Исследование новых эффектов в процессах взаимодействия ускоренных заряженных частиц с веществом (промежуточный, 2 этап)

Объект исследования: процессы, реализующиеся при взаимодействии пучков ионизирующих излучений с веществом. Цель работы состоит в изучении новых эффектов, реализующихся при взаимодействии ускоренных заряженных частиц с веществом, и поиске возможных приложений результатов исследования для решения актуальных задач современной науки и техники на мировом уровне, в том числе в кооперации с ведущими зарубежными научными центрами. Основными направлениями, выделяемыми в рамках проводимых исследований, являются поиск новых источников ионизирующих излучений и методов контроля характеристик данных источников. В рамках этапа проекта решены следующие важнейшие задачи мирового и федерального уровня:  Проведено исследование влияния формы банчей и банчевой структуры пучка ускоренных заряженных частиц на характеристики генерируемого частицами излучения. Результаты имеют ценность для разработки систем диагностики формы и банчевой структуры современных ускорителей, что является актуальной проблемой современной ускорительной техники.  Выполнено исследование особенностей механизмов дифракции реальных и виртуальных фотонов в кристаллических структурах с различной степенью упорядоченности атомной структуры, в том числе исследование аналогии метода Шеррера при дифракции виртуальных фотонов в нанодисперсных структурах. Зафиксирован результат фундаментального характера, состоящий в наблюдении эффекта уширения когерентного сигнала рентгеновского излучения, образующегося вследствие рассеяния виртуальных фотонов Кулоновского поля ускоренных заряженных частиц на упорядоченных атомных структурах с малым когерентным объёмом, аналогичного хорошо известному эффекту Шеррера для свободных фотонов рентгеновского излучения.  Выполнено исследование механизма дифракционного излучения в терагерцовом диапазоне, генерирующегося в режиме многократной когерентности при взаимодействии банчированных пучков релятивистских электронов с периодическими структурами высокой локальной электронной плотности и метаматериалами. Результаты имеют значение для разработки лабораторных источников терагерцового излучения с управляемыми характеристиками спектрального состава.  Разработана установка для исследования влияния эффекта каналирования на генерацию нейтронов вследствие реализации d-d ядерной реакции при взаимодействии пучков ускоренных ионов дейтерия с дейтерированными кристаллами. Установка необходима для проведения дальнейших экспериментов по изучению влияния эффекта каналлирования на реализацию d-d ядерной реакции, в частности, на генерацию нейтронов.  Проведено исследование эффекта трансформации конуса излучения Вавилова-Черенкова и интерференции излучения Вавилова-Черенкова с параметрическим излучением релятивистских электронов в слоистых структурах в области вакуумного ультрафиолета и мягкого рентгена. Показан превалирующий вклад механизма излучения Вавилова-Черенкова в механизм параметрического рентгеновского излучения, что приводит к росту выхода дифрагированного излучения более чем на порядок. Обнаруженный эффект может быть использован для разработки квазимонохроматического источника мягкого рентгеновского излучения.  Выполнен цикл научно-технических работ в рамках участия коллектива проекта в коллаборациях MPD и SPD, выполняемых на установке MegaSince «Коллайдер NICA». В рамках интересов международной научно-исследовательской коллаборации MPD, базирующейся на сонове ионного коллайдера NICA, была проведена работа в двух основных направлениях: набор калибровочных данных считывающей детекторной электроники и разработка программного обеспечения для расчета калибровочных коэффициентов. Проведён набор калибровочных данных считывающей детекторной электроники TOF детекторов MPD, на основе чего разработаны конфигурационные файлы. Данные файлы позволяют увеличить точность детектирования частиц и улучшить временные характеристики времяпролетной системы TOF многоцелевого детектора MPD. В рамках участия в создании международной коллаборации SPD, выполнен ряд работ, направленных на проектирование и изготовление некоторых узлов экспериментальных установок SPD. Выполненные работы позволили группе сотрудников НИУ «БелГУ» попасть в первичный список участников коллаборации (список организаций, входящих в коллаборацию, представлен на официальном сайте http://spd.jinr.ru/interested-organisations/).  Разработан специализированный автономный комплекс для определения элементного состава вещества в условиях посадки космического аппарата на поверхность астероидов и безатмосферных спутников. Текущая конфигурация была подобрана исходя из первичных требований, сформированных в рамках поданного в Институт космических исследований проекта «РАПИРА», в котором НИУ «БелГУ» отвечает за разработку представленного комплекса для проведения дистанционного измерения элементного состава вещества Фобоса. Общая электрическая мощность, потребляемая комплексом определения состава вещества не более 13 Вт, а вес его основных модулей составит величину менее 2 кг. Размеры модулей позволяют скомпоновать комплекс определения состава вещества с габаритами, не превышающими 20×10×15 см3.  Разработан новый метод диагностики пучков релятивистских ионов установки мага-сайнс NICA. Метод основан на использовании эффекта вторичной эмиссии частиц с поверхности активных электродов, установленных в вакууме. Для размещения детекторов системы диагностики гало пучка была изготовлена экспериментальная вакуумная камера. Испытание разработанной системы планируется выполнить в 2022 г. в ЛФВЭ ОИЯИ г. Дубна на пучках сверхпроводящего ускорителя ионов «Нуклотрон».