Home/На главную Site Map/Карта Сайта Search/Поиск E-Mail Home/На главную
switch to english
ОБ ОИЯИ НОВОСТИ ИНФОРМАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЕ ИННОВАЦИИ МИЦНТ
Конференции, совещания, школы, сессии

Информация о мероприятиях ОИЯИ в Indico

Материалы руководящих и консультативных органов ОИЯИ

Проблемно-тематические планы ОИЯИ

Семилетний план развития ОИЯИ

«Дорожная карта» ОИЯИ 2008-2017

Вакансии

Позиции постдок в ОИЯИ NEW!

Результаты проведения СОУТ

Защита диссертаций

Гранты

Совместные проекты ОИЯИ

Журнал «Человек.Энергия.Атом»


КРАТКИЕ НАУЧНЫЕ ОТЧЕТЫ ЗА 2014 ГОД ПО ПРОЕКТАМ РФФИ



Просмотреть отчеты:  ЛФВЭ   ЛЯП   ЛТФ   ЛНФ   ЛЯР   ЛИТ
 

 

ЛАБОРАТОРИЯ ФИЗИКИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ

 
Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-02-00067

1.2. Руководитель проекта
Зарубин Павел Игоревич

1.3. Название проекта
Исследование кластерной структуры легких радиоактивных ядер в процессах релятивистской фрагментации
(БЕККЕРЕЛЬ)

1.4. Вид конкурса
а - Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета
итоговый (2012-2014)

1.7. Аннотация
Изучаются кластерные аспекты структуры легких ядер, в том числе радиоактивных. С этой целью исследуется события фрагментации ядер с энергией 1.2 A ГэВ в слоях ядерной эмульсии, продольно облученных во вторичных пучках нуклотрона ОИЯИ. Детально анализируются наиболее периферические события когерентной диссоциации ядер в узкие струи релятивистских фрагментов, не сопровождаемые фрагментами ядер мишени («белые» звезды). Вероятности возникновения разнообразных ансамблей фрагментов позволяют выявить их веса в структуре исследуемого ядра. Фундаментальная проблема проекта – картина кластеризации нуклонов в ядрах 7Be, 10C и 12N на основе ранее выполненного облучения, а также в ядре 11C на основе нового облучения. Ключевые выводы проведенного цикла исследований состоят в следующем.
90% «белых» звезд 7Ве приходится на каналы 2He и He + 2Н. Среди идентифицированных событий канал 3He + 4Не преобладает над каналом 23He, что свидетельствует о большей вероятности двухкластерной конфигурации в структуре 7Be (70%), по сравнению с 3-частичной 23He + n (30%). Канал 4He + 2p содержит 27% каскадных событий 7Be---> 6Be---> 4He + 2p. Найдено 4 события 23He в интервале энергии от 200 до 400 кэВ, что не исключает возможности существования резонанса, аналогичного 8Be, однако требует дальнейших измерений. 82% «белых» звезд 10С принадлежат каналу 10С ---> 24He + 2p. 30% из них относятся к каналу 10С ---> 9В + p с распадом 9В ---> 8Вe + p. Поскольку образование 8Вe происходит только через распады 9В, эта доля характеризует вклады несвязанных ядер 9В и 8В в структуре 10C. Статистика наблюдавшихся «белых» звезд 7Be + 3He и 23He + 4He указывает на присутствие этих состояний с весом 8 %.
В отличие от ядер 12С, 10С и 14N в диссоциации ядер 12N отсутствуют каналы-лидеры и интенсивно образуются фрагменты Be и B. Топология «белых» звезд позволяет частично приписать роль основы 12N как ядру 7Be, так и 10B. Для интерпретации структуры 12N необходимо привлечение сведений о диссоциации ядра 11C.
Среди «белых» звезд 11C доминируют каналы, содержащие только He и H (77%). Отношение статистики каналов 2He + 2H и He + 4H не соответствует только диссоциации основы 7Be. Наблюдается значительная доля событий 6Li + 4He + p и Be + He. Отсутствуют события, которые могли бы отвечать 9Be + 2p. Эти факты отражают структуру 11C как суперпозицию состояний на основе 7Be и 10B и требуют оценки вклада распадов 8Be и 9B. Этот анализ будет продолжен.
В целом, исследованные ядра представляются как суперпозиции легких ядер-основ, включая несвязанные 8Be и 9B, легчайших ядер-кластеров и нуклонов, что определяет картину диссоциации. Сосуществование этих мод определяет свойства их основных состояний и сам факт связанности. Установленные вероятности этих мод могут служить «маяками» в развитии концепций ядерной структуры, а также для планирования экспериментов.
Выполнен анализ распадов ядер 8He и развалов ядер 12C нейтронами при тестировании новой эмульсии. В эмульсии, обогащенной бором, изучались реакции, вызванные тепловыми нейтронами. Ионы криптона и ксенона имплантировались в эмульсию на циклотронах ОИЯИ. Эмульсия облучалась в ЦЕРН мю-мезонами и в лазерной плазме в МГУ. В настоящее время ведется анализ образцов ядерной эмульсии, облученной источниками Am и Cf. Столь разнообразные постановки способствуют возвращению ядерной эмульсии в эксперимента.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований
 
 
Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-02-01252

1.2. Руководитель проекта
Ефимова Екатерина Анатольевна

1.3. Название проекта
Исследование механизма структурного фазового расслоения в формировании магниторезистивных свойств
анион-дефицитных кобальтитов

1.4. Вид конкурса
а - Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета
итоговый (2012-2014)

1.7. Аннотация
За отчётный период с 2012 по 2014 годы поставленные цели и задачи настоящей научно-исследовательской работы выполнены в полном объеме. По стандартной керамической технологии были приготовлены новые высококачественные аниондифицитные поликристаллические образцы системы твердых анион-дефицитных кобальтитных растворов.
Проведена аттестация методами термогравиметрии в восстановительной среде, рентгенофазового анализа, электронной микроскопии. Фазовый состав контролировался рентгенофазовым и нейтронографическим анализом. Однородность и стехиометрия полученных образцов проверялись электронным микроанализатором. Рентгенофазовый анализ, выполненный на дифрактометре ДРОН-3М, не выявил следов посторонних примесей.
На универсальной установке для измерения физических свойств «Cryogenic Ltd.» исследованы магниторезистивные свойства новых сложных анион-дефицитных кобальтитов в зависимости от состава и типа магнитного состояния в интервале температур от 2 К до 300 К и магнитных полей вплоть до 14 Тесла.
На вышеупомянутых составах с формальной валентным состоянием кобальта близким к 3+ были проведены нейтронографические исследования под высоким внешним давлении с целью установить особенности кристаллической симметрии, величины и направления магнитного момента кобальта, параметры кристаллической структуры в области спиновых переходов, переходов из антиферромагнитного в ферромагнитное и диэлектрическое состояние. Показано, что кристаллическая структура имеет тетрагональную симметрию (пространственная группа I4/mmm; 2ap × 2ap × 4ap сверхструктура), и магнитная структура при атмосферном давлении оказывается антиферромагнитного G-типа с Tn близкой к Т=310 К. Магнитные моменты в октаэдрических СоО6 слоях и анион-дефицитных CoO4.5 слоях 1.2 мВ и 2.8 мВ, соответственно. При 25 К и давлении 3.5 Гпа, как оказалось, вполне достаточно, чтобы полностью подавить когерентный магнитный вклад. Этот результат интерпретируется с точки зрения давления, иницирующего кроссовер перехода их высоко-спинового в низко-спиновое состоние ионов Cо3+.
Далее было проведено комплексное исследование взаимосвязи структуры, магнитных и магнетотранспортных для анион-дефицитных составах типа Ln1-xAxCoO3-d, (0.5 ≤ y ≤ 0.6) и La0.5Ba0.5Co1-xFexO3-d (d ≤ 0.4). Обнаружено, что допированные железом составы с x ≤ 0.23 в своём большенстве являются ферромагнитными. Следует отметить, что структуные нейтронографические и рентгеноструктурные исследования завершены в полном объёме.
Для исследования трансформации локальной атомной (EXAFS область) и электронной (XANES область) структуры кобальтитов в зависимости от степени легирования Sr и Ва исследованы рентгеновские спектры поглощения на К-крае кобальта в температурном диапазоне от 10 до 290 К. Полученные результаты позволили установить закономерности изменения спинового состояния не только трех-, но и смеси трех- и четырех валентных ионов кобальта при допировании барием (или стронцием) в зависимости от изменения параметров кристаллической структуры, а также электрических и магнитных свойств. Для уточнения модели объясняющей совокупность структурных изменений ближнего (EXAFS спектроскопия) и дальнего (дифракция) порядка кристаллической структуры были проанализированы корреляции между соответствующими рассчитанными структурными параметрами локальной структуры (Со-О расстояние и параметр Дебая-Валлера) и температурными закономерностями изменений структурных данных (Co–O расстояние и Co–O–Co угол между соседними октаэдрами) из дифракционных экспериментов.
Для более точного и корректного определения спинового состояния ионов Со3+ (низкоспиновое, высокоспиновое или их смесь) на поверхности и объеме в зависимости от величины их спинового, орбитального и полного магнитных моментов, а также установления корреляции с полученными структурными данными на исходном монокристалле LaCoO3 были проведены XMCD эксперименты на К-крае и L2,3-краях кобальта в широком диапазоне температур от 3 К до 300 К.
Для более глубокого и детального понимания корреляций между изменениями дальнего и ближнего порядка кристаллической структуры, а также магнитотранспортными свойствами и, как результат, выяснение механизма спинового перехода и перехода метал-диэлектрик, дополнительно были проведены эксперименты по неупругому нейтронному рассеянию на монокристалле LaCoO3 в Институте Лауэ Ланжевена (г. Гренобль, Франция) на высокосветосильном трехосном спектрометре IN8.
На основе проведенного комплексного исследования и дальнейшего анализа полученных экспериментальных данных была создана концепция, которая позволяет детально и надежно объяснить природу корреляций кристаллической структуры, электрических и магнитных свойств кобальтитов с типом спинового состояния ионов трехвалентного кобальта. Более подробное описание полученных научных результатов находится в полнотекстовом научном отчёте.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований
 

Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-08-00665

1.2. Руководитель проекта
Перельштейн Элкуно Аврумович

1.3. Название проекта
Управляемое коллективное ускорение ионов с использованием сильноточных пикосекундных электронных пучков

1.4. Вид конкурса
а - Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета
итоговый (2012-2014)

1.7. Аннотация
Исследуемый коллективный ускоритель ионов обладает существенной особенностью, а именно он включает в себя функции традиционных источника ионов, банчера и форинжектора в линейный ускоритель, отличаясь большим темпом набора энергии ионов, их большой импульсной интенсивностью, короткой длительностью импульса.
Главный научный результат, полученный в результате выполнения этапа проекта2012 года, состоит в принципиальном доказательстве в численном эксперименте реализуемости нового управляемого коллективного метода ускорения ионов на большой длине ускорения. Исследован весь процесс коллективного ускорения ионов: формирование и ускорение электрон – ионного сгустка на длине около 1 м. Движение электронного сгустка контролировалось большим числом токовых витков (33). Планировалось получена энергия ускоренных протонов до 3 МэВ при числе ускоренных ионов ~ 10 % от числа электронов. Число электронов в сгустке ~ 〖5•10〗^12 управляемые амплитуды и формы токовых импульсов в витках обеспечивают компактное ускорение электрон – ионного сгустка и минимальные потери электронов при ускорении. Получены основные характеристики ускоренного ионного пучка. Полученные важнейшие результаты: Главный вывод, который можно сделать из анализа динамики частиц: в численном эксперименте реализуется коллективное ускорение ионов на большой длине ускорения при удержании электронов в движущейся эффективной внешней магнитной потенциальной яме.
Потери ионов при ускорении незначительные. Поскольку ускоренное движение внешней потенциальной ямы синхронизовано с движением ионов, то ионы приобретают энергию с большим темпом ускорения. Темп набора средней энергии протонов ~ 3 МэВ/м.
В 2013 г.: проводился численный эксперимент по дополнительному ускорению в одном резонаторе интенсивного ионного пучка наносекундной длительности, полученного в коллективном ускорителе. В расчетах использоваться омега-образный резонатор с резонансной частотой на основной моде -150.55 МГц, с ускоряющим зазором -50 мм и напряженностью ускоряющего поля - 10•10^6 В/м . Темп ускорения протонов, полученный в численном моделировании оценивается как ~200 кэВ/резонатор.
В численных экспериментах 2014 года получены результаты по сопряжению коллективного ускорителя ионов с 4 ускоряющими резонаторами с указанными параметрами. Эта задача связана с развитием математического аппарата на основе программного комплекса "КАРАТ". Кроме того, в 2014 году решались проблемы оптимизации параметров коллективного ускорителя с целью повышения темпа набора энергии ионов: возможности повышения числа электронов в ускоряемом сгустке, ослабления влияний отраженных от стенки вакуумной камеры электромагнитных полей и формирования магнитного поля в ускорителе с учетом вставленных в тракт резонаторов. В результате в численном эксперименте получено ускорение протонов до энергии 4,5 МэВ на длине
~ 2 м. при линейной плотности ионов ~ 〖10〗^10 ионов/см.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-00101

1.2. Руководитель проекта
Ладыгин Владимир Петрович

1.3. Название проекта
Изучение коротко-действующих нуклонных корреляций во взаимодействиях легких ядер на Нуклотроне ОИЯИ

1.4. Вид конкурса
а - Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
1. Получены экспериментальные данные по угловому распределению дифференциального сечения реакции дейтрон-протонного упругого рассеяния при энергиях 1000 и 1800 МэВ в области больших углов в сцм, где ожидается чувствительность к двух- и трех- нуклонным корреляциям на малых расстояниях.
2. Получены новые экспериментальные данные по безмезонному развалу экспериментальные данные по безмезонному развалу дейтрона с детектированием двух протонов в различных кинематических конфигурациях для энергии 400 МэВ в компланарной кинематике, которые позволят получить информацию о релятивистских эффектах в двух- нуклонных и трех- нуклонных корреляциях.
3. Выполнен экспериментальный и теоретический анализ данных для реакций дейтрон-протонного упругого рассеяния, безмезонного развала дейтрона и реакций однонуклонного обмена с целью получения информации о малонуклонных корреляциях во взаимодействии легких ядер. Результаты анализа докладывались на международных конференциях.
4. Выполнены тесты временной структуры пучка с введенной в эксплуатацию новой внутренней мишени на Нуклотроне.
5. Выполнены методические исследования с годоскопами на основе сцинтиллирующих волокон и сцинтилляционных детекторов с кварцевым радиатором для развития детекторной базы для поляриметрии пучков заряженных дейтронов, что необходимо для поляризационной части проекта.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований
 


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-00699

1.2. Руководитель проекта
Ефимов Вадим Викторович

1.3. Название проекта
Экспериментально-теоретическое исследование взаимосвязи между особенностями кристаллической, магнитной, электронной структурами и динамики решѐтки кобальт-оксидных материалов в широком интервале температур и внешних давлений

1.4. Вид конкурса
а - Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
За второй отчѐтный период были синтезированы с последующим высокотемпературным отжигом под давлением высококачественные безтвиновые кристаллы LaCoO3 и LaGaO3, определѐны их химические составы следующими методами: химический анализ, термогравиметрия в восстановительной среде, рентгеноспектральный анализ. Выполнен рентгенофазовый и рентгеноструктурный анализ с помощью рентгеновского аппарата ДРОН-3М при комнатной температуре. Для определения температуры перехода из низкоспинового в промежуточное или высокоспиновое состояние, наличие фазовых переходов из парамагнитного в ферромагнитное состояние, металл – диэлектрик, наличие антиферромагнитной фазы были выполнены эксперименты с использованием SQUID магнетометра в температурном диапазоне от 5 К до 300 К и полях до 6 Тл. К концу 2014 года окончательно завершены нейтрон- и рентгендифракционные порошковые и монокристаллические исследования кристаллической и магнитной структуры на серии твѐрдых растворов La1?xSrxCo1?yNbyO3. С помощью полнопрофильного анализа нейтрон- и рентген-дифракционных данных, полученных с помощью уточнения по методу Ритвельда, была определена кристаллическая симметрия во всѐм температурном диапазоне от 5 К до 300 К, установлены корреляции между трансформацией кристаллической структуры (параметры решѐтки, Со-О расстояние, угол Со-О-Со, магнитный момент кобальта, тепловые параметры, координаты атомов) и магнито-транспортными свойствами. Для получения более подробной структурной информации (изучение поведения анизотропных тепловых параметров для кобальта и кислорода) были проведены уточняющие монокристальные нейтрон-дифракционные и рентгеноструктурные исследования в широком температурном диапазоне от 4 К до 300 К на спектрометре TRICS на нейтронном источнике SINQ в институте Пауля-Шерера в Швейцарии, дифрактометре ВМ-01А на синхротронном источнике третьего поколения ESRF во Франции и дифрактометре HEIDI в LLB (г. Сакле, Франция). Для исследования трансформации локальной атомной (EXAFS область) и электронной (XANES область) структуры исходного LaCoO3 и кобальтитов в зависимости от степени легирования Sr и Nb исследованы рентгеновские спектры поглощения на К-краях кобальта в температурном диапазоне от 10 до 700 К и 300 К, соответственно. Полученные результаты позволили установить закономерности изменения спинового состояния не только трех-, но и смеси трех- и четырех валентных ионов кобальта при допировании стронцием и постепенной замене кобальта на ниобий в зависимости от изменения параметров кристаллической структуры, а также электрических и магнитных свойств. Для уточнения модели объясняющей совокупность структурных изменений ближнего (EXAFS спектроскопия) и дальнего (дифракция) порядка кристаллической структуры были проанализированы корреляции между соответствующими рассчитанными структурными параметрами локальной структуры (Со-О расстояние и EXAFS фактор Дебая-Валлера) и температурными закономерностями изменений структурных данных (анизатропными тепловыми параметрами или ADP, а также Co–O расстояние и Co–O–Co угол между соседними октаэдрами) из дифракционных экспериментов

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований
 

 
Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-02-00896

1.2. Руководитель проекта
Малахов Александр Иванович

1.3. Название проекта
Корреляционные исследования холодной сверхплотной барионной материи

1.4. Вид конкурса
а - Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
В 2014 г. начато создание полномасштабного двухплечевого спектрометра для работы на пучках нуклотрона (ЛФВЭ, ОИЯИ, г. Дубна) на базе магнитного спектрометра МАРУСЯ и электромагнитного калориметра, позиционно-чувствительных нейтронных счетчиков создаваемых для проведения исследований на установке ФЛИНТ (ИТЭФ, Москва). В ОИЯИ из ИТЭФ были перевезены 9-ти модульный прототип электромагнитного калориметра и первый четырехгранный прототип нейтронного детектора, а так же система сбора данных. Детекторы были установлены в зоне установки МАРУСЯ и подключены к системе сбора данных на базе электроники в стандарте VME, которая создавалась для эксперимента ФЛИНТ. В двух сеансах (49-ом и 50-от http://nucloweb.jinr.ru/nucloserv/index.htm) работы на пучках нуклотрона, проведены методические тестирования детекторов и системы сбора данных, в том числе, в совпадении с работой магнитного плеча установки МАРУСЯ. В ИТЭФ начаты работы по созданию 2-го шестигранного прототипа нейтронного детектора и заканчивается создание сцинтилляционного профилометра. В ОИЯИ создаѐтся мобильная криогенная мишень для работы с жидкими водородом, дейтерием и гелием в качестве рабочих веществ. Создана программа моделирования отклика нейтронных детекторов и начата модернизация программы сбора данных под условия работы на нуклотроне, которые существенно отличаются от работы ну ускорителе ИТЭФ. Полученные результаты и текущий статус работ были представлены на представительных конференциях и школах.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований
 
 
 
Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-02-91500

1.2. Руководитель проекта
Савин Александр Иванович

1.3. Название проекта
Поиски асимметрий в рождении адронов на продольно поляризованных водородной и дейтериевой мишенях спектрометра COMPASS в ЦЕРН

1.4. Вид конкурса
ЦЕРН_а - Совместный конкурс с ЦЕРН

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета
итоговый

1.7. Аннотация
В соответствии с целями проекта:
1. Проведен анализ стабильности данных 2006 г. и их объединение с данными 2002, 2003, 2004 гг. по взаимодействиям мюонов на продольно поляризованных дейтронах. Исследованы асимметрии в угловых распределениях адронов (h^+, h^-), рожденных в глубоко неупругих рассеяниях (ГНР) мюонов с энергией 160 ГэВ. Асимметрии в зависимости от азимутального угла Ф фитировались функцией с пятью свободными параметрами, включающей постоянные члены и члены, зависящие от азимутального угла Ф : sinФ, sin2Ф, sin3Ф и cosФ. Результаты анализа показали, что постоянные члены равны для h^+ и h^- , а амплитуды всех Ф - модулирующих членов в пределах ошибок согласуются с нулевыми значениями. При этом x_{Bj}-зависимости постоянных членов совпадают с аналогичными для виртуальных фотонов, а зависимости амплитуд всех Ф - модулирующих членов от x_{Bj}, z и p_T отсутствуют
2. Созданы ленты суммарных данных (microDST) для исследования азимутальных асимметрий на продольно поляризованных протонах. Получены предварительные результаты по проверке качества данных.
3. Вычислены азимутальные асимметрии для неполяризованных дейтронов.
Асимметрии в зависимости от x_{Bj}, z и p_T фитированы функцией, включающей три Ф - модулирующих члена: cosФ, cos2Ф и sinФ. Обнаружены ранее не наблюдавшиеся сильные зависимости амплитуд модуляций первых двух от кинематических переменных.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований
 

Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-02-93107

1.2. Руководитель проекта
Малинина Людмила Владимировна

1.3. Название проекта
Изучение проявлений динамики фазовых переходов в поведении экспериментальных наблюдаемых в широком диапазоне энергий соударений тяжелых ионов

1.4. Вид конкурса
НЦНИЛ_а - Конкурс совместных российско-французских инициативных проектов фундаментальных научных исследований, проводимый РФФИ и Национальным центром научных исследований Франции

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Главной целью проекта является исследование влияния динамики кварк-адронного фазового перехода на поведение физических наблюдаемых в широком диапазоне энергий соударений тяжелых ионов: в ультрарелятивистских соударениях на Большом адронном коллайдере в эксперименте ALICE и при энергиях несколько ГэВ в проекте NICA .За 2014 год был подготовлен и проведен анализ фемтоскопических корреляций каонов в Pb-Pb соударениях при энергии 2.76 ТэВ. Изучены одномерные фемтоскопические радиусы. Получены зависимости фемтоскопических радиусов от множественности и поперечного импульса пары частиц. Для этого были разработаны и внедрены в пакет анализа эксперимента ALICE различные методики идентификации частиц, учета фона, отбора событий и треков, проведены многочисленные Монте-Карло исследования. Была изучена зависимость корреляционных радиусов от множественности, поперечного импульса пары частиц и поперечной массы mT. Было проведено сравнение экспериментально измеренных корреляционных радиусов с полученными с помощью гидро-кинетической модели HKM, использующий уравнение состояние с фазовым перехом типа «кроссовер» , для Pb-Pb взаимодействий при энергии 2.76 ТэВ. При более низких энергиях,- низких температурах и высоком барионном химическом потенциале, предполагается фазовый переход первого рода от созданной в соударениях КГП к адронному газу, а следовательно и существование «критической точки», где тип перехода меняется с первого рода на «кроссовер». На поиск этой крмтической точки направлен проект строительства коллайдера NICA , реализуемый в Дубне. Для поиска проявлений наличия фазового перехода первого рода в фемтоскопических наблюдаемых при энергиях от нескольких ГэВ до десятков ГэВ было начато модельное исследование с помощью гибридной модели, включающей гидродинамику с вязкостью и каскад, позволяющей использовать различные уравнения состояния: «кроссовер» или фазовый переход первого рода. Было замечено увеличение времени испускания частиц при использовании фазового перехода первого рода, а также незначительное увеличение фемтоскопических радиусов. Разница заметна в более длинных «хвостах» распределений в случае фазового перехода первого рода по сравнению с расчетами с использованием уравнения состояния с фазовым переходом типа кроссовер. Было замечено, что эффект от фазового перехода от КГП к адронам сильно замазывается эффектами конечного состояния– перерассеяниями, распадом резонансов, поэтому начато тестирование новых подходов для извлечения информации о типе перехода из фемтоскопических наблюдаемых: начато исследование различных способов фитирования корреляционных функций с целью извлечения информации о «хвостах» распределений, а также исследование зависимости формы области испускания методами азимутально-зависимой фемтоскопии. В 2014 году были также проведены многочисленные подготовительные работы для создания детекторов для коллайдера NICA. В частности для реконструкции событий и физического анализа в эксперименте NICA/MPD был разработан и реализован алгоритм поиска откликов времяпроекционной камеры на прохождение заряженных частиц и проведена «тонкая настройка» предложенного алгоритма для наилучшей эффективности трекинга. Наряду с усовершенствованием алгоритма поиска откликов было проведено исследование, целью которого являлось изучение качества восстановленных треков и разработка критериев отбора хороших, наблюдение и изучение возможных двухтрековых эффектов (расщепление треков), особенно важных для фемтоскопических исследований. Результатом данного исследования явилось получение информации, которая была использована для оптимизации алгоритмов реконструкции в детекторных подсистемах детектора MPD.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований
 
 


ЛАБОРАТОРИЯ ЯДЕРНЫХ ПРОБЛЕМ


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-02-00072

1.2. Руководитель проекта
Мешков Игорь Николаевич

1.3. Название проекта
Фундаментальные и прикладные исследования на монохроматических пучках позитронов и позитрония

1.4. Вид конкурса
а - Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета
итоговый (2012-2014)

1.7. Аннотация
Цель проекта – постановка и проведение экспериментальных исследований физики позитрония и изучение свойств конденсированных сред методом позитронной аннигиляционной спектроскопии (ПАС). Исследования выполняются на ускорительном комплексе LEPTA (Low Energy Particle Toroidal Accumulator), сооруженном в ОИЯИ. Комплекс создавался при поддержке грантов РФФИ с 1999г. по 2014 г.

В результате выполнения проекта в 2012 г. выбраны оптимальные для параметров установки LEPTA варианты методов позитронной аннигиляционной спектроскопии (ПАС) – метод доплеровского уширения аннигиляционной линии и метод измерения времени жизни позитронов в твердом теле. В ходе реализации проекта:
– оптимизированы рабочие параметры системы электронного охлаждения позитронов в накопителе, минимизирован ток потерь электронов (< 0,3 %);
– оптимизированы параметры канала транспортировки позитронного пучка, осуществлена проводка позитронного пучка по накопительному кольцу LEPTA;
– изготовлена станция ПАС и начат её монтаж;
– модернизирована ловушка позитронов, в результате модернизации увеличено время жизни позитронов в ловушке (до 9 с);
– выполнено рабочее проектирование вакуумной камеры канала вывода монохроматичных позитронов к экспериментальной станции ПАС и начато проектирование его магнитной системы.

В течение 2013 г. были внесены улучшения в различные системы установки, проведены различные эксперименты:
– улучшена чувствительность системы измерения положения пучка;
– осуществлены накопление в ловушке электронов от тестовой электронной пушки и их проводка в накопительное кольцо LEPTA;
– осуществлена проводка позитронного пучка из источника через ловушку, канал и по накопительному кольцу LEPTA к апертурному пробнику;
– проведены эксперименты по позитронной аннигиляционной спектроскопии;
– проанализировано качество вакуума и проведены работы по его улучшению в ловушке позитронов, в результате этого увеличено время жизни позитронов в ловушке (до 20 с) и в 100 раз увеличена эффективность накопления позитронов;
– начато изготовление вакуумной камеры канала вывода монохроматичных позитронов к экспериментальной станции ПАС.

В 2014 г.:
– создан стенд подготовки образцов для ПАС;
– проведены исследования структуры образцов, подготовленных на стенде;
– разработана физическая модель динамики легких частиц в ловушке;
– модель проверена на электронах и подтверждена;
– начата проверка модели на позитронах.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-02-00086

1.2. Руководитель проекта
Быстрицкий Вячеслав Михайлович

1.3. Название проекта
Экспериментальное изучение эффекта электронного экранирования при протекании dd, d3Heреакций в дейтерий содержащих мишенях в области астрофизических энергий с использованием ускорителя Холла

1.4. Вид конкурса
а - Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета
итоговый (20.12.2014)

1.7. Аннотация
Целью намеченной программы исследований на 2014 г. являлось продолжение экспериментального изучения реакций взаимодействия лёгких ядер в области ультранизких энергий столкновения. Программа исследований включала в себя:

1. Модернизацию импульсного ускорителя Холла в плане повышения интенсивности и энергии ускоренных ионов изотопов водорода (протонов, дейтронов) до 7x10(14)c1 и 35 кэВ, соответственно;
2. Измерение зависимости факторов усиления и эффективных сечений pd и ddреакций (pd→3He+γ(5,5 МэВ), dd→3He+n(2,45 МэВ)), протекающих в дейтеридах титана и циркония, от энергии протонов (дейтронов) в интервале 835 кэВ;
3. Экспериментальную проверку гипотезы о существовании эффекта каналирования дейтронов в текстурированном дейтериде титана с последующим протеканием реакции ddсинтеза;
4. Разработку технологии и создание мишени из дейтерида титана с высокой текстурой [100];
5. Обработку и выполнение анализа экспериментальных данных по изучению pd и ddреакций в дейтеридах титана и циркония. Подготовку результатов анализа к публикации;
6. Выполнение работы по формированию пучка ускоренных ионов 4He и определению его характеристик.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований
  
 
Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-00489

1.2. Руководитель проекта
Смольников Анатолий Алексеевич

1.3. Название проекта
Подготовка и проведение 2 фазы эксперимента GERDA по поиску безнейтринного двойного бета распада

1.4. Код и название конкурса
А - Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов 2014 года

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Целью эксперимента GERDA является поиск безнейтринного двойного бета распада Ge-76. GERDA оперирует с открытыми HPGe германиевыми детекторами (из обогащенного Ge-76), погруженными непосредственно в жидкий аргон. В 2013 г. завершилась 1-ая фаза (GERDA Phase I), в результате анализа набранных за 1,5 года данных получены новые пределы на время жизни безнейтринного и двухнейтринного двойного бета распада Ge-76 (2.1 x 10 ^25 лет и 1.84 x 10 ^21 лет, соответственно). В 2014 г. проведен большой объем работ по подготовке ко 2-ой фазе эксперимента (GERDA Phase II). Для 2-ой фазы изготовлены и протестированы 30 новых BEGe детекторов из Ge-76 (около 20 кг Ge-76), всего будет использоваться около 40 кг детекторов. Для дальнейшего снижения фона в ходе выполнения проекта разработаны эффективные методы активного подавления фоновых событий. На 2-ой фазе в установке GERDA будет применяться разработанный в LArGe метод подавления фона за счет антисовпадений с LAr сцинтиллятором, а также отбор по форме импульсов BEGe детекторов. Кроме того, разработаны и протестированы различные методы подавление фона от космогенного Ar-42, созданы рабочие образцы прозрачных цилиндрических экранов вокруг Ge детекторов.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-00745

1.2. Руководитель проекта
Кучинский Николай Александрович

1.3. Название проекта
Измерение аномального магнитного момента мюона с точностью 0.14ppm

1.4. Код и название конкурса
А - Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов 2014 года

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
На 2014, согласно проекту, планировалось проведение работ по разработке и тестированию основных принципов создания трековых систем, связанных с системой целеуказания для 24 калориметров детектора g-2. Система целеуказания должна определять место влета позитрона в калориметр и отсекать события с влетом двух и более частиц. Определение места влета позитрона в калориметр необходимо для внесения корректирующих поправок в точность определения энергии позитронов. Для решения этой задачи на основании исследований проведенных в 2013 году изготовлены и протестированы варианты прототипов строу-детекторов с катодным считыванием (катодные строу) обладающие рекордными загрузочными характеристиками и точностью определения продольной (вдоль анодной проволочки) координаты с использованием технологии изготовления трубок методом ультразвуковой сварки из металлизированной лавсановой ленты. Результаты исследования посланы в печать и опубликованы. Для тестирования прототипов детекторов на основе катодных строу созданы соответствующие стенды, усилительная электроника. Система съема данных реализована на использовании регистрирующей электроники нового поколения – оцифрователей формы импульсов в режиме реального времени на рабочей частоте 500 МГц. Для этого созданы соответствущее программное обеспечение. Подобная электроника планируется и для использования в эксперименте g-2. Для контроля качества изготовления сварного шва тонкостенной лавсановой трубочки (строу) разработан метод с использованием разрушения контрольных образцов. Разработан автоматизированный стенд для измерения уровня течей различных газов через тонкие стенки строу-трубок и сварной шов. Проведено сравнительное исследование различных программных платформ для системы мониторинга, визуализации и контроля качества экспериментальных данных в режиме реального времени. Продолжается работа по интеграции систем сбора данных с калориметров, трековых строу-детекторов, вспомогательных детекторов и системы медленного контроля.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-00756

1.2. Руководитель проекта
Лубашевский Алексей Владимирович

1.3. Название проекта
Экспериментальное исследование предрелаксационного состояния атомных систем, образующихся при радиоактивном распаде

1.4. Код и название конкурса
А - Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов 2014 года

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
С помощью электростатического бета-спектрометра ESA-50 выполнены исследования спектра KLL группы оже-электронов Ba, предусмотренные планом работ на 2014 год. Впервые путем прямого сравнения измеренных спектров оже-переходов, образующихся из электронного захвата 134La(EC)134Ba и внутренней конверсии (132,136Cs,132,136Ba), установлена величина «атомно-структурного» сдвига энергий оже-переходов в Ba. Предложена интерпретация полученного в экспериментах результата.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ


1.1. Номер проекта
14-02-00568

1.2. Руководитель проекта
Рухадзе Николай Ильич

1.3. Название проекта
Исследование двойного электронного захвата Cd-106 на много-детекторном полупроводниковом спектрометре

1.4. Код и название конкурса
А - Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов 2014 года

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Изготовлено 16 образцов из обогащенного 106Cd (обогащение 99.57%) толщиной ~70(10) мкм и общей массой ~23.2 г. Для определения их радиационной чистоты образцы были измерены на низкофоновом высокоэффективном (600 см3) германиевом спектрометре в низкофоновой подземной лаборатории на глубине 4800 м водного эквивалента в течение 17 дней. При этом, одновременно исследовался возможный резонансный без-нейтринный двойной электронный захват на возбужденные состояния 2741 и 2718 кэВ 106Pd. Из этих измерений были получены ограничения на периоды полураспада указанных без-нейтринных переходов - T1/2(KL, 2741 кэВ) > 0.9E+20 лет и T1/2(KK, 2718 кэВ) > 1.4E+20 лет на 90% уровне достоверности. После этого образцы были помещены в криостат много-детекторного спектрометра TGV-2 и начат набор статистики по поиску двойного двух-нейтринного электронного захвата в распаде 106Cd. Общая экспозиция за 2014 год составила около 4000 часов. Проведена предварительная обработка накопленных данных и получено ограничение на двух-нейтринную моду EC/EC распада 106Cd - T1/2>2E+20 г. на 90% уровне достоверности. В течение отчетного периода проведены также работы по ремонту, частичной замене и настройке электронных блоков германиевого много-детекторного спектрометра TGV-2. В частности, были отремонтированы 2 логических электронных модуля в стандарте КАМАК, управляющие записью данных с аналого-цифровых преобразователей, были установлены и настроены новые временные привязки, дающие информацию о сработавших детекторах, проведена частичная замена спектрометрических усилителей (12 из 64-х). Проведено 5 периодических калибровочных измерения с радиоактивными источниками.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-02-31504

1.2. Руководитель проекта
Биктемерова Светлана Владимировна

1.3. Название проекта
Разработка программного обеспечения для орбитального детектора космических лучей JEM-EUSO: реализация алгоритмов реконструкции событий, распознавания образов на фокальной поверхности

1.4. Код и название конкурса
мол_а - Конкурс инициативных научных проектов, выполняемых молодыми учеными (Мой первый грант) 2014

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Получены реальные параметры оптической системы эксперимента JEM-EUSO-TA из данных измерений для длины волны источника света 405 нм: 1)пропускающая способность - 64 %; 2)фокусное расстояние 43.3 cм; 3)изменение радиуса пятна в зависимости от фокусного расстояния. Выполнено моделирование оптической системы детектора JEM-EUSO-TA в рамках данного проекта и проведено сравнение результатов измерений с результатами моделирования. Данные измерений согласуются с данными, полученными при моделировании, в пределах погрешностей. Получена оценка фона от заряженных частиц при прохождении детектора JEM-EUSO через Южно Атлантическую Аномалию. Увеличение фона от электронов составит около 1 % от основного фона 500 фотонов/(м^2 нс ср). Для протонов около 10^-3 фотонов/(м^2 нс ср), что является пренебрежительно малой величиной по сравнению с основным фоном. Данные значения не являются значительными и никоим образом не могут повлиять на набор данных или восстановление параметров первичной частицы. Разработан алгоритм и ПО для нахождения трека широкого атмосферного ливня на фокальной поверхности детектора JEM-EUSO. Модуль был протестирован на более чем 10 тыс. Монте Карло (МК) событиях. В результате данного теста были найдены треки всех событий, прошедших триггер. Это означает, что эффективность данного алгоритма составляет 100 %. Чистота отбора пикселей в трек составляет 99.5 %. Данный алгоритм показал себя с наилучшей стороны и может быть использован при реконструкции реальных событий.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-02-91526

1.2. Руководитель проекта
Калиновская Лидия Владимировна

1.3. Название проекта
Прецизионный анализ данных БАК для процессов Дрелла-Яна в каналах нейтрального и заряженного токов

1.4. Вид конкурса
ЦЕРН_а - Совместный конкурс с ЦЕРН

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета
 Итоговый (2012–2014)

1.7. Аннотация
В итоговом отчете по международному проекту 12-02-91526-ЦЕРН_а содержится описание научной деятельности, и приводится список основных результатов, полученных участниками проекта в период с 2012 по 2014 гг. Во время реализации проекта научная работа велась по трем основным направлениям:

– вычисление теоретических поправок высших порядков по теории возмущения для анализа эксперимента
ATLAS (процессы ud->W(Z,H,A)) и для будущих ускорителей (процессы AA -> AA,AZ,ZZ);
– развитие и использование системы SANC: по физике - путем внедрения дополнительных процессов протон-протонных столкновений и усовершенствования MCSANC интегратора, который создан с учетом взаимного влияния NLO КХД и электрослабых поправок, а также использования последнего для расчетов физических распределений для процессов типа Дрелла-Яна с одиночным рождением W- и Z-бозонов для энергий RUN1 и RUN2 при условиях эксперимента ATLAS; по технической поддержке проекта;
– усовершенствование распараллелизации задач, ускорения параллельных вычислений за счет эффективности распределения нагрузки на ядра/процессоры;
– участие в разработке программы HERAFitter - открытого кода для анализа структуры протонов.

В результате выполнения проекта решена большая часть поставленных задач. Опубликовано 12 работ в реферируемых журналах, результаты доложены на 8 крупных международных конференциях. Благодаря поддержке РФФИ работа по всем трем направлениям проекта успешно продвигалась в тесном сотрудничестве с участниками коллаборации ATLAS в ЦЕРН. Поддержка РФФИ также обеспечила перспективы дальнейшего плодотворного сотрудничества нашей группы с ЦЕРН в ближайшие годы.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-93107

1.2. Руководитель проекта
Кочетов Олег Иванович

1.3. Название проекта
Создание ДЕМОНСТРАТОРА (первого модуля) SuperNEMO и исследование с его помощью процессов безнейтринного двойного бета распада Se-82 и Nd-150 в подземной лаборатории LSM

1.4. Вид конкурса
НЦНИЛ_а - Совместный конкурс с НЦНИ (Л)

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета
 Этап 2014 г.

1.7. Аннотация
Коллаборация SuperNEMO продолжает строительство первого модуля - Демонстратора SuperNEMO, который будет работать в подземной низкофоновой лаборатории LSM (Франция). SuperNEMO эксперимент нового поколения для поиска безнейтринного двойного бета распада на уровне чувствительности по массе эффективного Майорановского нейтрино ~ 0. 05 эВ, типичное для проектов нового поколения. За прошедший год выполнена значительная часть работ по созданию Демонстратора SuperNEMO:

1. Заканчивается строительство второго модуля их четырех трекового детектора. Первый модуль трекового детектора помещен в антирадоновый тент. Ведутся работы по улучшению газовой изоляции первого модуля трекового детектора с целью снижения уровня радона в трековом объеме и проведения измерений по эманации радона из модуля. Весной 2015 года первый и второй модули будут установлены в подземной низкофоновой лаборатории LSM. Всего к концу 2015 г. в LSM будет изготовлено и установлено четыре модуля.

2. Продолжается сборка калориметра. Он конструируется из сборок по 8 модулей (ФЭУ + ПС + магнитная защита) в каждой. На специально изготовленных стендах идет процесс проверки ФЭУ + ПС с помощью спектрометра моноэнергетических электронов. Одна сборка из 8 модулей собрана, ведется ее тестирование в подземной лаборатории LSM для проверки ее работы в реальных условиях.

3. Завершается создание в ОИЯИ, Дубна калибровочных источников низкой (~ 100 Бк) активности для временной и энергетической калибровки Демонстратора: Sr-90,Bi-207, Co-60, Am-241, Gd-148.

4. Подготовлена площадка для монтажа Демонстратора в LSM.

5. Завершена отладка методики радиохимической очистки селена. Построена установка для радиохимической очистки селена и неодима в ЛЯП ОИЯИ. Закончено создание новой чистой комнаты для этого. Проведены контрольные очистка (1 кг) и измерения с натуральным селеном. Уровень радиационного загрязнения натурального селена после ее применения оказался ниже чувствительности стандартной низкофоновой HPGе-методики, дальнейшая проверка осуществляется на сверх низкофоновом детекторе BiPo. Опубликована по этому поводу статья.

6. Подготовлено оборудование и материалы для очистки 1.5 кг обогащенного селена, поступление которого ожидается в марте 2015 г (идет оформление документов).  

7. Совместно с рядом фирм и институтов Санкт-Петербурга и Красноярска ведется разработка центрифьюжной методики получения обогащенного изотопа Nd-150, являющегося одним из самых перспективных изотопов для поиска безнейтринного двойного бета-распада. Осенью 2015 года планируется получение первой партии ~ 0.3-0.5 кг обогащенного до ~ 80% Nd-150.
Сборка, настройка и калибровка Демонстратора планируется на конец 2015 г. Начало измерений с 7 кг Se-82 (и, возможно, 0.5 кг Nd-150) с помощью Демонстратора планируется в начале 2016 года.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-02-91165

1.2. Руководитель проекта
Немченок Игорь Борисович

1.3. Название проекта
Жидкий сцинтиллятор для крупномасштабных экспериментов в области нейтринной физики

1.4. Вид конкурса
ГФЕН_а - Совместный конкурс международных инициативных научно-исследовательских проектов 2014 года РФФИ и Государственного фонда естественных наук Китая

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
 2

1.7. Аннотация
Целью настоящего исследования является разработка жидкого сцинтиллятора с высокой прозрачностью и высоким световыходом, отвечающего требованиям крупномасштабного эксперимента, такого как проект JUNO (Jangmen Underground Neutrino Observatory):
– доступность и невысокая стоимость сцинтиллятора;
– безопасность использования ЖС;
– высокая прозрачность ЖС.

Выполнение всех этих условий, в первую очередь, связано со свойствами основного вещества сцинтиллятора. По мнению обеих групп, исполнителей настоящего проекта, наиболее подходящим для этой цели является линейный алкилбензол (ЛАБ) – торговое наименование смеси нескольких моноалкилпроизводных бензола.

В 2014 году нами исследован состав примесей, влияющих на прозрачность линейного алкилбензола. Показано, что в образцах линейного алкилбензола содержатся незначительные количества примесей карбонильной природы (альдегиды, кетоны), спирты, эфиры фталевой кислоты и другие соединения. С высокой долей вероятности можно считать, что именно эти вещества оказывают отрицательное влияние как на прозрачность линейного алкилбензола, так и на световыход сцинтилляторов на его основе.

Проведены систематические исследования различных способов очистки линейного алкилбензола, включая адсобционные и с использованием некоторых реагентов. В результате нами разработан способ удаления примесей из линейного алкилбензола, снижающих его прозрачность и световыход сцинтиллятора на его основе.

Показано, что наиболее эффективным методом очистки линейного алкилбензола, позволяющим на два порядка снизить содержание в нем поглощающих свет примесей, является его обработка активированным углем.

Выбор метода очистки сопровождался постоянным мониторированием спектров поглощения образцов очищенного линейного алкилбензола. Нами показано, что использование активированного угля приводит к значительному снижению поглощения линейного алкилбензола как в ближней ультрафиолетовой, так и в видимой областях спектра. Этот метод высокопроизводителен, эффективен, прост и дешев в реализации. Исследованы световыход и энергетическое разрешение жидкого сцинтиллятора на основе очищенного линейного алкилбензола. Показано, что удаление из него кислородсодержащих соединений приводит к резкому (до 60%) увеличению световыхода и улучшению энергетического разрешения жидких сцинтилляторов на его основе.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований
 

Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-02-91166

1.2. Руководитель проекта
Наумов Дмитрий Вадимович

1.3. Название проекта
Исследование свойств массивных нейтрино при помощи антинейтрино от реактора в экспериментах Daya Bay и Daya Bay II

1.4. Вид конкурса
ГФЕН_а - Совместный конкурс международных инициативных научно-исследовательских проектов 2014 года РФФИ и Государственного фонда естественных наук Китая

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
 2

1.7. Аннотация
Получено наиболее точное на сегодняшний день значение угла смешивания первого и третьего поколений нейтрино на основе анализа данных эксперимента Дая Бэй со всеми восемью детекторами.
Получено наиболее точное значение эффективной разности квадратов масс Delta m^2_ee на основе анализа данных эксперимента Дая Бэй со всеми восемью детекторами.

Проведено исследование чувствительности эксперимента JUNO (старое название Daya Bay II) к измерению иерархии масс нейтрино, а также к прецизионному измерению осцилляционных параметров с точностью сопоставимой с точностью в кварком секторе. Построена лаборатория для проведения исследовательских и конструкторских работ с большими ФЭУ эксперимента JUNO.

Проведен анализ экспериментальных данных Daya Bay с целью поиска гипотетического стерильного нейтрино в области разности квадратов меньше 0.1 эВ. Поставлен наилучший мировой предел в этой области параметров.

Проведен предварительный анализ экспериментальных данных Daya Bay с целью получения ограничений на параметры квантовой декогеренции. Результаты представлены в pdf файле. По результатам работы защищена дипломная работа бакалавра.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-07-91152

1.2. Руководитель проекта
Жемчугов Алексей Сергеевич

1.3. Название проекта
Создание распределенной вычислительной системы для эксперимента BES-III

1.4. Вид конкурса
ГФЕН_а - Совместный конкурс международных инициативных научно-исследовательских проектов 2014 года РФФИ и Государственного фонда естественных наук Китая

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
 2

1.7. Аннотация
В течение 2014 года был создан и введен в пробную эксплуатацию действующий прототип грид-системы для обработки данных BES-III. В качестве базовой инфраструктуры было использовано ПО DIRAC. В настоящее время система распределенных вычислений состоит из ресурсного центра ИФВЭ АН КНР, в котором установлены и функционируют центральные службы DIRAC (авторизация и аутентификация, каталог данных, система управления задачами, мониторинг и т.д.), ресурсного центра ОИЯИ, в котором установлены резервные копии центральных служб DIRAC и создан отладочный полигон на базе облачной инфраструктуры, и ряда других ресурсных центров (Мичиганский университет (США), USTC, UCAS, Пекинский университет (КНР), Туринский университет (Италия)), которые предоставляют вычислительные ресурсы и дисковое пространство для хранения данных. Разумеется, для обработки данных также используются ресурсы ИФВЭ АН КНР и ОИЯИ. В 2015 г. планируется присоединение к грид-системе BES-III ряда других региональных университетов и научных центров КНР (Ухань, Сучжоу, Шеньчжен, Шаньдун и т.д.).

Инфраструктура DIRAC обеспечила значительную часть требуемой функциональности, но для успешного запуска грид-системы BES-III потребовалась разработка нового и адаптация уже существующего ПО. В частности, российскими участниками проекта были выполнены следующие работы: разработана система распространения ПО эксперимента BES-III в ресурсных центрах, созданы службы DIRAC для мониторинга ресурсных центров и автоматической проверки их функциональности, адаптирован и введен в эксплуатацию сервис передачи данных на базе ПО EMI/FTS (интеграция с DIRAC выполнялась китайскими участниками проекта), создана облегченная версия ПО элемента хранения данных STORM, позволяющая полуавтоматическую конфигурацию элементов хранения данных на удаленных ресурсных центрах. Кроме того, для решения задачи интеграции системы хранения данных Lustre в ИФВЭ АН КНР и грид-системы BES-III российскими участниками проекта был разработан интерфейс Lustre к элементу хранения dCache, который позволяет получать доступ извне, средствами грид к данным, хранящимся в системе Lustre, без физического копирования их между двумя системами хранения. Установку и конфигурирование центральных служб DIRAC, включая службу авторизации и аутентификации, файловый каталог и систему управления задачами выполняли китайские участники проекта. Совместно российскими и китайскими участниками проекта были созданы и отлажены сценарии запуска задач моделирования в удаленных ресурсных центрах, к настоящему времени успешно выполнено более 350 тыс. задач моделирования. В 2015 году планируется завершение развертывания грид-системы BES-III, подключение к ней ресурсных центров из региональных университетов КНР, а также дальнейшее развитие системы мониторинга и системы управления данными. В частности, будет реализована возможность объединения файлов в логически связанные наборы данных (dataset), при этом все операции (копирование, перемещение, удаление) будут выполняться с набором данных как с единым целым. В последних версиях DIRAC уже существует возможность объединения файлов в наборы данных, но инструментарий для работы с ними развит недостаточно. Кроме того, будет реализован контроль целостности данных. Также будут созданы и отлажены сценарии запуска задач анализа данных, запускаемых пользователями (задачи анализа создают более неравномерную и хаотическую нагрузку на элементы системы распределенных вычислений.

Следует отметить интересное развитие проекта в части, касающейся использования облачных ресурсов. В 2014 году в ОИЯИ, университете Сучжоу и Туринском университете были созданы и интегрированы в грид-систему BES-III пробные ресурсные центры на базе облачных инфраструктур под управлением ПО OpenStack и OpenNebula. Использование облачных ресурсов позволяет более гибко управлять вычислениями в грид-системе и создавать рабочие узлы «по запросу». В 2015 г. планируется продолжить эти работы в рамках данного проекта.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект

Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ


1.1. Номер проекта
14-22-03090

1.2. Руководитель проекта
Ольшевский Александр Григорьевич

1.3. Название проекта
 Подготовка прецизионных измерений параметров осцилляций нейтрино в эксперименте NOvA

1.4. Вид конкурса
офи_м – Конкурс ориентированных фундаментальных исследований по актуальным междисциплинарным темам

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
 2

1.7. Аннотация
В результате выполнения проекта в 2014 году были получены следующие результаты. Проведен расчет влияния на осцилляции средней плотности вещества с учетом спектра энергий пучковых нейтрино и антинейтрино. Установлено программное обеспечение эксперимента NOvA и проведен анализ первых данных с целью контроля их качества. Создан стенд для испытаний фотодетекторов и считывающей электроники эксперимента NOvA.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект

Объединенный институт ядерных исследований
    
    


ЛАБОРАТОРИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-01-00242

1.2. Руководитель проекта
Приезжев Вячеслав Борисович

1.3. Название проекта
Случайные процессы, суперконформные индексы и интегрируемые системы

1.4. Вид конкурса
а - Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета
итоговый (2012-2014)

1.7. Аннотация
Построена трансфер-матрица покрывающих деревьев на двумерной решетке. Показано, что введение дополнительной переменной-цвета приводит к появлению в трансфер матрице жордановых клеток, которые являются необходимым атрибутом логарифмической конформной теории поля.
В двумерной модели плотных полимеров найдена плотность полимеров, охватывающих цилиндр. Показано, что эти вычисления имеют аналог в задаче о квантовой анизотропной цепочке с оператором твиста. Соответствие между двумя подходами устанавливается с помощью алгебры Темперли-Либа.
Построены суперконформные индексы для четырехмерных суперсимметричных теорий поля со спонтанным нарушением киральной симметрии. Показано, что они характеризуются наличием сингулярностей в виде дельта-функций Дирака.
Предложена наиболее общее трехпараметрическое семейство интегрируемых моделей стохастических перескоков частиц с факторизуемым стационарным распределением. Подробно исследован предельный случай этой модели,
полностью асимметричный процесс с запретами с обобщенным обновлением.
Найдены многоточечные корреляционные функции известного случайного процесса TASEP в расширенной пространственно-временной области.    

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-02-00417

1.2. Руководитель проекта
Коробов Владимир Иванович

1.3. Название проекта
Определение атомной массы электрона из спектроскопии антипротонного гелия и молекулярного иона водорода

1.4. Вид конкурса
а - Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета
итоговый (2012-2014)

1.7. Аннотация
Задачи поставленные в проекте выполнены в полном объеме.
В частности, для антипротонного гелия, вычислены значения нерелятивистского логарифма Бете с точностью 78 значащих цифр в формализме, учитывающем резонансную природу этих состояний.
Вычислен полный набор вкладов от различных КЭД диаграмм в порядке m α7 для частот ровибрационных переходов как для изотопов молекулярного иона водорода, так и для антипротонного гелия.
Таким образом, по результатам работ по проекту нами достигнута рекордная теоретическая (относительная) точность 1.5*1011 в определении отношения масс электрона к протону из спектроскопии молекулярных ионов водорода. Для сравнения наилучшая теоретическая погрешность, полученная для определения значения атомной массы электрона из g-фактора связанного электрона в ионе углерода равна 1.3*1011.
Последняя задача есть водородоподобный атом, система двух частиц.
Помимо этого полученная точность позволяет "различить" зарядовый радиус протона, определяемый CODATA и из эксперимента с мюонным водородом. Что позволяет выполнить независимую проверку "проблемы" зарядового радиуса протона.
В антипротонном гелии получены значения частот переходов между метастабильными состояниями атома с точностью, которая позволяет определить отношение масс антипротона к электрону с погрешностью 3.6*1011.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-02-00517

1.2. Руководитель проекта
Иванов Евгений Алексеевич

1.3. Название проекта
Суперсимметричные модели теории поля и квантовой механики

1.4. Вид конкурса
а - Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета
итоговый (2012-2014)

1.7. Аннотация
Представлен первый пример супер модели Ландау, обладающей как мировой N=4 суперсимметрией, так и нетривиальной суперсимметрией ISU(2|2). Изучен новый тип N=2 суперсимметричных моделей Ландау в случае произвольного магнитного поля на любом двумерном многообразии.
Проанализирована инвариантность относительно мировых N=2, N=4 и N=8 суперсимметрий в теории AdS2 x S2, AdS3 x S3 и AdS5 x S5 суперструн в Полмайер-редуцированной форме. Показано, что теории AdS3 x S3 и AdS5 x S5 суперструн в полмайер-редуцированном описании обладают скрытыми N=(4,4) и N=(8,8) суперсимметриями на мировом листе.
Проведено обобщение формулировки O(2) дуальности с помощью вспомогательного тензорного поля на дуально-симметричные системы с высшими производными и показано, что введенные ранее нелинейные твистованные самодуальные связи являются уравнениями движения для вспомогательных тензорных полей в новом описании.
Представлена модификация стандартного описания дуально-инвариантных систем для N взаимодействующих абелевых калибровочных полей и дополнительно добавленных N вспомогательных биспинорных полей. Подробно изучена новая расширенная версия биспинорной полевой формулировки, использующая дополнительные вспомогательные скалярные поля, и исследованы U(N) инвариантные взаимодействия с производными вспомогательных биспинорных полей.
Выполнен анализ точного пертурбативного решения N=2 теории Борна-Инфельда, определяемого уравнением Кетова. Явно демонстрируется, что в высших порядках теории возмущений решения уравнения Кетова возникает бесконечно много новых структур, что не позволяет представить полное решение в виде функции, зависящей от конечного числа ее аргументов. Предложен механизм для генерации новых структур в решении.
Построено явно N=3 суперсимметричное низкоэнергетическое эффективное действие N=3 теории Янга-Миллса в N=3 гармоническом суперпространстве, обладающей полной N=3 суперконформной симметрией.
Рассмотрен формализм гармонического суперпространство в N=4 суперсимметричных теориях с использованием SU(4)/[SU(2)xSU(2)xU(1)] гармоник, который ранее был применен в абелевой калибровочной теории. Проанализирован альтернативный гармонический формализм суперкалибровочной теории для двух неограниченных неабелевых аналитических суперполей. Действие нового формализма порождает аналитические уравнения движения, которые альтернативны суперполевым связям в гармоническом суперпространстве.
Постороена новая модель N=4 суперсимметричной механики с дополнительными спиновыми переменными. Спиновые степени свободы представлены "полу-динамическим" линейным (3,4,1) мультиплетом, который взаимодействует с динамическим линейным (1,4,3) мультиплетом с помощью действия Весса-Зумино.
Построено явно N=4 суперсимметричное суперполевое действие вне массовой поверхности для произвольного числа N=4 супермультиплетов (4, 4, 0), описываемых гармоническими аналитическими суперполями, которые подчинены наиболее общим гармоническим связям.
Проведён анализ моделей нелинейных самодуальных лагранжианов в нелинейных взаимодействиях абелевых калибровочных полей.
Предложена процедура гамильтоновой редукции, которая связывает механику N=2 суперсимметричной частицы на CP3 с движением такой суперчастицы на S4 в присутствии инстантонного фона.
Построена динамическая система для изоспиновых частиц на п-мерных кватернионных проективных пространствах в присутствии BPST-инстантона посредством редукции из свободной частицы на (2n +1)-мерном комплексном проективном пространстве. Показано, что такая система с добавленным "кватернионным осцилляторным потенциалом" является суперинтегрируемой.
Дан обзор основных свойств и проблем конформной и суперконформной механик, а также представлены некоторые продвижения в этой области за последнее десятилетие.
Выводятся и обсуждаются, как на классическом, так и квантовом уровнях, обобщенные N=2 суперсимметричные квантово-механические сигма-модели, описывающие движение на произвольном вещественном или произвольном комплексном многообразиях с внешними кручениями.
Исследована новая простая модель N=2 суперсимметричной квантовой механики, описывающая движение на комплексных многообразиях во внешних калибровочных полях. Нильпотентный суперзаряд модели может быть интерпретирован как внешняя голоморфная производная твистованного комплекса Долбо.
Представлены модели N=4 суперсимметричной механики с обычным и зеркальным линейными (4,4,0) мультиплетами, которые дают прозрачное описание гипер-кэлеровой, клиффорд-кэлеровой и октонион- кэлеровой геометрий.
Представлены новые простые выражения для двух пар комплексных суперзарядов в суперсимметричных сигма- моделей с гипер-кэллеровой геометрией с кручением, что позволяет получить квази-комплексных сигма-модели 1 из 44 как результат гамильтоновой редукции.
Построен новый класс N=4, d=1 суперсимметричных систем посредством использования суперполей на фактор-пространствах супергруппы SU(2|1), которая рассматривается как деформация стандартной N=4, d=1 суперсимметрии посредством введения массового параметра. Рассмотрены, как на классическом, так и на квантовом уровнях, модели, связанные с супермультиплетами (1,4,3) и (2,4,2), и найдены нетривиальные соответствия с предыдущими работами по нестандартной d=1 суперсимметрии, в частности, d=1 системами со "слабой суперсимметрией".
Построена спинорная модель в расширенном тензорном пространстве-времени, обладающая симметрией группы Максвелла. Посредством ее первичного квантования получено взаимодействие новых бесконечных мультиплетов Максвелла высших спинов.
Представлена новая модель D=4 релятивистской массивной частицы со спином и описано ее квантование, которая получается с помощью расширения релятивистского фазового пространства добавлением нового топологического члена Сурио-Весса-Зумино. После использования модифицированных соотношений инцидентности Пенроуза получена эквивалентная формулировка данной модели в виде свободного двух-твисторного действия с соответствующими связями.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-02-00613

1.2. Руководитель проекта
Ефремов Анатолий Васильевич

1.3. Название проекта
Обобщенные и спиновые функции и амплитуды распределения адронов и фрагментации кварков в КХД

1.4. Вид конкурса
а - Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета
итоговый (2012-2014)

1.7. Аннотация
Проведен сравнительный теоретический анализ экспериментальных данных по переходному формфактору пиона g*g–>π0 (Belle, BaBar, CLEO, CELLO). В результате анализа были получены ограничения на коэффициенты конформного разложения амплитуды распределения (АР) пиона твиста 2 в подходе правил сумм (ПС) на световом конусе. Обнаружено существенное расхождение (2.7-3) σ между ограничениями полученными из экспериментов CELLO, CLEO и Belle в сравнении с ограничениями из данных BaBar. Используя АР пиона, полученную ранее в ПС КХД с нелокальными конденсатами, был вычислен исследуемый формфактор пиона, находящийся в хорошем согласии со всем данными за исключением BaBar полученных при импульсах выше 9~ГэВ2. Проведенная оценка влияния ненулевого импульса квази-реального фотона на наблюдаемый формфактор в ПС на световом конусе показала незначительность данного эффекта при больших виртуальностях высокоэнергетического фотона (выше 9 ГэВ2). Заключаем, что результаты BaBar при передачах выше 9 ГэВ2, не находят согласия со стандартным подходом коллинеарной КХД.
Из ПС КХД с нелокальными конденсатами получены новые ограничения для амплитуд распределения ведущего твиста продольно и поперечно поляризованных ρ-мезонов.
Исследованы переходные формфакторы π0, η и  η’ мезонов с помощью аномального правила сумм (АПС). Получено единое описание формфакторов в пространственно- и времени-подобных областях по переданному импульсу. Получены оценки возможной непертурбативной поправки к спектральной плотности. Во времениподобной области из АПС получено обоснование модели векторной доминантности в исследованных процессах.
Показано, что условие релокализации тензора энергии импульса естественно приводит к невозможности разделения углового момента глюонов на спиновую и орбитальную части.
Установлено, что трансверсити эффекты приводят к большим поперечным сечением в рождения псевдоскалярных мезонов, которые при малых Q2 превышают продольные сечения ведущего твиста. В рождении векторных мезонов эффекты трансверсити существенны в спиновых наблюдаемых, что подтверждается на эксперименте. Показано, что эффекты пионного полюса важны в рождении omega мезонов. Без их учета нельзя объяснить большие вклады с ненатуральной четностью в рождении ω наблюдаемые экспериментально. Полученные результаты по спиновым наблюдаемым находятся в хорошем согласии с данными HERMES.
В модели нуклона как кваркового мешка установлена простая связь орбитального углового момента кварков с т.н. функцией распределения "претцелозити".
Показано, что суммирование вкладов операторов низшего твиста всех диаграмм КХД для несинглетного t-канала в адрон-адронном рассеянии при s>> t приводит к Редже-подобным амплитудам.
На основе КХД-анализа предварительных данных коллаборации COMPASS предложена новая параметризация функций фрагментации. Показано, что новые каонные функции фрагментации сильно отличаются от результатов групп Де Флориана и др. и Хирари и др. Проведен анализ новейших (2014 года) данных коллаборации HERMES по разности множественностей π+ и π- мезонов и показано, что при малых z дейтронные данные плохо описываются в рамках КХД.
Получены выражения для нуклонных амплитуд распределений высшего твиста (твиста 4 и твиста 5) в рамках приближения Вандзуры-Вильчека. Предложенный метод основан на анализе конформного разложения нелокальных операторов в спинорном представлении. Вычислен электромагнитный форм фактор нуклона в рамках подхода, основанного на использовании правил сумм на световом конусе. В подходе включены следующие за главными поправки к вкладам операторов твиста 3 и 4. Представлен самосогласованный подход к включению нуклонных массовых поправок.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований

     
Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-02-01081

1.2. Руководитель проекта
Осипов Владимир Андреевич

1.3. Название проекта
Электронный транспорт в молекулярном транзисторе на базе графена

1.4. Вид конкурса
а - Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета
итоговый (2012-2014)

1.7. Аннотация
Ключевым результатом проекта является разработка концепции плоского туннельного полевого транзистора (ТПТ) на базе графена. Основная идея заключается в использовании двух графеновых электродов, обращенных друг к другу краем типа зигзаг и разделенных узкой щелью под влиянием общего затвора. Анализ показывает, что подобное устройство имеет выраженный эффект переключения при низких напряжениях и высокий показатель отношения токов во включенном и выключенном состоянии при комнатной температуре. Исследование роли различных факторов, таких как влияние вторых соседей, одиночных случайных и периодических дефектов на краевые состояния в данных структурах подтвердило их устойчивость. Данный вывод позволил перейти к анализу возможности создания туннельного транзистора на основе нанолент.
Сформулирована модель для случая резонансного транспорта электронов в системе графен-нуклеотид-графен, основанная на методе независимых каналов. Рассчитаны вольтамперные характеристики рассматриваемой туннельной системы для трех типов графеновых электродов: монослоя, двухслойных структур типа AB (упаковка Бернала) и типа AA (чередование идентичных слоев). Показано, что контакты с использованием графенового AA двуслоя обеспечивают самый высокий туннельный ток, что делает АА двуслой наиболее перспективным материалом для создания устройств для расшифровки кода ДНК, основанных на измерении туннельного тока. Изучен эффект влияния кулоновской блокады в рамках модели последовательного туннелирования. Анализ показал, что кулоновская блокада и специфика зонной структуры графена препятствуют успешному секвенированию ДНК. Вместе с тем, в режиме последовательного электронного транспорта обнаружена выраженная разрешающая способность устройства, обусловленная геометрическими характеристиками молекулярной структуры нуклеотидов.
Исследована теплопроводность и термоэлектрическая эффективность графена, поликристаллического графена и графеновых полосок с учётом влияния неровных краёв, точечных дефектов и доменных стенок.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-01060

1.2. Руководитель проекта
Теряев Олег Валерианович

1.3. Название проекта
Непроинтегрированные,обобщенные и двойные партонные распределения в процессах при высоких энергиях

1.4. Код и название Конкурса
А – Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (1 итоговый)
1

1.7. Аннотация
Жесткие процессы рождения тяжелых кварков, кваркониев, прямых фотонов и струй при высоких энергиях описываемые КХД, являются фоновыми для поиска эффектов новой физики на современных (Tevatron, LHC) и перспективных (ILC) коллайдерах, а также представляют значительный самостоятельный интерес.
Получение корректных теоретических предсказаний КХД для жестких процессов является фундаментальной проблемой современной физики высоких энергий. Подобные процессы являются также предметом экспериментального изучения на ускорителях в экспериментах с меньшей энергии (JLab, J-PARC, COMPASS, NICA).
Изучение этих процессов основывается на теоремах факторизации эффектов физики больших и малых расстояний — взаимодействие партонов (кварков и глюонов) на малых расстояниях описывается методами теории возмущений КХД, а непертурбативные эффекты больших расстояний учитываются с помощью соответствующего выбора партонных распределений в протоне. Обычно такие распределения получают с помощью уравнений эволюции DGLAP; при этом поперечными импульсами начальных партонов пренебрегают (так называемое коллинеарное приближение КХД).
При рассмотрении более сложных процессов и повышении точности возникает необходимость учета новых теоретических эффектов в коллинеарном подходе и включения новых партонных равпределений Однако в области высоких энергий становится необходим учет дополнительных вкладов от больших логарифмических членов, пропорциональных ln s ~ ln 1/x (где х — переменная Бьеркена), которые не учитываются уравнениями DGLAP. Учет таких членов  производится с помощью уравнений BFKL или CCFM в рамках kt- факторизационного подхода КХД.
В рамках данного проекта был рассмотрен ряд важных процессов СМ, изучаемых на современных коллайдерах, и получены предсказания kt-факторизационного подхода КХД для их сечений и иных наблюдаемых. В частности, были детально изучены процессы парного рождения прямых фотонов, лептонных пар Дрелла-Яна, ассоциативного рождения прямых фотонов и тяжелых (c и b) кварков, J/Psi мезонов в протон-протонных и протон-антипротонных столкновениях. Впервые (в рамках используемого kt-факторизационного подхода) был учтен вклад петлевой поправки фотон-глюонного рассеяния в сечение инклюзивного и ассоциативного рождения прямых фотонов и струй на коллайдере HERA, величина которого оказалась существенной (порядка 15%). Кроме того, была предложена новая параметризация неинтегрированной функции распределения глюонов в протоне с учетом эффектов насыщения глюонной плотности, параметры которой были найдены исходя из условия наилучшего описания данных LHC, полученных для спектров инклюзивного рождения адронов в протон- протонных взаимодействиях. Показано, что такой вид функции распределения глюонов не противоречит последним экспериментальным данным, полученным на коллайдере HERA для структурных функций протона. Тем самым установлена связь между мягкими процессами, исследуемыми на LHC, и физикой малых, изучаемой на коллайдере HERA. Проведены расчеты сечения двойных партонных рассеяний и выхода пар W-бозонов с одинаковым знаком заряда в столкновениях протон-свинец для энергий LHC, на основе которых показана эффективность использования данного канала для экспериментального анализа характеристик двойных партонных рассеяний. Проведен расчет сечения рождения пар J/ψ-мезонов через механизм двойного партонного рассеяния в столкновениях ионов свинца при энергиях LHC и обоснована важность учета данного механизма для интерпретации экспериментально наблюдаемой модификации спектра J/ψ-мезонов в ядро-ядерных соударениях по сравнению с протон-протонными взаимодействиями. Рассмотрены новые эффекты в коллинеарном подходе при малых x. Исследован переход между жесткой и мягкой областями в распределениях, зависящих от поперечного импульса, и в двойных партонных распределениях.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-00080

1.2. Руководитель проекта
Джолос Ростислав Владимирович

1.3. Название проекта
Структура тяжелых и экзотических ядер и ее влияние на моды распада и взаимодействие ядер

1.4. Код и название  Конкурса
А – Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Получены выражения для потенциальной энергии ядра как функции параметров квадрупольной и октупольной деформации. Изучены эффекты сигнатуры и расщепления по четности в спектрах ядер и их влияние на свойства киральных полос. Рассчитано отношение массовых коэффициентов для гамма-колебательного и вращательного движения в хорошо деформированных аксиально-симметричных ядер. Исследована структура низколежащих состояний нечетно-нейтронных ядер с Z ~100. Микроскопически рассчитаны массовые коэффициенты для двойных ядерных систем. Предложены оптимальные реакции передач со стабильными и радиоактивными ядрами для получения сильно нейтроноизбыточных ядер.
Исследована возможность синтеза нейтронодефицитных ядер в кластерном испарительном канале реакций полного слияния. Рассчитаны массово-энергетического распределения продуктов деления тяжелых ядер, для которых имеются экспериментальные данные. В рамках квантового диффузионного подхода исследованы роли деформации и передачи нуклонов на подбарьерное слияние, приводящее к образованию тяжелых ядер.
За отчетный годовой этап опубликовано 9 и приняты для публикации еще 2 работы. По результатам исследований сделано 7 докладов на международных конференциях и совещаниях.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-01005

1.2. Руководитель проекта
Котиков Анатолий Васильевич

1.3. Название проекта
Партонные распределения и функции фрагментации из КХД анализа данных глубоконеупругого рассеяния

1.4. Код и название  Конкурса
А – Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Мировые данные по глубоконеупругому рассеянию на фиксированной мишени (BCDMS, SLAC, NMC) обработаны в высших порядках теории возмущений. Показано, что устранение кинематических областей с большими систематическими ошибками, приводит к значению константы связи сильного взаимодействия, которое находится в хорошем согласии со средним мировым.
Предложена новая форма КХД факторизации для инклюзивных процессов при высоких энергиях. Использование этих результатов приводит к физическим ограничениям на выбор параметризации партонных распределений.
Формула прямой связи между партонными распределениями в лидирующем и следующим за лидирующим порядках КХД, применена к расчету неполяризованных и поляризованных валентных партонных распределений.
Впервые анализ данных структурной функции F3 проведен в рамках аналитической теории возмущений с учетом вклада высших твистов.
Проведен анализ мировых данных по инклюзивному поляризованному глубоконеупругому рассеянию, включая новейшие, 2014 года, данные коллабораций COMPASS и CLAS. Получено отрицательное во всей измеренной кинематической области распределение поляризованных странных кварков, хотя используемая параметризация допускала и знакопеременное решение.
Исследованы усредненные по спину асимметрии азимутального распределения положительно и отрицательно заряженных адронов, рожденных в глубоконеупругом рассеянии мюонов с импульсом 160 ГэВ/c на 6LiD мишени. Амплитуды трех азимутальных модуляций cos ϕh, cos 2ϕh  и  sin ϕh были получены как бинируя данные отдельно по каждой из кинематических переменных x, z или pTh , так и используя трехмерную сетку по всем этим переменным.
Проведены измерения азимутальной асимметрии рождения диадрона в глубоконеупругом рассеянии мюонов на поперечно поляризованной протонной (NH3) мишенях. Они предоставляют независимый доступ к функции распределения поперечности посредством измерения асимметрии Коллинза в рождении одного адрона. Показано, что наблюдается примерное равенство асимметрии Коллинза и диадронной асимметрии, что позволяет предположить общий физический механизм.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-01-00647

1.2. Руководитель проекта
Ширков Дмитрий Васильевич

1.3. Название проекта
Аналитичность и симметрия в КТП-описании сильных взаимодействий

1.4. Код и название  Конкурса
А – Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Предложена модификация стандартной теории возмущений КХД, которая приводит к регулярному в инфракрасной области поведению инвариантного заряда и, таким образом, позволяет использовать пертурбативные разложения в КХД анализе в области  Q2<1 ГэВ2. Конечное и регулярное поведение инвариантного заряда в такой модификации обеспечивается заменой обычного ультрафиолетового логарифма ln(Q2) на `массивный’ логарифм ln(Q2+Mgl2), который содержит единственный свободный параметр, определяемый массой глюбола Mgl
Завершено одномасштабное обобщение процедуры оптимизации Бродского–Лепажа–Маккензи (БЛМ) для рядов на нелидирующие порядки теории возмущений для оценки физических величин. Исследованы феноменологические связи с опубликованными в 2012 г. работами S. Brodsky (США) и соавторов, существенно использующих идеи и методы, развитые в работах из нашего предыдущего проекта. Выявлены теоретические и феноменологические противоречия в подходе S. Brodsky. Введены и исследованы новые характеристики адронов – обобщенные ``обрезанные моменты’’ партонных распределений.
Завершен сравнительный анализ теоретических предсказаний по переходному формфактору пиона g*g–>π0 в КХД в порядке O(αs) со всеми экспериментальными данными Belle(2012), BaBar(2009), CLEO(1998) и CELLO(1991). Установлено соответствие теоретических предсказаний со всеми, соответствующими скэйлингу, данными.
Расширенный КХД анализ поляризованного правила сумм Бьеркена, выполненный с использованием четырехпетлевого выражения для коэффициентной функции CBj(αs) и недавних низкоэнергетических Jefferson Lab и COMPASS данных, показал проявление асимптотической природы пертурбативного разложения в области Q2 <1 ГэВ2 и, следовательно, включение четвертого слагаемого в разложении для CBj (as) не улучшит точности теоретических расчетов в этой области.
Построено аналитическое продолжение для дисперсионного представления аксиальной аномалии для случая одного реального и одного виртуального (-Q2=q2<0) фотонов во времениподобную область (q2>0) и, на этом основании, внемодельным способом получены предсказания для переходных формфакторов псевдоскалярных адронов (π, η, η’) во времениподобной области, в частности, в области малых виртуальностей фотона в области q2<0.5 ГэВ2. Результат находится в хорошем согласии с существующими данными.
Исследованы аналитические свойства двухточечного коррелятора векторных токов в решеточной КХД во внешнем абелевом калибровочном поле. Определен спектр адронных состояний и получены статические и динамические характеристики векторных мезонов в магнитном поле.
В рамках аналитической теории возмущений продемонстрирована возможность проведения КХД анализа данных по структурной функции глубоконеупругого рассеяния F3(x,Q2), несинглетной комбинации поляризованных партонных распределений Δq3(x,Q2) и функции фрагментации пиона 〖  D〗_Uv^(π+) (z,Q2).

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-02-00723

1.2. Руководитель проекта
Юкалов Вячеслав Иванович

1.3. Название проекта
Квантовая динамика холодных бозонов и фермионов в ловушках и оптических решетках

1.4. Код и название Конкурса
А – Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Развит общий теоретический подход для описания динамических свойств сильно неравновесных конечных Бозе-систем. Вычислены аномальные средние конденсата Бозе-Эйнштейна при низких температурах и исследованы критические свойства атомных систем с конденсатом вблизи точки фазового перехода. Описано образование гранулированных структур Бозе-Эйнштейновсого конденсата в ловушках при действии внешнего осциллирующего потенциала. Предложена теория точного описания основного состояния Бозе газа. Подтверждено, что квазиадиабатический туннельный транспорт атомного конденсата Бозе-Эйнштейна между двумя потенциальными ямами ловушки, генерируемый сдвигом промежуточного барьера, может приближенно рассматриваться как проявление стационарного эффекта Джозефсона. При критической скорости движения барьера, соответствующей критическому току в cверхпроводниках, происходит переход от квазиабатического транспорта к высокочастотным осцилляциям Джозефсона. Критическая скорость и качество транспорта кардинально зависят от взаимодействия в конденсате и способа движения барьера.
Сформулирована модель для анализа эффектов спин-орбитального взаимодействия на явления переноса электронов через карбоновые нанотрубки. Разработан новый теоретический подход для анализа проблемы самоорганизации заряженных частиц, взаимодействующих посредством сил Кулона, запертых в геометрии диска при нулевых температурах.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-02-00494

1.2. Руководитель проекта
Казаков Дмитрий Игоревич

1.3. Название проекта
Суперсимметричные модели теории поля и суперсимметричная феноменология

1.4. Код и название Конкурса
А – Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Проведено исследование суперсимметричных теоретико-полевых моделей с расширенной суперсимметрией в пространстве-времени размености D=4 и D=6. Кроме того, в свете последних экспериментальных данных проанализированы возможности обнаружения различных проявлений суперсимметрии в ускорительных экспериментах и астрофизике. Основные результаты включают в себя:
– предложен простой и эффективный метод вычисления многопетлевых лестничных диаграмм на массовой поверхности в пространстве-времени размерности D=6;
– в неперенормируемой N=(1,1) суперсимметричной теории в D=6 измерениях вычислены различные асимптотики четырѐхточечных амплитуд рассеяния на массовой поверхности и предпринята попытка просуммировать соответствующие вклады во всех порядках теории возмущений;
– с помощью геометрической интерпретации форм факторов операторов из супермультиплета тензора энергии импульса в N=4 суперсимметричной теории Янга-Миллса, продемонстрирована эквивалентность различные видов рекуррентных соотношений (BCFW и all-line shift) в рамках формализма моментных твисторов;
– проведено сравнение сектора темной материи в минимальном (МССМ) и неминимальном (НМССМ) суперсимметричном расширении Стандартной модели с учетом дополнительного ограничения, накладываемого на массу хиггсовского бозона (126 ГэВ). Проанализированы перспективы обнаружения суперсимметричных частиц в эксперименте XENON1T и на LHC при энергии в 14 ТэВ;
– в рамках МССМ проведено всесторонее исследование теоретические неопределенности предсказаний, связанных с неучтенными ранее трехпетлевыми вкладами в ренормгрупповые уравнения и двухпетлевыми “пороговыми” поправками к константам связи СМ в публичных;
– в разработанный ранее компьютерный код Peng4BSM@LO добавлена возможность вычислять однопетлевые вклады (“типа пингвин”) в вильсоновские коэффициенты операторов, содержащих вместо векторого поля скалярное.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-02-00351

1.2. Руководитель проекта
Мележик Владимир Степанович

1.3. Название проекта
Теоретическое исследование атомных столкновений в ограниченной геометрии оптических ловушек

1.4. Код и название  Конкурса
А – Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (1 – итоговый)
1

1.7. Аннотация
Разработаны вычислительные схемы и созданы пакеты компьютерных программ для расчета параметров рассеяния при парных атомных столкновениях в 2D геометрии оптической ловушки и спектра связанных состояний двухатомных 2D систем. Численно исследована зависимость спектра связанной двухатомной 2D системы от интенсивности межатомного взаимодействия и ширины удерживающей ловушки. Продемонстрирована высокая эффективность разработанной вычислительной схемы на примере численного решения задачи о двумерном (2D) рассеянии на цилиндрическом потенциале с эллиптической границей и диполь-дипольных 2D столкновениях. Воспроизведен недавний результат С. Тикнора (Phys. Rev. A84, 032702 (2011)) для 2D рассеяния при парных столкновениях поляризованных диполей, и численно исследованы резонансы в анизотропном 2D рассеянии неполяризованных диполей.
Основные результаты опубликованы в работе E.A. Koval, O.A. Koval, and V.S. Melezhik, Phys. Rev. A89, 052710 (2014), частично докладывались на международных конференциях 23th Annual International Laser Physics Workshop (LPHYS‟14), 14-18 July 2014, Sofia, Bulgaria и 46th Conference of the European Group on Atomic Systems (EGAS46), 1-4 July 2014, Lille, France.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-90430

1.2. Руководитель проекта
Иванов Евгений Алексеевич

1.3. Название проекта
Суперсимметрия, теория струн и модели высших спинов

1.4. Вид конкурса
Укр_ф_а - Конкурс совместных инициативных российско-украинских научных проектов 2013 года

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (1 – итоговый)
1

1.7. Аннотация
Построен новый гибридный подход к 4D самодуальным теориям, унифицирующий Лоренц- и O(2) дуально-ковариантный подход Пасти, Сорокина и Тонина в формулировке с единственным вспомогательным тензорным полем. - Построены и изучены классические и квантовые d=1 сигма-модели Весса-Зумино на SU(n|1)/U(n) фермионных фактор-пространствах, являющиеся специальными суперсимметричными расширениями классической модели Ландау для заряженной частицы с фермионными степенями свободы. Доказана унитарность построенных квантовых моделей.
Построены новые N=2 суперсимметричные квантовые сигма-модели, получаемые из суперполевого действия (1,2,1) мультиплетов с антисимметричным членом в метрике таргетного пространства. Показано, что в двумерном случае, когда метрика таргетного пространства определяется исключительно антисимметричным тензором, соответствующая квантовая система обладает скрытой N=4 суперсимметрией.
 Построено новое SU(2|1), d=1 суперпространство посредством деформации стандартного N=4, d=1 суперпространства. Описаны применения, как на классическом, так и на квантовом уровне, предложенного формализма для моделей суперсимметричного кэлерова осциллятора вне и на массовой поверхности на основе обобщенного кирального SU(2|1) d=1 суперполя с внемассовым составом (2,4,2).
Рассмотрены модели с супермультиплетом (1,4,3), обладающие деформированной суперсимметрией, и установлена их связь с d=1 системами со «слабой суперсимметрией».
Найдена динамическая система для изоспиновых частиц в n-мерных кватернионных проективных пространствах на фоне БПСТ-инстантона посредством редукции свободной частицы в (2n+1)-мерном комплексном проективном пространстве и построена новая осцилляторно-подобная суперинтегрируемая система путем добавления «кватернионного осцилляторного потенциала» к полученной системе.
Построено новое действие для теории N=2 Борна-Инфельда с помощью вспомогательного кирального суперполя и проведена проверка самодуальности теории N=2 Борна-Инфельда со спонтанно нарушенной N=4 суперсимметрией.
Предложен новый метод рекурсивного вычисления N=2 действия Борна-Инфельда в рамках нелинейной реализации N=4 центрального заряда на N=2 суперполевых напряженностях.
Найдены двухпетлевые квантовые поправки к низкоэнергетическому эффективному действию в трехмерных моделях N=2 и N=4 суперсимметричной электродинамики. Вычислены двухпетлевые квантовые поправки к метрике пространства модулей скалярных полей в N=2 суперсимметричной электродинамике и показано отсутствие двухпетлевых квантовых поправок к данной метрике в модели N=4 электродинамики.
Изучены электромагнитное и гравитационное взаимодействия массивного поля со спином 3/2 в четырехмерном пространстве анти-де Ситтера.
Выведен лагранжиан для массивных бозонных полей высших спинов, взаимодействующих с динамическим гравитационным полем в первом порядке по гравитационному полю на фоне трехмерного пространства (анти)де-Ситтера. Установлено, что, в отличие от теории в высших измерениях, построенная теория допускает аналитический предел нулевой массы.
Изучено взаимодействие полей высших полуцелых спинов с фоновым постоянным электромагнитным полем в плоском пространстве произвольной размерности.
Получены в явном виде кубичные вершины гравитационного взаимодействия массивных бозонных полей высших спинов в трехмерном пространстве. Установлено, что, в отличие от безмассовой теории в трех измерениях, для построения четвертичных вершин и полной нелинейной теории массивных полей необходимо введение бесконечного набора динамических полей со всеми спинами.
Найден явный вид супердетерминанта зависящих от полей БРСТ преобразований в теории поля Янга-Миллса. Изучены конечные и зависящие от полей преобразования БРСТ в рамках Sp(2)-обобщенного гамильтонова квантования динамических систем со связями.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-91330

1.2. Руководитель проекта
Иванов Евгений Алексеевич

1.3. Название проекта
Расширенная суперсимметрия в калибровочной теории, гравитации и интегрируемых моделях

1.4. Вид конкурса
ННИО_а – Совместный конкурс с ННИО: инициативные

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета
Итоговый (2013-2014)

1.7. Аннотация
Предложен формализм построения U(1) самодуальных нелинейных N=1 суперсимметричных теорий с вспомогательными киральными спинорными суперполями. Самодуальность в этом подходе эквивалентна явной U(1) симметрии взаимодействия вспомогательных суперполей. Построены самодуальные суперсимметричные модели с высшими производными. Формализм вспомогательных киральных спинорных суперполей обобщен на случай U(N) дуальной симметрии.
Рассмотрен формализм построения самодуальной нелинейной N=2 суперсимметричной теории, использующий U(1) инвариантное взаимодействие кирального скалярного суперполя. Этот формализм применен в N=2 модели Борна-Инфельда, основанной на спонтанном нарушении N=4 суперсимметрии. Доказано, что N=4 суперсимметрия вытекает из спонтанно нарушенной симметрии, генерируемой центральным зарядом.
Формулировка U(1) самодуальности через вспомогательные тензорные поля обобщена на случай Sp(2, R) дуальности в теориях с калибровочными и скалярными косетными полями.
Построена наиболее общая кубическая вершина взаимодействия массивных полей высших спинов со скалярным полем и показано, что калибровочная инвариантность не гарантирует сохранение правильного числа распространяющихся степеней свободы и причинность. Найдено двухпетлевое эффективное действие типа Гейзенберга-Эйлера в моделях трехмерной электродинамики с расширенной суперсимметрией.
В двумерном искривленном пространстве построены новые интегрируемые системы, обладающие интегралом движения третьего, либо четвертого порядка по скоростям.
Предложена новая версия регуляризации высшими ковариантными производными в N=2 суперсимметричных моделях квантовой теории поля, сформулированных в N=1 суперпространстве.
Построены суперпространства, содержащие двумерную и трехмерную сферу в бозонном секторе и имеющие четыре грассмановых координаты в фермионном секторе. На таких суперпространствах определены классические действия для калибровочных суперполей и суперполей материи с различным числом суперсимметрий.
Изучены конечные зависящие от полей БРСТ преобразования в рамках БВ-метода квантования калибровочных полей общего вида.
Предложена конструкция функционала горизонта Грибова в теории поля Янга-Миллса с использованием калибровок, отличных от калибровки Ландау. Дана формулировка теории Грибова-Цванцигера в произвольных допустимых калибровках.
Построены новые динамические реализации супералгебры su(1,1|2), описывающие взаимодействие мультиплета типа (0,4,4) с мультиплетами типа (1,4,3), (3,4,1) и (4,4,0). Предложена новая модель N=4 суперчастицы на фоне d=5, N=2 супергравитации, взаимодействующей с одним векторным мультиплетом.
Продолжалась работа по доказательству гипотезы о гармонических сферах и применению методов некоммутативной геометрии к исследованию магнитного оператора Шредингера.
Построена новая версия SU(2|1) суперпространства на мировой линии как деформация стандартного N=4, d=1 суперпространства и показано, что она обеспечивает описание суперсимметричной кэлеровой осцилляторной модели вне и на массовой поверхности. Рассмотрены как классический, так и квантовый случаи.
Представлены D=3 и D=4 модели массивных частиц, движущихся в расширенном пространстве-времени с D-1 дополнительными векторными координатами. Результатом квантования этих моделей является бесконечный набор массивных свободных полей высших спинов. Построены две классически эквивалентные формулировки: одна с гибридной пространственно-временной/биспинорной геометрией, тогда как в основе второй лежит свободная двух-твисторная динамика со связями.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-12168

1.2. Руководитель проекта
Адамян Гурген Григорьевич

1.3. Название проекта
 Теоретическое изучение синтеза и структуры сверхтяжелых ядер

1.4. Вид конкурса
офи_м – Конкурс ориентированных фундаментальных исследований по актуальным междисциплинарным темам

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Рассмотрено формирование и эволюция двойных ядерных систем в реакциях полного слияния. Учтен процесс конкуренции образования составного ядра и квазиделения. На основе микроскопических расчетов приводятся аргументы, подтверждающие правильность нашего подхода к формированию составного ядра. Рассмотрены изотопические тенденции сечений образования тяжелых ядер в реакциях полного слияния. Изучены эффекты сигнатуры и расщепления по четности в спектрах тяжелых ядер и их влияние на свойства киральных полос. Рассчитаны плотности внутренних состояний трансактинидов. Основываясь на квазичастично-фононной модели ядра исследована структура возбужденных состояний с энергией до 1 МэВ нечетных ядер с Z ~100. Разработана и проверена схема расчета распределений по массе продуктов деления тяжелых ядер. Изучена оболочечная структура ядер в возможных цепочках альфа-распада 115 элемента. На основе двуцентровой оболочечной модели рассчитаны энергии одноквазичастичных (для нечетных ядер) и двухквазичастичных (для четных ядер) состояний. В рамках релятивистской модели среднего поля рассчитаны спектры квазичастичных состояний ядер с Z>100. Сравнение зависимости параметра плотности уровней от массы и заряда исследованных сверхтяжелых ядер показало, что релятивистская модель среднего поля и двуцентровая оболочечная модель приводят к похожим результатам. При малых энергиях возбуждения (10-30 МэВ) рассчитанные  параметры плотности уровней имеют минимумы для числа протонов в области Z=116-120, и для числа нейтронов N=184. Изучено затухание оболочечных эффектов сверхтяжелых ядер с энергией возбуждения. На основе теории ядерных реакций предложены новые методы извлечения парциальных и полных сечений реакций и захвата (полного слияния) из экспериментальных данных по упругому и квазиупругому рассеянию. Предсказаны сечения образования нейтронно-избыточных изотопов в реакциях многонуклонных передач с использованием стабильных и радиоактивных пучков. Указано на возможное влияние поляризации ядерной поверхности на динамику столкновения тяжелых ядер.
Результаты исследований по проекту за два года опубликованы в 26 работах в рецензируемых изданиях, 2 работы приняты к публикации. По результатам исследований за 2014 год сделано 8 докладов на международных конференциях и совещаниях.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект

Объединенный институт ядерных исследований
   
    


 

ЛАБОРАТОРИЯ НЕЙТРОННОЙ ФИЗИКИ



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-02-00003

1.2. Руководитель проекта
Никитенко Юрий Васильевич

1.3. Название проекта
Оптика поляризованных нейтронов в осциллирующем магнитном поле

1.4. Вид конкурса
а_Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета (1 итоговый)
1

1.7. Аннотация
Зарегистрирован нейтронный магнитный резонанс при отражении нейтронов от магнитной плёнки.
Проведены исследования отражения нейтронов от пермаллоевой плёнки, помещённой в статическое поле большой напряжённости(до 6.3кОе) и осциллирующее поле в частотном диапазоне 2060 МГц и мощностью 1 Вт. Наблюдены спинзависимые эффекты с разной величиной переданной энергии нейтрону , соответствующие прохождению нейтронов через доменные стенки и домены. Наблюдён эффект не спинзависимого диффузного рассеяния нейтронов, предположительно связанный с дрожанием поверхности плёнки благодаря магнитострикции. В реультате сформулирован метод исследований неоднородного состояния на основе эффекта расщепления нейтронной волны, заключающийся в измерении интенсивности рассеянных нейтронов при передачах энергии, кратных энергии взаимодействия нейтрона с магнитной индукцией в плёнке. Проведены на пучке нейтронов тестовые измерения нейтронного резонанса в структурах с малыми толщинами (1100нм) пермаллоевого слоя. Разработан и изготовлен электромагнитно изолированный блок образца с воздушным охлаждением, позволяющий увеличить подводимую к образцу мощность до 100вт. Выполнены расчёты, обосновывающие возможности измерения пространственных профилей индукции постоянного поля и индукции осциллирующего поля. Показано, что рефлектометрия в осциллирующем поле дополняет и расширяет рефлектометрию нейтронов в постоянном поле, в частности, позволяет расширить диапазон измеримых толщин магнитных слоёв. Рассмотрен вопрос об отражении нейтронов от веерноподобной магнитной системы, которая по характеру отражения нейтронов подобна отражению нейтронов в осциллирующем магнитном поле. Рассмотрены возможности проведения экспериментов с расщеплением нейтронной волны в осциллирующем поле.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-02-00649

1.2. Руководитель проекта
Авдеев Михаил Васильевич

1.3. Название проекта
Малоугловое рассеяние рентгеновских лучей и нейтронов на кластерах с полидисперсными, в том числе неоднородными и магнитными структурными единицами в разупорядоченных наносистемах

1.4. Вид конкурса
а_Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета (1 итоговый)
1

1.7. Аннотация
Рассмотрен ряд актуальных задач в физике кластеров наночастиц в отношении определения их структурных параметров с помощью малоуглового рассеяние рентгеновских лучей и тепловых нейтронов. Проведены расчеты и анализ рассеяния на модельных фрактальных кластерах, состоящих как из монодисперсных, так и полидисперсных структурных единиц. Как результат, уточнены выражения для двухуровневого закона рассеяния на фрактальном кластере из наночастиц. Рассмотрено влияние структурных особенностей распределения рассеивающей плотности внутри наночастиц, составляющих кластер, на кривые малоуглового рассеяния. Выделены различные случаи в отношении разной степени неоднородности частиц.
Проведены и проанализированы соответствующие эксперименты по малоугловому рассеянию для актуальных наносистем, включая агрегатные спиртовые растворы тетраэтоксисилана с водой (высокооднородные частицы); порошки и жидкие дисперсии наноалмазов (слабонеоднородные частицы), магнитные жидкости и композиционные порошки магнитных наночастиц (высоконеоднородные частицы). Показано, что во всех случаях полидисперсность наночастиц и кластеров дает существенный вклад в наблюдаемое рассеяние и определяет вид малуогловых кривых. Получены аналитические выражения для инвариантов кривых малоуглового рассеяния (средняя плотность рассеяния, радиус инерции, интенсивность рассеяния в нулевой угол, породовский объем, базисные функции) кластерами полидисперсных частиц с диффузной поверхностью.
Для случая малого показателя диффузности предложен непрерывный профиль плотности рассеяния частиц, который позволяет существенно упростить зависимости инвариантов рассеяния от контраста. Предложенный подход экспериментально проверен для жидких дисперсий наноалмазов, в частицах которых, как показывает малоугловое рассеяние, наблюдается широкий пространственный переход от алмазного состояния углерода внутри частиц к графитоподобному состоянию на поверхности. Для определения влияния степени структурной полидисперсности кластеров в жидких дисперсиях на промежуточную (между частицами и кластерам) область в рассеянии проведено разделение фаз «тяжелых» и «легких» кластеров с последующим анализом рассеяния для каждой из фаз. В случае жидких дисперсий наночастиц существенным может являться и вклад от специфической организации молекул растворителя на границе раздела, которая дополнительно промоделирована посредством методов молекулярной динамики для органических неполярных растворов поверхностноактивных компонент магнитных жидкостей. Исследовано влияние условий приготовления на структуру кластеров неоднородных комплексов в обозначенных выше системах. Проведено сравнение с данными дополняющих методик (атомносиловая микроскопия адсорбированных кластеров). Для систем с магнитными наночастицами проведено моделирование влияния частичного упорядочения магнитных моментов в фрактальных кластерах суперпарамагнитных наночастиц на магнитное рассеяние тепловых нейтронов в области межчастичных корреляций. Основу составили расчеты на модельных одномерных кластерах. Для рассеяния нейтронов на кластерах магнитных наночастиц в растворах проведена оценка вклада дополнительного магнитного рассеяния на фрактальных корреляциях в сравнении с вкладом ядерного рассеяния.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-02-00686

1.2. Руководитель проекта
Балагуров Анатолий Михайлович

1.3. Название проекта
Нейтронография в реальном времени для изучения фундаментальных закономерностей неравновесных процессов в конденсированных средах

1.4. Вид конкурса
а_Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета (1 итоговый)
1

1.7. Аннотация
Целью проекта являлась разработка методики изучения переходных и неравновесных процессов в конденсированных средах разного типа с помощью дифракции тепловых нейтронов в реальном времени. Методика была применена для анализа структурных фазовых переходов в сложных оксидах, процессов заряда-разряда в химических источниках электрического тока и переходных процессов в липидных мембранах. Планы работ по проекту в 2012–2014 годах полностью выполнены. На импульсном реакторе ИБР-2 в ОИЯИ создан специализированный дифрактометр для исследований переходных процессов: изготовлены и установлены прерыватель пучка барабанного типа, зеркальный нейтроновод, кольцевой детектор на обратных углах рассеяния, двухкоординатный ПЧД с площадью регистрации 200х200 мм2. В 2012–2014 годах по теме проекта проведены многочисленные дифракционные эксперименты и выполнен большой объем обработки полученных структурных данных. Проведены эксперименты с ферритом меди (CuFe2O4), в которых были обнаружены неизвестные ранее аспекты магнитного и структурного фазовых переходов. Подробное температурное сканирование позволило установить неизменность степени инверсии шпинели при переходе между структурными фазами и определить величины магнитных моментов катионов в разных кристаллографических позициях. Выполнены эксперименты, позволившие в реальном времени изучать структурные процессы при заряде – разряде коммерческого Li-аккумулятора с электродами из оливина и графита. Проведено сравнение хода процессов заряда/разряда для катода из чистого оливина и при допировании его ванадием. Анализ микроструктуры катода показал увеличение степени его дефектности при внедрении ванадия с одновременным улучшением электрохимических свойств катода. Проведено исследование модельных липидных мембран OSC, контролирующих проникновение веществ через слизистую оболочку ротовой полости млекопитающих. В нейтронных и синхротронных экспериментах определены периоды повторяемости присутствующих в мембране структурных фаз и характерные времена гидратации. В частности, установлено, что мембрана, приготовленная на основе сфингомиелена, при помещении в избыток воды гидратируется практически мгновенно: ее период повторяемости увеличивается на 10 Å за 1-2 минуты. Для получения дополнительной информации о липидных мембранах помимо дифракции использовался метод малоуглового рассеяния нейтронов. Исследовался процесс термотропной и лиотропной самосборки липидного бислоя в смешанных системах фосфолипид/cоль желчной кислоты, являющихся основой трансдермальных переносчиков лекарств. В реальном времени исследована морфология самосборки бислоя в системе ДМФХ/холат натрия, что позволило построить ее фазовую диаграмму. В лиотропной системе дипальмитоилфосфатидилхолин (ДПФХ)/дезоксихолат натрия (ДХН) исследовалась морфология липидных агрегатов при вариации содержания ДХН. Наиболее важным результатом является образование лентообразных структур предшествующих образованию липидного бислоя. Изучение фазовых переходов в модельных мембранах верхнего слоя кожи stratum corneum (SC) позволило сформулировать необходимые и достаточные условия образования в них длиннопериодной фазы

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-02-00794

1.2. Руководитель проекта
Козленко Денис Петрович

1.3. Название проекта
Структурные аспекты формирования сегнетоэлектрических и магнитных упорядоченных состояний в сложных оксидахмультиферроиках: исследования при высоких давлениях

1.4. Вид конкурса
а_Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета (1 итоговый)
1

1.7. Аннотация
Проведено комплексное исследование влияния высокого давления на кристаллическую, магнитную структуру и свойства мультиферроика RbFe(MoO4)2 методами нейтронной и рентгеновской дифракции, а также рамановской спектроскопии в диапазоне давлений 0 – 10 ГПа и температур 1.5 – 300 К. При давлении P ~ 1 ГПа наблюдался структурный фазовый переход из исходной тригональной фазы в новую моноклинную фазу высокого давления, который характеризуется широкой барической областью сосуществования двух фаз. Для тригональной фазы под давлением наблюдается увеличение zкомпоненты вектора распространения антиферромагнитной несоразмерной структуры q = (1/3, 1/3, qz) с 0.45 до 0.48. Дополнительные измерения магнитной восприимчивости указывают на отсутствие дальнего магнитного порядка в моноклинной фазе высокого давления, что подтверждается также оценками межатомных расстояний FeFe из структурных данных. Определены барические зависимости структурных параметров и колебательных мод исходной тригональной фазы и моноклинной фазы высокого давления. Установлено аномальное барическое поведение растягивающей моды симметрии A1g в моноклинной фазе, частота которой нелинейно уменьшается при сжатии.
Проведено исследование PT фазовой диаграммы мультиферроика BiMnO3 методами рентгеновской дифракции и рамановской спектроскопии. В области давлений 0 – 2 ГПа с повышением температуры наблюдалось два фазовых перехода – из исходной моноклинной фазы в изоструктурную моноклинную фазу высокой температуры при Т ~ 480 К и затем в орторомбическую фазу при Т ~ 770 K. Установлено, что изменение температуры фазового перехода между двумя моноклинными модификациями носит немонотонный характер – сначала она уменьшается при Р < 1.2 ГПа, а затем увеличивается. При этом температура перехода в орторомбическую фазу линейно уменьшается с большим барическим коэффициентом 56 K/ГПа. При Р ~ 2 ГПа и комнатной температуре наблюдался структурный фазовый переход в моноклинную фазу высокого давления, отличную по структурным параметрам от высокотемпературной моноклинной фазы. В области давлений P > 2 ГПа с повышением температуры наблюдался лишь один структурный фазовый переход в орторомбическую фазу, при этом температура перехода следовала такой же барической зависимости, как в области меньших давлений. Обнаружена новая орторомбическая фаза высокого давления симметрии Imma, которая существует при P > 20 GPa и комнатной температуре. Определены ее структурные параметры. Установлено подавление янтеллеровских искажений для этой фазы. Получены барические зависимости структурных параметров и частот колебательных мод для фаз высокого давления BiMnO3.
Проведено исследование кристаллической и магнитной структуры гербертсмитита, ZnCu3(OD)6Cl2 при высоких давлениях до 5 ГПа и температурах 1.5 – 300 К. Данное соединение при нормальном давлении имеет состояние спиновой жидкости, подобное наблюдаемому под давлением в некоторых мультиферроиках, например – YMnO3. Обнаружено, что приложение давления Р = 2.5 ГПа приводит к разрушению состояния квантовой спиновой жидкости в ZnCu3(OD)6Cl2 и появлению антиферромагнитного упорядочения с температурой Нееля TN = 6 К.
Проведено исследование влияния высокого давления на кристаллическую и магнитную структуру мультиферроикарелаксора PbFe0.5Nb0.5O3 методами нейтронной, рентгеновской дифракции и рамановской спектроскопии. Обнаружены 2 последовательных структурных перехода из исходной ромбоэдрической фазы R3m в моноклинную фазу Cm при Р = 5.5 ГПа и затем в моноклинную фазу Pm при Р = 8.5 ГПа. Симметрия антиферромагнитного порядка Gтипа при низких температурах в данном соединении остается неизменной, но температура Нееля уменьшается с барическим коэффициентом 3.4 K/ГПа. Проведено исследование влияния высокого давления на кристаллическую структуру двойного перовскитного соединения Pb2MgWO6, имеющего сегнетоэлектрические свойства. Под давлением P = 1 ГПа обнаружен структурный фазовый переход из антисегнетоэлектрической фазы в параэлектрическую фазу.
Начато исследование влияния высокого давления на кристаллическую и магнитную структуру мультиферроика YMn2O5 методом нейтронной дифракции. При давлении P ~ 1 ГПа обнаружено подавление низкотемпературной несоразмерной фазы.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-02-00902

1.2. Руководитель проекта
Франк Александр Ильич

1.3. Название проекта
Нейтрон в гравитационном поле земли

1.4. Вид конкурса
а_Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета (1 итоговый)
1

1.7. Аннотация
В рамках проекта был осуществлен квантовый эксперимент нового типа для проверки справедливости принципа эквивалентности для нейтрона. В этом эксперименте было получено, что гравитационная и инертная массы нейтрона равны с точностью 2х10Л(-3). Для продолжения работы на новом уровне точности необходимо было построить новый прибор. Он был построен и испытания его второй версии были проведены в ноябре-декабре 2011г. Они свидетельствовали, что прибор не только вполне технически работоспособен, но в какой-то мере уникален. Вместе с тем выяснилось, что светосила прибора недостаточна.
В рамках настоящего проекта в 2012г были проанализированы богатые экспериментальные результаты, полученные ранее. В результате был определен и осуществлен ряд мер по увеличению светосилы прибора. В ноябре-декабре 2012 г. на источнике УХН в Институте Лауэ-Ланжевена (Гренобль, Франция) был осуществлен полномасштабный тестовый эксперимент по проверке принципа эквивалентности нейтрона. Темп набора статистической точности составил 5х10л(-3) в сутки что достаточно для осуществления рабочего эксперимента. В этом же эксперименте проявились и некоторые систематические эффекты на изучение и подавление которых были направлены дальнейшие усилия. Одновременно совершенствовалась и экспериментальная установка, особенно в части системы управления спектрометром и сбора экспериментальных данных.
Поскольку явление дифракции нейтронов на движущейся решетке является методической основой проекта, большие усилия были направлены на его изучение. Полученные теоретические результаты позволили лучше понять один важный и ранее недооцененных источник систематического эффекта. Кроме того, стало ясно, что это явление необходимо более детально исследовать экспериментально. Для планируемых экспериментов по измерению спектров УХН при дифракции нейтронов на движущейся решетке была проделана большая работа, позволяющая использовать наш спектрометр в моде фурье-дифрактометра по времени пролета. Совсем недавно эта методика успешно опробована.
В эксперименте 2014г, еще не законченном в момент написания отчета, были получены очень важные данные, проливающие свет на природу ранее найденных систематических эффектов.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-06-00096

1.2. Руководитель проекта
Фронтасьева Марина Владимировна

1.3. Название проекта
Изучение антропо-геохимических связей в естественной среде обитания с помощью ядерно-физических аналитических методов

1.4. Вид конкурса
а_Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета (1 итоговый)
1

1.7. Аннотация
В проекте изучен химический состава волос человека по комплексу элементов как показателя уровня поступления химических элементов в организм человека, а также установлены связи содержания элементов в волосах с их содержанием в почве и растительности в локальных геохимических условиях. В работе использованы современные аналитические методы: эпитепловой нейтронный активационный анализ и атомная абсорбционная спектрометрия, являющиеся наиболее адекватными и взаимодополняющими методами для определения большого набора химических элементов. В качестве экспериментального материала использованы образцы волос человека, почвы и растительности с территории Горного Алтая. Установлен уровень и распределение концентраций химических элементов в естественной геохимической среде; выявлен размах изменчивости элементного состава волос в различных эколого-геохимических условиях. Настоящий проект является комплексным исследованием антропо- геохимических связей в естественной среде обитания. Современные методы и одновременное изучение природных образцов (почва, растительность) в дополнение к многоэлементному анализу волос и морфофизиологическим характеристикам позволили получить новые данные, которые могут быть использованы для прогноза нарушений антропо-геохимических связей при проживании на территориях, подверженных антропогенному воздействию.
Полученные результаты вносят вклад в систему социально-гигиенического и экологического мониторинга окружающей среды.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-00657

1.2. Руководитель проекта
Лычагин Егор Валериевич

1.3. Название проекта
Изучение неупругого рассеяния ультрахолодных нейтронов с малой передачей энергии на жидких фторполимерных покрытиях

1.4. Вид конкурса
А_Конкурс инициативных научно-исследовательских  проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (1 итоговый)
1

1.7. Аннотация
Для достижений целей, заявленных в проекте, необходимо было провести модернизацию имеющегося в распоряжении у группы Большого гравитационного спектрометра. В 2013 году были разработаны и изготовлены:
– узел для обрезания спектра УХН снизу (для работы с узким начальным спектром УХН);
– новый поглотитель УХН (для более резкого/быстрого обрезания спектра сверху);
– узел для работы с жидкими поверхностями.
Были проведены ремонтные работы: переполнение и настройка имеющихся детекторов УХН, ремонт системы нагрева спектрометра. После подготовки экспериментальной установки были проведены запланированные измерения: прецизионное измерение спектра нагретых нейтронов и измерение зависимости вероятности малого нагрева от температуры при отражении УХН от поверхности безводородного масла фомблин. Температурная зависимость была измерена как в процессе охлаждения образца, так и в процессе его отогрева.
В 2014 году был проведѐн анализ полученных экспериментальных данных. Во-первых, было проведено сравнение полученных нами данных с данными, имеющимися в литературе.
Измерение температурной зависимости вероятности малого нагрева УХН на масле фомблин проводилось ранее в работе [A.P. Serebrov at all, Physics Letters A 309 (2003) 218–224.]. Измерения были проведены таким образом, что между спектром «освещающих» образец УХН и наблюдаемой частью спектра нагретых нейтронов (ВУХН) был большой энергетический зазор («мертвая зона») ~30 см. Наличие широкой мѐртвой зоны позволяет интерпретировать полученную температурную зависимость либо как результат изменения полной вероятности малого нагрева, либо как результат изменения спектра нагретых нейтронов, т.е. перемещения части спектра в «мѐртвую зону».
Наши измерения были проведены с максимально уменьшенной «мѐртвой зоной» (до 5 см), т.е. спектр регистрируемых нагретых нейтронов почти вплотную примыкал к начальному спектру УХН. При этом полученные нами результаты хорошо согласуются с результатами упомянутой работы, что может говорить о том, что спектр ВУХН остается одинаковым при всех температурах и меняется только полная вероятность малого нагрева. Во-вторых, было проведено сравнение полученных в эксперименте зависимостей (температурной зависимости наблюдаемого эффекта и зависимости наблюдаемого эффекта от величины переданной энергии) с предсказаниями, сделанными в рамках модели поверхностных волн и модели поверхностных наночастиц. Полученная в рамках модели поверхностных наночастиц зависимость счѐта регистрируемых нейтронов от положения поглотителя хорошо описывает экспериментально полученную зависимость. В то время как модель поверхностных волн хорошо описывает наблюдаемую в эксперименте температурную зависимость. Для того чтобы остановить выбор на одной из моделей необходимо провести дополнительные исследования как теоретические так и экспериментальные. Так, например, недостатком модели поверхностных наночастиц является произвольное распределение частиц по размерам. Необходимы теоретические обоснования для выбора этого распределения или непосредственное экспериментальное его определение. Однако выбор метода для такого эксперимента представляется затруднительным — известные нам методы не смогут предоставить необходимую информацию.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-01460

1.2. Руководитель проекта
Куклин Александр Иванович

1.3. Название проекта
Исследование флуктуаций в липидных мембранах вблизи критической точки

1.4. Вид конкурса
А_Конкурс инициативных научно-исследовательских  проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
В 2014 в рамках проекта было исследовано влияние нитрата серебра и урокановой кислоты на структуру и фазовое состояние липидного слоя, а также предложен подход к описанию фазовых переходов в липидном бислое, основанный на систематической, хорошо разработанной и описанной теорией среднего поля в окрестности линии фазового перехода, теоретической модели – теории фазовых переходов Ландау. Кроме того, методом малоуглового рассеяния нейтронов и рентгеновского излучения были проведены температурные исследования липидных нанодисков.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-02-00353

1.2. Руководитель проекта
Белушкин Александр Владиславович

1.3. Название проекта
Структурные механизмы полиморфных фазовых переходов в сложных молекулярных кристаллах

1.4. Вид конкурса
А_Конкурс инициативных научно-исследовательских  проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Для получения детальной информации о структурных механизмах полиморфных фазовых переходов в сложных молекулярных кристаллах в отчетном году исследовались кристаллическая структура и атомная динамика органических кристаллов: хлорпропамида C10H13ClN2O3S, флюканазола C13H12F2N6O и резорцинола C6H4(OH)2 методами нейтронной и рентгеновской дифракции, рамановской спектроскопии в широком диапазоне давлений и температур. Установлено, что в молекулярном кристалле хлорпропамида наблюдается два последовательных полиморфных фазовых перехода при давлениях P~1.2 ГПа и P~3.2 ГПа. Кристаллическая структура обеих этих индуцированных давлением полиморфных форм хлорпропамида описывается моноклинной симметрией, а различаются они параметрами элементарной ячейки. При высоком давлении P>17 ГПа наблюдается аморфизация хлорпропамида.
В молекулярном кристалле флюканазоле C13H12F2N6O впервые обнаружен полиморфный фазовый переход в форму с триклинной симметрией P1, отличающейся от исходной формы параметрами элементарной ячейки. Этот фазовый переход характеризуется аномалиями в барическом поведении параметров и объема элементарной ячейки и основных вибрационных мод этого молекулярного кристалла. Начаты исследования влияния высокого давления на кристаллическую структуру резорцинола C6H4(OH)2. При высоком давлении P=5.2 ГПа обнаружен полиморфный фазовый переход в фазу высокого давления с моноклинной структурой и пространственной группой P21. Определены параметры элементарной ячейки для этой формы резорцинола.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-02-00688

1.2. Руководитель проекта
Киселев Михаил Алексеевич

1.3. Название проекта
Структура и проницаемость липидных мембран кожи – нейтронные и синхротронные исследования

1.4. Вид конкурса
А_Конкурс инициативных научно-исследовательских  проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Созданы модельные липидные мембран stratum corneum (SC) на основе короткоцепочечного церамида 6 (церамид 6/ жирные кислоты/ холестерин/ сульфат холестерина) и длинноцепочечного церамида 1 (церамид1/церамид 6/ жирные кислоты/ холестерин/ сульфат холестерина) для измерений методом дифракции нейтронов и для измерений методом дифракции рентгеновского синхротронного излучения.
На установке Real time diffractometer (RTD) реактора ИБР-2 были проведены испытания камеры с избытком воды. Испытания камеры показали еѐ пригодность для проведения исследований. Проведена юстировка нового зеркального нейтроновода, позволившая получить ожидаемое распределение нейтронов по длинам волн.
Показано, что как добавление молекул церамида 6, так и добавление молекул церамида 3 в фосфолипидный бислой приводит к увеличению гидрофобной части липидного бислоя (M.A. Kiselev, E.V. Zemlyanaya, N.Y. Ryabova, T. Hauss, L. Almasy, S.S. Funari, J. Zbytovska, D. Lombardo. Influence of ceramide on the internal structure and hydration of the phospholipid bilayer studied by neutron and X-ray scattering. Applied Physics A, 116 (2014) 319–325).
Исследованы условия образования длиннопериодной фазы в модельных мембранах SC. Доказано, что необходимыми и достаточными условиями образования длиннопериодной фазы в модельных мембранах верхнего слоя кожи являются: наличие в составе мембраны длинноцепочечного церамида, наличие избытка воды, низкое значение pH воды (М.А. Киселев, Е.В. Ермакова, А.Ю. Грузинов, А.В. Забелин. Формирование длиннопериодной фазы в модельных мембранах верхнего слоя кожи (stratum corneum). Кристаллография, 59, № 1 (2014) 123–128).
Установлено, что модельная мембрана межклеточного матрикса stratum corneum, построенная на основе церамида 6, в избытке воды обладает сложной многофазной структурой, зависящей от температуры и от pH растворителя. Трехфазность системы при низком значении pH=7.2 заменяется на четырехфазную при увеличении pH до 9. При температуре 80оС мембраны с pH=7.2 является двухфазной, а мембраны с pH=9.0 переходит в однофазное состояние (А.Ю. Грузинов, М.А. Киселев, Е.В. Ермакова, А.В. Забелин. Термотропные фазовые переходы в модельных мембранах верхнего слоя кожи, построенных на основе церамида 6. Физика твердого тела, том 56, в. 1 (2014) 134–137).

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-02-00948

1.2. Руководитель проекта
Савенко Борис Николаевич

1.3. Название проекта
Структурные фазовые переходы в оксидных cегнетоэлектриках при высоком давлении

1.4. Вид конкурса
А_Конкурс инициативных научно-исследовательских  проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
В рамках проекта в отчетном году были проведены комплексные исследования кристаллической структуры кристаллов-сегнетоэлектриков Li1-xNaxNbO3, Ba4Sm2Fe2Nb8O30, Ba4Gd2Fe2Nb8O30 и антисегнетоэлектрика NaNbO3 в широком диапазоне давлений и температур методами нейтронной и рентгеновской дифракции. В сложных сегнетоэлектриках с тетрагональной структурой типа вольфрамовой бронзы Ba4Sm2Fe2Nb8O30 и Ba4Gd2Fe2Nb8O30 обнаружены структурные фазовые переходы в орторомбическую фазу с пространственной группой Pba2 при давлениях P=1.8 и 2.2 ГПа, соответственно. Получены барические зависимости параметров и объема элементарной ячейки для орторомбической фазы этих соединений. Исследованы структурные особенности сегнетоэлектрика Li1-xNaxNbO3 в зависимости от концентрации натрия: при увеличении уровня допирования x происходит заметное уменьшение размеров кристаллитов этого соединения, кристаллическая структура допированного Li1-xNaxNbO3 описывается орторомбической симметрией с пространственной группой Pbcm, в то время как антисегнетоэлектрическая фаза LiNbO3 характеризуется ромбоэдрической фазой с пространственной группой R3с. Получены кристаллические параметры для орторомбической фазы соединений Li1-xNaxNbO3 для различных концентраций натрия.
Начаты исследования влияния высокого давления на кристаллическую структуру антисегнетоэлектрика NaNbO3. Методом нейтронной дифракции обнаружено подавление антисегнетоэлектрического состояния в этом кристалле, что связано с индуцированным давлением изоструктурным фазовым переходом из орторомбической фазы с пространственной группой Pbcm в фазу с симметрией Pbnm.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-05-31279

1.2. Руководитель проекта
Вергель Константин Николаевич

1.3. Название проекта
Оценка состояния окружающей среды, а также рисков для здоровья населения на территории областей Центральной России

1.4. Вид конкурса
мол_а – Конкурс инициативных научных проектов, выполняемых молодыми учеными (Мой первый грант) 2014

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Проведено исследование атмосферных выпадений на территории Центральной России. Изучаемая территория включала в себя Московскую и Тверскую области. В июле 2014 года проведена экспедиция по сбору образцов мха и почвы на территории Московской области, где было собрано по 39 проб каждого вида. В августе 2014 года аналогичная экспедиция была проведена на территории Тверской области, где было собрано по 45 проб. Пробоотбор выполнялся согласно методикам, аккредитованным как в России, так и за рубежом. Анализ элементного состава отобранных образцов выполнен с использованием метода реакторного инструментального нейтронного активационного анализа (ИНАА), вошедшего в 2007 году в число референтных (primary) аналитических методов. С помощью ИНАА в 84 образцах удалось определить 35 элементов, включая тяжелые металлы и редкоземельные элементы. Выявлены области с повышенными содержаниями элементов в изучаемых средах – территории вокруг городов, крупных предприятий, автомобильных дорог. Полученные содержания элементов сравнивались с данными, полученными в других регионах России. Для статистической обработки полученных данных был применен многоэлементный статистический анализ. Для всех элементов построены карты пространственного распределения на изучаемой территории.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-02-31506

1.2. Руководитель проекта
Бобриков Иван Анатольевич

1.3. Название проекта
Исследование переходных процессов в электродных материалах со структурой шпинели с помощью нейтронной дифракции

1.4. Вид конкурса
мол_а – Конкурс инициативных научных проектов, выполняемых молодыми учеными (Мой первый грант) 2014

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
С целью изучения структурных особенностей допированных литий-марганцевых шпинелей, проведено нейтронное дифракционное исследование большой серии образцов LiNi0.5-xMx+yMn1.5-yO4 (M=Mg, Al, Co, Cr и Ti; x+y=0.05), синтезированных с помощью механохимического метода и отожженных при различных температурах. Особое внимание было уделено исследованию величины и типу замещения атомов переходных металлов в структуре шпинели атомами добавки. Изучение структурных особенностей данных соединений важно для дальнейшего улучшения их электрохимических характеристик, а также улучшения процедуры синтеза катодных материалов подобного типа. Выполненные нейтронные эксперименты показали, что основной структурной фазой в исследованных образцах является разупорядоченная кубическая структура с пространственной группой Fd-3m, показывающая лучшие электрохимические характеристики, чем упорядоченная структура P4332, которая также в незначительном количестве идентифицирована в исследованных образцах. Обнаружено, что атомы добавки преимущественно вытесняют атомы никеля, что приводит к возникновению примесной фазы NiO. Проведен анализ микроструктуры LiNi0.5-xMyMn1.5-zO4. Выяснено, что повышенная температура отжига (800°С) приводит к увеличению размеров когерентно рассеивающих областей (ОКР) и уменьшению уровня микродеформаций, снижение температуры отжига до 700°С влияет на пропорции в соотношении между структурами Fd-3m и P4332, увеличивает уровень микродеформаций и уменьшает размер ОКР до наноуровня (~70-90 нм), что, в целом, положительно сказывается на свойствах этого соединения, как катодного материала.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-02-90051

1.2. Руководитель проекта
Козленко Денис Петрович

1.3. Название проекта
Роль сверхобменных взаимодействий в феррромагнетизме манганитов и кобальтитов

1.4. Вид конкурса
Бел_а – Конкурс совместных российско-белорусских научных проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
За отчетный период проведены исследования, направленные на выяснение роли сверхобменных взаимодействий в формировании магнитных свойств кобальтитов. Проведены эксперименты по исследованию поведения кристаллической и магнитной структуры анион-дефицитного кобальтита La0.5Ba0.5CoO2.8 в диапазоне давлений 0 – 6 ГПа и температур 10 – 300 К методом нейтронной дифракции, и дополнительные эксперименты методом рентгеновской дифракции в расширенном диапазоне давлений до 30 ГПа и комнатной температуре. Обнаружен структурный фазовый переход из идеальной кубической перовскитной фазы в тетрагонально искаженную фазу при давлении Р = 3 ГПа. В области низких температур и давлений выше 3 ГПа также наблюдался магнитный фазовый переход из исходного антиферромагнитного (АФМ) состояния G-типа в ферромагнитное (ФМ) состояние. Определены барические зависимости структурных параметров от давления. Проанализирована роль сверхобменных взаимодействий между ионами Co3+ в различных спиновых состояниях в формировании магнитных свойств. Начато исследование атомной и магнитной структуры кобальтита La0.82Ba0.18CoO3 под давлением. Обнаружено, что приложение сравнительно небольших давлений около 1-2 ГПа приводит к дестабилизации исходного АФМ состояния.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-04-91333

1.2. Руководитель проекта
Киселев Михаил Алексеевич

1.3. Название проекта
Исследование влияния и функций различных подклассов церамидов на наноструктуру и динамику модельных липидных мембран stratum corneum

1.4. Вид конкурса
ННИО_а – Конкурс инициативных научных проектов, проводимый совместно РФФИ и «Немецким научно-исследовательским сообществом»

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Созданы модельные липидные мембран stratum corneum (SC) corneum с вариацией состава церамидов и жирных кислотдля измерений методом малоуглового рассеяния нейтронов и для измерений методом дифракции рентгеновского синхротронного излучения.
Методом малоуглового рассеяния нейтронов проведены измерения спектров однослойных везикул с липидным составом, моделирующим липидный состав липидной матрицы SC.
Методом малоуглового рассеяния нейтронов, дифракции нейтронов и дифракции рентгеновского синхротронного излучения проведены исследования липидных мембран с составом димиристоилфосфатидилхолин / церамид. Использовалось два типа церамида: церамид 3 (церамид [NP]) и церамид 6 (церамид [AP]). Показано, что как добавление молекул церамида [AP], так и добавление молекулцерамида [NP]в фосфолипидный бислой приводит к увеличению гидрофобной части липидного бислоя (M.A. Kiselev, et al. Applied Physics A, 116 (2014) 319–325).
Исследованы условия образования длиннопериодной фазы в модельных мембранах SC. Доказано, что необходимыми и достаточными условиями образования длиннопериодной фазы в модельных мембранах верхнего слоя кожи являются: наличие в составе мембраны длинноцепочечного церамида, наличие избытка воды, низкое значение pH воды (М.А. Киселев и др. Кристаллография, 59, № 1 (2014) 123–128).
Установлено, что модельная мембрана межклеточного матрикса stratum corneum, построенная на основе церамида [AP] (церамид 6), в избытке воды обладает сложной многофазной структурой, зависящей от температуры и от pH растворителя. Трехфазность системы при низком значении pH=7.2 заменяется на четырехфазную при увеличении pH до 9. При температуре 80 градусов Цельсия мембрана с pH=7.2 является двухфазной, а мембрана с pH=9.0 переходит в однофазное состояние (А.Ю. Грузинов и др. Физика твердого тела,том 56, в. 1 (2014) 134-137).

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-22-01054

1.2. Руководитель проекта
Авдеев Михаил Васильевич

1.3. Название проекта
Исследование структурной устойчивости биорелевантных наносистем, в том числе магнитных систем, в объеме и на межфазных границах методами рассеяния синхротронного излучения и нейтронов

1.4. Вид конкурса
офи_м – Конкурс ориентированных фундаментальных исследований по актуальным междисциплинарным темам

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
В ходе проекта изучалась структурная устойчивость биологически значимых наносистем, включая магнитные наносистемы, и сопутствующих растворов в различных условиях. Основной целью проекта ставится сравнение структурной организации в объеме и на межфазных границах с помощью комбинированного использования малоуглового рассеяния и жидкостной рефлектометрии синхротронного излучения и тепловых нейтронов. Совместное использование данных методов и особенностей двух видов излучений позволяет выявлять общие черты и различия в поведении частиц и их комплексов в объеме и на межфазных границах. В проекте исследуются актуальные сложные системы, где методы рассеяния могут наиболее эффективно применяться для получения структурной информации. В общем случае данная информация необходима для понимания и описания процессов в многокомпонентных коллоидных системах, а также синтеза устойчивых систем медико-биологического назначения с регулируемыми свойствами.
Так, методом малоуглового рассеяния исследовано влияние загрузки магнитных наночастиц на структуру магнетоферритина, представляющего собой синтетический биологический комплекс белковой оболочки (апоферритин) с различным содержанием магнитного материала в ее полости. Проанализирована зависимость степени разрушения оболочки от загрузки полости магнитным материалом. Исследовано влияние магнетоферритина на структуру филаментных амилоидных агрегатов лизоцима яичного белка в воде. Обнаружен эффект разрушения агрегатов под влиянием комплексов, начиная с некоторой загрузки магнитного материала. Исследована устойчивость биосовместимых магнитных жидкостей в воде, включая временной фактор и влияние внешнего магнитного поля. Обнаружен эффект насыщения анизотропии рассеяния во внешнем магнитном поле при использовании малоуглового рассеяния СИ, отражающий наличие в системах анизотропных агрегатов с сильным взаимодействием магнитных моментов частиц. Проведено сравнение структурной организации на границах раздела магнитных жидкостей и кремния для различных типов систем. В рамках изучения обнаруженного ранее эффекта реорганизации магнитных наночастиц при добавлении биосовместимого полимера в магнитные жидкости проведено изучение водных мицеллярных растворов олеата натрия и их смесей с полимером. С помощью рефлектометрии нейтронов измерены характеристики переходных слоев на границе раздела кристаллического кремния с обозначенными выше растворами. Исследовано влияние криопротектора диметилсульфоксида на структуру и свойства фосфолипидного бислоя на основе дипальмитоилфосфатидилхолина в объемных однослойных везикулах в водных растворах и слоях на поверхности воды при пониженных температурах.
Методические аспекты проекта охватывали развитие аппаратной базы источников СИ и нейтронов для проведения специализированных экспериментов по малоугловому рассеянию и рефлектометрии. В частности, рассмотрена возможность реализации опции спин-эхо малоуглового рассеяния (SESANS) на рефлектометре поляризованных нейтронов РЕФЛЕКС на реакторе ИБР-2 (ЛНФ ОИЯИ, Дубна). Данная методика использует ларморовскую прецессию спина нейтрона и расширяет возможности малоуглового рассеяния нейтронов для исследований субмикронной области размеров. В качестве спиновых ротаторов предложено использовать электромагнитные катушки, создающие магнитные поля, линейно растущие со временем в направлении, перпендикулярном вектору поляризации пучка. Для определения чувствительности предлагаемого метода проведено Монте-Карло моделирование рассеяния нейтронов на простых модельных системах. Усовершенствована ячейка для проведения экспериментов по рассеянию во внешних магнитных полях на малоугловых станциях Курчатовского источника СИ (НИЦ КИ, Москва), что позволило повысить качество анализа данных рассеяния на магнитных жидкостях во внешнем магнитном поле. Проведена адаптация ячейки для нейтронной рефлектометрии с горизонтальной плоскостью образца на нейтронном рефлектометре ГРЭИНС реактора ИБР-2 (ЛНФ ОИЯИ, Дубна).

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-22-01007

1.2. Руководитель проекта
Никитенко Юрий Васильевич

1.3. Название проекта
Нейтронные исследования по обнаружению явления скрытого ферромагнетизма в сверхпроводящем ферромагнетике

1.4. Вид конкурса
офи_м – Конкурс ориентированных фундаментальных исследований по актуальным междисциплинарным темам

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Проведены низкотемпературные нейтрон-рефлектометрические исследования двух ферромагнитно-сверхпроводящих слоистых структур, отличающихся величиной обменного взаимодействия в ферромагнитных слоях. В магнитном поле напряжѐнностью 20 Э существует магнитная решѐтка, образованная взаимодействием ферромагнитных слоѐв и магнитных доменов, распределѐнных в плоскости слоѐв. В слоистых структурах в диапазоне от температуры сверхпроводящего перехода в слое ниобия 8К вниз до температуры 1.5 К наблюдалось подавление рассеяния нейтронов на магнитной решѐтке, вызванное различной степенью еѐ модификации. Модификация магнитной решѐтки состоит в уменьшении еѐ периода и повышении степени антиферромагнитного упорядочения доменов, позиционированных на периоде магнитной решѐтки. Поведение периода от температуры аналогично поведению сверхпроводящей корреляционной длины в сверхпроводнике. В результате, сделан вывод, что период магнитной решѐтки подстраивается под изменение корреляционной длины сверхпроводимости. Таким образом, происходит образование так-называемого скрытого ферромагнетизма- ферромагнетизма, присущего сверхпроводящему ферромагнетику.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-29-04091

1.2. Руководитель проекта
Балагуров Анатолий Михайлович

1.3. Название проекта
Нейтронные и рентгеновские (синхротронные) комплементарные исследования реальной структуры электродных материалов

1.4. Вид конкурса
офи_м – Конкурс ориентированных фундаментальных исследований по актуальным междисциплинарным темам

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Основными задачами, на решение которых направлен проект, являются развитие и аттестация методик определения микроструктурных параметров кристаллических материалов с помощью дифракции нейтронов и рентгеновских лучей и их использование для анализа микроструктуры электродных материалов химических источников электрического тока. В прошедшем году выполнялись подготовительные работы для решения этих задач. Проведена адаптация пакета вычислительных программ для анализа реальной структуры материала по дифракционным данным, получаемым на нейтронном дифрактометре по времени пролета. Изготовлены макетные варианты специализированных электрохимических ячеек для in situ экспериментов с использованием рентгеновского и синхротронного излучений и с ними выполнены тестовые эксперименты. Начата работа по изготовлению ячейки для нейтронных in situ экспериментов. Получены рентгеновские и нейтронные дифракционные данные по модельным дефектным структурам (NbCx, MnO2 и др.). На серии поликристаллических образцов антиферромагнитных оксидов с разными размерами кристаллитов изучена возможность раздельного определения степени дальнего атомного и магнитного порядков. Апробирован один из перспективных методов синтеза пленок TiO2 с допированием ниобием и выполнена их подробная структурная характеризация. Начато изучение атомной, магнитной и микро- структуры браунмиллеритоподобных кобальтитов и слоистых перовскитоподобных оксидов на основе никеля, меди и редкоземельных элементов. Оба типа соединений перспективны для использования в качестве катодных материалов, в частности, в твердооксидных топливных элементах. В ходе выполнения перечисленных работ установлено несколько новых, интересных фактов, на основе которых будут планироваться последующие эксперименты.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований
 
 
 


ЛАБОРАТОРИЯ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-02-00361

1.2. Руководители проекта
Марков Борис Николаевич
Земляной Сергей Григорьевич


1.3. Название проекта
Изучение образования ядер-изомеров в осколках фотоделения тяжелых ядер

1.4. Вид конкурса
а_Инициативные проекты

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета (1 итоговый)
1

1.7. Аннотация
Проект посвящен изучению образования изомеров в осколках при фотоделении ядер. Сечения образования ядер в изомерных состояниях являются важным источником сведений о механизме реакций, о спиновой зависимости плотности уровней образующихся ядер, и в целом о структуре этих ядер. Изучение их структуры позволяет получить новую информацию о межнуклонных взаимодействиях в ядрах. Сравнение выходов осколков фотоделения и получаемых изомерных отношений с различными ядерными характеристиками и условиями их получения позволяет судить о свойствах делящейся системы.
Эксперименты выполнялись на микротроне ОИЯИ МТ-25 (Дубна) с энергией электронов 25 МэВ при токе частиц 15-20 мкА. Была проведена оптимизация условий для получения максимального выхода осколков при фотоделении на тормозном излучении микротрона. Были измерены выходы осколков 101Мо, 102Zr, 132Sn, 136Sb, 135,140I (кумулятивные выходы) и 135mCs, 135Xe (независимые выходы) при фотоделении актинидных ядер 232Th, 238U, 237Np. Эти осколки деления характеризуются либо особенностями ядерной структуры (например, большая квадрупольная деформация - 101Мо, высокoспиновый I = 19/2 изомер – 135mCs), либо имеют практическое применение (диагностика раковых заболеваний – 135I). Исследованы также изомерные отношения при фотоделении с образованием изотопов ксенона 135Xe. Проводились также эксперименты по исследованию изомерных отношений в фотоядерных реакциях 113In (?, n)112m,gIn и 113In(?, 2n)111m,gIn в области гигантского дипольного резонанса.
Проведен анализ и интерпретация результатов измерений, а также сравнение с аналогичными литературными данными, с целью выяснения роли энергии возбуждения и влияния канала реакции. Измеренные сечения образования ядер в изомерных состояниях являются важным источником сведений о механизме реакции и о спиновой зависимости плотности уровней образующихся ядер. Измерения выходов и идентификация продуктов фотоядерных реакций проводились активационным методом с использованием HPGe-спектрометра гамма-излучения. В процессе работы было проведено методическое усовершенствование микротрона и повышена электрическая прочность волновода, что позволило увеличить стабильность пучка электронов в условиях его максимальной интенсивности.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-07-00714

1.2. Руководитель проекта
Загребаев Валерий Иванович

1.3. Название проекта
База знаний по низкоэнергетической ядерной физике

1.4. Вид конкурса
А – Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (1 итоговый)
1

1.7. Аннотация
В Лаборатории Ядерных Реакций ОИЯИ создается сетевая база знаний по ядерной физике низких и промежуточных энергий (http://nrv.jinr.ru), представляющая собой совокупность большого числа оцифрованных экспериментальных данных по свойствам ядер и сечениям ядерных реакций, а также широкого набора связанных между собой вычислительных программ моделирования сложных процессов ядерной динамики, которые выполняются непосредственно в окне браузера удаленного пользователя. Данная база знаний является уникальной, в данный момент ее аналогов не существует. В течении 2013-2014 гг. были решены следующие задачи:
1. Продолжено наполнение баз данных по сечениям ядерных реакций (упругого рассеяния, слияния и образования остатков испарения).
2. В базу знаний внесены вычислительные коды и все необходимые утилиты для расчета выходов продуктов реакций фрагментации тяжелых ионов при промежуточных энергиях в рамках модели EPAX.
3. Значительно расширены вычислительные возможности статистической модели распада ядер, а именно: пользователю предоставлены возможности расчета сечений испарительных остатков в реакциях слияния-деления с учетом вероятности слияния; кроме того реализована возможность расчета массовых и зарядовых выходов осколков деления.
4. Созданы и размещены в базе знаний коды для анализа сечения неупругого рассеяния с возбуждением коллективных степеней свободы в рамках метода связанных каналов.
5. Добавлена новая база данных по параметрам зарядовых плотностей атомных ядер.
6. Разработаны и размещены в базе знаний подробные описания для разделов: Альфа-распад, Метод искаженных волн расчета сечений малонуклонных передач; Статистическая модель распада возбужденных ядер.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-01282

1.2. Руководитель проекта
Козулин Эдуард Михайлович

1.3. Название проекта
Исследование оболочечных эффектов в реакциях инверсного квази-деления в тяжело ионных ядерных системах, ведущих к образованию сверхтяжелых ядер

1.4. Вид конкурса
А – Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2- этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
В 2014 г. основное внимание было уделено исследованию влияния оболочечных эффектов на формирование нейтронообогащенных бинарных фрагментов, образованных в реакциях многонуклонных передач. Были измерены массовые, энергетические и угловые распределения бинарных фрагментов в реакциях 156,160Gd+186W при энергиях вблизи кулоновского барьера, для того, чтобы оценить тенденцию выхода асимметричного квазиделения и особенно обратить внимание на выход инверсного квазиделения в этих реакциях. В области масс 200-215 а.е.м. было обнаружено значительное увеличение выхода фрагментов как в случае реакции с ионами 156Gd, так и 160Gd, что соответствует передаче порядка 20-25 нуклонов от налетающей частицы к ядрам мишени. Полученный результат в этой реакции, как и в реакции 88Sr + 176Yb, обусловлен влиянием замкнутых протонных оболочек с Z = 28 и Z = 82. Следует отметить, что сечение образования свинцовоподобных фрагментов в реакции 160Gd + 186W составляет порядка 100mb, что сопоставимо с сечением образования свинцовоподобных фрагментов, получаемых в реакции 88Sr+176Yb при энергии вблизи кулоновского барьера.
Повышенный выход продуктов реакции с массами, превышающими массу мишени, подтверждает, что при энергиях вблизи кулоновского барьера реакции многонуклонных передач могут использоваться для получения новых нейтронно-избыточных изотопов. Этот результат особенно важен, так как такой механизм может быть использован для синтеза новых сверхтяжелых элементов.
В 2014 году также исследовано деление возбужденного ядра 220Th*, полученного в реакции 34S+186W при энергии пучка ионов серы Elab = 160 МэВ. Проведенный анализ массово-энергетических распределений осколков деления обнаружил присутствие ассиметричной компоненты (~7.7%).
В 2014 году в рамках проекта разработана новая система сбора данных, построенная в стандарте VME. Новая система позволит увеличить скорость сбора данных с 2 кГц, которые являются максимальными для стандарта CAMAC, до 8 кГц, необходимых для обеспечения экспериментальных условий.
В 2014 году закончен анализ массово-энергетических распределений бинарных фрагментов, образованных в реакциях 48Ca+232Th, 238U, 244Pu и 248Cm при энергиях вблизи Кулоновского барьера. Установлено, что основным процессом, протекающим в этих реакциях, является асимметричное квазиделение. Из анализа массово-энергетических распределений были оценены вероятности слияния для этих реакций. Найдено, что вероятность слияния резко падает при подбарьерных энергиях взаимодействия. Из измеренных сечений захвата и полученных вероятностях слияния для реакций 48Ca +244Pu и 48Ca +248Cm был найден нижний предел выживаемости 10^(10) для составных ядер Fl и Lv.
Полученные в проекте результаты исследований были представлены на семинарах, рабочих совещаниях, международных конференциях и направлены в научные журналы и сборники с указанием, что данные исследования были поддержаны грантом РФФИ №13-02-01282а.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-00533

1.2. Руководитель проекта
Пенионжкевич Юрий Эрастович

1.3. Название проекта
Поиск нейтронного гало в 5Не и 25О

1.4. Вид конкурса
А – Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2- этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Совместно с Циклотронной лабораторией Яваскюльского университета (Финляндия) были проведены эксперименты по измерению характеристик низколежащих возбужденных состояний в ядре 5Не. Это нуклонно-нестабильное ядро может иметь нейтронное гало (4Не+n), которое проявляется в увеличении его радиуса в возбужденном состоянии. В проведенных экспериментах совместно с Институтом ядерной физики (Ржеж, Чешская республика) и Циклотронной лабораторией Юваскюльского университета (JYFL, Финляндия), был получен следующий важный результат. Измерялось упругое и квази-упругое
рассеяние в реакциях 9Be(3He,3He*)9Be, и 9Be(4He,4He)9Be при энергиях около 40 MeV. Кроме этих каналов изучались реакции передачи нуклонов 9Be(3He, 4He)8Be, 9Be(3He,5He)7Be, 9Be(3He, t)9B, которые приводили к образованию несвязанных ядер 5He, 8Be и 9B. Для набора и экспресс- анализа получаемой экспериментальной информации была
совместно с ГАНИЛ разработана и изготовлена многоканальная система (FASTER). В основу этой системы положен самый современный стандарт электроники для экспериментальных исследований, разработанный в CERN, на основе FPGA Программируемая Пользователем Вентильная Матрица. Эта система может быть сконфигурирована в процессе
проводимого эксперимента. В частности, система позволяет одновременно оцифровывать амплитуду импульсов непосредственно с
предусилителей и получать временные характеристики сигналов. Возможно гибкое использование системы FASTER, как в модах “амплитуда-код” (ADC) или “заряд-код” (QDC) и для время- пролетных измерений (TDC). Преимуществом такой системы является также высокая импульсная загрузка (до 100 кГц) при малом “мертвом времени” системы. Использование системы FASTER позволяет исключить использование необходимых для каждого сигнала дорогостоящих быстрых усилителей (TFA), дискриминаторов со следящим порогом (CFD). Это существенно снижает затраты при проведении или планировании эксперимента. Система в восьмиканальном режиме испытана в описанных выше экспериментах и предполагается к использованию в качестве электронного сопровождения сигналов с детекторов создаваемого в секторе магнитного анализатора высокого
разрешения ( установка МАВР). Результаты исследований были доложены на Международном симпозиуме по экзотическим ядрам (EXON 2014) в г. Калининграде ( 7- 13 сентября 2014 года) и опубликованы в следующих работах:
1. S.M. Lukyanov, A.S. Denikin, E.I. Voskoboynik, S.V. Khlebnikov, M.N. Harakeh, V.A. Maslov, Yu.E. Penionzhkevich, Yu.G. Sobolev, W.H. Trzaska, G.P. Tyurin, K.A. Kuterbekov “Study of internal structures of 9, 10Be and 10B in scattering of 4He from 9Be”, J. Phys.(London) G41, 035102 (2014).
2. Yu.M. Sereda, S.M. Lukyanov, A.G. Artukh, A.N. Vorontsov, E.I. Voskoboynik, M.P. Ivanov, D.A. Kyslukha, S.A. Klygin, G.A. Kononenko, V.A. Maslov, T.I. Mikhailova, Yu.E. Penionzhkevich, B. Erdemchimeg “Investigation of the fragmentation of 20Ne and 40Ar ions at the COMBAS setup”, Phys.Atomic Nuclei 77, 817 (2014).
3. N.K. Skobelev, Yu.E. Penionzhkevich, E.I. Voskoboinik, V. Kroha, V. Burjan, Z. Hons, J. Mrazek, S. Piskor, E. Simeckova, A. Kugler, “Fusion and transfer cross sections of 3He induced reaction on Pt and Au in energy range 10-24.5 MeV. Phys.Part. and Nucl.Lett. 11, 114 (2014).
4. Ю.Э. Пенионжкевич, “Пучки радиоактивных ядер – настоящее и будущее”, Ядерная физика, 2014, том 77,№11, с.1 (2014).

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-03-00745

1.2. Руководитель проекта
Аксенов Николай Викторович

1.3. Название проекта
Исследование возможности накопления и выделения терапевтического радионуклида 195mPt при облучении мишени 193Ir нейтронами

1.4. Вид конкурса
А – Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (1 итоговый)
1

1.7. Аннотация
В связи с появлением в медицине нового подхода «тераностика», возникла потребность создания новых радиофармпрепаратов. Радионуклид 195mPt, обладает всеми свойствами распада, позволяющими применить к нему данный подход – удобный период полураспада, отсутствие радиоактивных загрязнений после распада изомерной активности, мягкое гамма-излучение и множественная генерация Оже-электронов, эффективных для обработки поражѐнной области, но не создающих дозу облучения здоровых тканей. Причина, по которой радиофармпрепараты на основе 195mPt (цисплатин, карбоплатин) не получили широкого распространения – отсутствие эффективного метода получения 195mPt без носителя с большой удельной активностью. В рамках данного проекта впервые был поставлен эксперимент по измерению выхода изомера 195mPt в результате двойного захвата нейтронов при облучении мишени 193Ir в ядерном реакторе. Мы разработали быстрый и эффективный метод электрохимического растворения металлического порошка Ir переменным током в растворах соляной кислоты с последующим выделением 195mPt методом экстракционной хроматографии. Активация мишеней из 193Ir (98,5%) и natTa осуществлялась в вертикальном канале реактора ИБР-2 ОИЯИ в Дубне в течении 17 суток. Растворение мишеней и радиохимическое выделение 195mPt проводили в РХЛ II класса в Лаборатории ядерных реакций. В результате количественно охарактеризована схема накопления изомера, в частности определен резонансный интеграл на уровне около 600 барн для реакции захвата 194Ir(n,gam)195mIr. Впервые экспериментально показана возможность получения безносительных количеств 195mPt в результате двойного захвата нейтронов реакторным способом.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-02-00090

1.2. Руководитель проекта
Фомичев Андрей Сергеевич

1.3. Название проекта
Прямые реакции радиоактивных пучков, перспективные для изучения экзотических ядер в окрестности границ протонной и нейтронной стабильности

1.4. Вид конкурса
А – Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Работа, проделанная в 2014 авторами проекта, состоит из 3-х блоков:
– развитие экспериментальных методик (изготовление и испытание быстродействующих кремниевых детекторов с повышенной стойкостью к радиационной дозе, кольцевых позиционно-чувствительных кремниевых детекторов толщиной 1000 мкм, сцинтилляционных детекторов для заряженных частиц, нейтронов и гамма-квантов);
– проведение совместного эксперимента «Изучение структуры ядер 7В и 8С» на сепараторе RIPS (РИКЕН, Япония) с использованием созданного кольцевого DE/E телескопа заряженных частиц на основе Si/CsI(Tl)+PMT;
– развитие теоретических моделей и их применение для описания литературных данных, а именно, энергетических спектров нейтроноизбыточных ядер 10Не и 9Не, полученных в разных реакциях.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-08-00896

1.2. Руководитель проекта
Кравец Любовь Ивановна

1.3. Название проекта
Нанофлюидные диоды на основе трековых мембран, модифицированных в плазме

1.4. Вид конкурса
А – Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
За отчетный период были проведены следующие работы:
– изготовлены опытные партии трековых мембран из полиэтилентерефталата, поликарбоната, полипропилена и полиимида различной толщины с диаметром пор от 35 до 400 нм и исследованы их структурные характеристики;
– исследованы процессы плазмохимической полимеризации акриловой кислоты, циклогексана, гексаметилдисилоксана и гексаметилдисилазана и изучены химическая структура и состав полимеров, образующихся в плазме на основе данных соединений;
– оптимизированы параметры процесса полимеризации в плазме указанных выше соединений с целью формирования слоя полимера, перекрывающего поры на поверхности трековых мембран;
– отработаны параметры разряда для обработки трековых мембран в плазме неполимеризующихся газов с целью повышения адгезии слоя полимера, образующегося в плазме органических соединений, выбранных для исследований;
– получены лабораторные образцы нанофлюидных диодов: композитных наномебран с асимметрией проводимости с использованием в качестве пористой подложки трековых мембран из полиэтилентерефталата, поликарбоната, полипропилена и полиимида, на поверхности которых были осаждены тонкие слои полимеров, образующихся в процессе плазмохимической полимеризации органических соединений, выбранных для исследований;
– изучены физико-химические и электротранспортные свойства сформированных с помощью метода полимеризации в плазме композитных наномембран.
На основании проведенных работ получены следующие основные результаты:
1. Разработан метод формирования принципиально новых материалов – нанофлюидных диодов, состоящих из пористой подложки и слоя полимера, получаемого полимеризацией органических соединений в плазме. В качестве пористой подложки использованы трековые мембраны, полученные облучением полимерных пленок пучком высокоэнергетических тяжелых ионов и последующим химическим травлением треков этих частиц.
2. Установлено, что осаждение слоя полимера на одну из сторон трековых мембран с помощью полимеризации акриловой кислоты, циклогексана, а также гексаметилдисилоксана и гексаметилдисилазана в плазме в случае образования слоя полимера, перекрывающего поры на поверхности исходных мембран, приводит к созданию композитных наномембран, обладающих в растворах электролитов асимметрией проводимости – выпрямляющим эффектом, сходным с p-n переходом в полупроводниках.
3. Показано, что появление эффекта асимметрии проводимости у композитных наномембран в первую очередь обусловлено изменением геометрии пор, приводящим к существенному уменьшению диаметра пор в слое полимера, формируемом на поверхности мембран в процессе плазмохимической модификации.
4. Установлено, что для улучшения адгезии осаждаемого в плазме слоя полимера в процесс изготовления композитных наномембран необходимо введение дополнительной стадии, а именно, стадии обработки поверхности трековых мембран в плазме неполимеризующихся газов (воздуха, азота или кислорода).
5. Показано, что изменение микрорельефа поверхности (развитие шероховатости), обусловленное травлением аморфных и кристаллических областей полимера с различными скоростями, приводит к существенному повышению адгезии слоя полимера, осаждаемого на последующей стадии обработки мембран в плазме выбранных для полимеризации прекурсоров. Стабильность и прочность формируемых в этом случае композитных наномембран заметно возрастает.
6. Показана уникальность и эффективность разработанного способа создания композитных наномембран с асимметрией проводимости на основе полимеров, синтезируемых в плазме, так как только использование метода плазмохимической полимеризации позволяет формировать тонкий слой полимера на поверхности исходных трековых мембран, а толщину этого слоя можно легко контролировать изменением параметров разряда и длительности воздействия плазмы. Кроме того, варьирование материала исходной трековой мембраны и прекурсора для образования слоя полимера на поверхности исходной мембраны позволяет получать большой ассортимент нанофлюидных диодов.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-02-91051

1.2. Руководитель проекта
Еремин Александр Владимирович

1.3. Название проекта
Инновационный проект по исследованию редких тяжелых элементов

1.4. Код и название Конкурса
НЦНИ_а - Конкурс международных инициативных научных проектов РФФИ и НЦНИ

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Целью проекта, рассчитанного на три года, являются создание новой детектирующей системы в фокальной плоскости модернизированной экспериментальной установки SHELS и проведение экспериментов по спектроскопии экзотических нейтроноизбыточных изотопов трансфермиевых элементов. Для повышения эффективности регистрации ядер отдачи – остатков испарения, транспортируемых установкой от мишени в фокальную плоскость, увеличения эффективности детектирования и энергетического разрешения при регистрации последовательных альфа распадов и спонтанного деления, а также гамма квантов и конверсионных электронов, испускаемых этими ядрами, планируется создать принципиально новую детектирующую систему. В 2014 году в рамках проекта РФФИ проводились тестовые эксперименты для испытания новой спектрометрической электроники, позволяющей обслуживать большое число каналов (порядка 400) с большим быстродействием (порядка 1 микросекунды) и высоким энергетическим разрешением. С использованием перспективного фокального детектора размером 100х100 мм2 (128х128 стрипов) было получено рекордное разрешение 15 кэВ (ПШПВ) для альфа частиц с энергией порядка 7000 кэВ (0.2%) при комнатной температуре детектора. В рамках проекта будит разрабатываться инновационная цифровая электронная спектрометрическая система, которая позволит обслуживать большее число каналов с лучшим быстродействием при сохранении энергетического разрешения.
Весной 2014 года был проведен первый физический эксперимент с использованием новой электронной системы и элементов новой детектирующей системы. Были получены новые спектроскопические данные для изотопа 224U, синтезированного в реакции полного слияния 22Ne(206Pb,4n)224U, и его дочернего продукта – изотопа 222Th. В проекте активное участие принимают коллаборанты из научных институтов Франции – МУИК (IPHC), Страсбург и ЦЯНМС (CSNSM), Орсэ, которые имеют богатый опыт в создании и эксплуатации подобных детектирующих систем. В том числе для экспериментов 2014 года Ge детекторы были предоставлены участниками совместного проекта с французской стороны.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-02-91053

1.2. Руководитель проекта
Пенионжкевич Юрий Эрастович

1.3. Название проекта
Совместное изучение Дубна- Орсе бета-распада на установке АЛЬТО

1.4. Код и название Конкурса
НЦНИ_а - Конкурс международных инициативных научных проектов РФФИ и НЦНИ

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Одним из способов изучения ядерной структуры и свойств ядер является бета-распад. Измерение основных параметров бета-распадов нейтронно-избыточных ядер (время жизни, вероятность запаздывающей нейтронной эмиссии) на границе нейтронной стабильности дает первые подсказки к пониманию их структуры. Однако, интенсивность получаемых пучков нейтронно-избыточных ядер даже на современных ускорительных комплексах таких как АЛТО и ДРИБс-2 относительно невысока. Это требует использование высоко-эффективных детектирующих систем таких как БЕДО и ТЕТРА, создаваемых в рамках данной работы. Полученные данные представляют интерес для фундаментальной ядерной физики с точки зрения использования различных моделей для описания свойств ядер у границ нейтронной стабильности, а также являются ключевыми для расчетов астрофизического r-процесса. А измерение корреляций испускаемых нейтронов необходимо с целью поиска возможных нейтронных кластеров (динейтрона, тетранейтрона).

1.8. Полное название организации, где выполняется проект

Объединенный институт ядерных исследований


Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-02-93962

1.2. Руководитель проекта
Еремин Александр Владимирович

1.3. Название проекта
Спектроскопия Сверхтяжелых Элементов с Использованием Пучков Тяжелых Ионов

1.4. Код и название Конкурса
ЮАР_а – Конкурс инициативных научных проектов 2014 года, проводимый совместно РФФИ и Национальным исследовательским фондом ЮАР

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
В рамках выполнения проекта, рассчитанного на два года, планируется проводить эксперименты на пучках ускоренных тяжелых тонов с применением методов альфа, гамма и бета спектроскопии для детального изучения свойств радиоактивного распада изучаемых изотопов. Планируется отработка методов получения пучков тяжелых ионов редких изотопов на стендовом ЭЦР источнике с целью дальнейшего внедрения полученных результатов на циклотронах ЛЯР ОИЯИ, Дубна и iThemba LABS, Кейптаун. Целью проекта, является получение важнейшей спектроскопической информации для нейтроно - избыточных изотопов элементов, располагающихся в конце нуклид карты (таблицы изотопов). Для этого необходимо использование нейтроно - избыточных пучков, таких, как 18O, 22Ne, 26Mg, 36S, 48Ca и 50Ti. Сечения образования экзотических тяжелых изотопов трансфермиевых элементов, синтезируемых в реакциях полного слияния тяжелых ионоа с ядрами мишеней колеблется от единиц нанобарн до десятков пикобарн. Поэтому возникает необходимость максимального увеличения эффективности детектирования гамма квантов и конверсионных электронов, испускаемых при распаде возбужденных ядер. Другой принципиальной задачей является получение пучков редких изотопов тяжелых ионов высокой интенсивности. В частности, в рамках проекта были проведены работы по ускорению ионов 50Ti, в результате интенсивность пучка на мишени эксприментальной установки устойчиво составляла величину 3х1012 част./сек., что находитяс на уровне лучших мировых достижений. В 2014 году с использованием ускоренных ионов 50Ti в ЛЯР ОИЯИ были проведены эксперименты по детальной спектроскопии изотопов 104-го элемента. В экспериментах использовался кинематический сепаратор SHELS и комбинированная детектирующая система. Также в 2014 году было завершено тестирование цифровой системы сбора экспериментальной информации (DDAQ). В течение экспериментов на сепараторе SHELS были испытаны модули системы в составе электронной системы детекторного модуля GABRIELA. В экспериментах принимали активное участие физики и инженеры из ЮАР (iThemba LABS).

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-03-12205

1.2. Руководитель проекта
Дмитриев Сергей Николаевич

1.3. Название проекта
Изучение химических свойств новых сверхтяжелых элементов с атомными номерами 112 (Cn), 113 и 114 (Fl), синтезируемых в ядерных реакциях Са-48 с Am-243 и Pu-242, 244

1.4. Вид конкурса
офи_м – Конкурс ориентированных фундаментальных исследований по актуальным междисциплинарным темам

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
В 2014 году проведена серия экспериментов по изучению химических свойств элемента 113 методом газовой термохроматографии. Изотопы 113-284 и 113-285 с временами жизни соответственно 1 и 6 сек получали облучая мишени Am-243 ионами Са–48 с энергией 242 МэВ (на середине мишени). Продукты реакции вылетали из мишени, тормозились в заполненной смесью гелия и аргона (1:1) мишенной камере и после прохождения очистки летучие элементы переносились по капилляру газовой струей в термохроматографический детектор покрытый золотом и состоящий из изотермической и градиентной частей от + 20 °С до – 50 °С. Время транспорта от мишенной камеры до детектора составило ~ 1,5 с.
Адсорбция элемента 113 на поверхности золота наблюдалась при комнатной температуре. Наблюдение адсорбции при комнатной температуре (подобно Hg) позволяет оценить нижний предел энтальпии адсорбции элемента 113 на золоте как –dHads > 60 kJ/mol. При этом, основываясь на свойствах ближайшего гомолога элемента 113 – таллия, нельзя исключить летучесть элемента 113 не только в атомарном состоянии, но и в виде гидроксида 113OH. Полученные результаты хорошо согласуются с теоретическими расчетами. Таким образом, впервые показана летучесть химической формы элемента 113, слабое взаимодействие с поверхностью тефлона, и при этом сильное связывание с поверхностью золота. В целом, результаты эксперимента являются дополнительным независимым подтверждением синтеза нового 115 элемента в реакции Am-243 + Са-48.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-12003

1.2. Руководитель проекта
Еремин Александр Владимирович

1.3. Название проекта
Развитие экспериментальных методов регистрации альфа, бэта, гамма излучений изотопов трансфермиевых элементов.

1.4. Вид конкурса
офи_м – Конкурс ориентированных фундаментальных исследований по актуальным междисциплинарным темам

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Проект развитияэкспериментальных методов регистрации альфа, бэта, гамма излучений изотопов трансфермиевых элементовсостоит из нескольких этапов. В него входит модернизация кинематического сепаратора ВАСИЛИСА (экспериментальная установка SHELS - Separator for Heavy ELement Spectroscopy) с целью повышения эффективности трансмиссии исследуемых ядер к фокальным детекторам, т.е. увеличения числа ядер, попадающих в детекторы в единицу времени. Важным моментом является совершенствование детектирующей системы GABRIELAс целью увеличения эффективности детектирования гамма квантов и конверсионных электронов, испускаемых исследуемыми ядрами. Повышение эффективности детектирования гамма квантов в три раза (от 10% до 30% в энергетическом диапазоне 100 – 200 кэВ) позволяет существенно повысить вероятность определения альфа – гамма корреляций и, соответственно, изучать структуру уровней и наличие изомерных состояний для изотопов более тяжелых элементов, имеющих сечения образования в реакциях полного слияния с тяжелыми ионами вплоть до нескольких пикобарн.
В 2014 году в рамках проекта РФФИ проводилась тестовые эксперименты с использованием перспективного фокального детектора размером 100х100 мм2 (128х128 стрипов), что позволило увеличить эффективность транспортировки медленных ядер отдачи, образующихся в асимметричных комбинациях налетающий ион – ядро мишени еще в два раза. Теперь этот параметр для реакций полного слияния с ускоренными ионами 22Ne составляет величину от 10 до 14%.
В марте 2014 года был проведен первый физический эксперимент с использованием элементов новой детектирующей системы. Были получены новые спектроскопические данные для изотопа 224U, синтезированного в реакции полного слияния 22Ne(206Pb,4n)224U, и его дочернего продукта – изотопа 222Th.
В апреле 2014 года с использованием нейтронного детектора в фокальной плоскости сепаратора SHELSизучалось спонтанное деление изотопа 256Rf, синтезируемого в реакции полного слияния 50Ti + 208Pb > 258Rf*. Впервые были получены данные о множественности мгновенных нейтронов спонтанного деления для изотопа 104 элемента. Как упоминалось в прошлогоднем отчете, успешные тесты с ускорением ионов 50Ti из ECR источника, транспортировкой пучка на мишень и измерением эффективности транспортировки ядер отдачи Rf до фокальной плоскости сепаратора SHELS были проведены в ноябре 2013 года. В ноябре – декабре 2014 года с использованием нейтронного детектора в фокальной плоскости сепаратора SHELSизучалось спонтанное деление изотопа 254No, синтезируемого в реакции полного слияния 48Ca + 208Pb > 256No*. Впервые были получены данные о множественности мгновенных нейтронов спонтанного деления для тяжелого изотопа 102 элемента. Эксперимент был проведен успешно благодаря высокой чувствительности экспериментальной техники, т.к. вилка на спонтанное деление у изотопа 254No составляет величину порядка 0.17%.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-12089

1.2. Руководитель проекта
Иткис Михаил Григорьевич

1.3. Название проекта
Прямая идентификация 112 и 114 элементов, синтезируемых в реакции 48Ca+242Pu на масс-сепараторе “MASHA”

1.4. Вид конкурса
офи_м – Конкурс ориентированных фундаментальных исследований по актуальным междисциплинарным темам

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Выполняемый проект посвящен проведению уникальных экспериментов по прямой идентификации по массе изотопов 112 и 114 элементов, синтезируемых в реакции 48Ca+242Pu, а также разработке нового метода синтеза нейтронно-обогащенных изотопов тяжелых и сверхтяжелых элементов в реакциях многонуклонных передач. Эксперименты выполняются на масс-сепараторе “MASHA” с использованием пучка 48Ca, ускоренного на циклотроне У-400М. Высокая летучесть изучаемых элементов позволяет быстро и с высокой эффективностью производить их сепарацию классическим ISOL-методом. В течение 2014 года была выполнена методическая работа, направленная на более эффективное использование установки, а именно: произведена модернизация системы измерения 192 каналов постоянных токов в фокальной плоскости; произведена замена электроники системы регистрации для кремниевого детектора фокальной плоскости, что позволяет анализировать форму сигнала и снижает уровень фона для редких событий; проведена работа по подготовке установки к проведению экспериментов с радиоактивными мишенями.
В течение ноября - декабря 2014 года выполнялся эксперимент по синтезу и измерению массы 283Cn, получающегося как дочерний продукт альфа-распада 287Fl в реакции 48Ca+242Pu. В ходе эксперимента за 12 дней 1,2x1018 ионов 48Ca было пропущено через мишень. При эффективности сепарации, равной 25%, можно было ожидать появления 1 события в фокальной плоскости. В эксперименте не было зарегистрировано ни одного события распада ядра 283Cn или его дочернего продукта. В соответствии с планами Лаборатории ядерных реакций эксперимент будет продолжен в 2015 году. Реакции полного слияния с тяжелыми ионами ограничивают продвижение в область нейтронно-избыточных изотопов. Одним из перспективных методов синтеза ядер в означенной области является использование реакций многонуклонных передач. В качестве первого шага на масс-сепараторе “MASHA” в конце 2013 года был выполнен эксперимент по синтезу тяжелых изотопов радона в реакции многонуклонных передач с использованием пучков 48Ca и мишеней из 232Th. Обработанные в 2014 г. данные позволяют сделать вывод о возможности надежной идентификации синтезируемых изотопов и выделении двухтельных каналов реакций.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-12011

1.2. Руководитель проекта
Богомолов Сергей Леопольдович

1.3. Название проекта
Исследование методов получения интенсивных пучков ионов нейтронно-обогащенных изотопов Ti, Fe, Ni, Cr из ионных источников ЭЦР типа для инжекции в циклотрон тяжелых ионов

1.4. Вид конкурса
офи_м – Конкурс ориентированных фундаментальных исследований по актуальным междисциплинарным темам

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Отработана методика и аппаратура синтеза (CH3)5C5Ti(CH3)3 – (триметил)пентаметил-циклопентадиенил титана с использованием естественного титана. В качестве исходного вещества использовался тетрахлорид титана (TiCl4). Синтез проводился в два этапа: на первом этапе получался C5(CH3)5TiCl3 в реакции TiCl4 + (CH3)5C5Si(CH3)., на втором этапе получалось необходимое соединение (CH3)5C5Ti(CH3)3 в реакции C5(CH3)5TiCl3 + 3CH3Li.
Эффективность перевода исходного вещества в конечный продукт составила более 90% по титану.
Синтезированный компаунд был протестирован на стенде с использованием ионного источника ECR4M. Получены пучки ионов Ti5+ и Ti11+ с интенсивностями 80 μА и 68 μА соответственно.
Проведен синтез компаунда из обогащенного по титану до 92% тетрахлорида титана (50TiCl4). С использованием синтезированного компаунда на циклотроне У-400 был получен ускоренный пучок ионов 50Ti5+ для экспериментов по спектроскопии сверхтяжелых элементов. Интенсивность инжектированного пучка 50Ti5+ составляла около 50 μА, интенсивность ускоренного пучка на мишени составляла около 0.5 pμA. В течение трехнедельного эксперимента источник показал стабильную и надежную работу.
Проведены эксперименты по определению расхода титана. Измеренный расход компаунда составил 2.4 мг/час, что соответствует расходу титана 0.52 мг/час. Разработана методика сбора израсходованного вещества из камеры ЭЦР источника.
Разработан и создан опытный образец системы регулировки и стабилизации температуры контейнера с рабочим веществом на основе элементов Пельтье.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-02-12052

1.2. Руководитель проекта
Оганесян Юрий Цолакович

1.3. Название проекта
Исследование сверхтяжелых элементов 114-118

1.4. Вид конкурса
офи_м – Конкурс ориентированных фундаментальных исследований по актуальным междисциплинарным темам

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Проведена серия экспериментов по синтезу нейтронодефицитных изотопов флеровия в реакциях полного слияния 239Pu+48Са и 240Pu+48Са и исследованию их радиоактивных свойств.
В реакции 239Pu+48Са впервые синтезирован новый изотоп 284Fl, который спонтанно делится с периодом 2.5 мс. Сечение реакции оказалось равным 0.23 пб, почти в 20 раз ниже величины, предсказанной теоретическими моделями, и в 50 раз меньше сечения образования изотопов флеровия в реакции 244Pu+48Са.
При энергии 48Са, соответствующей максимуму сечения реакции с испарением трех нейтронов 240Pu(48Са,3n)285Fl, было синтезировано три цепочки распада ядра 285Fl, энергия альфа-распада которого измерена впервые в данных экспериментах. Определены радиоактивные свойства еще пяти нейтронодефицитных ядер 281Cn, 277Ds, 273Hs, 269Sg и 265Rf. Сечение реакции составило 2.5 пб, почти в десять раз выше, чем в том же канале реакции с 239Pu, но в 2-4 раза меньше, чем в реакциях с более тяжелыми изотопами 242Pu и 244Pu. Во втором эксперименте, в котором энергия 48Са соответствовала максимуму сечения 4n канала, было зарегистрировано четыре ядра изотопа 284Fl. Сечение реакции 240Pu(48Са,4n)284Fl составило 2.6 пб. Свойства распада 284Fl позволяют предполагать наличие 20% вероятности альфа-распада для этого нуклида.
Получены оценки полной кинетической энергии осколков деления 265Rf и 284Fl, что свидетельствует о делении тяжелых ядер. Повышенный рост энергии альфа-распада 285Fl по сравнению с более тяжелыми изотопами Fl, падение периода полураспада с уменьшением числа нейтронов и доминирование спонтанного деления над альфа-распадом для изотопа 284Fl, а также существенное снижение сечений испарительных каналов реакций 239Pu,240Pu+48Са по сравнению с реакциями 242Pu,244Pu+48Са служат доказательством приближения к границе стабильности сверхтяжелых ядер в области нейтронодефицитных изотопов.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований




ЛАБОРАТОРИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-01-00396

1.2. Руководитель проекта
Пузынин Игорь Викторович

1.3. Название проекта
Математическое моделирование наноструктур сложных физических систем, описываемых нелинейными динамическими уравнениями

1.4. Вид конкурса
А – Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета (1 итоговый)
1

1.7. Аннотация
За 2012-2014 гг. участниками проекта проведено исследование нелинейных многопараметрических моделей наноструктур и получены следующие основные результаты.
На базе модифицированной модели термического пика с учетом фазовых переходов типа плавление-отвердевание и испарение-конденсация проведено численное моделирование тепловых процессов, возникающих в фосфиде индия под действием тяжелого иона золота с энергией 200 МэВ. Анализ полученных численных результатов позволяет сделать выводы о степени влияния упомянутых типов фазовых переходов на профили температур в кристаллической решетке образца. Сделаны оценки глубины повреждений на поверхности материала мишени под действием ионного облучения. Модель термического пика также использована для оценки диаметров треков в аморфных сплавах железа для ионов U, Xe, Sm и Au. Расчеты показали, что учет фазовых переходов значительно улучшил согласие результатов моделирования с экспериментальными данными. Предложена система уравнений для моделирования термоупругих эффектов с учетом нелинейной зависимости между деформацией и напряжением в материале под влиянием внешних воздействий. Проведено численное моделирование термоупругих волн, возникающих в образце под действием переменного внешнего давления на его границу, когда максимальная величина давления меняется в интервалах соблюдения и нарушения линейного закона Гука. Проведено также численное исследование динамики этих волн в двухслойных структурах. Методами молекулярной динамики исследованы процессы углового ударного взаимодействия нанокластеров Cu_n (n = 13, 55, 147) с поверхностью образца, состоящего из 54000 атомов меди. Изучены свойства образованного в результате соударения поверхностного слоя, в том числе, глубина проникновения атомов налетающих нанокластеров и толщина осаждённого слоя в условиях углового удара. Обнаружено, что данные параметры зависят от размера, энергии налетающих нанокластеров, количества кластеров в пучке, частоты импульсного источника и величины угла пучка налетающих нанокластеров.
Сечения неупругого рассеяния пи-мезонов на ядрах кремния, никеля и свинца при энергии 291 МэВ исследованы на основе модели микроскопического потенциала, определяемого зарядовой плотностью ядер-мишеней и параметрами пион-нуклонной амплитуды в ядерной среде, полученными ранее из анализа данных упругого рассеяния на тех же ядрах. Расчет сечений велся на основе релятивистского волнового уравнения. Из сравнения с экспериментальными данными получены параметры неупругой деформации ядер.
Исследованы процессы рассеяния и развала экзотических ядер 11Li и 10,11Be при взаимодействии с протонами и ядрами. Рассеяние и развал ядра 11Li при столкновении с протонами исследованы в предположении, что это ядро состоит из двух взаимодействующих кластеров, кора c=9Li и двухнейтронного гало h=2n. В этом подходе получены одночастичная плотность ядра 11Li, микроскопический оптический потенциал (ОП) и сечение рассеяния 11Li+p в зависимости от выбора формы кластеров. Показано, что модель обеспечивает согласие с экспериментальными данными как при низких, 60–75 МэВ, так и при промежуточных, 700 МэВ, энергиях столкновения. Для расчета микроскопических оптических потенциалов (ОП) и дифференциальных сечений упругого рассеяния ядер 10,11Be на протонах и ядрах 12C используются две модели распределения плотности, метод генераторных координат (GCM) и квантовый метод Монте-Карло (QMC). Вещественная часть ОП рассчитывается методом фолдинга, а мнимая часть – в высокоэнергетическом приближении. При сравнении с экспериментальными данными подгоняются параметры глубины реальной и мнимой части ОП с учетом известной зависимости объемных интегралов ОП от энергии. Полученные таким потенциалы использованы для оценки импульсных распределений фрагментов реакций развала 11Ве. Продемонстрировано согласие этих оценок с имеющимися экспериментальными данными.
В рамках расширенной модели Намбу - Иона - Лазинио с петлей Полякова (ПНИЛ) при конечном химическом потенциале исследовано термодинамическое поведение основных физических величин и фазовой диаграммы в плоскости параметров температуры и химического потенциала. Изучены эффекты влияния различного набора данных и различных форм потенциала на термодинамические свойства горячей и плотной материи.
Разработан метод и комплекс программ для численного решения обратной задачи для уравнения с потенциалом, зависящим от параметров, позволяющий свести вычисление параметров искомого потенциала к минимизации соответствующего функционала. Предложенный подход применен к численному решению обратной задачи рассеяния для радиального уравнения Шредингера. На основе численного решения обратной параметрической задачи Штурма– Лиувилля выполнено исследование модели планарного оптического волновода с градиентным экспоненциальным профилем показателя преломления с целью определения параметров профиля, обеспечивающих близость спектра волноводных мод к эквидистантному.
Проведено численное исследование движущихся с постоянной скоростью локализованных структур в моделях, описываемых нелинейным уравнением Шредингера с внешней накачкой энергии в систему. Анализ исходного уравнения в частных производных сводится к решению стационарной задачи, где скорость движения волны играет роль дополнительного параметра, и в последующем исследовании устойчивости получаемого решения упомянутой задачи. Численный подход основан на применении модифицированного непрерывного аналога метода Ньютона и численного продолжения по параметрам модели. Показано, что движущиеся волны двух типов сосуществуют на плоскости параметров скорости и накачки, а также могут образовывать устойчиво движущиеся связанные состояния. Продемонстрировано также существование устойчивых и неустойчивых мультисолитонных структур в случае малой диссипации.
Исследованы статические распределения магнитного потока в длинных джохефсоновских контактах в рамках модели на базе уравнения двойного синус-Гордона в зависимости от параметра второй гармоники. Найдены новые состояния, представляющие комбинацию известных флюксонных решений. Исследована взаимосвязь и бифуркации сосуществующих флюксонных распределений разного типа. Показано, что учет второй гармоники приводит к изменению свойств известных решений и появлению новых сосуществующих флюксонных состояний. В частности, внешний ток может приводить к стабилизации флюксонов. Продемонстрирована эффективность разработанного численного подхода на базе непрерывного аналога метода Ньютона для получения критических токов – важных характеристик, которые могут наблюдаться в экпериментах.
Разработан метод и комплекс программ для численного моделирования процесса формирования поляронных состояний в конденсированных средах. Проведено численное исследование этого процесса для водной среды при воздействии лазерного облучения в ультрафиолетовом диапазоне. Показано, что в рамках предложенного подхода удается численно воспроизвести экспериментальные данные по формированию гидратированных электронов. Представлена схема численного решения системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих динамическую модель полярона. Программная реализация выполнена с использованием технологии параллельного программирования MPI. Обсуждаются численные результаты в сравнении с экспериментальными данными и теоретическими оценками.
Модель разделённых форм-факторов (Separated Form Factors, SFF), разработанная ранее для обработки спектров малоуглового рассеяния нейтронов, адаптирована для численного анализа структуры полидисперсной популяции однослойных везикул по данным малоуглового синхротронного рассеяния (Small Angle X-ray Scattering, SAXS). Параметры SFF-модели, определяющие структуру везикулярной системы (средний радиус везикул, полидисперсность, толщина бислоя и др.), вычисляются путём фитирования к экспериментальным данным SAXS. Процедура фитирования основана на использовании алгоритма Асинхронной Дифференциальной Эволюции (АДЭ) – эффективного метода поиска глобального минимума. Разработана параллельная реализация предложенного подхода на базе технологии MPI. Проведено численное исследование структуры полидисперсной везикулярной системы DMPC в 40% водном растворе сахарозы. Показано, что для согласия правой части спектра рассчитанных SAXS-кривых с имеющимися экспериментальными данными необходим учёт флуктуации толщины бислоя. На основе расчетов с разными моделями внутренней структуры бислоя сделаны заключения о наиболее адекватной форме плотности длины синхротронного рассеяния поперек мембраны. Проведенные расчеты на многопроцессорном кластере
ЛИТ ОИЯИ (Дубна) подтверждают эффективность параллельной реализации метода АДЭ.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-01-00060

1.2. Руководитель проекта
Земляная Елена Валериевна

1.3. Название проекта
Исследование структуры ядерных и органических объектов на основе математического моделирования процессов рассеяния частиц

1.4. Вид конкурса
А – Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
На основе численного исследования многопараметрических физических систем в рамках единой концепции математического моделирования, включающей «внешнюю» модель процесса рассеяния частиц на исследуемом объекте и «внутреннюю» модель, определяющую структуру самого объекта, в 2014 году получены следующие основные результаты.
1. На основе обобщения предложенной в 2013 году модели проведен численный анализ сечений неупругого рассеяния пи-мезонов ядрами Si, Ni, Pb при энергии 291 МэВ. При этом использовались параметры пион-нуклонной амплитуды в ядерной среде, полученные ранее из анализа данных упругого рассеяния на тех же ядрах. Расчет сечений проводился на основе численного решения релятивистского волнового уравнения. Из сравнения с экспериментом сечений неупругого рассеяния получены параметры деформации вышеуказанных ядер.
2. Модель микроскопического оптического потенциала (ОП) применена для анализа упругого рассеяния 10,11Be протонами и ядрами. Распределения плотности ядер 10,11Be, полученные в модели генераторных координат (GCM) и квантовым методом Монте-Карло (QMC), использованы для расчета ОП и затем дифференциальных сечений упругого рассеяния этих ядер на протонах и ядрах 12C. Показано, что рассчитанные в указанном подходе сечения, а также оценки импульсных распределений фрагментов распада 11Be, сделанные в рамках двухкластерной модели, согласуются с имеющимися экспериментальными данными.
3. С использованием разработанных авторами методов и комплексов программ для расчета микроскопического ОП проведен численный анализ инклюзивной реакции 93Nb(p,alpha) при энергии 160 МэВ и исследован механизм предравновесной протон-инициированной реакции эмиссии alpha-частиц 93Nb при энергиях взаимодействия от 65 до 160 МэВ. Путем сравнения расcчитанных физических характеристик с экспериментальными данными установлено, что knockout-процесс alpha-кластера является доминирующим механизмом конечного этапа реакции при самых низких энергиях взамодействия, в то время как при энергиях порядка 100 МэВ интенсивности pickup- и knockout-процессов сопоставимы.
4. На основе единого подхода, определяемого методом разделенных формфакторов (SFF) , проведен анализ данных малоуглового синхротронного и нейтронного рассеяния на полидисперсной популяции везикул DMPC в растворе сахарозы. Использована модификация модели SFF, разработанная для учета флуктуации толщины бислоя. Исследована динамика изменения параметров везикулярной системы в зависимости от концентрации сахарозы. Показано, что увеличение концентрации сахарозы существенно влияет на структуру везикул DMPC.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-01-00595

1.2. Руководитель проекта
Пузынина Таисия Петровна

1.3. Название проекта
Математическое моделирование сложных физических процессов с применением распределенных высокопроизводительных вычислительных систем

1.4. Вид конкурса

А – Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
За отчетный период были созданы алгоритмы и комплексы программ и проведено математическое моделирование физических процессов при численных исследованиях ряда сложных многомерных нелинейных задач. В частности:
Проведено исследование решений квазистационарных состояний в рамках квазипотенциального уравнения с кусочно-постоянными потенциалами при различных значениях параметров задачи. Сделан сравнительный анализ времен жизни квазистационарных состояний для квазипотенциального уравнения и уравнения Шредингера при различных значениях ширины и высоты барьера.
В системе компьютерной алгебры Maple разработан специализированный программный пакет, с помощью которого была реализована процедура вычисления дискретного спектра оператора Гамильтона водородоподобного атома методом построения матрицы Ритца. На основе собственных векторов матрицы Ритца проведен расчет радиационных переходов водородоподобных атомов.
Предложена схема вычисления поля фазового замедления для тонкоплѐночной волноводной обобщѐнной линзы Люнеберга. Путём учёта естественных симметрий были получены первые интегралы задачи, задающие структуру векторного расслоения. Электромагнитное поле адиабатической волноводной моды в каждой точке семейства гамильтоновых лучей системы задаѐтся решением двух обыкновенных дифференциальных уравнений. Решения этих уравнений вместе с решениями двумерных уравнений лучей полностью задают эволюцию электромагнитного поля адиабатической волноводной моды при распространении через нерегулярный участок интегрально-оптического волновода.
Разработан оригинальный эффективный алгоритм сборки конечно-элементных матриц, возникающих при решении дискретизованных задач с помощью предложенного авторами граничного метода взвешенных невязок с векторными разрывными гармоническими базисными функциями. Созданы соответствующие программы. Разработаны алгоритмы построения базисных функций высокого порядка аппроксимации для решения краевых задач с двумерным квазилинейным уравнением магнитостатики указанным методом.
С помощью созданного программного обеспечения («Cyclotron Operator HELP Program Complex 2004-2014»/C++) проведено моделирование нового режима работы многоцелевого изохронного циклотрона DC-280 (Лаборатория ядерных реакций Объединѐнного института ядерных исследований, г. Дубна, Россия). Для многоцелевого изохронного циклотрона АИЦ-144 (Институт ядерной физики Польской академии наук, г. Краков, Польша) создана и задействована новая автоматизированная система управления (АСУ), предназначенная для измерения кривых Смита-Гаррена («SG Curves Program 2013-2014»/C++). Проведена подстройка основного режима работы циклотрона АИЦ-144, задействованного для лечения меланомы глаза. На начало ноября 2014 года на АИЦ-144, в соответствии с планом, были успешно пролечены от меланомы глаза 82 пациента.
В 2014 году участниками проекта были сделаны более 4 устных докладов на 4 международных и российских научных конференциях. Опубликовано 7 статей в рецензируемых научных изданиях.
Проект направлен на универсальные разработки системного и фундаментального характера в соответствии с Указом Президента РФ от 07.07.2011 «Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации и перечня критических технологий Российской Федерации» в сфере приложений:
2. Индустрия наносистем;
3. Информационно-телекоммуникационные системы.
ПЛАНИРУЕМОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ:
1. Создание новых моделей, методов, алгоритмов, выработка рекомендаций.
3. Создание программных комплексов, обеспечивающих функционирование сложных систем. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕРНИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ РОССИИ:
4. Стратегические информационные технологии, включая вопросы создания суперкомпьютеров и разработки программного обеспечения.
КРИТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ:
2. Компьютерное моделирование наноматериалов, наноустройств и нанотехнологий.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
13-01-00668

1.2. Руководитель проекта
Гердт Владимир Петрович

1.3. Название проекта
Развитие методов компьютерной алгебры для моделирования перепутанности многочастичных систем, дискретных квантовых систем, а также систем со связями

1.4. Вид конкурса
А – Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация

В соответствии с целями и задачами второго этапа проекта, сформулированными в прошлогоднем отчете, были выполнены следующие работы. Развитие (играющих ключевую роль в проверке качества конечно-разностных аппроксимаций) математических и алгоритмических методов построения разностных базисов Гребнера и их апробация на конкретных примерах. Реализация на языке Си алгоритма вычисления базиса инвариантных билинейных форм (скалярных произведений). Преимуществом алгоритма является то, что получаемые скалярные произведения автоматически оказываются записанными в унитарном базисе. Пространство состояний конечно-уровневых квантовых систем описано в терминах полиномиальных инвариантов, а для бинарных квантовых систем численно-символьными методами исследовано подпространство их состояний, которые являются абсолютно сепарабельными. На основе системы компьютерной алгебры Mathematica и в квазиклассическом приближении проведено символьно-численное моделирование динамики спиновых состояний заряженных частиц, находящихся под действием сильного лазерного поля переменной интенсивности. Для алгебраических многочленов с рациональными коэффициентами предложено их компактное внутреннее представление, а для булевых многочленов произведена дальнейшая оптимизация их представления в виде ZDD диаграмм. Оба этих представления позволяют добиться существенной экономии компьютерной памяти в процессе вычисления базисов Гребнера и инволютивных базисов. На 32-х ядерном компьютере проведено интенсивное тестирование параллельных алгоритмов вычисления этих базисов. Для систем со связями в механике и теории поля показано, что дифференциальное разложение Томаса является универсальным компьютерным инструментов вычисления полного набора лагранжевых связей.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-01-00628

1.2. Руководитель проекта
Айрян Эдик Арташович

1.3. Название проекта
Математические методы, алгоритмы и программы для моделирования сложных физических систем и процессов с применением высокопроизводительных вычислительных систем

1.4. Вид конкурса
А – Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
В ходе выполнения отчетного этапа проекта коллективом авторов были исследованы фундаментальные теоретические вопросы и решены прикладные задачи в соответствии с заявленными целями на 2014 год. В том числе:
– сформулирована многопараметрическая задача управления периодическим источником криогенной ячейки инжекции рабочих газов в ионный источник;
– разработан алгоритм и создан комплекс программ для численного решения многомерного нелинейного уравнения теплопроводности, описывающего процесс охлаждения нейтронных звезд, с учетом магнитного поля для упрощенных модельных теплофизических характеристик и упрощенной структуры звезды;
– проведены исследования теплофизических процессов, возникающих в металлах под действием импульсных пучков ионов в рамках модели термического пика с помощью энтальпийного подхода; проведен сравнительный анализ результатов исследования системы гиперболических уравнений с результатами аналогичных задач для системы параболических уравнений теплопроводности;
– реализован устойчивый численный метод вычисления дисперсионных соотношений и соответствующих электромагнитных полей адиабатических волноводных мод плавно-нерегулярных интегрально-оптических волноводов;
– разработан метод получения самосогласованных стохастических моделей для одношаговых процессов;
– проведены расчеты электростатического потенциала и вторичных характеристик взаимодействия в системе белок-жидкость для макромолекул, содержащих полости, не доступные для растворителя; результаты сравнены с аналогичными расчетами с помощью известной программы DelPhi (http://compbio.clemson.edu/delphi.php).
В 2014 году авторами проекта были сделаны более 11 устных докладов на 7 международных и российских научных конференциях и семинарах. Опубликовано 9 статей в рецензируемых научных изданиях и одна монография. По материалам проекта под научным руководством участника проекта защищена кандидатская диссертация.
Настоящий проект направлен на универсальные разработки системного и фундаментального характера в соответствии с Указом Президента РФ от 07.07.2011 «Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации и перечня критических технологий Российской Федерации» в сфере приложений:
2. Индустрия наносистем и материалов (оптические волноводы);
3. Информационно-телекоммуникационные системы (супервычисления);
8. Энергетика и энергосбережение (ускорители заряженных частиц).
ПЛАНИРУЕМОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ:
1. Создание новых моделей, методов, алгоритмов, выработка рекомендаций.
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕРНИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ РОССИИ:
2. Ядерные технологии.
5. Стратегические информационные технологии, включая вопросы создания суперкомпьютеров и разработки программного обеспечения.
КРИТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ:
7. Компьютерное моделирование наноматериалов, наноустройств и нанотехнологий.
8. Нано-, био-, информационные, когнитивные технологии.
18. Технологии и программное обеспечение распределенных и высокопроизводительных вычислительных систем.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-07-00215

1.2. Руководитель проекта
Ососков Геннадий Алексеевич

1.3. Название проекта
Разработка средств планирования построения и развития систем хранения и обработки больших объёмов данных на основе синтеза процессов моделирования и мониторинга

1.4. Вид конкурса
А – Конкурс инициативных научно-исследовательских проектов

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
При создании систем обработки данных общепринятым является подход, когда однократно при проектировании системы создаётся е2 модель. Однако, количественные и качественные изменения происходят постоянно. Разработчики и эксплуатирующие организации сталкиваются с проблемой прогнозирования поведения системы после проведения планируемых модификаций. Для решения этих вопросов необходимо постоянно возвращаться к задаче моделирования. Моделирование вычислительных систем будет более точным, если в качестве входных данных использовать статистику эксплуатации системы, получаемую на основе имеющихся программных средств ее мониторинга. То есть модель должна рассматриваться как неотъемлемая часть системы обработки данных, а данные мониторинга, как входные для моделирования. Это позволит принимать более обоснованные проектные решения при развитии системы.
Объединив моделирование и мониторинг в рамках одного программного пакета, можно добиться существенного снижения эксплуатационных затрат и вложений в увеличение мощности с целью сохранения скорости получения результата экспериментов, при постоянном повышении потока данных. Предлагаемый нами подход состоит в имитационном моделировании объединенным с мониторингом процессов прохождения задач и передачи данных. Эффективность этой концепции состоит в том, что техническое решение проверяется на модели прежде, чем обсуждается его фактическая реализация. Развернутое обоснование нашего подхода, а также описание функций мониторинга, используемых при моделировании, дано в статье [В.В Кореньков, А.В. Нечаевский, Г.А. Ососков, Д.И. Пряхина, В.В. Трофимов, А.В. Ужинский Моделирование грид-облачных сервисов проекта NICA, как средство повышения эффективности их разработки // Компьютерные исследования и моделирование, 2014, т. 6, № 5, с. 635–642].
В рамках проекта создана новая система моделирования грид и облачных сервисов, объединяющая в себе мониторинг, анализ его результатов и собственно моделирование. Основными компонентами системы являются программа написанная с использованием библиотеки GridSim и база данных. Формат базы данных был выбран совпадающим с PanDA – системой управления потоком задач эксперимента ATLAS. Такая совместимость даёт возможность использовать результаты мониторинга потока без изменения его параметров.
Центральным компонентом такой процедуры принятия решения по развитию вычислительной установки является имитационная модель вычислительной структуры, в которую в качестве входной поступает информация о топологии и параметрах структуры, а также, накапливаемая в ходе мониторинга. Информация модифицируется в соответствии с планами развития моделируемой грид-облачной структуры.
Средство описания вычислительной структуры реализовано как база данных с веб-интерфейсом и адаптировано к описанию облачной архитектуры. Описанию присваивается идентификатор, который пользователь должен указать в параметрах запуска модели. Модель считывает информацию из базы и строит в памяти описание вычислительной структуры. Другими данными является характеристики потока задач, которые подлежат обработке и информации. Блок описания потока заданий – набор утилит, который позволяет статистически проанализировать результаты мониторинга и сформировать поток заданий, аналогичный, или отличающийся от проанализированного на управляемое воздействие пользователя в виде упорядоченной по времени последовательности записей в базе данных.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-01-31227

1.2. Руководитель проекта
Айриян Александр Сержикович

1.3. Название проекта
Разработка и оптимизация параллельных алгоритмов для сеточных методов в задачах численного моделирования процессов теплопроводности в технических устройствах

1.4. Код и название  конкурса
мол_а - Конкурс инициативных научных проектов, выполняемых молодыми учеными (Мой первый грант)

1.5. Год представления отчета
2014

1.6. Вид отчета (цифра 2 – этап 2014 г.)
2

1.7. Аннотация
Были разработаны параллельные алгоритмы для проведения расчетов на вычислительных системах с гетерогенной структурой для численного решения двумерного квазилинейного уравнения теплопроводности, в том числе с периодическим источником (правой частью периодически зависящей от времени), описывающего эволюцию тепловых процессов в импульсной криогенной камере.
Алгоритмы были реализованы с применением технологии CUDA - для проведения расчетов на графических процессорных устройствах NVIDIA с использованием Си-подобных языков CUDA C и OpenCL, а также OpenMP для расчетов на многоядерных системах и на сопроцессорах Intel Xeon Phi.
С использованием разработанных в рамках проекта алгоритмов, был реализован вычислительных эксперимент для исследования оптимизации импульсной криогенной камеры, в части линейных размеров, периода работы (в миллисекундном диапазоне) и мощности источника, для получения требуемого температурного режима работы устройства. Отметим, что в ходе выполнения вычислительного эксперимента, получены новые принципиальные знания о тепловых процессах и режиме работы импульсной криогенной камеры.
В 2014 году участниками проекта были сделаны 5 устных и один стендовый доклад на 5 международных и российских научных конференциях, представлены результаты на рабочих семинарах в Институте тяжелых ионов (GSI) и Техническом университете г. Кошице. Опубликована одна статья, одна статья принята к публикации и еще одна статья подготовлена к публикации в рецензируемых научных изданиях.
По результатам полученным на базе разработанных в рамках проекта алгоритмов руководитель проекта стал лауреатом премии Губернатора Московской области в сфере науки и инноваций для молодых ученых и специалистов за 2014 год (Распоряжение от 22.12.2014 № 429-РГ) за разработку эффективных параллельных алгоритмов моделирования тепловых процессов и реализацию, на базе многопараметрических моделей, вычислительных экспериментов, позволяющих спроектировать и оптимизировать отдельные устройства источника многозарядных ионов.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
12-07-91501

1.2. Руководитель проекта
Кореньков Владимир Васильевич

1.3. Название проекта
Глобальная система мониторинга передачи данных в инфраструктуре проекта WLCG

1.4. Код и название  конкурса
ЦЕРН_а Совместный конкурс с ЦЕРН

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета (цифра 1 итоговый)
1

1.7. Аннотация
Основной задачей проекта являлась разработка глобальной системы мониторинга передачи данных в инфраструктуре проекта WLCG. Система позволяет собирать, передавать и обрабатывать подробную информацию о передачах данных между всеми ресурсными центрами инфраструктуры WLCG. Информация собирается из различных систем хранения и передачи данных, используемых в WLCG, а также из других доступных источников.
В ходе реализации проекта были выполнены следующие работы, соответствующие заявленным целям:
– подготовлен полигон для разработки, отладки и испытаний создаваемых компонентов системы;
– разработаны средства для сбора информации из систем хранения и передачи данных (XRootD, FTS), в том числе из сторонних систем мониторинга, используемых в WLCG (MonALISA);
– разработаны необходимые форматы информационных сообщений мониторинга, передаваемых в
центральное хранилище Dashboard;
– разработаны механизмы обработки данных в центральном хранилище;
– разработан ряд пользовательских вебинтерфейсов для отображения результатов глобального мониторинга;
– доработаны средства сбора информации о передаче данных (поддержка новых систем хранения и передачи данных);
– исследованы возможности повышения характеристик масштабируемости сервиса хранения и обработки данных мониторинга за счет использования NoSQL технологий;
– повышена надежности функционирования создаваемой системы мониторинга за счет применения программсупервизоров и создания средств внутреннего контроля функционирования;
– произведены структурные усовершенствования системы мониторинга с целью уменьшения времени на обработку запросов и улучшения пользовательского интерфейса;
– разработаны средства для сбора и отображения информации, специфичной для передачи данных для нужд конкретных экспериментов (ALICE, ATLAS, CMS);
– выполнен анализ информации, накопленной в системе глобального мониторинга, с целью увеличения эффективности процессов передачи и обработки данных.
Глобальная система мониторинга передачи данных WLCG была введена в промышленную эксплуатацию в 2013 году. В настоящее время в системе представлена информация по основным виртуальным организациям (Atlas, CMS, Alice, LHCb). Организован сбор данных из FTS, Rucio, XRootD федераций (AAA, FAX), MonALISA.
Более 50 различных серверов управления и хранения данных, используя технологию брокеров сообщений ActiveMQ, отправляют информацию в центральное хранилище Dashboard. Разработаны различные интерфейсы предоставления данных, в том числе вебинтерфейс (http://dashbwlcgtransfers. cern.ch), позволяющий получить детальную картину по передачам данных как на уровне всей инфраструктуры в целом, так и для конкретного эксперимента, страны, ресурсного центра, сервера. Внедрение глобальной системы мониторинга передачи данных WLCG значительно облегчило понимание процессов, происходящих в данной распределенной инфраструктуре, позволило оптимизировать работу менеджеров и обслуживающего персонала и упростило процедуру обнаружения проблем.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований



Форма 501. КРАТКИЙ НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ

1.1. Номер проекта
14-07-90405

1.2. Руководитель проекта
Кореньков Владимир Васильевич

1.3. Название проекта
Разработка и внедрение технологии облачных вычислений на грид-сайтах уровня Tier-2 ЛИТ ОИЯИ и ИТФ им. Н.Н. Боголюбова для обработки данных эксперимента ALICE

1.4. Код и название  конкурса
Укр_а Конкурс совместных российско-украинских научных проектов

1.5. Год представления отчета
2015

1.6. Вид отчета ((цифра 2 – этап 2014 г.))
2

1.7. Аннотация
Основной задачей проекта является разработка и внедрение технологии облачных вычислений на грид-сайтах уровня Tier-2 Лит ОИЯИ и ИТФ им. Н.Н. Боголюбова для обработки данных экспериментов ALICE. Для решения этой задачи в ходе реализации проекта за отчетный период в ЛИТ ОИЯИ был выполнен ряд работ, описанных ниже.
Проведены исследования и анализ возможных вариантов синтеза облачных и грид-технологий с целью одновременного использования их преимуществ при организации и эксплуатации ресурсных центров для научных вычислений.
Проведен анализ программного обеспечения для построения локальной облачной инфраструктуры согласно следующим основным критериям:
– возможность построения полноценной масштабируемой IaaS-инфраструктуры;
– совместимость с операционной системой (ОС) Linux и возможность запуска этой же ОС внутри виртуальных машин (ВМ) для ПО эксперимента ALICE;
– поддержка гипервизора KVM образы для ВМ на базе которого используются экспериментом ALICE для запуска задач на облачных ресурсах;
– интероперабельность с другими облачными платформами, открытый исходный код и лицензия. Допускающая модификацию и бесплатное использование;
– возможность использования средств мониторинга.
По результатам анализа в качестве ПО для построения облачной среды в ЛИТ ОИЯИ был выбран продукт с открытым исходным кодом OpenNebula (http://www.opennebula.org).
Проведен анализ вариантов построения хранилищ виртуальных машин и их образов, а также возможных конфигураций взаимосвязей компонент облачной среды (головной машины, сервера базы данных, дисковых серверов, средств мониторинга). На базе выполненного анализа, а также с учетом имеющегося в распоряжении оборудования была разработана и реализована архитектура локальной облачной инфраструктуры ЛИТ ОИЯИ высокой степени доступности и надёжности.
Наличие в OpenNebula возможности группировать серверы в т.н. “кластеры” по какому-нибудь общему признаку (например. По установленному на серверах гипервизору) позволяет для каждого из кластеров устанавливать индивидуальные настройки. Включая конфигурацию сетевых ресурсов и хранилищ, что даёт возможность оптимального использования облачных ресурсов для различных задач.
Для отслеживания работоспособности различных компонент облачной инфраструктуры (как физических серверов, так и отдельных облачных серверов) реализована система мониторинга на базе Nogios с графическим веб-интерфейсом, доступным по URL http:/cloud-mon.jinr.ru/nagios. (требуется аутентификация). Уведомление о критически важных для работоспособности инфраструктуры событиях осуществляется как по эл. почте, так и путём отправки SMS-сообщений на мобильный телефон системного администратора.
Успешно проведены отладка и тестирование работоспособности созданной облачной инфраструктуры. Она введена в эксплуатацию и активно используется как в решении локальных задач ОИЯИ, так и в рамках международных проектов.
Развернутая платформа готова для выполнения работ второго этапа проекта.

1.8. Полное название организации, где выполняется проект
Объединенный институт ядерных исследований























Поиск по сайту