Фундаментальная ядерная физика

    Атомное ядро - единственный известный пример системы многих сильно взаимодействующих нуклонов (протонов и нейтронов). Изучение системы нуклонов и ее теоретическое описание – очень сложная задача, далекая от окончательного решения. Теоретические подходы и физические идеи, возникшие в связи с изучением ядра, оказались весьма плодотворными для физики в целом. Исследование фундаментальных свойств атомного ядра остается в числе приоритетных направлений физики XXI века. На кафедре и в НИИЯФ МГУ в Отделе Электромагнитных Процессов и Взаимодействий Атомных Ядер (ОЭПВАЯ) ведутся экспериментальные и теоретические исследования атомных ядер. Изучаются высоковозбужденные коллективные состояния ядер. В этих состояниях (гигантских резонансах) большие группы нуклонов в ядре совершают сверхбыстрые (1021-1022 Гц) синхронные колебания различного типа. В настоящее время на ускорителе электронов НИИЯФ МГУ с энергией 70 МэВ действует не имеющая мировых аналогов установка по исследованию ядерных реакций, в которых высокоэнергичный фотон выбивает из ядра большое число частиц (до 10 нейтронов).

Коллективные возбуждения

    Существует целое семейство коллективных ядерных возбуждений, три из которых показаны на рисунке. В этих возбуждениях нейтроны (черные точки) колеблются относительно протонов (красные точки) в противофазе. Изучение подобных ядерных возбуждений, вызываемых электромагнитным полем (фотонами и электронами) позволили сформировать самые современные представление о структуре ядра и внутриядерной динамике.

Электрический дипольный  резонанс Электрический  квадрупольный резонанс Магнитный дипольный – «ножничный»

    Ядро 56Fe при энергии возбуждения 3.449 МэВ испытывает резонанс «ножничных» колебаний (scissors vibrations), в которых вытянутый протонный эллипсоид ядра колеблется относительно вытянутого нейтронного эллипсоида (они окрашены разными цветами). При затухании резонанса ядро 56Fe испускает фотон с энергией 3.449 МэВ, по которому и определяют факт возникновения в ядре этого резонанса.

 

Многочастичные фотоядерные реакции

С ростом энергии фотона (γ) он способен выбить из ядра всё большее число нейтронов (до 10 и более)

    Процесс многочастичного фоторасщепления атомного ядра высокоэнергичным фотоном от электронного ускорителя. В этом сложном ядерном процессе участвуют три фундаментальных взаимодействия − электромагнитное (поглощение и испускание ядром фотонов), сильное (испускание нейтронов) и слабое (испускание нейтрино).

Спектр фотонов, испускаемых ядром 197Au, после поглощения им высокоэнергичного (до 70 МэВ) тормозного фотона от ускорителя электронов. Все наблюдаемые многочисленные линии в спектре расшифрованы. По этим линиям восстанавливается сложная цепочка внутриядерных процессов релаксации сильно возбужденного ядра.

Выпускники кафедры Сергей Белышев, Александр Кузнецов и Вадим Ханкин в пультовой комплекса ускорителей электронов Института Ядерной физики МГУ при проведении эксперимента по многочастичному фоторасщеплению атомных ядер.