Отдел физики высоких энергий

В 2002 году, когда отдел был создан, его возглавил директор ИЯИ, академик РАН Виктор Анатольевич Матвеев. В состав отдела вошли
- лаборатория физики электрослабых взаимодействий - заведующий д.ф.-м.н., профессор Ю.Г.Куденко;
- лаборатория физики элементарных частиц - заведующий д.ф.-м.н., профессор В.Н.Болотов (1933-2013);
- лаборатория моделирования физических процессов - д.ф.-м.н. Н.В. Красников (общее руководство);
- группа БАК.
С 2006 по 2016 год в состав отдела входила лаборатория новых методов детектирования нейтрино и элементарных частиц (заведующий к.ф.-м.н. И.М. Железных (1936-2022).

Отдел занимается исследованиями в области физики высоких энергий и нейтринной физики. Основные эксперименты с участием сотрудников отдела проводятся на ускорителях LHC и SPS в ЦЕРН, на протоном ускорителе J-PARC в Японии и ускорителе У-70 в Протвино.

Сотрудники отдела являются лауреатами научных премий:

• им. М.А. Маркова (В.Н. Болотов, И.М. Железных, Ю.Г. Куденко)
• "За достижения в области фундаментальной физики" - 2016 г. (Breakthrough Prize in Fundamental Physics) (Ю.Г. Куденко, Н.В. Ершов, О.В. Минеев, М.М. Хабибуллин, А.Н. Хотянцев, А.О. Измайлов, в составе коллабораций K2K и Т2K)
• коллаборации СМС (ЦЕРН) - 2010 г., за руководство командой лаборатории ЛФД (лавинных фотодиодов) ЦЕРН (Ю.В. Мусиенко)
• коллаборации СМС (ЦЕРН) - 2016 г., за исследования по радиационной стойкости электроники для адронного калориметра СМС (Д.А. Тлисов)
• Правительства Москвы молодым ученым - 2019 г. (А.О. Измайлов, А.Т. Шайхиев)
• для молодых ученых им. А.Н. Тавхелидзе - 2018 г. (А.О. Измайлов, А.Т. Шайхиев)

Семинар Отдела физики высоких энергий

Сотрудники отдела принимают активное участие в экспериментах CMS, LHCb, NA64, в проектах Нейтринная Платформа NP05, NP07 в ЦЕРНе.

Значительный вклад сделан в создание установки нейтринного эксперимента с длинной базой Т2К (Япония), в проведение эксперимента и получение экспериментальных результатов. Сотрудники отдела участвуют в разработке и создании детектора ГиперКамиоканде (Япония). В отделе ведутся работы по изучению каонных распадов в экспериментах ОКА (ИФВЭ, Протвино) и NA62 (ЦЕРН).

Страница Лаборатории физики электрослабых взаимодействий ОФВЭ

Исследования свойств одной из самых интересных и загадочных элементарных частиц - нейтрино.
Исследования осцилляций нейтрино проводились в первом ускорительном эксперименте с длинной базой K2K (KEK-to-Kamioka), Япония, в котором в качестве источника нейтрино использовался протонный синхротрон с энергией 12 ГэВ к КЕК, а расстояние до дальнего детектора Супер-Камиоканде составляло 250 км. В эксперименте были подтверждены осцилляци мюонных нейтрино с "атмосферными" параметрами.
Одновременно началась подготовка к следующему эксперименту - T2K (Tokai-to-Kamioka), который начал набор данных в 2010 г. В этом эксперименте нейтрино образуются в ускорительном комплексе J-PARC, в Токай. На территории J-PARC, в 280 метрах от мишени, установлены комплексы ближних детекторов INGRID и ND280, а в качестве дальнего детектора, как и в случае K2K, но на расстоянии 295 км, используется водный черенковский детектор Супер-Камиоканде. Сотрудники ЛФЭСВ принимали непосредственное участие в разработке, создании и обслуживании детекторов мюонного пробега (SMRD) ближнего детектора ND280, в проведении эксперимента, в моделировании и анализе данных Т2К.

Эксперимент T2K впервые продемонстрировал, что в пучке мюонных нейтрино на расстоянии 295 км появляются нейтрино электронного типа. В 2016 г. участники пяти нейтринных экспериментов, в том числе K2K и T2K, включая сотрудников ЛФЭСВ, были удостоены премии "За достижения в области фундаментальной физики" - за исследования нейтринных осцилляций.
В 2019 году в эксперименте Т2К были получены наилучшее в настоящее время ограничения на параметр нарушения фундаментальной СР-симметрии (комбинации зарядовой и пространственной четности) в лептонном секторе Стандартной модели и получено указание на максимальное СР нарушение, которому соответствует значение параметра, СР нечетной фазы δ_CР, около - 90 градусов.

В 2017 г. началась работа по модернизации ближнего детектора ND280, завершение которой планируется в 2022 г. В результате ожидается значительно улучшить чувствительность эксперимента T2K к осцилляционным параметрам нейтрино, в том числе и к CP-нарушению.

Как ожидается, модернизированный ближний детектор ND280 с 2027 г. станет частью нейтринного эксперимента следующего поколения - Гипер-Камиоканде, в подготовке которого принимают участие сотрудники лаборатории, а также аспиранты и студенты МФТИ и МИФИ.

В лаборатории разработан и создается 3D сегментированный сцинтилляционный детектор нейтрино. Детектор размером 2 х 2х 0,6 м³ и массой 2 тонны состоит из 2 миллионов сцинтилляционных кубиков, каждый объемом 1 см³ с тремя ортогональными отверстиями, в которые вставлены спектросмещающие волокна для переизлучения и транспортировки сцинтиляционных сигналов к микропиксельным лавинным фотодиодам. Этот детектор будет установлен на нейтринном канале J-PARC вблизи пионорождающей мишени для исследований нейтринных осцилляций в эксперименте T2K c дальним детектором Супер-Kамиоканде, а затем в эксперименте T2HK с дальним детектором Гипер-Kамиоканде.

Лаборатория физики элементарных частиц

Исследования в области каонной физики. При их активном участии в эксперименте Е949 в БНЛ (США) c остановленными каонами был обнаружен сверхредкий распад K⁺→π⁺νν, а затем первые события этого распада были обнаружены в распадах каонов на лету в эксперименте NA62 (ЦЕРН).
Сотрудники отдела разработали методы анализа и получили наиболее чувствительные ограничения на параметры массивных (стерильных) нейтрино в диапазоне масс до 500 МэВ в экспериментах Е949, Т2К, ОКА и NA62.

Лаборатория моделирования физических процессов

Лаборатория моделирования физических процессов при высоких энергиях была образована в целях обеспечения участия ИЯИ РАН в долгосрочной программе совместных исследований в рамках международного проекта БАК (LHC) и других совместных проектов Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН, Женева) в соответствии с Соглашением о сотрудничестве Россия - ЦЕРН и взятыми обязательствами, организации работ по физическому обеспечению программ экспериментальных исследований на пучках Большого адронного коллайдера (БАК).
Сотрудники лаборатории МФП принимают активное участие в эксперименте CMS (Compact Muon Solenoid), проводимом на БАК, а также в экспериментах CAST (CERN Axion Solar Telescope), ICARUS (Imaging Cosmic And Rare Underground Signals), AEgIS (Antihydrogen Experiment: Gravity, Interferometry, Spectroscopy) и NA64 (CERN SPS experiment for the search for the A' → invisible decays). С участием сотрудников лаборатории получены оценки интенсивности потоков аксионов, возникающих от конверсии гамма-квантов высокой энергии в протяженных межгалактических магнитных полях (CAST), проводится изучение нейтринных осцилляций на нейтринном пучке ЦЕРН - Гран Сассо в экспериментах OPERA и ICARUS, а также поиск нейтринных всплесков от гравитационных коллапсов звезд (ICARUS), проводятся измерения ускорения свободного падения свободных атомов антиводорода (AEgIS), получены рекордные ограничения на константу смешивания бозона A' и фотонов (NA64).

Сотрудники лаборатории МФП - Ю. Андреев, А. Дерменев, С. Гниненко, А. Корнеев, М. Кирсанов, Н. Красников, Д. Тлисов, А. Торопин - соавторы статьи "Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC" в журнале Physics Letters B об открытии бозона Хиггса, одном из самых ярких открытий в физике высоких энергий, отмеченном в 2013 году Нобелевской премией. Основной целью эксперимента NA64, ЦЕРН, в котором определяющая роль принадлежит сотрудникам лаборатории моделирования физических процессов, является поиск рождения легкой темной материи в распадах "темных" фотонов А' invisible.