Geum.ru

Uдля ядерного оружия. Длительное время 1943-1984 гг

Вид материалаДокументы
Подобный материал:
1   2   3   4   5

- исследования процесса бета - распада свободного нейтрона

- исследования по физике наночастиц

- изучение перспектив применения обогащенных изотопов в фундаментальной физике

- развитие теории взаимодействия синхротронного излучения с мессбауэровскими изотопами

Исследование двойного бета - распада ядер находится в настоящее время в центре внимания специалистов по физике элементарных частиц, поскольку может дать ответ на вопрос о массе нейтрино. Недавнее открытие осцилляций атмосферных нейтрино на детекторах КАМИОКАНДАи СУПЕРКАМИОКАНДА показывает, что можно ожидать положительного эффекта в поисках процесса безнейтринного двойного бета - распада ядер при выходе на массы майорановского нейтрино порядка 0.01 - 0.001 эВ. Эта ситуация существенно стимулировала изучение двойных бета - переходов, в особенности в ядрах типа 48 Са, 76Ge, 116Cd, 136Xe, 150Nd .В этом плане является актуальным дальнейшее развитие теории 2 - бета - переходов в этих ядрах. В работах, выполненных в ЛТЭСП в 2000 г. (в соавторстве со специалистами из Словакии), для расчета времени жизни 2-бета-переходов было впервые применено приближение доминантности определенного перехода, в котором основной вклад в процесс связывался с однократными виртуальными бета-переходами с участием основного 1+ - состояния промежуточного ядра. Такое приближение интересно тем, что оно позволяет проводить расчет параметров 2-бета-переходов, опираясь на экспериментальные данные по однократному бета - переходу из этого промежуточного ядра в основное (или возбужденные) состояния конечного ядра и по бета-переходу в начальное ядро, который сопровождается электронным захватом. Проведены расчеты для ядер 100Mo, 110Pd, 116Cd, 128Te, которые показывают, что рассматриваемое приближение позволяет с хорошей точностью проводить оценки периода полураспада для двойных бета-переходов, весьма существенные при планировании экспериментов. Большой интерес представляет изучение 2-бета-переходов в возбужденные состояния, поскольку в таких экспериментах возникает дополнительный сигнал в виде одного или двух гамма-квантов, позволяющий добиться резкого снижения фона. В частности, в настоящее время экспериментально наблюдается переход из 100Mo в возбужденное состяние 100Ru. Теоретическое значение периода полураспада для этого процесса, полученное на основе механизма доминантности основного 1+ - состояния промежуточного ядра, совпадает с экспериментальным.

Экспериментальные исследования бета - распада свободного нейтрона со все возрастающей прецизионной точностью интенсивно проводятся в последние годы с целью поисков отклонений от стандартной модели. В работах, выполненных в 1999 - 2000 гг в ЛТЭСП, впервые был предложен принципиально новый механизм распада нейтрона с участием цветных промежуточных бозонов лепто - кваркового типа, не обсуждавшийся до сих пор в литературе. Рассмотрено два варианта такой гипотезы: с участием стандартных левых, и с участием нестандартных, правых нейтрино. В 2000 году основное внимание было уделено разработке предложений по экспериментальной проверке второй из этих гипотез. В ряде работ, выполненных совместно с экспериментаторами (ИОЯФ РНЦ КИ, МIТ, Бостон, США), была проведена оценка возможных вкладов скалярного и тензорного вариантов в распаде нейтрона, к которым приводит исследуемая гипотеза. Показано, что прецизионный анализ совокупности существующих экспериментальных данных, включающих время жизни нейтрона и параметры электрон - нейтринной, спин нейтрона - электронной и спин - нейтринной корреляций не противоречат возможности существования таких примесей на уровне 6% для тензорного и 2 - 5 % для скалярного вариантов.В обзоре, опубликованном в ЯФ и посвященном детальному анализу различных типов нейтронных опытов, получены оценки возможных отклонений от стандартной модели в рамках основных гипотез о таких нарушениях и намечена программа нейтронных исследований по проверке этих гипотез. Конкретно, исследованы: гипотеза правых токов, лепто - кварковая гипотеза, приводящая к скалярным и тензорным вкладам в эффективный слабый гамильтониан, гипотеза о нарушении СР - четности. Предложен ряд новых типов экспериментов, в частности, эксперимент по тройной корреляции по измерению поляризации и направления вылета электрона в распаде поляризованного нейтрона.

Большое внимание было уделено теоретическому изучению процесса радиационного распада нейтрона - новому типу опытов, до сих пор не реализованному на эксперименте. В дополнение к ранее проведенным расчетам вероятности такой ветви распада, (совместно с ИОЯФ РНЦ КИ) проведен расчет корреляционных параметров в радиационном распаде. Результаты всех этих расчетов стали основой предложения по реализации такого эксперимента, который принят для разработки на базе гранта РФФИ.

Продолжались исследования в области физики наночастиц и нанокомпозитов. В частности, сотрудники ЛТЭСП и ОИМРДС приняли участие в совместных с Университнтом штата Небраска (Линкольн, США) исследованиях систем квантовых точек на поверхности Al2O3. Экспериментально изучались вольт - амперные характеристики этой системы в случае, когда квантовые точки состоят из полупроводника Cd S. Развита теоретическая интерпретация полученных результатов. Одновременно были начаты работы по теме “Взаимодействие мощных лазерных полей с атомами и кластерами”.

В поддержку работ ИМФ по разработке и применению новых методов разделения стабильных изотопов ЛТЭСП ведет постоянное изучение перспектив применения высоко - обогащенных изотопов стабильных элементов в фундаментальной физике. В 2000 году коллективом ИМФ издана монография “Изотопы: свойства, получение, применение.” (Москва. ИЗДАТ. 2000. Под редакцией В.Ю.Баранова), в которой сотрудниками ЛТЭСП написана отдельная глава, посвященная применению изотопов в физике слабых процессов, при изучении 2 - бета - процессов, в физике тяжелых ионов, в частности, при синтезе сверхтяжелых элементов, и при поисках темной материи. Совместно с сотрудниками ОИХ и ОТИ подготовлена и направлена в печать статья, в которой проанализированы и обоснованы потребности ядерной физики в изотопе 48 Са для решения физических ядерных задач, предложен новый метод разделения изотопов кальция, основанный на эффекте пороговой зависимости дипольного момента молекулы СаF2 от колебательного квантового числа движений большой амплитуды и сформулированы требования, необходимые для реализации этого, электрооптического способа разделения изотопов. неупругого когерентного мессбауэровского рассеяния

В 2000 г. проводилось теоретическое исследование неупругого когерентного мессбауэровского рассеяния синхротронного излучения на изотопной границе - плоской границе раздела двух областей вещества, различающихся концентрацией мессбауэровского изотопа. Изучалась компонента неупругого когерентного мессбауэровского рассеяния, для которой поглощение ядром кванта синхротронного излучения происходит с отдачей, т. е. с рожденим или поглощением фононов кристаллической решетки, а последующий процесс переизлучения мессбауэровским ядром кванта происходит без отдачи, в результате чего осуществляется накачка излучения из частотно-широкой линии синхротронного излучения в узкую мессбауэровскую линию. Показано, что выявленные особенности неупругого когерентного мессбауэровского рассеяния на изотопной границе являются полезными в приложениях, связанных с мессбауэровской фильтрацией синхротронного ихзлучения.

В работах Лаборатории вычислительной физики (ЛВФ) было показано, что время-пролетная масс-спектрометрия в комбинации с лазерной абляцией может быть успешно применена к измерениям изотопного содержания металлических образцов. В этой связи, неселективная квазирезонансная фотоионизация третьей гармоникой импульсного лазера на неодимовом стекле атомов урана, полученных в результате лазерной абляции на металлической мишени или путем радиационного нагрева в печи, была исследована экспериментально и с помощью компьютерного моделирования в широкой области потоков лазерного излучения. При проведении компьютерного моделирования процесса фотоионизации были учтены как реальная структура уровней атома урана, так и экспериментально полученные профили спектрального и пространственного распределения излучения третьей гармоники неодимового лазера в зоне фотоионизации. Было найдено, что экспериментальные результаты и результаты компьютерного моделирования для случая лазерной абляции находятся с соответствии друг с другом только при предположении, что выход фотоионизации с метастабильного уровня урана сильно подавлен. Это могло бы быть объяснено низкой заселенностью метастабильного уровня в зоне фотоионизации вследствие расширения уранового пара созданного лазерной абляцией. Также путем сравнения теории и эксперимента были оценены неизвестные параметры переходов урана (сечения фотоионизации и времена жизни верхних уровней) включенных в рассматриваемый процесс квазирезонансной фотоионизации.

Кроме того, сотрудниками ЛВФ , как участниками и исполнителеми проекта ИНТАС "Когерентные и интерференционные эффекты при генерации высоких гармоник и в процессе надпороговой ионизации атомов" была разработана методика компьютерного моделирования процесса генерации высоких гармоник скрещенными фемтосекундными сфокусированными лазерными импульсами высокой интенсивности на пучках атомов инертных газов. Использование скрещенных лазерных пучков может привести к существенному повышению выхода высоких гармоник вследствие улучшения условий фазового согласования. Работа по этой тематике будет продолжена в 2001 году.