Кафедра общей ядерной физики ведет экспериментальные и теоретические исследования в широком спектре научных направлений от физики высоких энергий (элементарные частицы и фундаментальные взаимодействия) до ядерной физики низких энергий и квантовых систем атомного уровня. Кафедра готовит как экспериментаторов, так и теоретиков, а также специалистов по новейшим компьютерным методам в физике и технике. Большое число студентов обучается в аспирантуре. Научная работа ведется в МГУ, ведущих московских институтах и зарубежных научных центрах (Италия, Франция, Швейцария, США, Германия, Япония и др.).
На кафедре ведутся работы по исследованиям физики частиц на Большом адронном коллайдере (БАК), расположенном в Европейской лаборатории элементарных частиц (ЦЕРН, Швейцария). Столкновения сгустков ускоренных протонов и ядер в нем происходят при максимальных достигнутых в мире энергиях ~10 ТэВ и интенсивностях. Сотрудники участвуют в одном из самых крупных экспериментов на БАК - эксперименте ATLAS. В этом эксперименте, наряду с экспериментом CMS, был открыт бозон Хиггса, собрана гигантская база данных с рождением топ-кварков, векторных W и Z – бозонов и многих других частиц. Ведутся поиски новых частиц, обеспечивающих темную массу Вселенной, участвующих в ее эволюции, способствующих развитию теоретических представлений о фундаментальных взаимодействиях. Программа эксперимента рассчитана на более чем 20 лет, за которые планируется построить новый коллайдер для продолжения исследований при энергии соударений протонов 100 ТэВ.
Студенты участвуют в анализе данных, моделировании процессов рождения частиц. Приветствуется знание операционной системы Linux и языков программирования C/C++/Java.
По вопросам работы в группе обращаться к профессору Лидии Николаевне Смирновой: Lidia.Smirnova@cern.ch
В НИИЯФ МГУ научная группа, состоящая из выпускников кафедры создаёт уникальные ускорители электронов нового поколения для фундаментальных исследований и прикладных задач. Группа активно сотрудничает со многими зарубежными научными центрами и фирмами. В результате были созданы не имеющие аналогов импульсные разрезные микротроны – ускорители электронов с рециркуляцией пучка – на энергии 35 МэВ, 55 МэВ и 70 МэВ, отличительными особенностями которых является широкое использование редкоземельного магнитного материала в магнитных системах, использование СВЧ пушки с фотокатодом в системе инжекции, ряд других новшеств.
Начиная с 2004-2007 гг. основным направлением работы группы стала разработка и выпуск линейных ускорителей на энергию до 10 МэВ для прикладных целей. К настоящему времени разработаны и производятся ускорители шести типов: импульсные ускорители для мобильного, стационарного и железнодорожного инспекционно-досмотровых комплексов (ИДК), для радиографии, для радиационных технологий, в том числе стерилизации, а также ускоритель непрерывного действия для широкого круга технологий. Все перечисленные ускорители имеют уникальные особенности, отличающие их от ускорителей, выпускаемых конкурентами. Например, ускоритель для мобильного ИДК создан на основе технологии длины волны СВЧ поля 5 см, что делает его чрезвычайно компактным. Ускоритель для железнодорожного ИДК имеет частоту следования импульсов 2000 Гц, что позволяет досматривать грузовые поезда на скорости 70 км/час. Созданные ускорители работают на предприятиях атомной промышленности для контроля сварных швов реакторов, на ИДК, используются для обработки продукции пищевой промышленности с целью увеличения сроков хранения.
Наряду с этим, группа продолжает фундаментальные исследования в области ускорителей заряженных частиц, в частности, исследования, связанные с генерацией ярких электронных пучков и новых источников рентгеновского излучения.
Руководитель группы профессор Шведунов Василий Иванович (shved@depni.sinp.msu.ru)
Кафедра участвует в совместных научных исследованиях с JLAB (национальная ускорительная лаборатории США им. Томаса Джефферсона − Jefferson Lab) в рамках международной коллаборации CLAS. Эти исследования направлены на решение одной из ключевых задач современной физики: исследование эволюции сильного взаимодействия в области расстояний от 10-15 см, где работает фундаментальная теория сильного взаимодействия – Квантовая Хромодинамика (КХД), до расстояний сравнимых с размерами протонов, нейтронов и других адронов (10-13 см), где сильные взаимодействия оказываются более сложными. Выполняемые в JLAB эксперименты позволят получить ответ на вопрос, способны ли существующие представления о фундаментальном сильном взаимодействии токовых кварков и глюонов (квантов сильного поля) описать всё многообразие сильных взаимодействий адронов. В ближайшие годы планируется значительное расширение совместных исследований.
Мы заинтересованы в любознательных студентах для проведения широкого спектра следующих работ:
Большим плюсом для студентов является знание операционной системы Linux и языков программирования C/C++/Java.
Любые вопросы о сотрудничестве с нашей группой можно задавать Анне Александровне Голубенко (к. 5-20, 3977412@gmail.com). Руководитель группы — Евгений Леонидович Исупов (Isupov@jlab.org).
Нейтринная физика является в последнее время одним из самых популярных разделов современной физики частиц. Это связано с возможностью исследования слабого взаимодействия, имеющего малый радиус и малую константу взаимодействия. Являясь практически только слабовзаимодействующей частицей (если нейтрино и имеют массу, то она чрезвычайно мала), нейтрино является превосходным переносчиком информации, что позволяет использовать их в различных областях науки, а в дальнейшем и в практическом применении, например, для передачи информации через плотные слои вещества. Астрофизические высокоэнергетические (≫1 ТэВ) нейтрино могут явиться ценнейшим источником информации как о процессах, происходящих во Вселенной, так и о слабом взаимодействии в целом.
Однако вышеуказанные свойства слабого взаимодействия приводят к сложностям в реализации нейтринных экспериментов. Ведь из-за малой вероятности регистрации нейтрино нормальная работа с данными частицами требует огромных временных затрат, даже при наличии детекторов с относительно высокой эффективностью (которые, к тому же, весьма дороги)
В конце прошлого академиком Марковым был предложен оригинальный способ регистрации астрофизических нейтрино. Взаимодействуя с веществом Земли, нейтрино создают заряженные частицы, которые при движении в оптически прозрачной среде вызывают вторичное черенковское излучение. Этот "отклик" от нейтрино может быть зарегистрирован обычным фотоэлектронным умножителем (ФЭУ), а веществом, генерирующим его, будет являться вода или лёд. На основе данных о распределении потоков нейтрино, в качестве наиболее удачного места размещения нейтринных телескопов большого объёма в Северном Полушарии был выбран бассейн Средиземного моря. В настоящее время нейтринный средиземноморский проект включает в себя строящиеся детекторы ORCA (100 км. к югу от Тулона) и KM3Net (70 км от мыса Capo Passero, юго-восточной оконечности Сицилии).
Одним из участников данных проектов с 2016 г. является нейтринная группа физического факультета и НИИЯФ МГУ, возглавляемая доцентом кафедры Е.В.Широковым. Она работает в тесном сотрудничестве с INFN-Национальный институт ядерной физики (Италия), институтом физики частиц в Марселе (СРРМ) и другими европейскими научными центрами. В работе группы принимают участие сотрудники НИИЯФ МГУ, аспиранты и студенты старших курсов кафедры. Часть научной работы они ведут в вышеуказанных европейских научных центрах.
Одновременно обсуждается амбициозный проект P2O (Protvino-to-ORCA) по работе с ускорительными нейтрино. Проект предполагает создание нейтринного ускорительного эксперимента с беспрецедентно большой (около 2600 км.) пролётной базой, между Протвино и детектором ORCA в Средиземном море.
К другой группе, специализирующейся на физике нейтрино, относится группа, возглавляемая зав. лабораторией НИИЯФ МГУ А.С. Чепурновым. Основная деятельность возглавляемой им группы – создание электронных систем для нейтринных экспериментов. Группа принимает самое активное участие в работе нейтринного детектора BOREXINO в лаборатории Гран-Сассо (Италия), на очереди – участие в строящемся в Китае сцинтилляционном детекторе нейтрино огромного объёма (проект JUNO) Также группа участвует в ряде совместных проектов по исследованию реакторных нейтрино.
Чепурнов Александр Сергеевич (реакторные-солнечные нейтрино) (aschepurnov@gmail.com)
Широков Евгений Вадимович (астрофизические нейтрино) (shirokov@phys.msu.ru)
Группа фотоядерных реакций изучает структуру атомного ядра с помощью реакций с гамма-квантами в области средних (20-70 МэВ) энергий. Проведенные ранее исследования позволили прояснить загадочную природу этих ядер. Исследуются высоковозбуждённые коллективные состояния ядер. В этих состояниях (гигантских резонансах) большие группы нуклонов в ядре совершают сверхбыстрые (1021-1022 Гц) синхронные колебания различного типа. Изучение подобных ядерных возбуждений позволили сформировать современные представления о структуре ядра и внутриядерной динамике. С помощью электронных ускорителей последнего поколения, созданных в базовых лабораториях кафедры, исследуются различные ядерные состояния во всем диапазоне энергий ядерных возбуждений. Недавние исследования позволили наблюдать редкие процессы выбивания фотоном из ядра до десяти нуклонов и пролили свет на механизм распада высокоэнергичных ядерных возбуждений. Среди признанных достижений кафедры в области ядерного эксперимента – открытие конфигурационного расщепления гигантского дипольного резонанса, пионерские для нашей страны эксперименты по флуоресценции атомных ядер, и деление ядер под действием высокоэнергичных фотонов.
Одновременно в настоящее время готовятся исследования по междисциплинарной тематике – а именно, изучение возможности получения медицинских изотопов в фотоядерных реакциях и использование ядерно-физических методов в геофизике и геологии.
Кузнецов Александр Александрович (kuznets@depni.sinp.msu.ru)
Белышев Сергей Сергеевич (belyshev@depni.sinp.msu.ru)
На кафедре проводятся теоретические исследования по взаимодействию ультрафиолетового и рентгеновского излучения источников нового поколения с атомами и молекулами. В рентгеновских лазерах на свободных электронах, генераторах высших лазерных гармоник и закрученных пучков излучения, новых ондуляторных линиях синхротронов, - реализуются уникальные сочетания характеристик излучения: диапазон крайнего ультрафиолета и рентгена, высокая интенсивность, беспрецедентно короткая длительность импульсов, когерентность, изменяемая поляризация, а в случае закрученных пучков и обладание ими определенным угловым моментом. Уже сейчас новый инструментарий позволяет получать моментальные снимки квантовых объектов, изучать ход квантовых процессов во времени и управлять ими. Проблема теоретического описания и предсказания явлений, еще совсем недавно недоступных для наблюдения, стоит сейчас необычайно остро. В этом описании, относящимся к атомным, молекулярным и наномасштабным структурам, принципиальная роль отведена использованию теоретических методов ядерной физики. Работа проводится в тесной коллаборации с группам экспериментаторов и теоретиков из Германии, Италии, США, Франции, Японии и находится на переднем фронте этой области микрофизики.
Мы заинтересованы в студентах, имеющих склонность к аналитической работе и программированию, приветствуется хорошее знание английского языка.
Грум-Гржимайло Алексей Николаевич (algrgr1492@yahoo.com),
Грызлова Елена Владимировна (gryzlova@gmail.com)
На кафедре ведутся теоретические исследования свойств гиперядер. Структура обычных ядер определяется взаимодействием составляющих его нуклонов (протонов и нейтронов) между собой. К настоящему времени ядерные силы изучены достаточно хорошо.
Нуклон – лишь один из представителей большого мира барионов, т.е. сильновзаимодействующих частиц, обладающих барионным зарядом. В частности, выделяют группу гиперонов – барионов, обладающих ненулевой странностью и содержащих странные кварки. Взаимодействия гиперонов с нуклонами и между собой представляют большой интерес с точки зрения построения фундаментальной картины динамики элементарных частиц.
Однако изучать гиперонные взаимодействия гораздо сложнее, чем нуклонные. Время жизни гиперонов по порядку величины не превышает 10-10 с, поэтому сформировать пучок гиперонов крайне трудно. Наилучший способ изучения гиперонных взаимодействий – образовать гиперон непосредственно внутри ядра и анализировать характеристики полученной системы.
Ядра, в состав которых, помимо нуклонов, входят гиперон или гипероны, называются гиперядрами. Иначе говоря, гиперядра – это странные ядра.
Наиболее изученными являются Λ-гиперядра – гиперядра, содержащие один Λ-гиперон. При теоретическом анализе гиперядерных данных получена ценная информация о гиперон-нуклонном взаимодействии, полезная для обобщения наших представлений о ядерных силах на случай других барионов. Достигнуто качественное понимание особенностей взаимодействия Σ-гиперонов с ядрами. Систематические экспериментальные исследования Ξ-гиперядер в лабораториях мира только начинаются.
Если присоединить к ядру не один, а два гиперона, то становится возможным изучать взаимодействия гиперонов между собой. Образование ΛΛ-гиперядер – чрезвычайно редкий процесс, и до настоящего времени наблюдалось лишь несколько раз. Однако такие системы являются уникальным источником информации о взаимодействиях гиперонов, поэтому планируются новые эксперименты по поиску ΛΛ-гиперядер.
Изучение гиперядер тесно связано с физикой нейтронных звезд, внутренние области которых содержат не только нуклоны, но и гипероны. Информация о гиперонных взаимодействиях, полученная из анализа свойств гиперядер, находит прямое применение в астрофизике.
Участие студентов в теоретических исследованиях гиперядер включает работу с литературой, аналитическую (с формулами) и вычислительную (с компьютером) работу.
Ланской Дмитрий Евгеньевич (lanskoy@sinp.msu.ru)
Кафедра в содружестве с Лабораторией теоретической физики ОИЯИ (Дубна) готовит специалистов в области теоретической ядерной физики. Проводятся исследования в самых актуальных областях:
Особых требований к претендентам на сотрудничество нет, желательно иметь решимость в достижении результата и не слишком бояться математики.
Все вопросы, идеи и предложения – к Третьяковой Татьяне Юрьевне: tretyakova@dubna.ru
Приглашаем студентов в научную группу, занимающуюся исследованиями задач рассеяния в малочастичных системах (few-body problems). Основное направление деятельности — расчеты в малонуклонных системах с современными моделями нуклон- нуклонного и трехнуклонного взаимодействия. В группе развивается свой подход к решению таких задач на основе дискретизации непрерывного спектра, позволяющий значительно упростить практические вычисления. Также планируется разработка новых методов для расчетов короткодействующих корреляций в конечных ядрах и бесконечной ядерной материи. Минимальные навыки в программировании приветствуются.
Ольга Андреевна Рубцова, д.ф.-м.н., лаборатория теории атомного ядра, отдел физики атомного ядра НИИЯФ МГУ (19 корпус), комната 3-09, e-mail: rubtsova-olga@yandex.ru, rubtsova@nucl-th.sinp.msu.ru, тел: +7(916)825-60-26
НИИЯФ МГУ является членом международной коллаборации ТАНГРА (Лаборатория нейтронной физики ОИЯИ, Дубна), занимающейся проведением исследований методом меченых нейтронов. Проводится изучение неупругого рассеяния нейтронов с энергией 14 МэВ в 2π–геометрии. Работы имеют как фундаментальный (изучение механизмов ядерных реакций, изучение астрофизических процессов), так и прикладной (поиск алмазов, досмотр запрещенных веществ и т.д.) характер.
Мы заинтересованы в молодых сотрудниках для проведения как экспериментальных, так и теоретических работ:
С точки зрения обработки данных большим плюсом для студентов является знание операционной системы Linux и языков программирования C/C++.
По всем вопросам, связанным с коллаборацией ТАНГРА и сотрудничеством с ОИЯИ, можно обращаться к Третьяковой Татьяне Юрьевне: tretyakova@dubna.ru
В Отделе электромагнитных процессов и взаимодействий атомных ядер НИИЯФ МГУ в течение многих лет функционирует Центр данных фотоядерных экспериментов – участник Сети Центров ядерных данных Международного Агентства по Атомной Энергии. Основные обязанности Центра – поиск, обработка, анализ фотоядерных данных, то есть данных по реакциям под действием гамма-квантов, для международной базы данных по ядерным реакциям. Главная научная задача – исследование значительных систематических расхождений результатов разных фотоядерных экспериментов, анализ их причин, разработка способов их учета.
Центр участвует в большом международном Координационном исследовательском проекте по подготовке оцененных данных для электронной библиотеки МАГАТЭ. В Центре предложены объективные физические критерии достоверности данных о сечениях парциальных фотоядерных реакций и метод оценки сечений, удовлетворяющих таким критериям. Новые данные опубликованы и публикуются в журналах «Известия Российской Академии Наук», «Ядерная физика», “European Physics Journal”, “Physical Review”.
Мы заинтересованы в студентах для проведения широкого спектра работ с ядерными данными:
Весьма желательным для студентов является знание пакета программ для обработки числовых данных “Origin”, различных языков программирования.
Варламов Владимир Васильевич (varlamov@depni.sinp.msu.ru)
По современным представлениям основным естественным источником химических элементов во Вселенной тяжелее железа являются процессы нейтронного захвата, быстрый (r-процесс) и медленный (s-процесс). Существование ряда изотопов, в частности всех ядер трансурановой группы, может быть объяснено лишь r- процессом, который протекает в таких экстремальных астрофизических процессах, как взрывы сверхновых, слияние пар нейтронных звезд или нейтронной звезды и черной дыры. В реакциях быстрого нейтронного захвата задействованы экзотические нейтроноизбыточные ядра, экспериментальное наблюдение которых в земных условиях невозможно. Тем самым r-процесс представляет огромный интерес для современной ядерной физики.
На кафедре ведется исследование влияния теоретических ядерных моделей на результаты компьютерного моделирования астрофизического r-процесса. С помощью программных методов проводятся расчеты скоростей астрофизических реакций и симуляции нуклеосинтеза тяжелых ядер в экстремальных астрофизических явлениях, таких как слияние нейтронных звезд. Ведется работа с базами ядерных данных и результатами современных астрофизических моделей. Отдельной частью проекта является разработка эффективных методов предсказания параметров экзотических ядер.
Есть возможность принять участие в продвинутых компьютерных расчетах с помощью программ на C, C++, Python и других языках, а также с использованием средств операционных систем Linux. Приветствуются базовые навыки программирования (ключевое слово – приветствуются :).
По вопросам работы в группе обращаться к Константину Александровичу Стопани (hatta@depni.sinp.msu.ru) и Третьяковой Татьяне Юрьевне (tretyakova@dubna.ru).