На сессиях ПКК

Проекты, результаты, новые установки

60-я сессия Программно-консультативного комитета по ядерной физике состоялась 23-24 января в ДМС.

Председатель ПКК по ядерной физике В.В.Несвижевский представил сообщение о выполнении рекомендаций предыдущей сессии ПКК.

Вице-директор ОИЯИ С.Н.Дмитриев проинформировал ПКК о резолюции 136-й сессии Ученого совета (сентябрь 2024 года) и решениях Комитета полномочных представителей государств-членов ОИЯИ (ноябрь 2024 года).

С.Н.Дмитриев	А.Ю.Незванов

ПКК с интересом заслушал краткую информацию о новом журнале ОИЯИ, представленную А.Ю.Незвановым.

ПКК с удовлетворением отметил, что рекомендации предыдущей сессии ПКК по исследованиям ОИЯИ в области ядерной физики были приняты Ученым советом и дирекцией ОИЯИ.

Крупная научно-исследовательская инфраструктура ОИЯИ Baikal-GVD

Б.А.Шайбонов

ПКК с интересом заслушал доклад о ходе исследований с помощью глубоководного нейтринного телескопа на озере Байкал и полученных научных результатах, представленный Б.А.Шайбоновым. Крупнейший действующий в северном полушарии гигатонный нейтринный телескоп Baika-GVD имеет возможность изучать космические нейтрино и определять их источники, осуществлять поиск нейтрино от аннигиляции частиц темной материи и других редких явлений. Детектирование нейтрино происходит в водах озера Байкал. На глубине озера установлены оптические сенсоры, которые регистрируют черенковское излучение вторичных частиц, образующихся при взаимодействии нейтрино высоких энергий внутри наблюдаемого объема. В период с 2016 по 2024 годы коллаборация Baikal-GVD развернула 13 полномасштабных кластеров. В настоящее время подводная установка состоит из 4104 оптических модулей, размещенных на 114 гирляндах.

Анализ данных, полученных за 2018-2023 годы, подтверждает наблюдение в эксперименте IceCube астрофизического потока диффузных нейтрино со значимостью выше 5σ. Результаты поиска событий от нейтрино с энергиями более 200 ТэВ показывают неожиданно высокий вклад событий из галактической плоскости в наблюдаемый диффузный поток нейтрино, что противоречит предположениям многих современных модельно-зависимых предсказаний. Кроме того, анализ указывает на возможную корреляцию радио­ярких блазаров в качестве возможных как галактических, так и внегалактических источников нейтрино высоких энергий.

Текущие темпы производства и размещения на Байкале дополнительных кластеров к 2028 году позволят достичь наблюдаемого объема воды в 1 км³ для регистрации астрофизических нейтрино с использованием около 6000 оптических модулей.

ПКК подчеркивает важную роль проекта Baikal-GVD совместно с экспериментом IceCube в изучении потока высокоэнергетических нейтрино и их источников.

Рекомендация. ПКК высоко оценивает научную значимость проекта Baikal-GVD и ведущую роль ОИЯИ в его реализации. ПКК рекомендует продолжить работы по развитию детектора и тестированию возможных компонентов детектора следующего поколения. ПКК также отмечает важность поддержания и развития как береговой инфраструктуры проекта, так и производственно-исследовательской базы на территории Института.

Линейный ускоритель LINAC-200 в ЛЯП

А.Н.Трифонов

ПКК заслушал доклад о статусе линейного ускорителя электронов LINAC-200 как основы установки для получения пучков электронов в ЛЯП ОИЯИ, представленный А.Н.Трифоновым. Начальный этап работ предполагает запуск первой очереди установки - ускорителя электронов на энергию 200 МэВ, который будет работать в тестовом режиме. В дальнейшем планируется поэтапный ввод в эксплуатацию конструкций ускорителя с увеличением энергии электронов до 800 МэВ. Перед началом пусконаладочных работ на ускорителе был выполнен значительный объем подготовительных мероприятий. Был проведен капитальный ремонт здания 118, введены в эксплуатацию системы вентиляции, электро- и водоснабжения, разработана и установлена современная система радиационного контроля, а также системы блокировки и сигнализации.

Ускоритель, в свое время переданный в ОИЯИ из NIIKHEF (Нидерланды), подвергся глубокой модернизации, ключевые подсистемы ускорителя были спроектированы заново, сконструированы и изготовлены четыре экспериментальных канала вывода пучка с энергиями 24, 60, 133 и 207 МэВ, каждый канал оснащен индивидуальным поглотителем пучка.

Работа по формированию программы пользовательских исследований на ускорителе ориентирована в первую очередь на запросы лабораторий ОИЯИ и исследовательских групп из стран-участниц ОИЯИ. Выведенные пучки LINAC-200 планируется использовать для тестирования прототипов электромагнитных калориметров и координатных детекторов для экспериментов MPD и SPD на коллайдере NICA, прикладных работ в области радиационного материаловедения, радиобиологии и радиохимии, экспериментов в области ядерной физики. В частности, важную роль в организации практического обучения для студентов и специалистов из стран-участниц через Учебно-научный центр ОИЯИ играет международная коллаборация в области фундаментальной и прикладной физики линейных ускорителей (FLAP).

Рекомендации. ПКК отмечает масштабную подготовку к запуску линейного ускорителя LINAC-200 ЛЯП ОИЯИ, являющегося частью будущего ускорителя LINAC-800, и желает успехов с вводом в эксплуатацию очереди LINAC-200 в 2025 году. ПКК рекомендует дирекции ЛЯП сконцентрировать усилия на подготовке первых экспериментов на LINAC-200.

Изучение химических и физических свойств сверхтяжелых элементов на Фабрике СТЭ

А.И.Свирихин

ПКК заслушал доклад об изучении химических и физических свойств сверхтяжелых элементов на Фабрике СТЭ ЛЯР, представленный А.И.Свирихиным. На сепараторе GRAND, введенном в эксплуатацию в 2022 году, было проведено несколько экспериментов по выяснению методических возможностей установки в рамках подготовки к длительным экспериментам по изучению свойств СТЭ. Эксперименты проводились с использованием пучков тяжелых ионов Mg, Ar, Ca, выводимых из ускорителя ДЦ-280. В реакциях полного слияния с мишенями из Nd, Sm, Pb и Pu проводилась настройка режимов работы сепаратора. Кроме того, был получен ряд самостоятельных научных результатов. Синтезирован новый изотоп плутония ²¹⁷Pu, получены новые данные о радиоактивных распадах других мало изученных изотопов (^218-231Pu). Для нейтронодефицитных ядер нобелия измерялись сечения их образования, получены уточненные данные о модах распада (²⁴⁹No) и вероятности заселения изомерных состояний (²⁵⁰No). Короткоживущие изотопы ртути ^178,179,180Hg, получаемые в реакции ⁴⁰Ar + ¹⁴⁴Sm = ^184-xHg + xn, использовались для настройки детектирующей установки "Криодетектор", предназначенной для экспериментов по изучению химических свойств СТЭ.

В 2024 году газонаполненный сепаратор GRAND был оснащен новым мишенным узлом с диаметром диска, равным 480 мм (ранее 240 мм). В ходе испытаний нового мишенного узла использовалась хорошо известная реакция ⁴⁸Ca + ²⁰⁶Pb = ²⁵²No + 2n. При интенсивности ионов ⁴⁸Ca, равной 6 мкА*частиц, в фокальной плоскости сепаратора GRAND регистрировалось около 3 ядер нобелия в секунду.

В 2025 году запланированы работы по изучению химических свойств элементов флеровий и коперниций на установке "Крио­детектор", использующей GRAND в качестве пре-сепаратора. Изменения, внесенные в конструкцию детектирующей системы, а также возможность работать на повышенной интенсивности пучка ионов позволят регистрировать десятки атомов флеровия и его дочерних ядер в ходе эксперимента длительностью около месяца.

На установке GRAND планируется также в этом году подготовить и провести первые продолжительные эксперименты по спектроскопии изотопов сверхтяжелых элементов, образующихся в реакции ⁴⁸Ca+²⁴²Pu. Анализ цепочек радиоактивного распада ядра ²⁸⁶Fl позволит получить ценную информацию о структуре сверхтяжелых ядер вблизи острова стабильности и, в частности, о деформации ядер в основном состоянии.

Кроме того, возможности Фабрики СТЭ позволяют выполнить эксперименты по изучению свойств спонтанного деления сверхтяжелых ядер. В первых экспериментах планируется изучение свойств спонтанного деления ядер в цепочках радиоактивного распада ядер ^286,287Fl, образующихся в реакции ⁴⁸Ca + ²⁴²Pu.

ПКК признает огромные усилия, предпринятые для подготовки продолжительных экспериментов по спектроскопии изотопов сверхтяжелых элементов, образующихся в реакции ⁴⁸Ca + ²⁴²Pu. ПКК поддерживает намеченную программу изучения свойств изотопов сверхтяжелых элементов. Учитывая уникальные возможности производства СТЭ, ПКК рекомендует более детально рассмотреть возможность создания установки для изучения массовых и энергетических распределений осколков деления. Это позволит значительно углубить понимание процесса деления в еще неизученных массовых диапазонах. Также важно исследовать химические свойства флеровия и коперниция, используя реакцию ⁴⁸Ca + ²⁴²Pu.

Научные доклады

ПКК с большим интересом заслушал доклад "Принцип эквивалентности и эффект ускорения", представленный А.И.Франком. В экспериментах с ультрахолодными нейтронами (УХН) было продемонстрировано, что энергия УХН, прошедших через преломляющий образец, двигающийся с ускорением, действительно меняется. И хотя изменение энергии составляло величину всего лишь порядка 10^-10 эВ, оно было не только зафиксировано, но и измерено с точностью в несколько процентов. Тогда же было осознано, что речь идет о достаточно общем оптическом явлении - эффекте ускоренного вещества (ЭУ), существование которого непосредственно следует из принципа эквивалентности. В настоящее время обсуждается возможность проведения эксперимента по наблюдению эволюции состояния при прохождении УХН через осциллирующую в пространстве потенциальную структуру. Также значительный интерес представляет наблюдение ЭУ при прохождении волны через двоякопреломляющий образец, результатом чего должно быть формирование нестационарного состояние, образованного двумя когерентными состояниями с различающимися частотами.

ПКК с большим интересом заслушал научный доклад "Эксперимент JUNO: статус и результаты", представленный М.О.Гончаром. Эксперимент JUNO является флагманским международным проектом в области физики нейтрино и направлен на решение фундаментальных вопросов, касающихся свойств нейтрино и природы Вселенной. Группа ОИЯИ играет критически важную роль в широком круге задач проекта JUNO, включая разработку электроники эксперимента, анализ данных, моделирование, реконструкцию. ПКК отмечает, что эксперимент JUNO находится на переломной стадии, когда происходит запуск и отладка детектора. ПКК выражает полную поддержку проекту и желает успешного начала эксплуатации JUNO.

Доклады молодых ученых

ПКК заслушал шесть коротких сообщений по ядерной физике, доложенных молодыми учеными из Лаборатории ядерных реакций. ПКК отметил высокое качество научных и методических работ и их презентаций. Были отмечены четыре лучших доклада: "Интенсивные пучки ионов металлов для синтеза сверхтяжелых элементов", представленный Д.К.Пугачевым, "Экспериментальное исследование реакций многонуклонных передач в столкновениях тяжелых ядер на установке CORSET", представленный И.В.Воробьевым, "Изучение свойств химических элементов с Z≥100", представленный А.А.Кузнецовой, "Возможности наработки Оже-эмиттера ^195mPt для медицинских целей", представленный А.Ш.Мадумаровым.

ПКК рекомендовал доклад "Интенсивные металлические ионные пучки для синтеза СТЭ" для представления на сессии Ученого совета ОИЯИ в феврале.

Посещение ЛФВЭ

Члены ПКК выразили благодарность дирекции Лаборатории физики высоких энергий имени В.И.Векслера и А.М.Балдина за организацию посещения лаборатории.

В Объединенном институте прошли сессии программно­консультативных комитетов.
Члены ПКК по ядерной физике посетили ЛФВЭ и выразили благодарность дирекции лаборатории за организацию экскурсии.

Следующая сессия ПКК по ядерной физике состоится 19-20 июня 2025 года.

Материал подготовил Евгений МОЛЧАНОВ,
фото Елены ПУЗЫНИНОЙ, Игоря ЛАПЕНКО