Физика атомного ядра, релятивистская ядерная физика

В отчёте представлены результаты фундаментальных и прикладных работ, проведённых по государственному заданию в соответствии с планом научных исследований ИЯИ РАН на 2021 год. Выполнялись работы по программе фундаментальных научных исследований государственных академий наук, пункт 15. Задача «Исследование ядро-ядерных взаимодействий на установке ALICE на встречных пучках ускорителя LHC CERN». Проект посвящен получению разнообразных экспериментальных данных, которые могут быть связаны с образованием кварк-глюонной плазмы в ядро-ядерных взаимодействиях на установке ALICE, экспериментальному и теоретическому исследованию ультрапериферических взаимодействий ядер, выполнению работ по модернизации экспериментальной установки ALICE и подготовке новых предложений по использованию пучков LHC высокой энергии для взаимодействия с фиксированной мишенью. Цели работ: сборка черенковской подсистемы южного плеча детектора FIT. Интеграция и установка южного плеча детектора FIT на установке ALICE. Создание и установка лазерной системы калибровки черенковской подсистемы детектора FIT. Обеспечение лазерной системы мониторинга в экспериментальной зоне ALICE. Разработка и ввод в эксплуатацию электроники детектора FIT. Обеспечение детектора FIT системой считывания данных. Обеспечение детектора FIT системой управления и контроля. Адаптация программного обеспечения для моделирования и обработки данных в системе ALICE O2. Изучение эмиссии протонов вперед и трансмутации ядер в результате ультрапериферических 208Pb–208Pb взаимодействий на LHC. Моделирование спектаторной материи в 16O—16O столкновениях на LHC. Оценка возможности регистрации Σ0 с использованием детектора ФОС. Подготовка экспериментов с фиксированной мишенью AFTER на пучках коллайдера LHC и разработка физической программы измерений. Результаты выполнения работ: в марте-апреле 2021 г. была проведена сборка южного плеча черенковской подсистемы (FT0-A) детектора FIT. В июне 2021 г. проведена установка южного плеча детектора FIT в экспериментальную зону ALICE. Изготовлены и установлены разветвители импульсов калибровочного лазера. Изготовлена система неинвазивного мониторинга интенсивности лазерного света. Изготовлена и введена в эксплуатацию электроника детектора. Создан ПЛИС проект для считывания данных с детектора FIT. Разработаны основные узлы системы управления детектором. Проведено моделирование и обработка данных пробных столковений протонов при √s= 900 ГэВ. Измерены сечения эмиссии определенного числа протонов и нейтронов в ультрапериферических взаимодействиях ядер 208Pb при √sNN=5,02 ТэВ на LHC. Измерены сечения эмиссии одного, двух и трех нейтронов в сопровождении одного протона, которые соответствуют образованию изотопов Tl. С помощью разработанной в ИЯИ РАН и МФТИ модели Abrasion-Ablation Monte Carlo for Colliders (AAMCC) была изучена фрагментация релятивистских ядер 16O в ядерной фотоэмульсии и в будущих экспериментах на LHC. Проведена оценка возможности регистрации Σ0 с использованием детектора ФОС. Проведена работа по подготовке эксперимента с фиксированной мишенью AFTER (A Fixed Target ExpeRiment) на пучках LHC. Итоги внедрения результатов НИР: в результате проведенных работ в срок проведена установка детектора FIT в экспериментальной зоне обновлённого эксперимента ALICE. Введены в эксплуатацию все системы детектора FIT. Полученные результаты по измерению сечения эмиссии определенного числа протонов и нейтронов в ультрапериферических взаимодействиях ядер 208Pb могут быть использованы для оценки воздействия вторичных ядер, образующихся в EMD, на компоненты LHC, в частности, сверхпроводящие магниты. Полученные результаты по изучению фрагментации 16O могут быть использованы при планировании будущих экспериментов по изучению столкновений легких ядер на LHC для оценки откликов передних калориметров и вероятности транспортировки вторичных ядер совместно с 16O. Эксперимент с фиксированной мишенью может быть проведен на существующих на LHC установках (например, ALICE или LHCb). В эксперименте LHCb система газовой мишени для измерения светимости (SMOG) и ее модернизация (SMOG2) будет использована для измерений с фиксированной мишенью в планируемом сеансе измерений Run3. Для проведения измерений на установке ALICE фиксированная мишень или изогнутый отклоняющий кристалл будут помещены в гало пучка. Выполнены расчеты мгновенной светимости, а также интегрированные за год светимости, которые могут быть получены на установках ALICE и LHCb с протонным и ядерными пучками коллайдера LHC в экспериментах с фиксированными мишенями для выходов различных частиц. Проведены оценки аксептанса имеющихся детекторных систем. Подготовлена программа эксперимента AFTER с использованием фиксированной мишени из различных материалов на коллайдере LHC. Высокая светимость значительно увеличит статистическую точность экспериментальных данных, а также обеспечит лучшую точность определения эффективности и аксептанса. Планируется исследование столкновений протонов и тяжелых ионов при больших быстротах, детальное изучение процессов рождения состояний кваркония и подавление их рождения в зависимости от фазового перехода материи в кварк-глюонную фазу. Впервые планируется исследование нуклонных и ядерных функций распределения кварков и глюонов, извлекаемых из адронных процессов, при больших значениях переменной Фейнмана xF. Рассмотрено предложение эксперимента по измерению сечения рождения антипротонов в протон – ядерном столкновении в кинематически запрещенной области на фиксированной мишени коллайдера LHC. Задача «Исследование рождения адронов в адрон-ядерных и ядро-ядерных взаимодействиях в эксперименте NA61 на ускорителе SPS в ЦЕРН». В 2021 г. на установке эксперимента NA61/SHINE в ЦЕРН продолжались работы по модернизации детекторных систем этой установки, которая необходима для проведения экспериментов, начиная с 2022 г., при увеличении более чем в 10 раз интенсивности пучка ионов свинца и скорости срабатывания триггера. Группой ИЯИ РАН в 2021 г. выполнены следующие работы по модернизации и моделированию переднего адронного калориметра установки NA61/SHINE: переработана и проверена аналоговая часть электроники считывания основного калориметра для регистрации спектаторов - MPSD, изготовлены и установлены все сигнальные кабели для подключения аналоговой части электроники к считывающим картам DRS4 детекторов MPSD и переднего калориметра для регистрации спектаторов - FPSD, завершено тестирование аналоговой электроники и новой считывающей DRS4 электроники калориметров FPSD и MPSD, модули калориметров MPSD и FPSD откалиброваны с использованием мюонов и протонов пучка ускорителя SPS в ЦЕРН на тестовых сеансах 2021 года, продолжены Монте Карло расчеты отклика FPSD и MPSD калориметров к ядро-ядерным реакциям Pb-Pb с энергией пучка 150 АГэВ. Задача «Исследование рождения векторных мезонов в адрон-ядерных и ядро-ядерных взаимодействиях на установке HADES (GSI, Германия)». Исследование фазовой диаграммы сильно взаимодействующей материи является одним из приоритетных направлений физики сильных взаимодействий. При увеличении температуры адронная материя переходит в состояние кварк-глюонной плазмы, а с увеличением плотности переходит в состояние, ожидаемое во внутренних оболочках нейтронных звезд, и превращается в цветной сверхпроводник. Ожидается, что исследование фазовой диаграммы позволит продвинуться в решении таких фундаментальных проблем, как структура вакуума КХД и происхождение массы Вселенной. В земных условиях основным методом получения информации о свойствах сильно взаимодействующей материи является изучение реакций столкновений тяжелых ионов в широком диапазоне энергий. В то время как при высоких энергиях порядка ТэВ/нуклон изучается область фазовой диаграммы, соответствующая высокой температуре (Т⁓200 МэВ) и барионному химическому потенциалу μ⁓0, эксперименты при низких энергиях порядка нескольких ГэВ/нуклон направлены на исследование области низких температур (Т⁓20 МэВ) и величин μ, соответствующих барионной плотности, в несколько раз превышающей нормальную ядерную плотность. Интерпретация экспериментов в этой области требует понимания на количественном уровне свойств ядерной материи на межнуклонных расстояниях, меньших размера нуклона. На столь малых расстояниях применимость методов традиционной ядерной физики, основанной на мезон-нуклонной картине ядра, становится, по меньшей мере, не очевидной. Выполненные в последние годы эксперименты и развитые новые теоретические подходы свидетельствуют о необходимости введения кварк-глюонных степеней свободы для описания динамики процессов, протекающих на малых расстояниях и, следовательно, при больших барионных плотностях. В настоящее время наблюдается исключительно высокий интерес к исследованию свойств плотной барионной ядерной материи при энергиях налетающих ядер в несколько ГэВ. Эксперимент HADES (High Acceptance Di-Еlectron Spectrometer), расположенный в настоящее время на пучке ускорителя SIS-18 (GSI), вносит существенный вклад в исследование свойств практически не изученной области фазовой диаграммы, соответствующей низкой температуре и большой барионной плотности. Доступные сегодня энергии ядер достаточны для образования странных мезонов и гиперонов. После запуска ускорителя SIS-100 HADES войдет в состав установки СВМ (Compressed Baryonic Matter), что позволит расширить эти исследования на сектор очарованных частиц. Физическая программа экспериментов на установке HADES направлена на поиск и исследование явлений, связанных со спонтанным нарушением киральной симметрии – фундаментальной симметрии сильных взаимодействий. При нулевой температуре и больших барионных плотностях ядерной материи наблюдаются явления конфайнмента и спонтанно нарушенной киральной симметрии. Нарушение киральной симметрии определяет базовые свойства наблюдаемого мира, в частности, массовый спектр легких адронов. В столкновениях тяжелых ионов при высоких энергиях устанавливаются экстремальные температуры и плотности, при которых ожидается «плавление» кирального конденсата и формирование кирально-симметричной среды. Однако, уже при энергиях налетающих ядер порядка 1 – 2 ГэВ на нуклон в лабораторной системе данные эффекты могут проявиться, в частности, в изменении свойств легких векторных мезонов (сдвиг массы и изменение ширины резонансов), рожденных в ядро-ядерных столкновениях. Изучение свойств этих мезонов посредством детектирования их распадов с испусканием электрон-позитронных пар является важнейшим направлением исследований на установке ХАДЕС. Исследование процессов с участием компактных нуклонных корреляций позволит получить новую важную информацию о свойствах сверхплотной ядерной материи и роли КХД в генерации ядерных сил. Использование большой статистики, набранной в эксперименте HADES при изучении столкновений ядер золота, позволит найти достаточное количество событий образования странных пар Λ(1116)К и проверить существование универсальности корреляций в секторе странных кварков. В 2021 г. деятельность российских групп была сосредоточена на анализе экспериментальных данных, полученных в физическом сеансе по исследованию реакции Ag+Ag при энергии налетающих ядер серебра 1,23 АГэВ и 1,58 АГэВ, а также продолжение анализа данных, полученных при столкновениях ядер золота при энергии пучка 1,23 АГэВ. В 2021 г. группа ИЯИ РАН продолжила работу над проведением анализа экспериментальных данных, полученных в реакциях Ag+Ag и Au+Au. Получены экспериментальные распределения заряженных фрагментов-спектаторов c учетом поправленной эффективности отдельных ячеек переднего сцинтилляционного годоскопа и проведено их сравнение с результатами проведенного моделирования с помощью разных генераторов частиц. В 2021 году группа ИЯИ РАН также проводила работы по анализу данных с электромагнитного калориметра в столкновениях ядер серебра при энергии пучка 1,23 АГэВ. Получены первые экспериментальные результаты по выходам нейтральных пионов в этой реакции. Задача «Исследование свойств сжатой барионной материи на установке CBM в GSI». ИЯИ РАН является ответственным в коллаборации СВМ за разработку, изготовление и подготовку переднего адронного калориметра (PSD - Projectle Spectator Detector). Этот калориметр предназначен для определения таких глобальных характеристик, как центральность и угол плоскости реакции в ядро-ядерных столкновениях с кинетическими энергиями пучка в диапазоне 3,3 - 12 ГэВ/нуклон в экспериментах на установке CBM на сильноточном ускорителе SIS100 комплекса ФАИР. В 2021 г. группа ИЯИ РАН продолжала работы по выполнению контракта ФАИР -ИЯИ по сборке и тестированию модулей калориметра. Часть изготовленных в ИЯИ РАН модулей используется в рамках программы ФАИР-фаза-0 в калориметре mPSD в эксперименте mСВМ на ускорителе SIS18 в GSI, в калориметре FHCal на установке BM@N ускорителя Нуклотрон в ОИЯИ, Дубна, а также в модернизированном адронном калориметре PSD на установке NA61 в ЦЕРН. Проведено тестирование разработанной полной системы считывания калориметра PSD эксперимента CBM на примере одного модуля калориметра mPSD на тестовых пучках ионов на установке mCBM. В 2021 г. группой ИЯИ РАН получены следующие основные результаты. В конце 2020 - начале 2021 года была разработана, изготовлена и протестирована вторая версия интерфейсного блока для сопряжения платы с МРРС с платой оцифровки ADC64. Разработанная плата была успешно протестирована на стенде в ИЯИ РАН и затем использована в тестовых сеансах mCBM весной и летом 2021 г. В начале 2021 года были измерены ослабления аналоговых сигналов при их передаче по коаксиальному сигнальному кабелю длиной 60 м. Такие кабели будут использованы для передачи сигналов с МРРС, установленных на платах в модулях калориметра СВМ, до считывающей электроники, расположенной в удаленном, радиационно-безопасном помещении. Измерения проводились для кабелей двух различных производителей и показали их пригодность для использования в системе сбора данных калориметра PSD. В начале 2021 года выполнено определение динамического диапазона системы сбора данных детектора PSD. Посредством моделирования получена наибольшая величина сигнала, ожидаемого в секции адронного калориметра эксперимента CBM. Вычислен отклик на такой сигнал и выбрано соответствующее усиление сигналов с целью использования всего доступного диапазона АЦП платы ADC64. В апреле-мае 2021 г. проводилась подготовка к тестовым сеансам mCBM. Выполнена амплитудная калибровка продольных секций mPSD на космических мюонах. Отклики секций выравнены подстройкой напряжения смещения соответствующих MPPC. В эксперименте CBM в общей системе сбора данных будут задействованы платы CRI (Common Readout Interface). Для подготовки встраивания системы сбора данных калориметра PSD в общую систему считывания эксперимента CBM, в июне 2021 года был разработан программный модуль ПЛИС для платы CRI, который был затем успешно протестирован на тестовом пучке mCBM. В июне-июле 2021 г. детектор mPSD использовался в общем наборе данных на физическом сеансе эксперимента mCBM. Получена временная синхронизация с другими подсистемами эксперимента. Показано, что отклики секций модуля mPSD находятся в согласии с симуляционными данными. Наблюдалась большая часть событий с наложениями сигналов (pile-up). Осенью 2021 года был разработан цифровой фильтр с полосой пропускания, позволяющей уменьшить низкочастотные флуктуации (в том числе дрейф нулевого уровня), отсечь высокочастотные шумовые колебания и сократить долю наложений импульсов путем уменьшения ширины сигнала. Полученные группой ИЯИ РАН результаты докладывались на международных конференциях International Conference on Technology and Instrumentation in Particle Physics (TIPP 2021) и 20th Lomonosov Conference on Elementary Particle Physics в МГУ (5 докладов). Результаты опубликованы в 2021г. в двух статьях в реферируемых журналах и докладывались на совещаниях коллаборации СВМ и мСВМ в GSI (9 докладов). Задача «Эксперимент MPD/NICA». Физическая программа мегапроекта НИКА (Дубна, Россия) направлена на исследования свойств сильновзаимодействующей ядерной материи с большой плотностью, в частности фазовой диаграммы ядерной материи и возможных фазовых переходов. С этой целью создается комплекс сверхпроводящих ускорительных колец, на котором будут производиться столкновения тяжелых ионов при энергиях от 4,5 до 11 ГэВ на нуклон-нуклонную пару. Такие столкновения будут изучаться с помощью Многоцелевого Детектора MPD (Multi Purpose Detector) — установки, разработанной специально для поиска возможных фазовых переходов, смешанной фазы и критической точки ядерной материи. На ускорительном комплексе NICA планируется изучать сильно взаимодействующую ядерную материю при умеренных температурах и максимальной барионной плотности — в промежуточной области фазовой диаграммы. Одним из важнейших детекторов установки MPD является передний адронный калориметр FHCal, предназначенный для измерения геометрии и начальных условий в событиях столкновениий тяжелых ионов, а именно, центральности и ориентации плоскости реакции. Около года назад было решено включить калориметр FHCal в схему организации триггера ядро-ядерных столкновений, поскольку, согласно расчетам, он обладает максимальной эффективностью регистрации периферических столкновений. ИЯИ РАН отвечает за создание переднего адронного калориметра FHCal в сотрудничестве с Лабораторией физики высоких энергий ОИЯИ. В 2021 г. ИЯИ РАН продолжал работу по созданию переднего адронного калориметра и подготовке к будущим экспериментам на установке MPD. В 2021 году выполнялись следующие работы. Полностью исследованы 100 электронных плат с аналоговой электроникой для модулей переднего адронного калориметра. Определен эквивалентный уровень электронных шумов в продольных секциях калориметра. Разрабатывалась электронная схема организации триггера ядро-ядерных столкновений с помощью переднего адронного калориметра. Разрабатывалась методика интеграции переднего адронного калориметра в полную экспериментальную установку MPD. Разрабатывались алгоритмы измерения геометрии ядро-ядерных столкновений с помощью переднего адронного калориметра. В 2021 г. полученные результаты опубликованы в трех статьях в реферируемых журналах. Результаты работ были многократно представлены сотрудниками ИЯИ РАН в докладах на рабочих совещаниях коллаборации MPD/NICA. Задача «Эксперимент BM@N». Эксперимент BM@N (Barionic Matter at Nuclotron) является экспериментом с фиксированной мишенью на канале выведенного ионного пучка на нуклотроне в ЛФВЭ ОИЯИ (Дубна). BM@N является первым, уже действующим экспериментом, на ускорительном комплексе NICA, который в настоящее время сооружается в ОИЯИ. Первые экспериментальные данные по исследованию выходов лямбда гиперонов в зависимости от центральности взаимодействия были получены в этом эксперименте уже в 2017 - 2018 г. в столкновениях легких и средних ядер на выведенных пучках нуклотрона в диапазоне энергий до 4,5 ГэВ/нуклон. После запуска бустера начнутся новые эксперименты на установке BM@N и с пучками тяжелых ионов (вплоть до золота). Научная программа эксперимента BM@N включает изучение образования странных и мультистранных гиперонов вблизи порога в ядерной среде и изучение образования гиперядер в ядро-ядерных столкновениях. ИЯИ РАН является членом коллаборации BM@N и участвует как в анализе уже имеющихся экспериментальных данных, так и в разработке и создании нового переднего адронного калориметра, FHCal, который необходим для определения геометрии столкновений, и ряда передних годоскопов для исследования фрагментации ядер для планируемых экспериментов на пучках тяжелых ионов. В 2021 году выполнены следующие работы и получены следующие результаты. Модернизирована система питания считывающей электроники нового адронного калориметра FHCal. Завершена установка и настройка системы сумматоров быстрого аналогового сигнала для включения калориметра в триггерную систему эксперимента BM@N. Проведена калибровка всех модулей FHCal с использованием космических мюонов и работающей системой температурной коррекции усиления фотодиодов. Разработан, изготовлен и протестирован большой сцинтилляционный годоскоп фрагментов (scWall). Калориметр FHCal, сцинтилляционный годоскоп scWall и пучковые годоскопы установлены и подготовлены к работе на сеансе SRC (Short Range Correlations) установки BM@N в начале 2022 г. на пучке углерода. Полученные группой ИЯИ РАН результаты в 2021 г. представлены в 2 докладах на международных конференциях и опубликованы в 5 статьях в реферируемых журналах, а также представлены сотрудниками ИЯИ РАН в докладах на рабочих совещаниях коллаборации BM@N. Задача «Прецизионное исследование электромагнитных взаимодействий ядер и нуклонов в широкой области энергий на ускорителях электронов». Объектом исследования являются барионная спектроскопия и структура нуклонов, асимметрия сечений фотоядерных процессов в области нуклонных резонансов, спиновая структура нуклонов, фоторождение странных мезонов, динамика внутриядерных каскадов. Цель работы – прецизионное исследование электромагнитных взаимодействий нуклонов и ядер, исследование свойств адронов в ядерной среде, изучение их связанных состояний (мезонные ядра, дельта-ядра, гиперядра), изучение фоторождения мезонов на пучках поляризованных монохроматических (меченых) гамма-квантов в области нуклонных резонансов с использованием поляризованных и неполяризованных мишеней и детектора продуктов реакции с 4π геометрией, исследование мультифрагментации ядер фотонами в области нуклонных резонансов (динамики ядерных возбуждений под действием фотонов промежуточных энергий), обработка экспериментальных данных, полученных в совместных экспериментах в коллаборациях GRAAL (Гренобль, Франция) и BGOOD (Бонн, Германия). Задача «Изучение механизмов фотоядерных реакций в области энергий вблизи порога». Объектом исследования являются механизмы возбуждения ядер реальными и виртуальными фотонами в области пигми резонанса, образование экзотических ядер как сопровождающихся испусканием запаздывающих нейтронов (при фотоделении ядер актинидов), так и короткоживущих легких ядер (в реакциях 14N(𝛾,2p) и 14N(𝛾,2n)), зависимость вероятности возбуждения ядер от мультипольности взаимодействия и углового орбитального момент фотона, закрученные фотоны, изоскалярные гигантские резонансы. Цель работы – проведение экспериментов по указанной программе на ускорителях ЛУЭ-8-5 ИЯИ РАН, ЛУЭ-10 НИИЯФ МГУ, разрезном микротроне РМ-55 в НИИЯФ МГУ и обработка полученных результатов, теоретические расчеты изоскалярных гиганских резонансов в рамках полумикроскопической модели. Задача «Исследование фотоядерных реакций на фемтосекундных лазерах». Объектом исследования являются фотоядерные реакции, индуцируемые сверхмощными фемтосекундными лазерами, изучение механизмов прямого ускорения электронов в докритической плазме с инжекцией электронов за счет гибридной параметрической неустойчивости. Цель работы — создание лазерно-плазменного ускорителя электронов, исследование эффективности инжекции электронов в распространяющийся в тонком слое плазмы с докритической плотностью (0,15-0,3 от критического значения), лазерный импульс релятивистской интенсивности (I=5×1018Вт/см2), проведение моделирования и экспериментов по прямому лазерному ускорению в плазменном канале, работы по новому научному направлению, получившему в последние годы название «Ядерная фотоника». Задача «Исследование взаимодействия нуклонов с малонуклонными системами и лёгкими ядрами на пучках Московской мезонной фабрики». Целью работы является моделирование кинематики 13C(n, 2p)12Be* с образованием кластерных высоковозбужденных состояний 12Be с 4n-корреляцией и разработка методов измерения их характеристик на каскадных нейтронах импульсного источника РАДЭКС ИЯИ РАН. Проведено моделирование кинематики реакции 13C(n, 2p)12Be* при энергии нейтронов 30–150 МэВ. Рассмотрены корреляционные особенности распада возбужденных кластерных состояний 12Be с квазимолекулярной структурой α-4n-α и 8Be-4n при энергии возбуждения до 25 МэВ. Показана возможность измерения характеристик каналов распада возбужденных состояний 12Be с 4n-корреляцией при регистрации в совпадении 2р-пары и α-частиц на каскадных нейтронах импульсного источника РАДЭКС. Задача «Исследование структуры и механизмов взаимодействия слабосвязанных ядер с ядрами при средних энергиях». Работы в рамках темы посвящены решению фундаментальной проблемы ядерной физики – исследованию кластерной структуры ядер. Большой интерес представляют также исследование кластерной структуры возбужденных состояний ядер и вероятностей их развала по определенным каналам. В рамках темы рассматривается возможность исследования кластерной структуры ядра 6Li, являющегося одним из самых легких ядер, при этом имеющим ярко выраженную кластерную структуру. Создан прототип экспериментальной установки, включающий малую вакуумную камеру рассеяния с установленной мишенью 6Li2CO3, телескопом ΔE-E кремниевых детекторов и годоскопа нейтронных сцинтилляционных детекторов для проверки возможности регистрации в совпадении заряженных частиц и нейтронов на нейтронном канале РАДЭКС ИЯИ РАН. Проведены тестовые измерения реакции n + 6Li → α + d + n с регистрацией в совпадении заряженных частиц и нейтронов. Для разделения нейтронных и гамма-сигналов используется метод n-γ разделения по форме импульса. Задача «Исследование взаимодействия нейтронов малых энергий с ядрами с возбуждением коллективных степеней свободы». Цель работы – исследование взаимодействия нейтронов малых энергий с ядрами с возбуждением коллективных степеней свободы. В двух-фононном приближении обобщённой оптической модели продолжены работы по поиску оптимальных параметров модели для большого количества ядер. В рамках ОМСК разработаны методы анализа экспериментальных нейтронных сечений с учетом усреднения по широким интервалам нейтронных энергий для энергий нейтронов в несколько МэВ. Задача «Разработка методов и аппаратуры низкофоновых измерений гамма-излучений с использованием германиевых гамма-спектрометров». Цель работы – разработка методов и аппаратуры низкофоновых измерений гамма-излучений с использованием германиевых гамма-спектрометров. В процессе исследований проводились работы по разработке новых методик гамма- и нейтронно-активационного анализа (НАА) с улучшенными метрологическими характеристиками с использованием новых ядерно-физических установок. В результате исследований впервые создана новая ядерно-физическая установка – активационно-измерительный комплекс на базе W-Be фотонейтронного источника ИЯИ РАН на серийном промышленном электронном ускорителе ЛУЭ-8-5 и низкофонового гамма-спектрометра. С помощью комплекса проведены измерения и отработана методика измерения содержаний рения в рудных породах. Задача «Поиск редких мюонных процессов в эксперименте Mu2e». Проект посвящен решению фундаментальной проблемы сохранения лептонных квантовых чисел. Обнаружение связи между семействами лептонов будет свидетельством существования новых физических явлений вне рамок Стандартной модели. Цель работы – поиск процесса конверсии мюона на ядре, идущего с нарушением закона сохранения лептонных чисел с уровнем чувствительности (Br ≈ 10-17), превышающем на пять порядков современное экспериментальное ограничение, в международном эксперименте Mu2e проводимом в FNAL (Chicago) США. Основная цель группы ИЯИ РАН заключается в развитии новой концепции эксперимента (3in1), позволяющей поиск трех редких распадов μ→e конверсии, μ→eγ и μ→eee на одной установке Mu2e, разработка методов калибровки и проведение методических измерений с детекторами установки Mu2e на базе центра коллективного пользования (ЦКП) ИЯИ РАН. В качестве детекторов рассматриваются: кристаллы LYSO, NaI, CsI, лавинные фотодиоды (APD), фотоэлектронные умножители (ФЭУ), нейтронные газовые He3 счетчики и мониторы протонного пучка. В результате НИР разработан метод калибровки фотодетекторов калориметра на основе регистрации одиночных фотоэлектронов. Подготовлена начальная версия пакета программ для моделирования схемы получения триггера в процессе →3e. Разработан новый монитор протонного пучка, основанный на регистрации черенковского излучения от дельта-электронов, рожденных в тонком стеклянном радиаторе. Проведены измерения с новым монитором протонного пучка на медицинском канале центра коллективного пользования (ЦКП) ИЯИ РАН. Задача «Создание оптико-каскадной модели, описывающей поглощение ядром медленного антинейтрона, для экспериментов по поиску нейтрон-антинейтронных осцилляций». Проект посвящен развитию физической модели и созданию комплекса программ, описывающих аннигиляцию антинейтрона в ядре и дальнейшему их применению в экспериментах по поиску нейтрон-антинейтронных осцилляций. Так, на основе предложенной модели создан генератор событий аннигиляции холодных антинейтронов, образующихся в результате n-nbar перехода в пучке холодных нейтронов, на ядре углерода (материал детектора). В настоящее время этот генератор событий используется для моделирования детектора антинейтронов для эксперимента NNBAR на ESS. Для эксперимента по поиску внутриядерных нейтрон-антинейтронных переходов в ядре (_8^16)O на большом подземном Черенковском детекторе Super-Kamiokande создана модель, учитывающая несколько важных моментов: специально для ядра (_8^16)O впервые теоретически получено распределение радиальной плотности вероятности аннигиляции; учтены динамические эффекты, связанные с введением антинуклонного потенциала и сходом антинейтрона с массовой поверхности; специально для этой задачи была доработана модель мультифрагментации, в которой теперь учитывается фотонное де-возбуждение. Цель работы – на базе физической модели аннигиляции антинейтрона в ядре создать общепризнанный генератор событий, который мог бы использоваться для моделирования в экспериментах по поиску нейтрон-антинейтронных осцилляций. Задача «Исследование подпорогового рождения легких векторных мезонов и заряженных каонов в протон и фотоядерных реакциях». Проект посвящен: 1) Исследованию возможности изучения модификации свойств K1(1270)+ мезонов в околопороговых KˉA реакциях. 2) Изучению возможности наблюдения модификации свойств Ξ‾ гиперонов в антикаон-ядерных и фотоядерных реакциях вблизи порога. Построена новая модель инклюзивных антикаон-ядерных и фотоядерных реакций вблизи порога, сопровождающихся рождением K1(1270)+ мезонов и Ξ‾ гиперонов. Модель использует ядерную спектральную функцию, современные экспериментальные данные о сечениях соответствующих элементарных процессов, а также учитывает модификацию их свойств (масс) в ядерной среде при обычной ядерной плотности. Разработан программный пакет для расчета абсолютных дифференциальных сечений рождения этих частиц на ядрах с учетом рассматриваемых средовых эффектов. Выполнены детальные расчеты абсолютных (и относительных) дифференциальных и полных сечений рождения этих частиц в данных реакциях в различных сценариях изменения их масс в ядерной материи. В результате выполненной работы впервые сделаны важные выводы о возможности экспериментального наблюдения модификации свойств K1(1270)+ мезонов и Ξ‾ гиперонов в ядерной среде на ускорительных комплексах J-PARC (ЯПОНИЯ) И CEBAF (США).