Изучение структуры атомных ядер в фотоядерных реакциях

Группа фотоядерных реакций изучает структуру атомного ядра с помощью реакций с гамма-квантами в области средних (20-70 МэВ) энергий. Проведенные ранее исследования позволили прояснить загадочную природу этих ядер. Исследуются высоковозбуждённые коллективные состояния ядер. В этих состояниях (гигантских резонансах) большие группы нуклонов в ядре совершают сверхбыстрые (1021-1022 Гц) синхронные колебания различного типа. Изучение подобных ядерных возбуждений позволили сформировать современные представления о структуре ядра и внутриядерной динамике. С помощью электронных ускорителей последнего поколения, созданных в базовых лабораториях кафедры, исследуются различные ядерные состояния во всем диапазоне энергий ядерных возбуждений. Недавние исследования позволили наблюдать редкие процессы выбивания фотоном из ядра до десяти нуклонов и пролили свет на механизм распада высокоэнергичных ядерных возбуждений. Среди признанных достижений кафедры в области ядерного эксперимента – открытие конфигурационного расщепления гигантского дипольного резонанса, пионерские для нашей страны эксперименты по флуоресценции атомных ядер, и деление ядер под действием высокоэнергичных фотонов.

Одновременно в настоящее время готовятся исследования по междисциплинарной тематике – а именно, изучение возможности получения медицинских изотопов в фотоядерных реакциях и использование ядерно-физических методов в геофизике и геологии.

Кузнецов Александр Александрович ([e-mail]) Белышев Сергей Сергеевич ([e-mail])

Теоретическая субмолекулярная физика

На кафедре проводятся теоретические исследования по взаимодействию ультрафиолетового и рентгеновского излучения источников нового поколения с атомами и молекулами. В рентгеновских лазерах на свободных электронах, генераторах высших лазерных гармоник и закрученных пучков излучения, новых ондуляторных линиях синхротронов, - реализуются уникальные сочетания характеристик излучения: диапазон крайнего ультрафиолета и рентгена, высокая интенсивность, беспрецедентно короткая длительность импульсов, когерентность, изменяемая поляризация, а в случае закрученных пучков и обладание ими определенным угловым моментом. Уже сейчас новый инструментарий позволяет получать моментальные снимки квантовых объектов, изучать ход квантовых процессов во времени и управлять ими. Проблема теоретического описания и предсказания явлений, еще совсем недавно недоступных для наблюдения, стоит сейчас необычайно остро. В этом описании, относящимся к атомным, молекулярным и наномасштабным структурам, принципиальная роль отведена использованию теоретических методов ядерной физики. Работа проводится в тесной коллаборации с группам экспериментаторов и теоретиков из Германии, Италии, США, Франции, Японии и находится на переднем фронте этой области микрофизики.

Мы заинтересованы в студентах, имеющих склонность к аналитической работе и программированию, приветствуется хорошее знание английского языка.

Контакты: Грум-Гржимайло Алексей Николаевич ([e-mail]), Грызлова Елена Владимировна ([e-mail])

Физика гиперядер

На кафедре ведутся теоретические исследования свойств гиперядер. Структура обычных ядер определяется взаимодействием составляющих его нуклонов (протонов и нейтронов) между собой. К настоящему времени ядерные силы изучены достаточно хорошо.

Нуклон – лишь один из представителей большого мира барионов, т.е. сильновзаимодействующих частиц, обладающих барионным зарядом. В частности, выделяют группу гиперонов – барионов, обладающих ненулевой странностью и содержащих странные кварки. Взаимодействия гиперонов с нуклонами и между собой представляют большой интерес с точки зрения построения фундаментальной картины динамики элементарных частиц.

Однако изучать гиперонные взаимодействия гораздо сложнее, чем нуклонные. Время жизни гиперонов по порядку величины не превышает 10^-10 с, поэтому сформировать пучок гиперонов крайне трудно. Наилучший способ изучения гиперонных взаимодействий – образовать гиперон непосредственно внутри ядра и анализировать характеристики полученной системы.

Ядра, в состав которых, помимо нуклонов, входят гиперон или гипероны, называются гиперядрами. Иначе говоря, гиперядра – это странные ядра.

Наиболее изученными являются Λ-гиперядра – гиперядра, содержащие один Λ-гиперон. При теоретическом анализе гиперядерных данных получена ценная информация о гиперон-нуклонном взаимодействии, полезная для обобщения наших представлений о ядерных силах на случай других барионов. Достигнуто качественное понимание особенностей взаимодействия Σ-гиперонов с ядрами. Систематические экспериментальные исследования Ξ-гиперядер в лабораториях мира только начинаются.

Если присоединить к ядру не один, а два гиперона, то становится возможным изучать взаимодействия гиперонов между собой. Образование ΛΛ-гиперядер – чрезвычайно редкий процесс, и до настоящего времени наблюдалось лишь несколько раз. Однако такие системы являются уникальным источником информации о взаимодействиях гиперонов, поэтому планируются новые эксперименты по поиску ΛΛ-гиперядер.

Изучение гиперядер тесно связано с физикой нейтронных звезд, внутренние области которых содержат не только нуклоны, но и гипероны. Информация о гиперонных взаимодействиях, полученная из анализа свойств гиперядер, находит прямое применение в астрофизике.

Участие студентов в теоретических исследованиях гиперядер включает работу с литературой, аналитическую (с формулами) и вычислительную (с компьютером) работу.

Ланской Дмитрий Евгеньевич ([e-mail])