На сессиях ПКК

Результаты, планы, новые идеи

58-я сессия Программно-консультативного комитета по ядерной физике, проходившая 29-30 января в смешанном формате в Доме международных совещаний, завершила серию зимних заседаний ПКК 2024 года.

Председатель ПКК по ядерной физике В.В.Несвижевский представил сообщение о выполнении рекомендаций предыдущей сессии ПКК. Вице-директор ОИЯИ С.Н.Дмитриев проинформировал ПКК о резолюции 134-й сессии Ученого совета (сентябрь 2023 года) и решениях Комитета полномочных представителей государств - членов ОИЯИ (ноябрь 2023 года). Главный ученый секретарь ОИЯИ С.Н.Неделько прокомментировал принятый на КПП Семилетний план развития ОИЯИ на 2024-2030 годы, в который включены основные темы и проекты исследований и развития инфраструктуры ОИЯИ на этот период.

ПКК с удовлетворением отметил, что рекомендации предыдущей сессии ПКК по исследованиям ОИЯИ в области ядерной физики были приняты Ученым советом и дирекцией ОИЯИ.

Далее члены ПКК перешли к обсуждению планов работ научных исследований и развития инфраструктуры лабораторий ОИЯИ в области ядерной физики в рамках тем и проектов на 2024 год. ПКК с интересом заслушал доклад о плане работ в рамках темы "Нейтронная ядерная физика" и ее проектов на 2024 год, представленный Е.В.Лычагиным.

Научная программа темы "Нейтронная ядерная физика" будет реализовываться в рамках трех проектов: двух научных ("Исследования взаимодействия нейтронов с ядрами и свойств нейтрона" и TANGRA) и одного научно-технического ("Модернизация ускорителя ЭГ-5 и его экспериментальной инфраструктуры").

В рамках проекта "Исследования взаимодействия нейтронов с ядрами и свойств нейтрона" планируется возобновление измерений угловых корреляций и выходов гамма-квантов для уже известных p-волновых резонансов в различных ядрах, а также поиск новых p-резонансов и новых эффектов, указывающих на нарушение четности и Т-инвариантности. Основные работы предполагается проводить на источнике резонансных нейтронов ИРЕН.

В 2024 году планируется выполнить исследование резонансного захвата нейтронов на ¹⁷⁶Lu и ¹⁷⁷Lu в диапазоне энергий нейтронов 1-300 эВ. Целью эксперимента является изучение влияния кориолисового взаимодействия на структуру ядерно-возбужденных состояний. Измерения планируется проводить на резонансном источнике нейтронов ИРЕН и в Китае на установке Spallation Neutron Source (CSNS).

Будут продолжены исследования редких мод деления (тройного, четверного и пятерного) ядер ²³³U и ²³⁵U под действием тепловых нейтронов. Измерения предполагается проводить на ядерном исследовательском реакторе ВВР-К (Казахстан).

В 2024 году запланировано проведение измерений сечений реакции (n, α) на газовых образцах Ar, F, O, Ne.

Проект TANGRA посвящен решению фундаментальных и прикладных задач с применением метода меченых нейтронов. Целью проекта являются ядерные реакции, происходящие под действием нейтронов с энергией около 14 МэВ.

Основные направления исследований в 2024 году:

• планируется измерить сечения реакций (n, хγ) на 22 элементах. Эта информация необходима для элементного анализа, моделирования ядерных установок методом Монте-Карло и проверки теоретических расчетов;
• планируется измерить угловые корреляции нейтронов и гамма-квантов в неупругом рассеянии нейтронов на углероде. Эксперименты по изучению корреляций (n, n' γ) важны для понимания механизма реакций (n, n').

В рамках проекта "Модернизация ускорителя ЭГ-5 и его экспериментальной инфраструктуры" планируется замена высоковольтной системы установки ЭГ-5, основным результатом которой станет повышение тока ионного пучка с 2-3 до 100-250 мкА при сохранении его энергетической и пространственной стабильности.

Члены ПКК отметили перспективность предложенной научной программы в рамках темы "Нейтронная ядерная физика" и ее проектов.

Члены ПКК с интересом заслушали доклад о планах исследований на пучках тяжелых ионов в ЛЯР на 2024 год, представленный директором ЛЯР С.И.Сидорчуком. Научная программа будет реализовываться в рамках двух проектов: "Исследование тяжелых и сверхтяжелых элементов" и "Легкие экзотические ядра на границах нуклонной стабильности".

По проекту "Исследование тяжелых и сверхтяжелых элементов" на Фабрике СТЭ основное внимание будет уделено решению следующих задач:

• продолжить эксперимент ⁵⁴Cr+²³⁸U, имеющий исключительно важное значение для подготовки синтеза новых сверхтяжелых элементов с номерами 119 и 120;
• подготовить и провести первые эксперименты по спектроскопии изотопов сверхтяжелых элементов, образующихся в реакции ⁴⁸Ca+²⁴²Pu. Эксперимент будет выполнен на сепараторе GRAND и детектирующей установке GABRIELA-2 с пятью детекторами кловерного типа из сверхчистого германия. Ожидается наблюдение альфа-распада четно-четного ядра ²⁸⁶Fl на первое возбужденное состояние ²⁸²Cn, которое может иметь ротационную природу.

На установке CORSET основное внимание будет уделено исследованию динамики протекания реакций многонуклонных передач с образованием двух или более тяжелых продуктов в выходном канале.

Основной задачей проекта "Легкие экзотические ядра на границах нуклонной стабильности" в 2024 году станет подготовка и проведение первых экспериментов по исследованию структуры легких ядер, расположенных вблизи границ нуклонной стабильности на фрагмент-сепараторах АКУЛИНА и АКУЛИНА-2 модернизированного ускорителя У-400М.

В 2024 году исследования будут сфокусированы на изучении структуры тяжелых изотопов гелия ^6,7Не, а также механизмов реакций, ведущих к образованию несвязанных экзотических систем, таких как 4n. В частности, будет проведено исследование упругого и неупругого рассеяния ⁶He на ядре ⁴He в широком диапазоне углов, которое включает рассеяние в заднюю полусферу, соответствующее передаче двух нейтронов.

В рамках исследований механизмов квазибинарных реакций передачи с образованием несвязанных состояний, подобных ⁷Н и 4n, будут проведены эксперименты по изучению состояний ⁵Н и 2n в реакциях ²Н(⁶Не,⁶Li)2n и ²Н(⁶Не,³Не)⁵Н.

ПКК поддержал научно-технические программы на 2024 год по теме "Синтез и свойства сверхтяжелых элементов, структура ядер на границах нуклонной стабильности" и продолжение работ по проектам "Исследование тяжелых и сверхтяжелых элементов" и "Легкие экзотические ядра на границах стабильности нуклонов".

Члены ПКК с интересом заслушали доклад о развитии ускорительной и экспериментальной базы ЛЯР, представленный начальником отдела ЛЯР В.А.Семиным. Основные усилия в рамках проекта в 2024 году будут направлены на:

• обеспечение пучками c требуемыми характеристиками для реализации программы экспериментальных исследований ЛЯР на действующих ускорительных комплексах ДЦ-280 (Фабрика СТЭ) и У-400;
• завершение модернизации и проведение пусконаладочных работ на ускорителе У-400М. Обеспечение выполнения первых экспериментов на пучках радио­активных ядер;
• завершение создания комплекса ДЦ 140 для проведения прикладных исследований на пучках тяжелых ионов.

В рамках проекта "Создание ускорительного комплекса У-400Р" продолжится техническая проработка узлов модернизируемого ускорителя У-400Р, сооружение нового экспериментального зала, а также работа над проектами новых экспериментальных установок для размещения в этом экспериментальном зале. Остановка ускорителя У-400 и начало его модернизации планируется на вторую половину 2024 года.

Проект "Развитие экспериментальных установок для исследования химических и физических свойств сверхтяжелых элементов" направлен на создание много-отражательного времяпролетного масс-спектрометра и пресепаратора GASSOL на базе газонаполненного сверхпроводящего соленоида. В 2024 году ожидается разработка рабочей конструкторской документации масс-спектрометра, а также завершение изготовления и доставка в ОИЯИ пресепаратора GASSOL.

ПКК рекомендовал одобрить программу работ на 2024 год по развитию ускорительной и экспериментальной базы ЛЯР в рамках крупной научно-исследовательской инфраструктуры ОИЯИ "Развитие ускорительного комплекса и экспериментальных установок ЛЯР (DRIBs-III)".

Члены ПКК с интересом заслушали доклад о научной программе по ядерной физике в ЛЯП, представленный директором Е.А.Якушевым. Направления ядерно-физических исследований в лаборатории включают как классическую спектрометрию радиоактивных изотопов, так и исследование различных редких явлений методами ядерной физики. В раздел "Ядерная физика" Программно-тематического плана ОИЯИ входит одна из основных научных тем ЛЯП - "Неускорительная нейтринная физика и астрофизика", которая нацелена на поиск доказательств существования Новой физики за пределами Стандартной модели. Основные направления темы: исследование двойного бета-распада различными калориметрическими и треко-калоримет­рическими методами, изучение свойств нейтрино от различных источников, поиск темной материи и др. Значительная часть научной программы лаборатории посвящена исследованию процессов внутри активной зоны ядерного реактора с помощью нейтрино. В рамках темы реализуются три проекта: "Ядерная спектрометрия для поиска и исследования редких явлений", "Исследование реакторных нейтрино на короткой базе" и "Радиохимия и спектроскопия для астрофизики и ядерной медицины". Проекты дополняют друг друга, поскольку их реализация связана общими подходами и ресурсами.

Значительная часть персонала лаборатории, занятого в программе по ядерной физике, вовлечена в строительство и ввод в эксплуатацию Байкальского глубоководного нейтринного телескопа (Baikal-GVD), который относится к крупной научно-исследовательской инфраструктуре ОИЯИ.

В 2024 году лаборатория планирует ввести в эксплуатацию две новые базовые установки: ускоритель электронов LINAC-200/800 и работающий с ним в тандеме спектрометрический кластер. Лаборатория разрабатывает экспериментальные методики и проводит прикладные исследования с монохроматическими позитронными пучками. В процессе создания находится новая установка - протонный циклотрон MSC-230 для нового научно-клинического центра протонной терапии.

Члены ПКК отметили, что в ЛЯП применяется широкий спектр методов ядерной физики для создания и проведения экспериментов и получения физических результатов, находящихся на переднем крае современной науки.

ПКК рекомендовал продолжить поддержку реализации научной программы ЛЯП по ядерной физике, а также подчеркнул важность усилий по дальнейшему совершенствованию экспериментальной базы в ОИЯИ.

Члены ПКК с интересом заслушали два доклада: "О проверке Т-инвариантности в полном сечении взаимодействия нейтронов с неполяризованными ядрами с применением теоремы "поляризация-асимметрия", представленный В.Р.Скоем, и "Исследование свойств и применение наноалмазных отражателей нейтронов низких энергий", представленный А.Ю.Незвановым. ППК поддерживает продолжение этих исследований.

Члены ПКК заслушали и обсудили девять коротких докладов о новых результатах и проектах молодых ученых из ЛНФ в области ядерной физики. Были отмечены три лучших доклада: "Усиленное направленное извлечение очень холодных нейтронов с помощью отражателя из порошка алмазных наночастиц", представленный А.Ю.Незвановым, "Накопление и распределение хрома, никеля и цинка в корнеплодах и листовых овощах, орошаемых промышленными стоками - лабораторное исследование", представленный А.В.Кравцовой и "Экспериментальная установка для элементного анализа с использованием мгновенных гамма-квантов на реакторе ИБР-2", представленный К.Храмко.

ПКК рекомендовал доклад А.Ю.Незванова для представления на сессии Ученого совета ОИЯИ в феврале 2024 года.

Материал подготовил Евгений МОЛЧАНОВ