И. О. Директора имф поликарпов М. А

Вид материала

Документы

Содержание Физика элементарных частиц. Физика электронно-ионных кластеров. Международный проект GERDA. Исследование сильно-взаимодействующих газов. Мюонный катализ ядерных реакций синтеза. Кулоновская задача трёх тел. Пережигание радиоактивных отходов. Квантово-химические исследования.

Подобный материал:

• Комплекс по дисциплине философия для всех образовательных, 1707.32kb.
• Комплекс по дисциплине отечественная история для всех образовательных, 1413.79kb.
• 23-24. Социальные и философские проблемы применения биологических знаний и их анализ, 181kb.
• Должностная инструкция директора по производству общие положения > Заместитель генерального, 40.78kb.
• Публичный доклад, 1280.65kb.
• Задачи, мероприятия Сроки Ответственный   Утверждение плана работы, решение организационных, 131.83kb.
• Феномен человека вчера и завтра, 6667.44kb.
• Программа развития средней общеобразовательной школы №1 города Черняховска Калининградской, 1249.11kb.
• Справка по итогам самообследования учебного плана муниципального бюджетного общеобразовательного, 5173.9kb.
• Открытый школьный доклад директора моу сош №2 Ждановой, 118.75kb.

Теория 2-бета – процессов. По программе теоретического исследования процессов 2-распада изотопов основное внимание было уделено развитию подхода, основанного на концепции доминирующего вклада основного состояния промежуточного ядра в амплитуду двухнейтринного бета-распада - SSD (Single State Dominance) - приближения. Этот подход, предложенный нами, продемонстрировал свою ценность в интерпретации последних, прецизионных экспериментальных результатов по 2-распаду Mo-100 в проекте NEMO-3 (Франция) и начинает сегодня применяться при обработке данных. В 2005 г. он был применен нами к широкому кругу 2-процессов, в том числе впервые для процессов, сопровождаемых электронным захватом. Проведены вычисления значений T_1/2 для таких процессов, в том числе для наиболее перспективного с экспериментальной точки зрения изотопа ¹⁰⁶Cd, что особенно интересно при планировании новых экспериментов, поскольку до настоящего времени двухнейтринные двойные бета-плюс переходы типа ⁺/EC, EC/EC экспериментально не обнаружены. В частности эти расчеты важны в связи с экспериментами на установке NEMO-3, где измерение дифференциальных интенсивностей распада в двухнейтринном канале позволяет экспериментально проверить реализацию SSD – приближения на новом материале. Рассчитаны точные выражения для распределений электронов по энергиям для конкретных 2-источников, используемых в установке NEMO-3 - Мо-100 и Сd-116, проведен последовательный учет влияния на их спектры кулоновского поля ядра, что существенно для сопоставления теоретических предсказаний с измерениями NEMO-3.

Показано, что поиск процессов электронного захвата ⁺/EC, EC/EC, сопровождаемых излучением двух нейтрино, в ядре Cd-106, для которых нижняя граница T_1/2 составляет 10²¹10²² лет, является весьма перспективным для современных крупномасштабных установок, содержащих значительное количество стабильных изотопов. В частности для установки NEMO-3, где геометрия позволяет использовать 2⁺-источник ¹⁰⁶Cd массой до 7 кг. Одновременно обеспечивается возможность проводить с этим источником поиск безнейтринного канала 2⁺-переходов. Поставлена задача прецизионного экспериментального измерения logft_i для однократного бета - распада ¹⁰⁶Ag, что необходимо для вычисления ядерного матричного элемента и величины T_1/2.

Рассмотрены 2-переходы стабильных изотопов, основное состояние промежуточного ядра которых отлично от 1⁺ (SSD–приближение до настоящего времени применялось для 1⁺ промежуточных состояний). К таким случаям относятся, в частности, активно используемые сегодня в нейтринных исследованиях изотопы ⁷⁶Ge и ⁸²Se. Показано, что в этом случае SSD-гипотеза позволяет теоретически построить дифференциальные интенсивности 2 распада, причем форма этих распределений не зависит от ядерных матричных элементов. Это дает возможность из сравнения теоретических спектров с экспериментальными данными по изотопу ⁷⁶Ge на установке NEMO-3 получить ценную информацию о ядерном механизме 22-переходов. При этом фиксируется пространство параметров ядерной структуры, необходимых для расчета матричных элементов 02--распада ⁷⁶Ge, и которые фактически будут определять реальную величину майорановской массы нейтрино.

Проведено рассмотрение проблемы нахождения дифференциальных интенсивностей для 22-распада стабильного изотопа ⁸²Se, который считается одним из наиболее перспективных для исследований на установке SUPERNEMO, где планируется установить источник из обогащенного ⁸²Se массой до 100 кг. Показано, что SSD-подход дает возможность получить энергетические спектры электронов, если основной вклад в амплитуду процесса будет давать низколежащее состояние 2^- промежуточного ядра ⁸²Br. При этом существенно, что -переходы из данного состояния, как и в случае 2-распада ⁷⁶Ge, являются уникальными переходами первого запрета. Сделан вывод о малости вклада в эту амплитуду основного состояния промежуточного ядра.

Физика элементарных частиц. Проведено сравнение экспериментальных данных по спектрам масс легких мезонов с вычисленными по массовым формулам в рамках релятивистской модели квазинезависимых кварков. Относительная неопределенность между вычисленными и установленными значениями масс находится на уровне нескольких процентов. Предсказаны значения масс ряда возбужденных состояний двухчастичных мезонов, образованных u-, d-кварками и антикварками.

Физика электронно-ионных кластеров. По программе изучения процессов, связанных с получением изотопно обогащенных материалов лазерным способом, теоретически детально исследована нелинейная динамика кластеров в сильном лазерном поле. Разработана методика и проведено численное моделирование методом молекулярной динамики эволюции небольшого кластера, облучаемого сильным лазерным полем. Обнаружено присутствие третьей и нескольких следующих нечетных гармоник в полном электронном ускорении и во внутреннем электрическом поле кластера, испытывающего кулоновский взрыв в результате внешней ионизации. Показано, что нелинейный (трехфотонный) резонанс внешнего лазерного поля с частотой Ми имеет место дважды в процессе расширения нагретого и ионизованного кластера, а слияние двух резонансных точек при сканировании лазерной частоты соответствует максимальному выходу третьей гармоники. Впервые рассчитаны зависимости излучения кластером третьей и пятой гармоник от интенсивности лазерного поля и его частоты (их резонансное поведение), что позволило численно оценить ширину резонанса Ми в нагретом ионизованном кластере.

В рамках аналитической модели вычислена скорость линейного бесстолкновительного поглощения электромагнитного поля классическим электронным газом, запертым в сферическом ионизованном кластере, облучаемым интенсивным лазерным импульсом. Такое поглощение энергии поля связано с известным затуханием Ландау. Выражение для лазерной энергии, поглощаемой кластером, получено в частном случае бесконечно-глубокой сферической потенциальной ямы в терминах самосогласованного одноэлектронного потенциала или как функция электронной температуры. Для реалистических экспериментальных параметров проведены оценки ширины линейного резонанса Ми, которые находятся в качественном согласии с результатами, полученными на базе численного моделирования.

Международный проект GERDA. В рамках международного экспериментального проекта GERDA по поиску безнейтринного двойного бета-распада ядер ⁷⁶Ge проводилась работа в Max-Planck-Institut für Physik (г. Мюнхен, Германия) в составе рабочей группы TG5 под руководством Dr. Iris Abt. Выполнены теплофизические и инженерные расчеты, разработан физический проект вакуумной криогенной установки для измерения пространственного, временного и энергетического разрешения и измерения толщины поверхностного нечувствительного слоя секционированных детекторов из сверхчистого германия. Изучались вопросы возможного возникновения фона вследствие активации ядер изотопов германия и элементов, входящих в состав конструкционных материалов, вследствие их облучения остаточным потоком нейтронов, в частности в нейтронных потоках в Гран-Сассо и в других подземных низкофоновых лабораториях. Разработан проект применения льда в качестве антифоновой защиты детектора, проведены расчеты термоизоляции, холодильного оборудования и сценариев развития аварии вследствие разгерметизации внутреннего криостата с жидким азотом, получены сравнительные оценки эффективности ледяного и водного вариантов пассивной защиты. Показана возможность применения льда в качестве “черенковской” среды для системы активного “вето”.

Исследование сильно-взаимодействующих газов. Изучались проблемы перехода от БКШ-сверхтекучести к Бозе-Эйнштейновской конденсации молекул в смесях различных фермионных атомов, таких как, например, Li-K (соотношение масс 6.6), Li-Sr (14.5) и Li-Yb (28.5). В отличие от смесей одинаковых изотопов, такие системы обладают более богатой фазовой диаграммой, и нетривиальные макроскопические свойства проявляются в них в большей степени. Более того, гетероядерные смеси интересны и с точки зрения получения совершенно новых систем, а именно дипольных газов с анизотропным и дальнодействующим взаимодействием. Используя межкомпонентный Фешбаховский резонанс, возможно формирование ультрахолодных слабосвязанных гетероядерных молекул с их дальнейшим переводом в основное состояние, которое характеризуется постоянным дипольным моментом.

Была подробно исследована область фазовой диаграммы, где формируются (и конденсируются) слабосвязанные гетероядерные молекулы. Это происходит на так называемой Бозе-Эйнштейновской стороне Фешбаховского резонанса. Был разработан точный метод решения трех- и четырех-частичной фермионной задачи с различными массами и проанализированы столкновительные свойства гетероядерных молекул. Было исследовано влияние отношения масс составляющих атомов на столкновительную устойчивость молекулярного газа, а также обсуждена возможность Бозе-Эйнштейновской конденсации этих композитных бозонов.

Был предложен способ создания идеальной и тримеризованной решетки Кагоме и их контролируемой трансформации, а также изучены низкотемпературные свойства различных атомарных газовых систем на таких решетках. Показано, что в случае тримеризованной решетки Кагоме бозе газ демонстрирует переход Мотта при дробных числах заполнения, в то время как бесспиновые взаимодействующие фермионы эквивалентны квантовому магнетику на треугольной решетке. Наконец, смесь ферми газов при половинном заполнении для каждой из компонент представляет собой фрустрированный квантовый антиферромагнетик с основным состоянием, описываемым резонансными валентными связями, чья спин-жидкостная динамика определяется непрерывным спектром низкоэнергетических синглетных и триплетных возбуждений. Были предложены способы экспериментального создания и исследования таких квантовых спиновых жидкостей.

В рамках эффективной теории поля (сигма-модели) была исследована низкоэнергетическая динамика двумерного электронного газа, как взаимодействующего, так и невзаимодействующего, в режиме квантового эффекта Холла в присутствии беспорядка, а также проанализировано изменение скейлингового поведения транспортных коэффициентов (проводимостей) при изменении характера взаимодействия между электронами - от режима короткодействующего взаимодействия к режиму дальнодействующего кулоновского взаимодействия. Для последнего случая показано, что поведение системы отличается от ферми-жидкостного, и предложено обобщение топологических аргументов, гарантирующих точное квантование холловской проводимости.

Мюонный катализ ядерных реакций синтеза. Разработана модель резонансного образования мезомолекул dt в твердой тройной смеси H/D/T изотопов водорода. Выполнен расчет скоростей таких реакций при нулевом давлении в рамках модели Дебая, т.е. представлении твердого тела в виде упругой изотропной среды. Показано, что учет эффектов плотности существенен и позволяет объяснить неожиданные результаты, полученные в экспериментах по мю-катализу в твердой дейтериево-тритиевой смеси. В частности, тот факт, что на резонансный профиль даже при высоких (~ 1эВ) энергиях столкновений мезоатомов с водородоподобными молекулами, связанными в кристалле, оказывают влияние их нулевые колебания, важен для интерпретации результатов экспериментов, выполненных в TRIUMF (Канада). Скорости образования dt-мезомолекул, вычисленные при условиях мишени в экспериментах PSI (Швейцария) и RIKEN-RAL (Япония-Великобритания), продемонстрировали хорошее согласие с результатами измерений и являются основой для дальнейшего анализа экспериментальных данных.




Рис.3.Скорости резонансного образования мезомолекулярного комплекса [(dt)dee] в колебательном состоянии =3 в зависимости от энергии столкновений мезоатомов t с полным спином F=0 и F=1 и молекул D₂ твердого дейтерия при температуре Т=3К.



Завершен анализ данных экспериментов по мюонному катализу в смеси изотопов водорода, выполненных на фазотроне ЛЯП ОИЯИ, в широкой области температур (Т=20–800 K), давлений (= 0.2–1.2 LHD) и концентраций трития (C_t=15–86%). Определены основные характеристики мюонно-каталитического цикла. Они хорошо согласуются с данными других экспериментов, которые проводились лишь при отдельных избирательных условиях смесей изотопов водорода. Сравнение с теорией подтвердило эффективность и надежность созданных теоретических моделей расчетов атомно-молекулярных процессов с участием мюона, однако, для более точного согласия с экспериментальными данными необходимо их дальнейшее детальное развитие.

Кулоновская задача трёх тел. На основе развитой ранее теории состояний Зигерта развит новый метод расчёта энергии и парциальных ширин резонансов. Для вычисления парциальных ширин резонансов получены также в квазиклассическом приближении аналитические формулы.

Обнаружен новый гироскопический эффект в интерференции волн материи, приводящий к наклону интерференционных полос, в то время как все самые точные на сегодняшний день датчики вращения основаны на эффекте Саньяка, для которого характерен сдвиг интерференционных полос. Новый эффект открывает широкие возможности в детектировании вращения, поскольку для его наблюдения не требуется фиксации абсолютной фазы волновой функции.

Пережигание радиоактивных отходов. Подготовлена и утверждена Агентством по атомной энергии программа исследований "Ускорительно-бланкетные системы (УБС) для пережигания долгоживущих радиоактивных отходов ядерного топливного цикла". В рамках этой программы совместно с ИПБИЯР выполнен расчет каскадного подкритического жидко-солевого реактора для пережигания радиоактивных отходов ядерного топливного цикла.

Квантово-химические исследования. Вычислены сечения возбуждения электронно-колебательных состояний двухатомных молекул при электронном ударе. Для расчетов был развит эффективный полуфеноменологический подход, основанный на соотношениях подобия, который позволил вычислить параметры электронных молекулярных термов. Сравнение с имеющимися экспериментальными данными результатов расчетов, полученных таким простым методом, продемонстрировали его надежность, причем его точность не хуже точности значительно более сложных расчётов.


Ученый секретарь ИМФ Зотин Г.Е.