Важнейшие результаты фундаментальных и прикладных
исследований 1998 года
Предложен новый механизм лептогенезиса, в котором асимметрии в лептонных числах производятся посредством CP нарушающих осциляций стерильных нейтрино. Предложен новый механизм лептогенезиса, в котором асимметрии в лептонных числах производятся посредством CP нарушающих осциляций стерильных нейтрино. Асимметрия передается от синглетных нейтрино к обычным лептонам через их юкавские связи. Лептонная асимметрия затем перерабатывается в барионную асимметрию посредством электрослабых сфалеронов. (ИЯИ РАН, 1.7.1 ,гнс академик Рубаков В.А. 135 22 59)
Установлены достаточные условия для существования стабильных нетопологических солитонов, Q-болов в электрослабых моделях с низконарушенной суперсимметрией. Такие объекты могут рождаться в ранней Вселенной. Найдено, что реликтовые Q-болы могут аккумулироваться внутри нейтронной звезды и регулярно поглощать адроны в скалярный конденсат. Это вызывает медленное уменьшение массы звезды. Когда масса достигает критического значения нейтронная звезда становится нестабильной и взрывается, что может быть источником гамма вспышек. (ИЯИ РАН, 1.7.1, зав.сектором дфмн Кузьмин В.А. 135 21 01)
Впервые извлечены значения константы связи alpha_s(M_Z) и степенных поправок из анализа данных ускорителя Tevatron (Фермилаб, США) для структурной функции xF_3 глубоконеупругого нейтрино - нуклонного рассеяния в третьем порядке теории возмущений. (ИЯИ РАН, 1.7.1, снс дфмн Катаев А.Л. 135 20 51)
Дан согласованный анализ правил сумм системы Upsilon резонансов и инклюзивной ширины полулептонных распадов B-мезонов во втором порядке теории возмущений. Данный результат использован для точной оценки параметра |V_{cb}| матрицы CKM и полюсной массы b-кварка. (ИЯИ РАН, 1.7.1, снс дфмн Пивоваров А.А. 135 20 51)
Показано, что новый гипотетический легкий бозон, который может рождаться в распадах псевдоскалярных мезонов, можно эффективно искать в нейтринных реакциях с помощью эффекта Примакова. Cоответствующие ограничения выведены из эксперимента НОМАД в ЦЕРНе. (ИЯИ РАН, 1.7.1, зав.сектором дфмн Красников Н.В. 135 31 89)
На установке "Троицк ню-масс" в ИЯИ РАН получен новый предел на массу покоя электронного антинейтрино - 2.5 эВ/с^2 на 95% уровне достоверности. Подтверждается также наличие в бета-спектре узкого пика с положением, зависящим от времени. Измерения 1998 года дают период модуляции величины сдвига 0.504 +- 0.003 года. Подтверждается также наличие в бета-спектре узкого бампа расположенного на 5 - 15 эВ ниже граничной энергии и с относительной интенсивностью около 10^{-10}. Наиболее интригующей особенностью бампа является периодическое изменение его положения по отношению к граничной точке в сочетании с уменьшением величины по мере приближения к ней. Измерения 1998 года, совместно с предыдущими измерениями приводят к периоду модуляции величины сдвига 0.504 +- 0.003 года. Совпадение периода с половиной периода вращения Земли вокруг Солнца позволяет обсуждать на новой основе возможность эффекта захвата низкоэнергетичных вырожденных реликтовых нейтрино, сконцентрированных вокруг Солнца в кластер с плотностью около 0.5*10^15 нейтрино на куб.см. Несмотря на спекулятивный характер такой гипотезы, она стимулирует проведение дальнейших измерений и разработку новых, более чувствительных, установок. (ИЯИ РАН, 1.7.1, зав.отделом чл. - корр. РАН Лобашев Владимир Михайлович 334 01 90)
При исследовании аномального подавления рождения состояний чармония J/Пси и Пси-штрих при столкновении ядер свинца с энергией 158 ГэВ/нуклон обнаружен пороговый эффект в зависимости выхода J/Пси от поперечной энергии. Для периферических взаимодействий данные хорошо согласуются с моделью ядерного поглощения J/Пси. При переходе к центральным взаимодействиям наблюдается резкое уменьшение выхода J/Пси, что может быть указанием на образование кварк - глюонной плазмы для соударений с максимальной плотностью энергии. (ИЯИ РАН в составе коллаборации NA50, ЦЕРН, 1.7.1, дфмн Курепин Алексей Борисович 334 01 90)
Разработана методика поиска WIMP с чувствительностью 10^{-5} событий на килограмм вещества в сутки, что на 4 порядка превышает чувствительность существующих методов. В ИЯИ РАН осуществляется подготовка эксперимента по поиску WIMP с помощью ксеноновой двухфазной ионизационной камеры. Расчетная величина фона в эксперименте равна 10^{-5} событий на килограмм вещества в сутки, что на четыре порядка меньше величины фона в выполненных к настоящему времени экспериментах. (ИЯИ РАН, 1.7.1, дфмн Овчинников Борис Михайлович 334 01 94)
Впервые показано, что в подпороговом рождении каонов протонами на легких ядрах двухступенчатый механизм образования каонов через промежуточные пионы не обязательно является доминирующим, как это считалось ранее. Продемонстрирована зависимость относительной силы прямого и двухступенчатого механизмов образования каонов в подпороговом режиме от кинематики анализируемой реакции. (ИЯИ РАН, 1.7.1, кфмн Парьев Эдуард Яковлевич 334 01 88)
Завершен проект и началось создание сверхсветосильного (на 3-4 порядка превышающего лучшие мировые установки) спектрометра по времени замедления нейтронов в свинце с использованием в качестве источника нейтронов реакции скалывания под действием пучка протонов ММФ. (ИЯИ РАН, 1.7.2, дфмн Казарновский Михаил Вениаминович 334 01 88)
Изготовлением и успешным испытанием сверхпроводящей магнитной системы обеспечена возможность проведения экспериментов на пучке поляризованных нейтронов синхрофазотрона ОИЯИ с поляризованной протонной мишенью. В рамках эксперимента ДЕЛЬТА - СИГМА завершено изготовление и проведены испытания протонной поляризованной мишени МРТ. Проведен тестовый сеанс на пучке поляризованных нейтронов синхрофазотрона ОИЯИ для отладки и калибровки детектирующей аппаратуры. (коллаборация ОИЯИ - ИЯИ РАН - ПИЯФ - ХФТИ - СЕА/Sacley, 1.7.2, снс кфмн Гуревич Г.М. 135 22 58)
Получены прецизионные экспериментальные данные по фотонной асимметрии фоторождения положительных пионов на протоне. Большая часть данных получена впервые в мире. В рамках коллаборации "ГРААЛЬ" получены новые прецизионные экспериментальные данные по фотонной асимметрии фоторождения положительных пионов на протоне в диапазоне углов 40-160 градусов для энергий 550-1100 МэВ. При углах более 120 градусов большинство данных получено впервые. Эти результаты указывают на меньший вклад F15(1680) резонанса, чем это трактовалось ранее. (ИЯИ РАН в коллаборации ГРААЛЬ, 1.7.1, мнс Кузнецов В.А. 135 21 46)
Созданы уникальные лавинные МРП - детекторы для сцинтилляционных счетчиков, позволяющие с высокой эффективностью регистрировать одиночные фотоны при комнатной температуре. В 1995-1998 гг. совместно с ОИЯИ (Дубна) разработан новый подход к созданию твердотельных аналогов ФЭУ - счетчиков единичных фотонов, основанный на использовании лавинного процесса в многослойных МРП - структурах (металл - широкозонный резистивный слой - полупроводник). Проведенные испытания образца лавинного МРП - фотоприемника площадью 0.5*0.5 кв.мм. и коэффициентом усиления более 10^4 показали, что одиночные фотоны могут быть зарегистрированы при комнатной температуре с вероятностью 23% (за временной интервал 100 нсек). (ИЯИ РАН, ОИЯИ, 1.7.2, зав.лаб кфмн Железных И.М., 135 61 88)
Дано успешное теоретическое описание s-, p- и d-волновых нейтронных силовых функций, а также длин потенциального рассеяния s- и p-нейтронов для четно-четных сферических ядер 56<=A<=206, проведенное в рамках разработанного ранее единого подхода к описанию взаимодействия нейтронов малых энергий с такими ядрами. При этом впервые воспроизведены данные о d-волновых силовых функциях и длинах потенциального рассеяния p-нейтронов. Предложенный единый подход позволяет описывать всю совокупность экспериментальных данных по взаимодействию нейтронов малых энергий с четно-четными сферическими ядрами и надежно рассчитывать нейтронные сечения и силовые функции тех ядер, для которых получение экспериментальных данных представляет крайне трудную задачу. (ИЯИ РАН, 1.7.3, зав.лаб. Бенецкий Б.А., 135 40 28)
Эксперименты на ММФ. Проанализированы обнаруженные ранее при исследовании реакций p+d->p+d+(гамма) и p+d- >p+p+(гамма+n) структуры в спектрах недостающих масс при 1905 и 1924 МэВ с ширинами, равными экспериментальному разрешению (3 МэВ). Сравнение угловой зависимости экспериментальных выходов заряженных частиц с результатами расчетов по методу Монте-Карло показало, что найденные пики могут интерпретироваться как проявления сверхузких дибарионов, распад которых на два нуклона подавлен из-за принципа Паули. Форма полученной угловой зависимости вылета тяжелых продуктов распада дибариона с массой 1905 МэВ согласуется с расчетной кривой для дибариона D(T=1,JP=1+,S=1) или D(1,1-,0). (ИЯИ РАН, 1.7.3, зав.лаб. Бенецкий Б.А., 135 40 28)
Впервые наблюдалась эмиссия легких заряженных частиц (ЛЗЧ) из осколков деления ядер урана пионами с энергией 1700 МэВ. Изотропное угловое распределение ЛЗЧ относительно направления движения тяжелых осколков позволяет сделать вывод, что они испускаются из неускоренных осколков. (Ранее, при меньшей энергии первичных частиц, эмиссия ЛЗЧ наблюдалась только из ускоренных осколков). Такой процесс возможен, если деление сильно возбужденного ядра, перегруженного протонами (на каскадно-испарительной стадии), происходит достаточно быстро. (ИЯИ РАН - ИТЭФ, 1.7.3, зав.лаб. Бенецкий Б.А., 135 40 28)
В ИЯИ РАН осуществлен физический пуск нейтронного комплекса института, включающего высокоинтенсивный импульсный источник нейтронов, ловушку нейтронного и протонного пучков и сверхсветосильный спектрометр по времени замедления в свинце. В ИЯИ РАН осуществлен физический пуск нейтронного комплекса института, включающего первый в России высокоинтенсивный импульсный нейтронный источник на основе линейного сильноточного ускорителя протонов и водоохлаждаемой вольфрамовой мишени, единственной в России ловушки нейтронного и протонного пучков, а также сверхсветосильный спектрометр по времени замедления в свинце. Основой источника является водоохлаждаемая вольфрамовая мишень с легководным замедлителем. Успешный физический пуск нейтронного источника, проведенный с 8.12.98 г. по 15.12.98 г. показал, что в России появился новый современный высокоинтенсивный нейтронный источник, в котором нейтроны возникают при взаимодействии протонов средних энергий с веществом протяженной мишени из тяжелых ядер. В результате физического пуска были проверены системы жизнеобеспечения источника, осуществлена проводка пучка протонов с энергией 209 мэВ при частоте следования импульсов 1 Гц, длительности 60 мксек и среднем токе порядка 1 мкА от сильноточного линейного ускорителя, оценен вклад быстрых нейтронов в спектры, а также проверены фоновые условия. Появление такого источника в России открывает новые возможности в исследовании фундаментальных проблем физики конденсированных сред и ядерной физики. Физический пуск единственной в России ловушки нейтронного и протонного пучков, предназначенной для исследований в области радиационной физики показал, что ловушка может быть успешно использована для проведения исследований. (ИЯИ РАН, 1.7.7, зам.дир. дтн Л.В.Кравчук 334 00 61)
Результаты исследований потоков солнечных нейтрино на подземном Галлий-германиевом нейтринном телескопе Баксанской нейтринной обсерватории Института ядерных исследований РАН (российско-американский эксперимент SAGE) дают серьезные указания на существование нейтринных осцилляций и, следовательно, на наблюдение физических явлений за пределами Стандартной Модели элементарных частиц. Галлий- германиевый нейтринный телескоп, созданный Институтом ядерных исследований РАН в подземном комплексе Баксанской нейтринной обсерватории (пос.Нейтрино, Приэльбрусье, Республика Кабардино-Балкария) на глубине около 4800 метров водного эквивалента, использует в качестве вещества мишени поглотителя нейтрино свыше 50 тонн металлического галлия. Начатые здесь в 1990 году долговременные наблюдения нейтринного излучения Солнца, сопровождающего протекающие в его недрах процессы термоядерного синтеза (российско-американский эксперимент SAGE), обнаружили значительный дефицит потока нейтрино низких энергий на уровне около 52% от величины, предсказываемой стандартной солнечной моделью. Результат эксперимента SAGE совместно с результатами других нейтринных экспериментов (хлорного в США, водно-черенковского в Японии, галлиевого в Италии) дают серьезные указания на существование взаимопревращений нейтрино с различными лептонными числами друг в друга (нейтринных осцилляций) и, следовательно, на наблюдение явлений, описание которых выходит за пределы наиболее полной современной теории элементарных частиц, так называемой Стандартной Модели. Это позволяет утверждать, что мы находимся на пороге одного из наиболее значительных открытий в современной физики, которое потребует пересмотра наших представлений о мире элементарных частиц и роли нейтрино в эволюции звездного вещества и ранней Вселенной. (ИЯИ РАН в коллаборации SAGE, 1.7.4, зав.лаб. кфмн Гаврин В.Н. 334 07 02)
Завершен монтаж и осуществлен запуск в режиме постоянного набора данных Байкальского глубоководного нейтринного телескопа НТ-200 - одного из крупнейших в мире детекторов нейтрино высоких энергий. Это первый в мире удачный опыт создания стационарного крупномасштабного глубоководного черенковского детектора элементарных частиц, открывающий новые перспективы развития исследований в области нейтринной астрофизики. Результатом работы зимней экспедиции 1998г. на оз.Байкал явилось завершение монтажа с ледового покрова озера и запуск в режиме постоянного круглогодичного набора данных большого глубоководного детектора мюонов и нейтрино НТ-200 - одного из крупнейших в мире нейтринных телескопов. С апреля 1998г. детектор функционирует в предусматривавшейся проектным заданием конфигурации, где 192 оптических модулей скомпонованы в виде восьми вертикальных гирлянд длиной 72м, установленных на глубине около 1100-1200 метров. Это первый в мире удачный опыт создания стационарного крупномасштабного глубоководного черенковского детектора элементарных частиц, открывающий новые перспективы развития исследований в области нейтринной астрофизики. Детектор дал возможность вести поиск новых частиц и редких процессов на недоступном другим методам уровне чувствительности и стал мощнейшим средством мониторинга экосистемы Южного Байкала. (ИЯИ РАН, 1.7.4, зав.отделом дфмн Домогацкий Г.В. 133 65 85, в работе над проектом участвуют также МГУ, ИГУ, Нижегородский государственный технический университет, Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, Акустический институт им.Н.Н.Андреева, Институт экологической токсикологии, ГНЦ "Курчатовский институт", DESY-IfH (Берлин/Цойтен) и ОИЯИ).
С помощью многонитяных бесстеночных пропорциональных счетчиков высокого давления впервые в мире получено ограничение на период полураспада Kr-78 относительно двухнейтринного двойного К-захвата: Т1/2 > 1.8*10^20 лет (68% C.L.). Окончен этап поиска двухнейтринного двойного К-захвата изотопа Кr-78 с помощью многонитяных бесстеночных пропорциональных счетчиков высокого давления. Полное время набора статистики составило 1817 час. В результате измерений с образцом криптона, обогащенным по Кr-78 до 94%, впервые в мире получено ограничение на период полураспада относительно этого процесса: Т1/2 > 1.8*10^20 лет (68% C.L.) С учетом особенностей спектра фона, выявленных на большой статистике, уточненная чувствительность установки за один год измерений с данным образцом составляет 4.0*10^20 лет (68% C.L.). (ИЯИ РАН, 1.7.4, снс кфмн Кузминов В.В. 8662 277 475)
Впервые получен спектр ШАЛ по полному числу мюонов в диапзоне множественностей 75 - 3500 мюонов, соответствующей области энергий первичных космических лучей 10^15 - 10^17эВ. Данные, полученные на Баксанском подземном телескопе указывают на то, что излом в энергетическом спектре (область энергий ~3*10^15 эВ) происходит при одинаковой энергии на ядро и что химический состав первичных космическмх лучей за изломом спектра близок к составу, наблюдаемому при более низких энергиях (~10^14 эВ). Характер излома энергетического спектра первичных космических лучей. Развит метод пересчета от спектра кратностей мюонов к спектру ШАЛ по полному числу мюонов, который позволяет прямое сравнение данных, полученных в разных экспериментах с мюонными группами. Впервые выполнено прямое сравнение данных при n_{mu} > 1800 и n_{mu}=75 - 650. Учтено рассеяние мюонов в грунте над установкой и точный вид вероятности выживания мюонов p(E,H). Впервые получен спектр ШАЛ, F(n_{mu}), в диапазоне n_{mu}=75 - 3500. Этот диапазон соответствует области энергий ПКЛ 2*10^15 - 2*10^17эВ для протонов и 8*10^14 - 8*10^16эВ для ядер железа. Объединенные данные, полученные на БПСТ, при n_{mu}>1800 и n_{mu}=75 - 650 указывают на то, что излом в энергетическом спектре ПКЛ (при E>3*10^15 эВ) происходит при одинаковой энергии на ядро и что химсостав ПКЛ в области энергий 10^15 - 10^17 эВ близок к составу, наблюдаемому при 10^14 эВ. (ИЯИ РАН, 1.7.4, снс кфмн Новосельцев Ю.Ф. 8662 277 475)
Включена в эксплуатацию вторая башня совместной российско - итальянской установки LVD, расположенной в лаборатории Гран Сассо. Две башни LVD, содержащие около 700 тонн сцинтиллятора, с которых в настоящее время ведется набор статистики, являются самой крупной сцинтилляционно - трековой установкой в мире, предназначенной для исследований в области физики нейтрино, нейтринной астрофизики и физики космических лучей. (ИЯИ РАН, 1.7.4 , зав.лаб дфмн Ряжская О.Г. 938 57 46)
В 1998 году сильноточный линейный ускоритель Московской мезонной фабрики обеспечил ускорение пучка протонов в течение четырех сеансов общей продолжительностью 2400 часов. По соображениям экономии энергия пучка была ограничена величиной 210 МэВ. (ИЯИ РАН, 1.7.5, гнс дтн Есин С.К. 334 09 63)
На пучке ускорителя проведена наработка изотопа стронция-82 для медицинских целей в количестве 6.8 кюри. (ИЯИ РАН, 1.7.5, гнс дтн Есин С.К. 334 09 63)
Проведены работы по реконструкции системы инжекции в линейный ускоритель Московской мезонной фабрики на базе бустерной секции с квадрупольной ВЧ фокусировкой, направленные на увеличение среднего тока пучка. Впервые в мире запущен ускоритель с ВЧ-фокусировкой в диапазоне энергии от 400 кэВ до 750 кэВ. Получен ускоренный пучок с пиковым током 12 мА при длительности импульса 140 мкс. Для возможности одновременного ускорения разноименно заряженных инов водорода предусмотренно сложение пучков при энергии 400 кэВ. Получен ускоренный пучок с пиковым током 12 мА при длительности импульса 140 мкс, что соответствует среднему току 85 мкА. (ИЯИ РАН, 1.7.5, гнс дтн Есин С.К. 334 09 63)
На источнике поляризованных ионов водорода с атомарным пучком проведено изучение процесса накопления поляризованных атомов водорода в накопительной ячейке ионизатора. Получен пучок поляризованных протонов с током в импульсе I=11 мА, поляризацией P=0.8 с рекордным коэффициентом качества I*P^2=7 мА и нормализованным эмиттансом 1.0 пи*мм*мрад. (ИЯИ РАН, 1.7.5, гнс дтн Есин С.К. 334 09 63)
В рамках соглашения с лабораторией ТРИУМФ (Канада) разработан, изготовлен и испытан на номинальном уровне средней мощности 10 кВт трехзазорный группирователь пучка на частоте 105 МГц для работы с тяжелыми ионами. (ИЯИ РАН, 1.7.5, зав.отделом дфмн Остроумов П.Н. 334 09 70)
Предложена и экспериментально подтверждена гипотеза о влиянии естественного альфа-излучения от распада изотопов урана и тория на ускорение диффузии газообразующих элементов в кристаллы мантийного происхождения с возрастом более 400 млн. лет. Экспериментальное моделирование, проведенное на кристаллах оливинов с помощью ядерной реакции 12C(d,p)13C, показало, что при дозах дейтронов эквивалентных по дефектообразованию альфа-частицам наблюдалось ускорение диффузии углерода вглубь кристаллов даже при T=370K. Подтверждение полученных результатов по другим газообразующим элементам может привести к коррекции существующих представлений о газовом режиме Земли и механизмах ее дегазации. (ИЯИ РАН, 1.7.3, зав.лаб. Бенецкий Б.А., 135 40 28)