Рабочие совещания

“Коллективные возбуждения в ядрах”

с 14 по 24 июня в Лаборатории теоретической физики имени Н. Н. Боголюбова проходило рабочее совещание, посвященное исследованию коллективных возбуждений в ядрах и других конечных Ферми-системах, таких как металлические кластеры и квантовые точки. Совещание было организовано при поддержке ЮНЕСКО, а также программ Гейзенберг – Ландау и Боголюбов – Инфельд. В работе совещания приняли участие более 50 теоретиков и экспериментаторов из ОИЯИ (ЛТФ, ЛЯР, ЛВТА), России (Москва, Обнинск, Омск, Казань), Кубы, Польши, Узбекистана, Украины, Чехии, Германии, Китая, Японии и Южной Африки. Очень сжато основную тему обсуждений можно было бы охарактеризовать так: свойства коллективных стационарных состояний и динамика нестационарных процессов в ядрах и других конечных Ферми-системах.

Открытие в течение последнего десятилетия таких новых конечных Ферми-систем, как металлические кластеры и квантовые точки, способствовало резкому росту интереса к методам и результатам, которые были разработаны и получены в ядерной физике. Фундаментальной моделью, на которой базируется рассмотрение свойств ядер и ядерных реакций, является оболочечная модель ядра. Поэтому, в первую очередь, исследования были нацелены на поиск оболочечных эффектов в новых системах, которые вскоре и были найдены. Кроме того, благодаря значительно более широким, чем в ядерной физике, возможностям “конструирования” и контроля свойств таких систем, появились и новые перспективы в исследовании различных проявлений оболочечных эффектов. Это, в свою очередь, стимулировало дальнейшее развитие квантовой теории многих частиц. Отметим тот факт, что новые конечные Ферми-системы представляют значительный интерес с точки зрения практических применений, например, в качестве базисных элементов микроэлектроники. Ожидается, что их внедрение может привести к новой научно-технической революции в недалеком будущем. В то же время, реализация программ исследований по физике радиоактивных пучков, расширяющая наши знания о свойствах атомных ядер, дает новый импульс к применению подходов и концепций, разрабатываемых в ядерной физике, для исследования свойств новых конечных многочастичных квантовых систем.

Работа совещания была построена таким образом. На утренних заседаниях делались продолжительные обзорные доклады, при этом программой предусматривалось достаточное время для дискуссий. На вечерних заседаниях, в основном, представлялись оригинальные сообщения. Непринужденная, доброжелательная атмосфера, характерная для совещаний и конференций, организуемых в ЛТФ, способствовала тому, что обсуждения большинства докладов проходили оживленно, заинтересованно, что способствовало глубокому прояснению многих вопросов, затронутых в докладах.

Большое внимание на совещании было уделено рассмотрению проблем, связанных с исследованием динамики деления и слияния ядер. Нужно отметить, что полученные в последние годы экспериментальные данные о делении ядер, особенно о спонтанном делении и делении слабовозбужденных ядер, привели к накоплению качественно новой информации о структуре тяжелых ядер, которую нельзя получить другими методами исследования. Изучение динамики слияния ядер представляет большой интерес как в чисто теоретическом плане, так и связи с работами по синтезу сверхтяжелых элементов. Многие вопросы теории деления актуальны и для физики металлических кластеров, а теория реакций слияния успешно используется и находит свое дальнейшее развитие в физике фуллеренов.

Когда размеры многочастичных квантовых систем сравнимы с длиной свободного пробега их составляющих, например, нуклона в ядре или электрона в металлическом кластере, это приводит к образованию “сгустков” и “разрежений” в квантовом спектре. “Сгустки” квантовых уровней и образуют квантовые оболочки, разделенные энергетическими щелями-“разрежениями”. Проявлением этих особенностей в конечных квантовых системах является замечательная стабильность атомных ядер, металлических кластеров и квантовых точек с так называемым “магическим” числом нуклонов или электронов. В частности, основываясь на этой особенности атомных ядер, и ведется поиск “острова стабильности” сверхтяжелых элементов.

Ряд докладов был посвящен проявлению оболочечных эффектов в мезоскопических системах от атомных ядер до квантовых точек, исследованию свойств гигантских резонансов в таких системах, разработке теории супердеформированных состояний. На совещании обсуждались и вопросы, связанные с описанием структуры низколежащих состояний ядер; проявление новых типов деформаций у состояний с большими угловыми моментами; кластерные свойства ядер и парных корреляций в ядрах с приблизительно равными числами протонов и нейтронов. Коллективные возбуждения ядер связаны с изменением характера движения большого числа частиц. Это делает чрезвычайно сложным описание таких процессов в рамках полностью микроскопических подходов. Поэтому при построении теоретических моделей коллективных процессов в ядрах используется и имеющаяся аналогия с гидродинамикой. Ряд докладов был посвящен разработке именно таких подходов.

На совещании рассматривались такие вопросы, как проявления динамических симметрий и хаотичности в свойствах коллективных возбуждений ядер, частичное выживание симметрий при отходе от пределов точных динамических симметрий, свойства фазовых характеристик волновых функций. Эти исследования представляют значительный интерес с точки зрения выработки концепции “квантового” хаоса на примере реальных квантовых объектов (атомное ядро). До недавнего времени такие вопросы изучались, в основном, в рамках формальных математических моделей, таких как биллиарды разной формы. Важность этих исследований состоит как в развитии математических подходов анализа неинтегрируемых систем, так и в изучении перехода от оболочечного (“регулярного”) режима к статическому (“хаотическому”) пределу описания конечных квантовых систем. “Квантовая” инженерия позволяет экспериментально “конструировать” конечные Ферми-системы с разным числом частиц. Например, в настоящее время удается создавать огромные кластеры, содержащие до 10 тысяч частиц. Исследования таких систем в рамках оболочечной модели можно рассматривать как изучение перехода от квантового описания к классическому пределу этой модели. В связи с этим возрос интерес к исследованию связи особенностей в квантовых спектрах и в характере классического движения при рассмотрении систем, описываемых одним и тем же гамильтонианом. Эти вопросы также обсуждались на совещании.

Работа совещания завершилась заключительной сессией. Участники отметили актуальность тематики, хороший уровень организации, важность и плодотворность состоявшихся дискуссий. Большую помощь при организации совещания нам оказали сотрудники отдела международных связей ОИЯИ – Т. С. Донскова, отдела обслуживания ЛТФ – В. И. Бабчик, Л. П. Корнейчук и издательский отдел ОИЯИ, подготовивший прекрасный плакат совещания.

Р. ДЖОЛОС, Р. НАЗМИТДИНОВ, сопредседатели оргкомитета совещания