10 января 2022

В Петербургском институте ядерной физики подвели итоги года

В Отделении физики высоких энергий НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ прошла итоговая научная сессия Ученого совета. Сотрудники Отделения обсудили научные результаты 2021 года и наметили планы на будущее.

Традиционно в конце года ОФВЭ подводит итоги в рамках сессии Ученого совета Отделения. В этом году из-за сложной эпидемиологической обстановки заседания прошли в онлайн-формате. Программа Научной сессии включала пять разделов:

  • Эксперименты в НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ и в других российских центрах;
  • Зарубежные эксперименты;
  • Эксперименты на Большом адронном коллайдере (БАК);
  • Подготовка к экспериментам в международном центре по изучению антипротонов и ионов (FAIR).
  • Статус реактора ПИК и участие Отделения в экспериментах на нём.

Сотрудниками ОФВЭ в Институте проводятся исследования по различным направлениям. На синхроциклотроне СЦ-1000 проводятся эксперименты по исследованию рассеяния протонов на ядрах с помощью магнитного пролетного спектрометра (МАП), а также исследования наноструктурированных магнитных систем с помощью μSR-метода. На базе π-мезонного канала синхроциклотрона идет создание магнитного спектрометра с разрешением порядка несколько десятых процента по импульсу для изучения изотопической инвариантности в процессах образования η-мезона около порога. В лаборатории криогенной и сверхпроводящей техники готовится к запуску на корпусе №75 «мини-коллайдер», на котором будут проводиться исследования поляризованного ядерного синтеза, то есть реакций типа: dd → tp и dd → n3He, для которых оба дейтрона начального состояния поляризованы. Предварительные исследования обнадеживают – обе реакции регистрируются детектором.

В 2021 г сотрудники Отделения приняли участие в двух пилотных экспериментальных сеансах на установке СПАСЧАРМ, расположенной на пучке ускорителя У-70 (НИЦ «Курчатовский институт» - ИФВЭ). В Отделении были изготовлены пропорциональные и дрейфовые камеры для восстановления треков заряженных частиц в этом эксперименте.

Продолжается сотрудничество с отечественными и зарубежными научными центрами. В этом году прошли:

  • физический сеанс по поиску мюонного катализа ядерного d3He синтеза в Институте им. П. Шеррера (PSI, Швейцария);
  • пилотный эксперимент в ЦЕРН по исследованию поведения водородной время-проекционной камеры высокого давления в условиях пучка мюонов высокой интенсивности (эксперимент AMBER).

В Отделении продолжается создание детектора для прецизионного измерения зарядового радиуса протона на ускорителе MAMI (Майнц, Германия).

Обсуждение результатов экспериментов ATLAS, CMS, LHCb и ALICE, на Большом Адронном Коллайдере проходило в четверг 23 декабря. Сотрудники Отделения обсудили физическую программу экспериментов в рамках подготовки к следующему сеансу работы БАК (Run3). В этом году состоялся пробный запуск коллайдера БАК после длительной остановки. Продолжается интенсивная подготовка установок на коллайдере БАК для работы в третьем этапе измерений. Сотрудники Отделения принимают в этой работе самое активное участие. Первый стабильный пучок ожидается в середине мая 2022 года.

Помимо экспериментов на БАК сотрудники Отделения принимают участие в экспериментах по кристаллической коллимации пучков (эксперимент UA9), а также в работах на установке ISOLDE. В этом году на установке ISOLDE при участии сотрудников Отделения был получен очень интересный результат. Спустя пятьдесят лет после открытия эффекта чередования форм ядра в цепочке изотопов ртути, то есть, когда нечетно-нейтронные изотопы с N=101, 103, 105 оказались сильно деформированными (с параметром деформации β ~ 0.3 становясь похожим на регбийный мяч), в то время как их четно-нейтронные соседи (N = 102, 104, 106) сохраняют форму, близкую к сферической, был обнаружен второй пример подобного необычного поведения — чередование форм для нейтронно-дефицитных изотопов висмута. Так если ядра 187,189Bi и высокоспиновый изомер 188Bi имеют форму, близкую к сферической, то основное состояние ядра 188Bi — сильно деформировано, о чем свидетельствует «пилообразная» изотопическая зависимость радиусов указанных ядер, аналогичная наблюдавшейся ранее для ртути (см. рисунок 3).

Большая работа ведется в Отделении по созданию детекторов для международного проекта FAIR. ОФВЭ участвует в трех экспериментальных программах FAIR:

  • для установки CBM, нацеленной на исследование сверхплотного барионного состояния материи, в Отделении создаются черенковский детектор RICH и механическая структура для мюонного детектора MUCH;
  • для установки PANDA, нацеленной на изучение взаимодействия антипротонов с нуклонами и ядрами, в Отделении создается передний детектор времени пролета, на базе сцинтилляционных счётчиков;
  • в рамках коллаборации NuStar, которая планирует проведение различных экспериментов на радиоактивных пучках ускорительного комплекса FAIR, в отделе трековых детекторов Отделения создается протонный спектрометр (PAS) и детекторы типа «активная мишень» (ACTAF2). Сотрудники Отделения также участвуют в создании и запуске нейтронного детектора NeLand для эксперимента R3B. Сотрудники лаборатории экзотических ядер участвуют в создании ловушки Пеннинга MATS для проекта NuStar, которая будет использоваться для прецизионного измерения масс коротко живущих ядер.

В последний день Научной сессии сотрудники Отделения обсуждали перспективы работы на высокопоточном исследовательском ядерном реакторе ПИК, который сейчас вводится в эксплуатацию в нашем Институте. Доклад о статусе реактора сделал заместитель директора по научной работе НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ В.В. Воронин. ОФВЭ реализует два проекта для реактора ПИК: ИРИНА – Исследование Радиоактивных Изотопов на Нейтронах и ПИТРАП – ионная ловушка для изучения нейтрон-избыточных изотопов.