеев и др.
3. Первые нейтринные события в эксперименте T2K.
Закончено создание нейтринного детектора эксперимента с длинной базой второго поколения
Т2К в Японии (Международная коллаборация, в которой Россию представляет ИЯИ РАН),
направленного на исследование осцилляций нейтрино и, в частности, на поиск переходов мюонных
нейтрино в электронные нейтрино. ИЯИ РАН разработал и создал детектор мюонов высоких энергий –
важную составную часть ближнего нейтринного детектора. В ноябре 2009 года этот ближний
нейтринный детектор зарегистрировал первые события от мюонных нейтрино из нейтринного канала,
созданного на сильноточном ускорителе протонов J-PARC.
В 2010 году успешно проведен первый физический сеанс и в ближнем детекторе зарегистрировано
около 4х103 нейтринных событий. В активном объеме дальнего детектора (СуперКамиоканде)
зарегистрировано 23 взаимодействия мюонных нейтрино из J-PARC. И одно взаимодействие
электронного нейтрино, при ожидаемом фоне 0,25 события.
(ИЯИ РАН) Ю.Г.Куденко и др.
Лаборатория физики электрослабых взаимолействий (основной результат 2010 г.)
В нейтринном эксперименте с длинной базой Т2К запущен в работу off-axis нейтринный канал со
средней энергией нейтрино 700 МэВ и набран интегральный поток 3.31019 протонов на мишени. В
ближнем нейтринном детекторе ND280 зарегистировано около миллиона нейтринных событий. В
активном объеме дальнего нейтринного детектора СуперКамиоканде зарегистрировано 23 мюоннных
нейтрино через заряженный ток и одно электронное нейтрино, кандидат в осцилляции мюонных
нейтрино в электронные, при ожидаемом фоне 0.25 событий.
Рис.2. Нейтринное событие в ближнем
нейтринном детекторе ND280.
(а)
(б)
Рис.1. Cобытия в дальнем детекторе Супер-Камиоканде: (а)электроноподобное от
электронного нейтрино и (б) мюоноподобное от мюонного нейтрино.
4. Зарегистрировано первое взаимодействие тау нейтрино в эксперименте ОПЕРА.
Целью международного эксперимента OPERA, в котором принимают участие российские физики
(ФИАН, ИЯИ РАН, МГУ), - наблюдение осцилляций мюонных нейтрино в тау нейтрино в пучке
мюонных нейтрино от ускорителя в CERN на расстоянии 730 км. События регистрируются в ядерной
эмульсии в детекторе подземной лаборатории Гран Сассо (Италия).
При анализе данных 2008-2009 годов обнаружено первое событие, которое рассматривается как
кандидат на взаимодействие тау нейтрино.
Этот результат является важным шагом в направлении давно ожидаемого открытия нейтринных
осцилляций в экспериментах по их прямому наблюдению.
(ИЯИ РАН) ак. В.А.Матвеев, чл.-к. О.Г.Ряжская, (ФИАН) Н.Г.Полухина, (МГУ) Т.И.Роганова
5. Осуществлен физический запуск установки - Троицк ню-масс II.
После 4-летнего перерыва, связанного с модернизацией спектрометра, были проведены пять
сеансов на установке по измерению массы нейтрино «Троицк ню-масс», к названию которой теперь
добавлен индекс II.
Осуществлен физический запуск установки. Получены первые результаты, связанные с изучением
характеристик спектрометра: измерена функция прохождения электронов через обновлённый
спектрометр. Получено энергетическое разрешение спектрометра 1.8 эВ, что в два раза лучше
разрешения до модернизации.
Установка готова к проведению полноценных сеансов измерений для получения новых физических
результатов.
Установка по измерению массы нейтрино
(ИЯИ РАН) ак. В.М.Лобашев и др.
"Троицк ню-масс II"»
Эксперимент направлен на решение
фундаментальной проблемы прямого измерения
массы нейтрино. Для этого используется комплекс
из
газового
тритиевого
источника
и
электростатического спектрометра электронов.
В 2010 году произведен физический пуск
модернизированной установки.
Энергетическое
разрешение нового спектрометра улучшено в два
раза и является рекордным для установок такого
типа.
Калибровка разрешения нового
спектрометра с помощью электронной
пушки. Энергетическое разрешение
составляет 1,8 электрон вольт.
6. Получен результат поиска космических фотонов сверхвысокой
энергии.
По содержанию мюонов в широких атмосферных ливнях (ШАЛ), измеренному Якутской установкой
ШАЛ (ИКФИА СО РАН), получен наиболее строгий верхний предел интегрального потока фотонов и их
доли в составе космических лучей с энергией выше 1018 эВ.
(ИЯИ РАН) С.В.Троицкий, (ИКФИА СО РАН) И.Ю.Слепцов
7. Закончено сооружение уникальной низкофоновой установки GERDA.
В 2010 году международное содружество институтов GERDA с участием ИЯИ РАН, ИТЭФ и
РНЦ «Курчатовский институт» завершило сооружение подземной низкофоновой установки для поиска
безнейтринного двойного бета-распада ядра германия в Национальной лаборатории Гран-Сассо
(INFN, Италия). Возможности установки GERDA для поиска этого распада являются лучшими в мире, и
поиск этого распада является одним из важнейших направлений исследований в физике нейтрино и
элементарных частиц.
(ИЯИ РАН) Л.Б.Безруков, (ИТЭФ) И.В.Кирпичников, (КИ) В.И.Лебедев
8. Изучение нейтринного излучения Солнца и свойств нейтрино.
Неожиданно низкая скорость захвата нейтрино от искусственных источников на галлии,
наблюдаемая в калибровочных экспериментах на Галлий-германиевом нейтринном телескопе в
эксперименте SAGE и в эксперименте GALLEX, может быть объяснена в рамках осцилляционных
переходов электронных нейтрино в стерильные состояния.
Для проверки этой гипотезы предложен новый эксперимент на Галлий-германиевом нейтринном
телескопе по облучению источником 51Cr высокой интенсивности галлиевой мишени, разделенной
на две зоны, с независимым измерением скорости захвата нейтрино в каждой зоне. Возможности
поиска стерильных нейтрино, а также СР и СРТ нарушений в нейтринном секторе является одной из
наиболее активно обсуждаемых в настоящее время будущих областей исследований.
(ИЯИ РАН) В.Н.Гаврин и др.
В 20-летних измерениях скорости захвата солнечных нейтрино на Галлий-германиевом
нейтринном телескопе достигнута точность лучше 6%, определена плотность потока электронных рр
нейтрино, приходящих на Землю. Разработана концепция эксперимента на Галлий-германиевом
нейтринном телескопе по исследованию перехода в стерильные состояния электронных нейтрино от
искусственного источника нейтрино высокой интенсивности.
9. Спектр мюонов космических лучей при высокой энергии.
На основе метода кратных взаимодействий по данным Баксанского подземного
сцинтилляционного телескопа ИЯИ РАН получена информация об энергетического спектра мюонов
космических лучей в широкой области энергий (1 – 500 ТэВ). Информация о поведении спектра
мюонов в области энергий выше 100 ТэВ получена впервые в мире. Проведенный анализ показывает,
что вплоть до энергий ~ 50-70 ТэВ спектр мюонов, формируется в результате распадов пи- и Kмезонов. При более высоких энергиях (70 - 500 ТэВ) получены указания на существование
дополнительного потока мюонов (~0.3%), который может быть обусловлен распадом короткоживущих
(чармированных) частиц.
(ИЯИ РАН) В.Б.Петков и др.
1x10
-2
lg(G(E,x,)/PN(E,x,))
-2
1x10

p - 
-7
-7
1x10
-12
-
-12
-17
10
-17
100
1000
10000
-2
x, г см
ИННОВАЦИИ
Инновационные работы. Разработка ускоряющей структуры, а также разработка и создание
диагностической отклоняющей структуры для стенда фотоинжектора PITZ (ДЕЗИ, Цойтен, Германия),
разработка и создание отклоняющих диагностических станций для международного европейского
проекта XFEL (ДЕЗИ, Германия), разработка и создание источника поляризованных ионов водорода и
дейтерия для ускорителя НУКЛОТРОН (ОИЯИ), разработка и создание измерителей формы сгустков
для ускорителей Linac-4 (ЦЕРН), SNS (США) и J-PARC (Япония).
Приложения:
Фотография измерителя формы сгустков для ускорителя Linac-4 (ЦЕРН) во время проведения лабораторных испытаний.
Разработанная ускоряющая структура для фотоинжектора PITZ
Ускоряющая структура для фотоинжектора PITZ на испытательном стенде в ДЕЗИ.
Методические:
Совместно с ФИ РАН проведены пучковые испытания прототипа фотоядерного детектора
взрывчатых веществ и наркотиков на основе микротрона РАМ-55 МэВ. Получена чувствительность
обнаружения взрывчатых веществ (по соотношению активности C-12 и N-12) порядка 50 г в
контейнере весом около 10 кг.
Л.З.Джилавян, А.И.Карев, В.Г.Раевский. «Предварительные испытания детектора скрытых взрывчатых
веществ». Тр. Межд.конференции «Технические средства противодействия террористическим и
криминальным взрывам». 2010, в печати.
1. Впервые предложена и внедрена в клиническую практику криптоновая терапия,
эффективная при лечении больных с острым нарушением мозгового
кровообращения, энцефалопатией постгипоксического генеза и возрастной
атрофией коры головного мозга, а также для восстановления и увеличения
физических возможностей спортсменов.
2. Впервые предложены и опробованы газовые электронные умножители с
проволочными и металлическими электродами, отличающиеся, в отличие от
используемых во всем мире (CERN, Протвино, Новосибирск, Дубна и др.)
пластиковых GEM, высокой надежностью и стабильностью. GEM используются в
физических экспериментах, медицине и промышленности. На наши умножители
получен патент РФ.
Б.М.Овчинников
Важнейшие результаты Лаборатории мезоядерных взаимодействий в 2010 г. по инновациям
В рамках сотрудничества по проекту RD51 ( CERN ) выполнена инновационная
работа по конструированию и исследованию характеристик резистивного толстого газового
электронного умножителя (RETGEM), основанная на применении электродов, изготовленных
из поливинилхлорида (ПВХ).
Основным преимуществом RETGEM по сравнению с другими типами GEM
является полная защита от искрообразования.
Детекторы на базе RETGEM могут быть полезными во многих областях, где
требуется серийное изготовление и надежная долговременная работа, например, в больших
нейтринных экспериментах, в ТРС, RICH системах и в позитронной
томографии.
Важнейшие результаты ЛАЯ Ядерная физика
Предложены новые подходы к изучению реакций развала
слабосвязанных гало ядер, имеющих структуру остов+валентные
нуклоны, на протонной и ядерной мишенях. Методом
пространственно-временных корреляционных функций получены
распределения по кинематическим переменным продуктов
реакции квазисвободного выбивания протоном валентных
нейтронов гало ядра. Показано, что в случае когерентного
квазисвободного выбивания, когда “выживает” двухнейтронный
комплекс, имеется важный дополнительный источник информации
о структуре гало — двухнейтронная корреляционная функция.
Получены соотношения между сечениями инклюзивных реакций
срыва валентного нейтрона и срыва остова гало ядра,
происходящих при его дифракционном взаимодействии с ядром
мишенью. Показано, что анализ дифференциального сечения срыва
остова дает более полную информацию о волновой функции гало
ядра.
•
•
Прикладные исследования по ядерной физике
• Предложена математическая модель формирования
радиационных поражений, основанная на доминирующем
влиянии «человеческого фактора» и позволяющая объяснить
характерные особенности распределения тяжести радиационных
поражений при авариях. Данные наблюдений, полученные при
аварии на атомной подводной лодке (гамма-дозы, инкорпорация
радиойода и свойство гомоскедостичности (равноизменчивости)
логарифмов доз) находятся во вполне удовлетворительном
согласии с этой моделью.
Лаборатория радиоизотопного комплекса
Измерены эффективные кумулятивные сечения образования актиния-225 и
тория-227 (распадается в радий-223) в диапазоне энергий протонов 40-140
МэВ на ториевой мишени. На этой основе определены выходы в 225Ac и 223Ra в
новом перспективном методе производства этих радионуклидов, важных для
ядерной медицины.
Совместно с 1-м Миланским Университетом с применением радиохимических
методов измерены сечения образования высокоспиновых изомеров в
реакциях тантала с протонами низких энергий (34 МэВ и ниже).
Экспериментальные результаты сопоставлены с ранее полученными данными
при 100-500 МэВ и с расчетами по нескольким теоретическим моделям.
Показано, что новая систематика для изомерных отношений, которая
действует при средних энергиях протонов, справедлива также при 34 МэВ, но
при более низких энергиях для изомеров с наиболее высоким спином для
систематики вступают в силу ограничения.