Новая физика в теории и на практике

Направление «астрофизика». Продолжились работы по развитию системы сцинтилляционных детекторов TAIGA-Muon. Проведена модернизация детекторов, улучшена линейность, решена проблема с герметизацией детекторов. С помощью разработанной программы моделирования регистрации широких атмосферных ливней системами установки TAIGA были исследованы параметры идентификации типов первичных космических частиц при энергиях порядка 1 ПэВ. Было показано, что совместное использование данных с различных систем установки заметно повышает эффективность определения типа начальной частицы. Для идентификации типа начальной частицы предложен метод на основе машинного обучения. Получены оценки возможных эффективностей идентификации типов первичных частиц: эффективность идентификации легких ядер (протоны и гелий) достигает 90%, при этом эффективность выделения группы ядер CNO и ядер Fe не опускается ниже 30% Направление «газовая динамика». Острая необходимость лабораторного моделирования процессов истечения сверхзвуковых струй в сильно разреженную среду (вакуум) возникла с началом эры космонавтики. Существенный рывок в экспериментальных возможностях наземного моделирования процессов в космосе связан с созданием в Институте теплофизики СО РАН коллективом исследователей под руководством академика РАН А.К. Реброва уникального комплекса крупных газодинамических установок. Этот опыт был использован при создании лабораторного комплекса вакуумных газодинамических установок в Новосибирском государственном университете. При истечении газов (или смесей газов) из источника (звукового или сверхзвукового сопла) происходит резкое падение плотности и температуры в сверхзвуковом потоке, сопровождающееся отходом от равновесия между колебательными, вращательными и поступательными степенями свободы молекул, а также, при определенном наборе исходных газодинамических параметров, кластерообразованием в потоке. Поэтому использование сверхзвуковых струй низкой плотности в различных физических и химических исследованиях сопровождается существенными отклонениями от расчетных параметров, выполненных в условиях изэнтропичности течений. Настоящий этап работ посвящен разработке новых диагностических методик и их использованию, получению новых экспериментальных данных по энергообмену в кластирующихся струях, в том числе определению поступательной температуры, построению эмпирических моделей энергообмена в кластерных струях. Попутно, вследствие обнаруженных полезных свойств кластеров, осуществлялась работа по применению кластерных потоков в технологиях. Для изучения механизмов формирования потоков кластеров в условиях неравновесного энергообмена с целью моделирования процессов истечения и взаимодействия струй за соплами космических аппаратов в глубоком вакууме, на газодинамическом стенде ЛЭМПУС-2 Новосибирского госуниверситета разработан и апробирован комплекс диагностических методик. Иллюстрация использования приведенных методов, частично разработанных вновь, частично отлаженных на стенде на основании имеющихся описаний и литературных данных, приведена на примерах экспериментальных результатов, полученных в рамках задания. Определены особенности рассмотренных диагностических систем. Отлажен транспорт ионов из струи на детектор масс-спектрометра через скиммер и коллиматор молекулярно-пучковой системы. В итоге наработан опыт использования диагностического оборудования малогабаритных экспериментальных вакуумных стендов для исследований в области динамики разреженных газов, моделирования процессов истечения струй космических аппаратов в открытом космосе.