1. Важнейшие результаты законченных фундаментальных и прикладных исследований ИЯИ РАН, полученные в 2005 году.

Физика элементарных частиц. Теория.

В теориях с размерностью пространства-времени больше четырёх обнаружена возможность того, что наличие дополнительных измерений проявляется не только в физике малых расстояний и высоких энергий, но и на больших расстояниях, больших временных интервалах и при низких энергиях. При этом возможны процессы, в которых энергия и электрический заряд не сохраняются с четырехмерной точки зрения. Одним из таких процессов является распад электрона на невидимую моду (экспериментально неотличимый от распада электрона на три нейтрино), вероятность которого мала, но конечна в многомерных теориях. Этот результат открывает возможность поиска проявлений дополнительных измерений в редких процессах физики частиц и в космологии. (ИЯИ РАН)

Изучен потенциал открытия на детекторе Компактный мюонный соленоид Большого адронного коллайдера (ЦЕРН) прямого рождения слептонов. Расчёты выполнены на основе сигнатуры с двумя лептонами без адронной активности с учётом полного отклика детектора. Показано, что возможно зарегистрировать рождение слептонов с массами вплоть до 300 ГэВ. Рассмотрен также случай сигнатуры с двумя заряженными лептонами противоположного флэйвора (электрон-мюонная мода) в распадах нейтралино для поиска суперсимметрии и флэйворного лептонного нарушения. (ИЯИ РАН)

В рамках лево-право симметричной модели изучен потенциал открытия правого заряженного W-бозона и тяжёлого майорановского нейтрино на детекторе Компактный мюонный соленоид Большого адронного коллайдера (ЦЕРН). Для расчёта детектирования W-бозона и тяжёлого майорановского нейтрино использовалась сигнатура с двумя лептонами и двумя струями с учётом полного отклика детектора. При полной светимости в 30 обратных фемтобарн (три года работы укорителя) найдено, что детектор способен открыть правый W-бозон с массой вплоть до 4 ТэВ, а майорановское нейтрино с массой вплоть до 2.4 ТэВ соответственно. (ИЯИ РАН)

Рассчитаны энергии возбуждения анти-флейворов в барионных системах с барионными (атомными) числами до 30, энергии связи гиперядер с положительной странностью (тета-гиперядер), а также отрицательным чармом и анти-бьюти. Показано, что такие гиперядра с тяжёлым анти-флейвором могут быть стабильны по отношению к сильным взаимодействиям. (ИЯИ РАН)

Физика элементарных частиц. Эксперимент.

На установке ТРОИЦК-НЮ-МАСС, где была получена рекордная верхняя граница 2.05 эВ/с² для массы электронного антинейтрино в бета-распаде трития, проведено исследование влияния флуктуаций прастранственного заряда образующейся плазмы на ошибку измерения и аномальную структуру конца спектра электронов. Показано, что влияние плазмы незначительно, и не может объяснить наблюдаемую аномальную структуру ступеньки у конца спектра. (ИЯИ РАН)

Сотрудниками ИЯИ РАН в рамках коллаборации CAST (эксперимент по обнаружению солнечных аксионов, CERN) получены лучшие в мире ограничения на константы связей этих частиц. (ИЯИ РАН)

В эксперименте по поиску двойного бета-распада ¹³⁶Xe в низкофоновой лаборатории Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН установлен новый нижний предел на период этого полураспада: 8.5*10²¹ лет (90% у.д.) - наилучшее ограничение в мире. (ИЯИ РАН)

В низкофоновой лаборатории Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН с помощью пропорциональных счётчиков установлен новый нижний предел на величину периода полураспада ⁷⁸Kr относительно 2К-захвата - 1.5*10²¹ лет (90% у.д.), многократно превышающий существовавшее до сих пор ограничение. (ИЯИ РАН)

Сотрудниками ИЯИ РАН в коллаборации NA50 впервые измерено сечение рождения семейства боттомия (связанного состояния bb кварков) с массой около 9.5 ГэВ при столкновении протонов с ядрами при импульсе 450 ГэВ/с и исследовано распределение по поперечному импульсу. Полученные данные показывают возможность использования боттомия в качестве пробной частицы при поиске образования кварк-глюонной плазмы в столкновениях ультрарелятивистских тяжёлых ионов (ИЯИ РАН)

Впервые изучена зависимость от спиральности фотонов сечений полного фотопоглощения на нейтроне в диапазоне энергий фотонов 815 - 1825 МэВ, а также полных сечений двойного p⁰-фоторождения на протоне в диапазонах энергий 400 - 800 МэВ. Эксперимент выполнен в рамках международной A2-GDH коллаборации на микротроне МАМI-B (Германия). Измерен вклад ГДХ (Герасимов-Дрелл-Хирн) для полных сечений, равный [33.9 ± 5.5(стат) ± 4.5(сист)] мкбарн. Показано, что образование p⁰-мезонов связано, в основном, с образованием D₁₃(1520)-резонанса при параллельной ориентации спинов фотона и протона. Обнаружены расхождения с теоретическими оценками, что способствует уточнению представлений о нуклонных резонансах. (ИЯИ РАН)

Впервые методом спиновой ядерной ориентации при сверхнизких температурах (ниже 0.1 К) выполнены исследования связи угловой анизотропии a-распада с ядерной деформацией и структурными свойствами сильно деформированных тяжёлых трансурановых изотопов (Es, Fm). Измерения угловых распределений a-частиц проводились с использованием установки для ядерной ориентации на базе рефрижератора растворения ³Не в ⁴Не и полупроводниковых детекторов a-излучения, работающих при температуре жидкого гелия. В этих экспериментах также впервые установлен нелокальный характер магнитного сверхтонкого поля на ядре эйнштейния и впервые получено значение ядерного магнитного момента ²⁵⁴Es. (ИЯИ РАН)

Впервые сделаны расчёты длины рассеяния K^-a в рамках модели многократного рассеяния. Предсказано существование слабо связанного K^-a состояния с энергией связи
-2 — -7 МэВ и шириной 11 — 18 МэВ. Найдено, что распределение по инвариантной массе системы K^- в реакции dd → a K+K^- вблизи порога чувствительно к длине рассеяния K^-a. (ИЯИ РАН)

На установке ИСТРА+ на рекордном статистическом материале (3600 событий) исследован редкий распад K^-→е^-np⁰γ . Вероятность распада оказалась близкой к предсказанию Стандартной модели элементарных частиц. Была также получена наиболее точная к настоящему времени величина Т-нечётной асимметрии. (ИЯИ РАН, ИФВЭ)

На установке ИСТРА+ впервые измерена вероятность не наблюдавшегося до настоящего времени распада K^-→μ^-np⁰γ в области энергий 30 - 60 МэВ. Полученная величина в пределах ошибки совпадает с теоретическим предсказанием. Измерена также T-нечётная асимметрия в области энергий 5 - 30 МэВ. (ИЯИ РАН, ИФВЭ)

Физика атомного ядра.

Создан универсальный комплекс программ для распознавания траекторий заряженных частиц из реакций, вызванных ядрами-снарядами в фотоэмульсиях и определения угловых и энергетических характеристик продуктов реакции. Обработка оцифрованных слоёв фотоэмульсии, получаемых на установке ПАВИКОМ (Дубна), позволяет определить для конкретной реакции положение вершины и кинематические параметры продуктов реакции. (ИЯИ РАН, ФИ РАН)

Нейтринная астрофизика. Физика космических лучей.

На Галлий-германиевом нейтринном телескопе Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН в международном эксперименте SAGE из анализа 15-летних измерений получена скорость захвата полного потока солнечных нейтрино на металлическом галлии. Полученная величина с учётом результатов других экспериментов с солнечными нейтрино даёт прямое экспериментальное доказательство термоядерной природы энергии Солнца и наличия осцилляций нейтрино в веществе. (ИЯИ РАН).

Произведена калибровка Галлий-германиевого нейтринного телескопа Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН при помощи искусственного аргонового источника монохроматических нейтрино. Измерена скорость захвата нейтрино на металлическом галлии, оказавшаяся равной 0.79 от расчётной. Объединённый анализ результатов четырёх выполненных к настоящему времени экспериментов с искусственными источниками нейтрино на галлий-германиевых телескопах указывает на то, что величина сечения захвата нейтрино на ⁷¹Ga завышается. (ИЯИ РАН).

Показана возможность реализации полномасштабного литиевого эксперимента по регистрации нейтрино от CNO-цикла Солнца с 10 тоннами металлического лития на установке, состоящей из 20 литиевых модулей. Такая установка может быть расположена в существующих туннелях Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН. Этот эксперимент даст важную информацию для изучения термоядерных реакций на Солнце и для исследования новых свойств нейтрино. (ИЯИ РАН)

В период зимней экспедиции на озеро Байкал завершён монтаж и введён в эксплуатацию глубоководный нейтринный телескоп НТ200+ ИЯИ РАН с эффективным объёмом 10⁷ куб м (для регистрации событий от нейтрино с энергией порядка 10 ПэВ), что позволит Байкальскому нейтринному эксперименту сохранить на ближайшие годы лидирующие (наряду с экспериментом АМАНДА на Южном полюсе) в мире позиции в задаче исследования природного диффузного потока нейтрино в диапазоне энергий от 100 ТэВ до 100 ПэВ (ИЯИ РАН, НИИПФ ИГУ, НИИЯФ МГУ, ОИЯИ).

Показано, что совокупность данных по выстроенности наиболее энергичных подстволов гамма-адронных семейств (наиболее энергичных частиц в стволах широких атмосферных ливней), наблюдаемых в высокогорных и стратосферных экспериментах с рентген-эмульсионными камерами, не может быть объяснена флуктуациями развития ядерно-электромагнитных каскадов в атмосфере в рамках стандартных моделей кварк-глюонных струн взаимодействия адронов при энергиях более 4 ТэВ и требует учёта процессов компланарной генерации вторичных частиц с большими значениями поперечного импульса. (ИЯИ РАН)

В течение 14 лет поиска нейтринных всплесков от коллапсирующих звезд на Детекторе большого объёма (LVD, ИЯИ РАН - Италия) гравитационных коллапсов в Галактике и Магеллановых облаках не обнаружено. С учётом данных детекторов "Коллапс" (1977, ИЯИ РАН), БПСТ(1978, ИЯИ РАН), LSD(1984, ИЯИ РАН - Италия) и LVD(1991) верхний предел частоты коллапсов в Галактике меньше одного события за 12 лет на 90% уровне достоверности. (ИЯИ РАН)

Впервые изучены характеристики нейтронных потоков, генерируемых мюонами космических лучей под землёй на глубине 3300 м.в.э.: измерены энергетический спектр нейтронов до энергий 300 МэВ; пространственное распределение вплоть до расстояния 22 метров от трека мюонов. Экспериментальные данные, полученные с помощью детектора LVD (ИЯИ РАН - Италия), совместно с результатами, полученными на глубинах 25, 316, 570 м.в.э. на детекторах "Коллапс" ИЯИ РАН и LSD (ИЯИ РАН - Италия, глубина 5700 м.в.э.), подтверждают теорию генерации ядерно-активной компоненты под землёй, разработанную в 1964-65 гг. (ИЯИ РАН)

В 2005 г. совместно с сотрудниками физического факультета МГУ был проанализирован возможный вклад в шумы лазерной гравитационно-волновой антенны, вносимый хорошо развитыми каскадными ливнями космических частиц. Анализ показал, что прямая передача каскадом части импульса зеркалу в антенне, термоэластическая дисторсия, а также и электризация зеркала при прохождении каскада должны ограничить чувствительность антенны на уровне 10^-22 - 10^-23 ( 10^-17 - 10^-18 см в полосе частот около 100 Гц). Только использование нескольких антенн в схеме совпадений при достаточно малом уровне тепловых и квантовых шумов может позволить дальнейшее значительное повышение чувствительности антенны. (ИЯИ РАН, МГУ)

Физика и техника ускорителей и других ядерно-физических установок.

Сильноточный линейный ускоритель протонов Московской мезонной фабрики ИЯИ РАН в 2005 работал со средней эффективностью 70% 1800 часов в семи сеансах на физическую программу и на производство радиоизотопов для медицины. Исследована работа систем ускорителя с удвоенной частотой 100 Гц. Работы по сооружению инжектора ионов Н^- создали условия для запуска канала транспортировки ионов Н^- в 2006 году. (ИЯИ РАН)

Прикладные исследования

Разработана технология создания искусственного источника монохроматических нейтрино ³⁷Ar высокой активности. (ИЯИ РАН)

Закончен монтаж опытного образца спектрометра быстрых нейтронов и проведены первые измерения функций отклика. (ИЯИ РАН)

Разработана модифицированная модель барьера Шотки на границе металла с полупроводником, позволяющая аналитически описать зависимость высоты барьера и тока от обратного напряжения и толщины окисного слоя и количественно согласовать высоту барьера с характеристиками контактирующих материалов и технологией создания полупроводниковых приборов (на примере золото-кремниевых поверхностно-барьерных детекторов ядерных излучений). (ИЯИ РАН)

По разработанной в ИЯИ РАН технологии на введённом в эксплуатацию участке по регенерации галлия очищено и подготовлено для загрузки в реакторы Галлий-германиевого нейтринного телескопа 5.9 тонн галлия с целью увеличения массы мишени телескопа. (ИЯИ РАН)

Проведённые исследования зависимости характеристик синтезируемого в сильноточном тлеющем разряде алмазного материала от параметров синтеза с помощью рентгено-дифракционных исследований кристаллической структуры, сканирующей электронной микроскопии, рамановской спектроскопии показали высокое качество полученных алмазных материалов.

Изучалась возможность использования синтезированных пластин алмаза в качестве рабочего материала в детекторах ионизирующих излучений: исследовался сбор зарядов, индуцированных в алмазе a -частицами от ²³⁸Pu источника, получены амплитудные спектры сигнала при различных напряжениях смещения. (ИЯИ РАН)

Разработаны рецепт и технология производства высокостабильного жидкостного гадолиниевого сцинтиллятора. Сцинтиллятор может применяться для счётчиков нейтронов большого размера, вчастности в эксперименте Double Shooz по изучению параметров нейтринных осцилляций. (ИЯИ РАН)

Принята Государственной комиссией и сдана в эксплуатацию установка для облучения тормозными фотонами на базе ускорителя электронов СЛ-75-5-МТ с энергией фотонов до 6 МВ. Помимо самого ускорителя электронов, установка включает в себя камеру облучения с биологической защитой, системы вентиляции и водоохлаждения, пультовую и сети электропитания. Эта установка позволяет проводить практическую радиотерапию, в том числе в сочетании с облучением протонами, и вести исследования по радиационной медицине и радиационной биологии. (ИЯИ РАН)

Создана высокочувствительная узкозазорная воздушная ионизационная камера с малым количеством вещества по пучку регистрируемых частиц. Прибор предназначен для мониторирования терапевтических пучков протонов и других частиц. Важными новыми элементами камеры являются пленки из полиимида толщиной 1.5 мкм, полученные по оригинальной технологии. Обладая высокой прозрачностью, камера позволяет регистрировать протоны с энергией от 200 кэВ и альфа-частицы с энергией от 500 кэВ, получать профили пучка и дозные распределения в двух измерениях для чувствительной области 8х8 см2. Прибор обладает уникальными свойствами по прозрачности и току утечки и полностью готов к практическому применению. (ИЯИ РАН)

Предложена и разрабатывается уникальная методика лечения онкологических новообразований с использованием нейтрон-захватной технологии на основе наноструктур, содержащих гадолиний. (ИЯИ РАН)

В камеру облучения Комплекса лучевой терапии ИЯИ РАН проведён устойчивый пучок протонов с требуемыми терапевтическими характеристиками, изучены его свойства и начата отработка терапевтических процедур. С помощью оригинальной многоканальной сверхтонкой воздушной ионизационной камеры было проанализировано глубинное дозное распределение в тканеэквивалентном материале с характерным пиком Брэгга и измерены все основные характеристики пучка протонов. Был разработан, изготовлен и установлен прецизионный (10 мкм) позиционер сидячего положения для камеры протонной терапии. (ИЯИ РАН)

Награды, общественное признание Академику Рубакову Валерию Анатольевичу и Михаилу Евгеньевичу Шапошникову (Швейцария) вручена премия им.М.А.Маркова ИЯИ РАН "за выдающиеся достижения в исследовании космологических следствий калибровочных теорий фундаментальных взаимодействий и развитие новых представлений о пространстве-времени и гравитации".
Молодые физики-теоретики Нугаев Эмин Яткярович и Сибиряков Сергей Михайлович получили гранты Президента Российской Федерации по поддержке молодых кандидатов наук.
Молодой физик-теоретик Демидов Сергей Владимирович стал победителями конкурса фонда "ДИНАСТИЯ" Почётная грамота Президиума и профсоюза работников РАН вручена 37 сотрудникам ИЯИ РАН. Болотову Владимиру Николаевичу присвоено почётное звание "Заслуженный деятель науки Российской Федерации" Катаеву Андрею Львовичу вручён диплом Премии МАИК "Наука Интерпериодика" за лучшую публикацию Каравичев Олег Васильевич и Лаптев Валерий Дмитриевич избраны в Городской совет депутатов города Троицка На V Московском международном салоне инноваций и инвестиций ИЯИ РАН награждён Дипломом выставки "За комплекс научно-технических разработок". Научные руководители работ Борис Леонидович Жуйков и Владимир Георгиевич Недорезов награждены медалями "Лауреат ВВЦ" На Всероссийской выставке-форуме "Регионы России: научно-технический потенциал страны и практика его использования" ИЯИ РАН нагрждён золотыми медалями за разработки: "внедрение ксенонового наркоза в хирургическую практику" и "денситометр исследовательский ДЕНИС"

2. Основные исследования и разработки, готовые к практическому применению

Радиационно-защитный комплекс одежды для пожарных "РЗК" (ТУ 8570-047-38996367-2004)

Б.А.Бенецкий (ИЯИ РАН совместно с ВНИИ пожарной обороны, МЧС РФ, ОАО "ПТС", НИИ эластомерных материалов)

Закончена разработка нового средства индивидуальной защиты от сочетанного радиационного и комбинированного радиационно-термического поражений. Аварийный радиационно-защитный костюм (РЗК) из отечественных композиционных материалов предназначен для работ при пожарах и авариях на ядерных реакторах и других радиационно-опасных объектах. РЗК позволяет исключить субтотальный радиационный ожог и понизить воздействие проникающих излучений на органы и ткани, а также предотвращает проникновение радиоактивных газов и аэрозолей в организм и радиоактивное загрязнение кожи и слизистых оболочек. РЗК внедрён в производство на объединении ОАО "ПТС" в 2005 году.

Камера фотонной терапии

С.В.Акулиничев (ИЯИ РАН)

В ИЯИ РАН принята Государственной комиссией и сдана в эксплуатацию установка для облучения тормозными фотонами на базе ускорителя электронов СЛ-75-5-МТ с энергией фотонов до 6 МВ. Помимо самого ускорителя электронов, установка включает в себя камеру облучения с биологической защитой, системы вентиляции и водоохлаждения, пультовую и сети электропитания. Эта установка позволяет проводить практическую радиотерапию, в том числе - в сочетании с облучением протонами, и вести исследования по радиационной медицине и радиационной биологии.

Тонкостенная многоканальная воздушная ионизационная камера.

С.В.Акулиничев (ИЯИ РАН)

Создана высокочувствительная узкозазорная воздушная ионизационная камера с малым количеством вещества по пучку регистрируемых частиц. Прибор предназначен для мониторирования терапевтических пучков протонов и других частиц. Важными новыми элементами камеры являются пленки из полиимида толщиной 1.5 мкм, полученные по оригинальной технологии. Обладая высокой прозрачностью, камера позволяет регистрировать протоны с энергией от 200 кэВ и альфа-частицы с энергией от 500 кэВ. 60 стрипов на пленочных катодах позволяют получать профили пучка и дозные распределения в двух измерениях для чувствительной области 8х8 см². Прибор обладает уникальными свойствами по прозрачности и току утечки и полностью готов к практическому применению. Испытания на терапевтическом пучке Комплекса лучевой терапии ИЯИ РАН показали высокие эксплуатационные качества прибора. Разработка защищена патентом (в стадии оформления).

Нейтронная терапия.

С.В.Акулиничев (ИЯИ РАН)

Предложена и разрабатывается уникальная методика лечения онкологических новообразований с использованием нейтрон-захватной технологии на основе наноструктур, содержащих гадолиний. Подана заявка на патент.