Основные результаты работы по Проекту в 2011 году
В 2011 году на ускорительном комплексе ФИАН «Пахра» проводились работы
- по фундаментальной ядерной физике (исследования эта-мезонных ядер в
фотореакциях, а также родственные исследования, проводимые той же
группой ФИАН на пучках Нуклотрона ОИЯИ; изучение механизмов
фотореакций через отслеживание рождения долгоживущих изотопов);
- по ядерным технологиям (исследования веществ с помощью
рентгеновского поляризационного тормозного излучения; исследования
особенностей переходного излучения; исследования ливней в
ориентированных кристаллах; разработка новых схем источников света).
Из-за продолжавшихся проблем с системой охлаждения синхротрон «Пахра» в 2011 году при энергии 850 МэВ не работал, так что запланированный дополнительный набор статистики в эксперименте по изучению эта-мезонных ядер не состоялся. Продолжался анализ данных 2009 года, набранных на двухплечевой время-пролетной установке для регистрации продуктов распада эта-ядер - одной заряженной и одной нейтральной частицы. Разделение протонов и заряженных пионов осуществлялось с эффективностью выше 95% при скоростях частиц β около 0.7 по длине их пробега в слоях пластиковых детекторов. Впервые получены свидетельства образования на мишени 12C тормозными гамма-квантами с максимальной энергией 850 МэВ коррелированных pn-пар, вылетающих в поперечных направлениях с энергиями 270 МэВ (скоростями 0.62), соответствующими аннигиляции в ядре остановившихся (захваченных) эта-мезонов на паре нуклонов; при энергии фотонов до 650 МэВ (т.е. ниже порога рождения эта-мезонов 707 МэВ) рождение подобных pn-пар не наблюдалось. Обнаружение коррелированных pn-пар подтвердило определенные гипотезы о механизмах распада эта-мезонных ядер и показало перспективность дальнейшего изучения этих экзотических объектов через pn-спектрометрию, т.е. в канале с очень низким фоном.
Выполнен анализ данных о рождении коррелированных π-p пар на углеродной мишени и внутреннем дейтронном пучке Нуклотрона ОИЯИ. В области инвариантных масс, соответствующих рождению и распаду образующихся эта-мезонных ядер, обнаружено увеличение выхода пар. Однако недостаточное энергетическое разрешение установки не позволило определить, что это увеличение однозначно связано с подпороговым рождением эта-мезонов в связанное состояние. На основе полученного опыта, включая опыт работы установки на синхротроне «Пахра», был разработан и одобрен проект новой редакции эксперимента с существенно улучшенным энергетическим разрешением и дополнительной возможностью регистрации π+n и pn пар (за счет использования больших сцинтилляционных блоков для регистрации нейтронов, увеличенной время-пролетной базы и установки в плече для заряженных частиц магнитного спектрометра). В декабре 2011 года на Нуклотроне были проведены первые тестовые сеансы для отработки нейтронных детекторов и определению выходов нейтронов под поперечными углами в области энергий 100-300 МэВ.
В эксперименте по исследованию радиоактивности, наведенной фотонными пучками разных энергий, проверялись гипотезы о механизмах фоторасщепления ядер и фоторождения пионов. Проводилось сравнение выходов реакции Fe56(γnp)Mn54 при максимальных энергиях фотонов 150 МэВ и 650 МэВ. Количество образующегося долгоживущего изотопа Mn54 определялось по характеристическим спектрам гамма-квантов через 3 месяца после облучения. Найдено, что изотоп Mn54 образовывался только при большей энергии фотонов, что подтверждает механизм реакции (через промежуточное образование Дельта-резонанса), предложенный Р.Вильсоном.
Выполнено исследование структуры элемента меди с текстурированной поверхностью способом регистрации рентгеновского поляризационного тормозного излучения (ПТИ) релятивистских электронов под углами назад. Эксперимент в такой геометрии оказался наиболее чувствительным к определению формы спектров излучения, и он показал хорошие перспективы практического применения ПТИ в качестве нового метода диагностики атомной структуры конденсированных веществ, включая наноматериалы.
Предложен прибор - Самоиндуцированный Ондуляторный Клистрон, в котором излучение электронов в цепочке ондуляторов с помощью линий задержки многократно взаимодействует с теми же самыми электронами, порождая в итоге сильное индуцированное излучение, мощность которого пропорциональна квадрату числа ондуляторов в клистроне. Предложенная схема позволяет значительно увеличить мощность как спонтанного, так и индуцированного излучения в источниках и усилителях света. Эта же схема применима к ионным пучкам, позволяя значительно уменьшить время их оптического охлаждения – например, в накопительных кольцах LHC.
Измерены спектрально-угловые распределения интенсивности переходного излучения, генерируемого электронами в двугранном угле. Исследованы зависимости пространственного распределения излучения от величины угла раствора и направления движения частиц. Теоретически исследованы особенности переходного излучения в двугранном угле.
Продолжался анализ ранее полученных данных о развитии электромагнитных ливней в ориентированных кристаллах, получены новые результаты, относящиеся к множественности частиц, к продольной длине развития ливня, к его температурной зависимости.
Публикации
А.В. Кольцов, А.В. Серов. Экспериментальное исследование когерентного переходного излучения релятивистских электронных сгустков, влетающих в двугранный угол. ЖЭТФ, т. 141, вып. 2, 2012 (в печати).
А.В. Кольцов, А.В. Серов. Особенности спектрально-углового распределения переходного излучения релятивистской частицы в двугранном угле. ЖЭТФ, т. 140, в. 2(8), с. 662-670, 2011.
А.В. Кольцов, А.В. Серов. Переходное излучение частицы, движущейся вдоль оси конической поверхности, обладающей идеальной проводимость. ЖЭТФ, т. 140, в. 6(12), с. 1051-1057, 2011.
Г.А. Сокол, Е.М. Лейкин. Перспективы исследования ядерного и электромагнитного взаимодействий адронов на пучке ускорителя электронов с энергией 2 ГэВ. Краткие сообщения по физике, №5, 2011, с.24-32.
А.С.Белоусов, Е.И. Малиновский. Связь фотоядерных реакций с процессом фоторождения π-мезонов. Краткие сообщения по физике, 2012, в печати.
В.А. Басков, А.С. Белоусов, В.В. Ким, Е.И. Малиновский, А.П. Усик, В.А. Хабло. Спектрометры для регистрации электромагнитных ливней, выходящих из ориентированных кристаллов. Приборы и техника эксперимента, №5, 2011, стр.66.
В.А. Басков, В.В. Ким, Б.И. Лучков, В.Ю. Тугаенко, В.А. Хабло. Множественность заряженных частиц в ливнях, образованными гамма-квантами, в ориентированном кристалле вольфрама. Краткие сообщения по физике, №6, 2011, стр.8.
В.А. Басков. Потери ливня от электронов в ориентированных кристаллах вольфрама. Краткие сообщения по физике, №8, 2011, стр.11.
В.А. Басков, В.В. Ким, Б.И. Лучков, В.Ю. Тугаенко, В.А. Хабло. Электромагнитный спектрометр с конвертером из ориентированного кристалла. Приборы и техника эксперимента, принята к печати.
A.S. Kubankin, P.N. Zhukova, M.S. Ladnykh, N.N. Nasonov. Defining the distribution function of mosaic crystal grains on orientation angles using synchrotron radiation. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 2011, V.75, Issue. 2, p.226-228.
E.G.Bessonov, M.V.Gorbunkov, A.A.Mikhailichenko, A.L.Osipov, A.V.Vinogradov, Self-stimulated Undulator Radiation and its Possible Applications. Nuovo Cimento 2011, Vol. 34 C, No 4, p. 93 - 102.
V. I. Alekseev, P. N. Zhukova, E. Irribarra, A. S. Kubankin, N. N. Nasonov, R. M. Nazhmudinov, V. I. Sergienko. X-ray studies of the distribution function of crystalline grains over orientation angles in mosaic crystals. Nuovo Cimento, 34 C, №4, 2011, p.349-357.
S.V. Afanasiev, A.S. Artiomov, R.N. Bekmirzaev, D.K. Dryablov, Z.A. Igamkulov, V.I. Ivanov, A.Yu. Isupov, D.M. Jomurodov, A.I. Malakhov, V. Matousek, M. Morhac, A.I. Lebedev, A.I. L'vov, L.N. Pavlyuchenko, E.B. Plekhanov, V.V. Polyansky, S.S. Sidorin, G.A. Sokol, I. Turzo. Search results for η-mesic nuclei in the d + C reaction at JINR. Proc. 5th Joint Int. Conf. «Hadron Structure '11», June 27 -- July 1, 2011, Slovakia. Nuclear Physics B Proceedings Supplement, в печати.
С.В. Афанасьев, А.С. Артемов, Р.Н. Бекмирзаев, Д.К. Дряблов, З.А. Игамкулов, В.И. Иванов, А.Ю. Исупов, Д.М. Жомуродов, А.И. Малахов, А.И. Лебедев, А.И. Львов, Л.Н. Павлюченко, Е.Б. Плеханов, В.В. Полянский, С.С. Сидорин, Г.А. Сокол, М.У. Султанов. Поиск η-мезонных ядер в реакции d+C. Письма в ЭЧАЯ, в печати.
доклады на конференциях и школах
Международная конференция по ускорителям в г. Сан Себастьян, Испания
04.09-09.09.2011 (IPAC2011, San Sebastian, Spain).
Доклады:
E.G.Bessonov, M.V.Gorbunkov, A.L.Osipov, A. Mikhailichenko,
Peculiarities of the excitation of an optical resonator by an electron
beam.
E.G.Bessonov, A.L.Osipov, A. Mikhailichenko, Self-stimulated undulator klystron.
Научная сессия НИЯУ МИФИ-2011 “Фундаментальные проблемы науки”.
Москва, Национальный исследовательский ядерный университет (МИФИ), 1 – 5 февраля 2011 г.
Доклады:
В.А. Басков “Энергетическое разрешение спектрометра с конвертером из ориентированного кристалла”
В.А. Басков “Регистрация γ-квантов высоких энергий спектрометром направленного действия”
ХLI международная конференция “Физика взаимодействия заряженных
частиц с кристаллами”. Москва, МГУ-НИИЯФ МГУ, 31 мая - 2 июня 2011 г.
Доклады:
В.А. Басков “Зависимость отклика спектрометра, регистрирующего
электромагнитные ливни от электронов с энергией 28 ГэВ, от температуры
кристаллического конвертора”
В.И. Алексеев, П.Н. Жукова, Э. Иррибарра, А.С. Кубанкин, М.С. Ладных,
Н.Н. Насонов, Р.М. Нажмудинов, В.И. Сергиенко. “Экспериментальное
исследование распределения микроблоков мозаичного кристалла по углам
ориентации на основе рассеяния широкополосного рентгеновского
излучения “
Научная сессия-конференция секции ЯФ ОФН РАН “Физика фундаментальных взаимодействий”.
Москва, ИЭТФ, 21 - 25 ноября 2011 г.
Доклад:
В.А. Басков “Электромагнитные спектрометры на основе прозрачных ориентированных кристаллов ”.
IV Черенковские чтения. Новые методы в экспериментальной ядерной
физике и физике частиц. Москва, ФИАН, 12 апреля 2011 г.
Доклад:
В.Г.Куракин. Сверхпроводящие ускоряющие системы.
публикации в средствах массовой информации и др.
Г.А. Сокол. В.И. Векслер и мезонная физика в ФИАН. М.: ФИАН, 2011. 62 с.
А.С. Белоусов, Б.Б. Говорков, А.И. Лебедев, С.П. Харламов. Исследования фотомезонных процессов в ФИАНе. В сб. Исследования электромагнитных взаимодействий ядер: вчера, сегодня, завтра. Под ред. В.Г. Недорезова, Б.С. Ишханова, В.В. Варламова. М.: Университетская книга, 2011 (ISBN 978-5-91304-194-4), с.72-115.
M.I. Levchuk, A.I. L’vov. On deuteron Compton scattering in a potential model. In: Actual problems of microworld physics, Proc. Intern. School-Seminar, July 15--26, 2009, Gomel, Belarus. JINR Publishing, 2011 (ISBN 978-5-9530-0289-9), vol.1, pp.121-135.
S.V. Afanasiev, A.S.Artiomov, D.K. Dryablov, Z.A. Igamkulov, V.I. Ivanov, A.Yu. Isupov, D.M. Jomurodov, A.I. Malakhov, A.I. Lebedev, A.I. L'vov, L.N. Pavlyuchenko, V.V. Polyansky, A.R. Sattarov, S.S. Sidorin, and G.A. Sokol. First results on search of eta-mesic nuclei in dA collisions at the Nuclotron.In: Relativistic Nuclear Physics and Quantum Chromodynamics. Proc. of the XX Intern. Baldin Seminar on High Energy Physics Problems, Dubna, Russia, October 4-9, 2010 (Ed.: S.G. Bondarenko, V.V. Burov, A.I. Malakhov, E.B. Plekhanov. Dubna: JINR, 2011). vol.1, p.309-313.
В.А. Басков. Краткий обзор современных детекторов, применяемых в экспериментальной физике высоких и средних энергий. Препринт ФИАН, №13, Москва, 2011.
В.А. Басков, А.В. Кольцов, А.И. Львов, Л.Н. Павлюченко, В.В. Полянский, Е.В. Ржанов, С.С. Сидорин, Г.А. Сокол. Настройка и калибровка детекторов установки для исследования эта-мезонных ядер. Препринт ФИАН, №26, Москва, 2011.
В.А. Басков, В.В. Ким, Б.И. Лучков, В.Ю. Тугаенко, В.А. Хабло. Влияние температуры ориентированного кристаллического конвертора на отклик спектрометра. Препринт ФИАН, №35, Москва, 2011.
В.А. Басков. Продольное развитие электромагнитных ливней в спектрометре направленного действия. Препринт ФИАН, №36, Москва, 2011.
В.А. Басков, В.В. Ким, Б.И. Лучков, В.Ю. Тугаенко, В.А. Хабло. Влияние температуры ориентированного кристаллического конвертора на отклик спектрометра. Направлено в ноябре 2011 г. в “Краткие сообщения по физике”.
В.А. Басков. Продольное развитие электромагнитных ливней в спектрометре направленного действия. Направлено в декабре 2011 г. в “Краткие сообщения по физике”.
В.И. Алексеев, К.А. Вохмянина, А.Н.Елисеев, П.Н. Жукова, А.С. Кубанкин, Р.М. Нажмудинов, Н.Н. Насонов, В.В.Полянский, В.И. Сергиенко. Обнаружение когерентных пиков поляризационного тормозного излучения релятивистских электронов в поликристалле в геометрии обратного рассеяния». Направлено в журнал «Письма в ЖТФ».
В.Г.Куракин. Сверхпроводящие ускоряющие системы. В сборнике «IV Черенковские чтения. Новые методы в экспериментальной ядерной физике и физике частиц». (Москва, ФИАН, 12 апреля 2011), М. 2011, с. 71-85.
E.G.Bessonov, M.V.Gorbunkov, A.L.Osipov, A. Mikhailichenko, Peculiarities of the excitation of an optical resonator by an electron beam, Proc. IPAC2011, San Sebastian, Spain, p.1479-1481, http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/IPAC2011/papers/tupo017.pdf
Ожидаемые результаты в 2012 г.
1. Проведение завершающих измерений сечений рождения коррелированных pn и π+n пар при энергиях электронного пучка 650 и 850 МэВ на синхротроне «Пахра», в том числе в позициях со сбитым углом, не равным 180 градусам, улучшенное определение фонов, анализ полученных данных.
2. Подготовка прецизионного эксперимента по измерению сечений рождения коррелированных pn, π++n и π-p пар на дейтронном пучке Нуклотрона, отладка нейтронных детекторов, систем магнитного спектрометра, проведение тестовых сеансов.
3. Подготовка к работе на пучке синхротрона «Пахра» магнито-спектрометрической установки Томского политехнического университета по изучению фоторождения пионов в области Дельта-резонанса и определению свойств Дельта-изобары в ядерной среде.
4. Проведение исследований поликристаллических веществ с помощью рентгеновского поляризационного тормозного излучения в наиболее чувствительной кинематике – при излучении под задними углами.
5. Монтаж на сооружаемой станции синхротронного излучения в области вакуумного ультрафиолета и мягкого рентгена рентгеновского спектрометра-монохроматора.
6. Создание на выведенном электронном пучке синхротрона «Пахра» стенда для изучения свойств электрон-гамма конвертера МИФИ – генератора узконаправленного гамма-излучения.