Физика элементарных частиц. Теория.
На основе корреляционного анализа выдвинута гипотеза о том, что испускающие гамма лучи BL Lacertae объекты являются источниками космических лучей сверхвысоких энергий.
(Д.С.Горбунов, П.Г.Тиняков, И.И.Ткачёв, С.В.Троицкий)
Показано, что явление квазилокализации калибровочных полей имеет место на D-бранах в некоммутативных теориях.
(С.Л.Дубовский, В.А.Рубаков, С.М.Сибиряков)
В 6-мерной модели с одним векторным поколением материи воспроизведено три фермионных поколения Стандартной модели, локализованных на вихре, с правильной иерархией масс и смешиванием.
(М.В.Либанов, Э.Я.Нугаев, С.В.Троицкий)
Предложен новый квазиклассический подход к изучению туннелирования в квантовой механике и теории поля.
(Д.Г.Левков, Ф.Л.Безруков)
Выявлены высшие симметрии нелинейных интегрируемых систем тодовского типа и построена соответствующая w-алгебра
(Х.С.Ниров)
Показано, что в теориях с бесконечными дополнительными размерностями ортопозитроний может аннигилировать в дополнительные размерности с экспериментально достижимыми скоростями.
(Н.В.Красников)
На основе квантовой модели тонких оболочек исследован процесс квантового коллапса. Показано, что классический аналог конечного состояния коллапса имеет топологическую температуру, равную температуре Хокинга.
(В.А.Березин)
Впервые вычислен вклад цепочки фермионных петель в неполяризованное правило сумм Бьёркена и глубоконеупругого нейтрино нуклонного рассеяния.
(А.Л.Катаев)
наверхФизика элементарных частиц. Эксперимент.
Последние измерения в совокупности с предыдущими, выполненные на установке Троицк-ню-масс по поиску массы нейтрино в бета-распаде трития дают наиболее низкий предел на кинематическую массу нейтрино: менее 2.05 эВ/с^2. Совместно с Исследовательским центром Карлсруе Университета Майнца (Германия) подготовлено предложение по созданию новой установки КАТРИН в основных чертах аналогичной установке в Троицке, но со светимостью в 100 раз больше при разрешении 1эВ. Ожидаемая ошибка в определении массы нейтрино должна быть порядка 0.1 эВ/с^2 или ограничение на массу нейтрино на уровне менее 0.35 эВ/с^2, что находится в области очень важной для космологии.
(В.М.Лобашёв)
На установке ИСТРА+, работающей на пучке ускорителя У-70 в Протвино, в сотрудничестве ИЯИ РАН - ИФВЭ на статистике свыше 135 тысяч отобранных событий K_e3, значительно превышающей мировую, получены новые значения форм-факторов этого распада и новые ограничения на отсутствие скалярного и тензорного взаимодействия в данном распаде. Новые значения таких же величин получены на рекордной статистике для 214 тысяч событий распада K_мю3. Получены значения параметров наклона матричного элемента K_пи3(?`) распада. Улучшен предел на величину CP-нарушающей асимметрии в отношении K_пи3+- распадов. Осуществлён поиск новой частицы - сголстино, предсказываемой моделями великого объединения и суперсимметричными моделями за рамками Стандартной модели. Получен нижний предел вероятности рождения этой частицы в широком диапазоне её масс.
(В.Н.Болотов)
В эксперименте Е246 (сотрудничество ИЯИ РАН - КЕК, Япония) верхний предел на величину Т-нарушающей поляризации мюона в распаде К+ -> пи0 мю+ ню уменьшен в 2.2 раза. Можно утверждать, что на данном уровне чувствительности нарушение Т-инвариантности в этом распаде не наблюдается. Полученные значения позволяют существенно ограничить параметры ряда нестандартных моделей СР-нарушения.
(Ю.Г.Куденко)
В рамках эксперимента NA50 (в ЦЕРНе с участием ИЯИ РАН) по поиску эффектов образования кварк-глюонной плазмы при рождении J/пси состояния чармония при столкновении ядер свинца высокой энергии, исследованы распределения J/пси по поперечному импульсу. Для всех экспериментальных данных по столкновению лёгких ядер и протонов с ядрами обнаружен эффект скейлинга по энергии налетающих частиц и по длине прохождения чармония в ядерной материи, что указывает на наличие процесса взаимодействия партонов в начальном состоянии. Периферические столкновения ядер свинца также согласуются с этой зависимостью. Однако для наиболее центральных столкновений ядер свинца наблюдается отклонение от регулярной зависимости, что может быть связано с образованием кварк-глюонной плазмы.
(А.Б.Курепин)
Анализ относительных вкладов спиновой и орбитальной компонент нуклонного внутриядерного тока в формирование электрических дипольных резонансов в легких ядрах показал, что их деструктивная интерференция приводит к резко различающемуся поведению поперечных дипольных формфакторов при рассеянии электронов в переднюю и заднюю полусферы. Теоретические результаты, предсказывающие значительное уменьшение величины формфактора реакции 12C(e, e`p0) при увеличении переданного ядру импульса до 100 МэВ/с хорошо воспроизводят данные эксперимента, проведенного в 1988 г. на ускорителе MAMI-A (Майнц, Германия).
(Э.Р.Аракелян)
Измерено сечение Комптоновского рассеяния на протоне в интервале энергий начальных фотонов 200 - 470 МэВ и угле рассеяния 136 градусов. Измерения проводились коллаборацией А-2, в которой участвует ИЯИ РАН, на пучке меченых фотонов микротрона непрерывного действия MAMI (Майнц) большим NaI детектором в совпадении с сегментированным сцинтилляционным детектором, регистрировавшим протон отдачи. В результате анализа экспериментальных данных получено значение обратной спиновой поляризуемости протона, хорошо согласующееся с предсказаниями дисперсионной и киральной пертурбативной теорий и подтверждающее результат эксперимента LARA (А2 - ИЯИ РАН), но существенно отличающееся от результата LEGS (Брукхэвен, США).
(В.Г.Недорезов)
В рамках эксперимента ГРААЛЬ с участием ИЯИ РАН (Гренобль, Франция) на пучке поляризованных монохроматических фотонов впервые проведены прецизионные измерения асимметрии рождения положительных заряженных пионов, а также сечений и асимметрии множественного рождения нейтральных пионов в области энергий гамма-квантов от порога фоторождения до 1500 МэВ. Полученные результаты использованы для исследования динамической структуры нуклона (барионных резонансов) в рамках феноменологичеких и кварковых моделей.
(В.Г.Недорезов)
Нейтринная астрофизика. Физика космических лучей.
На комплексе БПСТ-Андырчи Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН измерен энергетический спектр Широких атмосферных ливней в области излома спектра. Излом обнаружен также и в зависимости числа мюонов с энергией больше 230 ГэВ от полного числа заряженных частиц в ливне. Этот факт можно интерпретировать как утяжеление состава первичного космического излучения в области после излома спектра.
(А.С.Лидванский, В.Б.Петков)
В результате анализа данных двух детекторов Баксанской нейтринной обсерватории, Андырчи и Ковёр, во время наземных возрастаний интенсивности солнечных космических лучей, наблюдавшихся в течение 23-го цикла солнечной активности, обнаружены значимые превышения скорости счёта над фоном галактических космических лучей. Это означает, что впервые зарегистрированы солнечные космические лучи большой энергии (порог регистрации 5.8 ГэВ).
(С.Н.Карпов)
На Баксанской нейтринной обсерватории получены новые результаты по поиску двух нейтринного двойного бета распада 76Ge и 150Nd на возбуждённые уровни с использованием трёх обогащённых по 76Ge и одного необогащённого IGEX/BAKSAN германиевых детекторов: время жизни 76Ge по отношению к такому распаду превышает 6.2·10^21 лет, а 150Nd - 1.5·10^20 лет. Получены результаты первого эксперимента в реальном времени по поиску бета распада 73Ge с несохранением электрического заряда, в котором, с использованием необогащённого IGEX/BAKSAN детектора, был установлен один из лучших на сегодняшний день пределов на вероятность такого процесса: время распада 73Ge -> 73As превышает 2.1·10^23 лет.
(А.А.Смольников)
Самый большой в мире российско-итальянский подземный детектор LVD, содержащий 1.1 кт сцинтиллятора проработал в режиме непрерывного поиска всплесков нейтринного излучения от коллапсирующих звёзд в Галактике и Магеллановых облаках в течение 10 лет. Эффективность работы установки за весь период наблюдения составила более 95%. Это позволяет установить нижний предел на частоту гравитационных коллапсов, в том числе скрытых (без сброса оболочки), в Галактике и Магеллановых облаках: менее 0.23 в год на 90% уровне достоверности.
(О.Г.Ряжская)
В Российско-Американском галлиевом эксперименте SAGE на Баксанской нейтринной обсерватории получены результаты измерений скорости захвата солнечных нейтрино на металлическом галлии за период времени немногим более половины 22-летнего цикла солнечной активности - с января 1990 года по декабрь 2001 года. Объединённый анализ данных 92 измерений для солнечных нейтрино с энергией более 0.233 МэВ даёт величину, составляющую чуть больше половины скорости, предсказываемой стандартной солнечной моделью. На основе результатов галлиевого эксперимента впервые получен фундаментальный астрофизический параметр - скорость рр реакции, изначальной реакции водородной цепочки термоядерного синтеза в Солнце, или потока рр нейтрино всех типов на уровне Земли, который составляет (7.6 +-2.0)·10^10 нейтрино/(см^2 с).
(В.Н.Гаврин)
Завершена разработка технического проекта и начаты изготовление и натурные испытания элементов и узлов Байкальского глубоководного нейтринного телескопа НТ-200+ с эффективным объёмом около 10^7 куб.м для нейтрино с энергиями от 10^2 ТэВ до 10^5 ТэВ. Новая установка будет включать в себя действующий детектор НТ-200 и три дополнительные внешние гирлянды длиной по 140 м, расположенные на расстоянии 100 м вокруг детектора и содержащие по 12 оптических модулей каждая. Реализация этого проекта (2003 - 2004 годы) позволит в 3 - 4 раза повысить чувствительность эксперимента по поиску диффузного потока электронных нейтрино и исследовать их энергетический спектр вплоть до энергий 10^17 эВ.
(Г.В.Домогацкий)
Физика и техника ускорителей и других ядерно-физических установок.
Общая продолжительность работы ускорителя Московской мезонной фабрики в 2002 году составила 1382 часа для производства радиоизотопов медицинского назначения и экспериментов в области фундаментальной и прикладной физики и физики пучков. Интенсивность пучка в диапазоне энергии 160 209 МэВ была увеличена до 50мкА и пучок проведён на сквозную ловушку протонного пучка.
(А.В.Фещенко)
Экспериментально показана возможность создания времяпролётного нейтронного спектрометра с базой 50 м на сквозной ловушке протонного пучка. Измерены спектры нейтронов, проведены первые эксперименты на образцах.
(М.И.Грачёв, Ю.В.Рябов)
По договору о сотрудничестве с циклотронной лабораторией университета Индианы получен импульсный пучок отрицательных поляризованных ионов дейтерия с током 2.2 мА, векторной поляризацией 0.91 и тензорной поляризацией -1.59, что значительно превышает мировой уровень. Полученное достижение стало возможным благодаря использованию созданного в ИЯИ РАН ионизатора поляризованных атомов дейтерия с резонансной перезарядкой в плазме.
(А.С.Белов)
С использованием аппаратуры, разработанной для эксперимента NA50 в ЦЕРНе с участием ИЯИ РАН, проведены новые измерения процесса электромагнитной диссоциации ядер свинца с энергией 30 ГэВ на нуклон на четырёх мишенях. Изготовлен нейтронный калориметр на основе пластин вольфрама, сцинтилляторов и оптоволокна с улучшенным разрешением по энергии нейтронов. Впервые на фиксированной мишени наблюдались выходы одного и двух нейтронов. Результаты будут использованы для измерения и мониторирования светимости тяжелоионных коллайдеров.
(А.Б.Курепин)
На Московской мезонной фабрике успешно прошёл испытания радиохимический детектор интенсивного потока нейтронов. Метод детектирования разработан в ИЯИ РАН и не имеет аналогов в мире.
(С.Н.Лебедев)
На Московской мезонной фабрике введён в строй магнитооптический протонный канал к камере облучения первой очереди Комплекса протонной терапии
(М.И.Грачёв, С.В.Акулиничев)
Методами ядерного и ионного микроанализа изучена термическая и радиационно-ускоренная диффузия углерода в оливинах. Полученное значение превышает коэффициент термодиффузии при 300 K на ~7 порядков величины. На основании этих результатов выдвинута гипотеза о радиационной природе миграции углерода в кристаллах оливинов метеоритов при низких температурах. Впервые с помощью численного моделирования детально рассмотрено влияние альфа - излучения естественных радионуклидов на миграцию углерода в оливинах. Высказано предположение о вакансионном механизме радиационно-ускоренной диффузии углерода. Впервые оценено максимальное содержание углерода (6·10-4 % масс) в кристаллах оливинов метеоритов, связанное с концентрацией вакансий от альфа-частиц естественных радионуклидов.
(Л.Е.Кузьмин)
Продолжается изучение вариаций концентрации радона под землёй в лаборатории Гран Сассо (Италия) с целью поиска связи с геофизическими процессами (в частности, с землетрясениями). Обнаружена зависимость скорости выхода радона из пород от техногенного воздействия (движение автомобилей по тоннелю). Данный факт позволяет заключить, что техногенное воздействие усиливает проявление действия геофизических факторов, и что техногенные вариации концентрации радона содержат информацию о тектонических процессах.
(О.Г.Ряжская)
На установке Ковёр Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН зарегистрированы разные времена задержки возрастания интенсивности мягкой компоненты космических лучей перед разрядами молний различной полярности, что может играть важную роль в формировании молний.
(А.С.Лидванский, В.Б.Петков)
2. Награды, общественное признание
Академику Зацепину Георгию Тимофеевичу вручен Диплом лауреата премии М.В.Ломоносова (МГУ), от 16 декабря 2002 года, за цикл работ " Эффект Грейзена, Зацепина, Кузьмина и новая физика"
Член-корреспондент РАН О.Г.Ряжская избрана членом комиссии Космические лучи Международного союза чистой и прикладной физики ("Cosmic Ray Commission of the International Union of Pure and Applied Physics" - C4)
3. Основные итоги научно-организационной деятельности
Учёный совет ИЯИ РАН обсуждал итоги и планы научных работ подразделений и Института в целом, результаты текущих научных исследований учёных Института, как в Институте, так и в российских и зарубежных коллаборациях; итоги весенней байкальской экспедиции по обслуживанию Байкальского глубоководного нейтринного телескопа НТ-200 и о планах его дальнейшей модернизации; о проблемах и успехах Московской мезоной фабрики, развитие её экспериментального комплекса, комплекса протонной терапии; о проекте гравитационной антенны на Баксанской нейтринной обсерватории; о проблемах молодёжи в Институте, в частности, принял решение о введении стипендий ИЯИ РАН имени выдающихся академиков: Н.Н.Боголюбова, М.А.Маркова, И.М.Франка и А.Е.Чудакова (4 для аспирантов и 4 для студентов); принял решение о проведении школы-семинара ИЯИ РАН для студентов и молодых учёных; утвердил решение экспертной комиссии о присуждении (впервые) премии ИЯИ РАН имени М.А.Маркова академику Г.Т.Зацепину; рассмотрел вопросы реструктуризации подразделений в соответствии с развитием направлений научных исследований: Отдел каонной фабрики был преобразован в Отдел физики высоких энергий в составе двух лабораторий и тематической группы; итоги участия Института в выставках - вручение полученных на выставке "Архимед 2002" дипломов и серебряной медали; вопросы об избрании на научные должности; представление двух сотрудников Института на Премию РАН им.В.И.Векслера; поддержка выдвижения на присвоение почётных званий; другие текущие вопросы.
Было принято решение о планировании работ на 2003 год с представлением руководителями обоснования предлагаемых исследовательских проектов с учётом перехода на конкурсы проектов в следующем году.
Диссертационный совет ИЯИ РАН провёл защиту диссертаций по специальностям: Теоретическая физика - 1 кандидатская, Физика атомного ядра и элементарных частиц - 1 кандидатская, Физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника - 1 докторская, Приборы и методы экспериментальной физики - 1 кандидатская.
Были проведены:
Международный семинар "Кварки 2002", Новгород, 1-7 июня
Школа-семинар студентов и молодых учёных "Фундаментальные взаимодействия и космология" (взгляд в будущее) 11-13 ноября, ИЯИ РАН
Международные рабочие совещания коллаборации "Байкал", Дубна, июнь и декабрь.
Объединённая (международная коллаборация "Байкал") астрофизическая экспедиция на оз.Байкал, март - апрель.
Школа-семинар по компьютерной автоматизации и информации ASC 2002, Москва, декабрь
Учёные Института 245 раз выезжали в зарубежные командировки для совместной работы, для организации совместной работы и 75 раз для участия в международных конференциях. 11 иностранных учёных приезжали в Институт для совместной работы и для организации совместной работы. 35 иностранных учёных участвовали в Международном семинаре "Кварки 2002", организованном Институтом в России.
Издательским отделом Института выпущены труды Международного семинара "Кварки 2000", отчёт "Важнейшие результаты фундаментальных и прикладных исследований 2001 г.", издан 21 препринт результатов научных исследований.
4. Сведения о тематике научных исследований
Количество тем, по которым проводились исследования и количество законченных тем (в скобках) в отчётном году:
Всего 109
Государственные научно - технические программы 26
По грантам РФФИ 36(6)
По зарубежным грантам 13(13)
По международным проектам 4
По хоздоговорам с российскими заказчиками 2
По соглашениям с зарубежными партнёрами 10
Институт принимал участие в выполнении программ и получал финансирование, млн.руб:
Федеральные целевые - 11
Фундаментальных исследований Президиума РАН - 7
5. Реализация разработок Института на практикe
Было поданы 3 заявки на выдачу патента РФ на изобретение и заявка на полезную модель, получено свидетельство на полезную модель, получено положительное решение на выдачу патента, поддерживается 3 патента на изобретение за границей.
Институт принял участие в выставках:
II Московский Международный салон инноваций и инвестиций, февраль
V международный салон промышленной собственности "Архимед-2002", март
8 научно-техническая выставка "Промэкспо 2002. Технологии из России", май
6 международная выставка "Наука. Научные приборы 2002", октябрь
" Здравоохранение 2002", декабрь
На выставке "Архимед-2002" Институт получил диплом, а экспонат Института "Лавинные МРП фотодиоды" был удостоен серебряной медали.
6. Связи с отраслевой и вузовской наукой, ФЦНТП "Интегрция"
Сотрудники Института обучают студентов на базовой кафедре ИЯИ РАН "Фундаментальные взаимодействия и космология" в МФТИ, на кафедре "Квантовая статистика и теория поля" в МГУ и во время ежегодных экспедиций на оз.Байкал. Студенты старших курсов принимают участие в научных исследованиях, проводимых в Институте. Научно - образовательный центр Института объединяет подготовку научных кадров - студентов, дипломников, аспирантов; работают 2 совместные научно - образовательные лаборатории с РГУ (Ростовский) и КБГУ (Кабардино-Балкарский).
Институт принимает участие в Федеральной целевой программе "Интеграция", активно участвуя в работе двух учебно-образовательных центров совместно с МГУ, ИГУ (Иркутский), ВГУ (Волгоградский) и МИФИ
Институт организует совместную постоянную научную экспедицию на оз.Байкал с участием студентов МГУ, ИГУ (Иркутский), НГТУ (Нижегородский), СПГМТУ (Санкт-Петербургский)
7. Совершенствование деятельности и структуры Института
Ведётся постоянная работа по приведению структуры Института в соответствие с кругом решаемых задач, созданию условий для эффективной научной работы.