Важнейшие достижения 2018 года

Наиболее значимые результаты в 2018 году

В области ядерной физики, физики элементарных частиц и фундаментальных взаимодействий:

• В ИЯФ СО РАН в эксперименте с детектором КЕДР на коллайдере ВЭПП-4М с лучшей в мире точностью измерено полное сечение электрон-позитронной аннигиляции в адроны в области энергии 1,84 — 3,72 ГэВ.
• В ИЯФ СО РАН в эксперименте с детектором КМД-3 на электрон-позитронном коллайдере ВЭПП-2000 впервые детально изучено поведение сечения рождения адронов вблизи порога образования нуклон-антинуклонных пар. Предложена теоретическая модель, описывающая наблюдаемое в эксперименте резкое изменение сечений на масштабе 1-2 МэВ.
• Физиками ИЯФ СО РАН в рамках коллаборации BABAR (SLAC, США) в реакции e⁺e^- → e⁺e^-η^/ впервые наблюдалось двухфотонное рождение η^/-мезона при больших переданных импульсах обоих фотонов. Впервые измерен переходной формфактор для вершины γ^*γ^*→ η^/ F(Q₁²,Q₂²) в области переданных импульсов от 2 < Q₁²,Q₂² < 60 ГэВ².
• На электрон-позитронном коллайдере ВЭПП-4М с детектором КЕДР начат цикл экспериментов по физике элементарных частиц в максимальной диапазоне энергий установки. Одним из пунктов этой программы является измерение параметров ϒ-мезонов (массы покоя, лептонные ширины, т.д.). В 2018 году на коллайдере ВЭПП-4М была получена светимость в основном состоянии ϒ-мезона — ϒ(1S) на энергии в системе центра масс 9.46 ГэВ. Выполнено изучение фоновых условий на детекторе.
• Впервые систематически изучен эффект пропорциональной электролюминесценции в чистом аргоне в двухфазном режиме (при криогенной температуре). В частности, впервые корректно измерен абсолютный выход электролюминесценции в двухфазном аргоне с использованием специально разработанного двухфазного детектора, оптически считываемого криогенными ФЭУ и SiPM.

• В ИЯФ СО РАН было проведено теоретическое исследование, в котором принципы и методы квантовой теории поля были применены к исследованию нелинейной системы, описываемой стохастическим уравнением Шрёдингера с нелинейностью керровского типа. Физически эта модель может быть реализована в оптоволоконном нелинейном канале связи, эволюция сигнала в котором подчиняется данному уравнению. Нами были вычислены теоретико-информационные характеристики нелинейного бездисперсионного канала.
• В 2018 году усилиями сотрудников ИЯФ СО РАН с соавторами получили значительное развитие два метода многопетлевых вычислений: метод, основанный на дифференциальный уравнениях и метод DRA, основанный на рекуррентных соотношениях по размерности пространства-времени.

• На коллайдере ВЭПП-2000 в ИЯФ СО РАН достигнута рекордная светимость в области низких энергий (2×10³¹см^-2с^-1 @ 400 МэВ), благодаря изобретению метода раскачки эффективного эмиттанса (aka Beamshaker) и подавлению порога неустойчивости типа флип-флоп.
• В составе коллаборации AWAKE продемонстрирована возможность ускорения электронов плазменной кильватерной волной, создаваемой самомодулирующимся протонным пучком
• Испытание фотокатодов на основе сплава Ir5Ce для получение интенсивных пучков в фотопушках. • Система электронного охлаждения бустера НИКА предназначена для накопления пучка ионов при инжекции и для его охлаждения после ускорения до некоторой промежуточной энергии. Данная система была разработана и испытана в ИЯФ СО РАН.
• В Институте ядерной физики разрабатывается стационарный ускорительный источник эпитепловых нейтронов, перспективный для применения на установках бор-нейтроно-захватной терапии рака.
• В ускорителе-тандеме с вакуумной изоляцией получен протонный пучок с током 8,7 мА, достаточным для проведения бор-нейтронозахватной терапии злокачественных опухолей.
• На станции исследования быстрых динамических процессов проведены исследования горения нанотермитной системы Al/CuO. Метод скоростной рентгенографической диагностики для подобных систем применялся впервые. Установлено, что волна горения в заряде нанотермита сопровождается волной уплотнения.
• Создана новая электронная термо-катодная ВЧ пушка с большим средним током пучка. ВЧ пушка позволяет преодолеть ограничения на ток и энергию пучка, присущее статическим пушкам и связанное с высокой чувствительностью катодов к бомбардировке ионами, количество и энергия которых пропорциональны току пучка, ускоряющему напряжению, а также количеству остаточного газа в пушке.
• На Новосибирском лазере на свободных электронах (НЛСЭ), используя дифракционные оптические элементы, созданные в Самарском университете, были сформированы "бездифракционные" бесселевы пучки со средней мощностью до 100 Вт, имеющие различные топологические заряды l (квантовые числа, определяющие "степень закрученности"). Было впервые продемонстрировано, что при дифракции этих пучков на периодической решетке круглых отверстий в плоскостях, соответствующих плоскостям Тальбота (плоскости самоизображения решётки для обычных пучков), возникают периодические "решётки" кольцевых микропучков с той же закрученностью, что у исходного пучка.

В области физики плазмы:

• Впервые в мире создан мощный нагревный перезарядный инжектор сфокусированного пучка быстрых атомов водорода для термоядерных приложений с быстрым переключением энергии. При постоянном токе ионов до 135 А энергия частиц пучка возрастает с 15 кэВ до 40 кэВ за время 0.3 мс.
• В ИЯФ СО РАН в рамках госзадания создается многопробочная ловушка ГОЛ-NB, магнитная система которой будет впервые включать секции с газодинамическим и многопробочным удержанием плазмы. Получена первая плазма, ведется изучение параметров плазменной струи при ее транспортировке через магнитоплазменную систему первой очереди ГОЛ-NB.
• На установке СМОЛА экспериментально доказано существование эффекта улучшенного удержания вращающейся плазмы в линейной ловушке с геликоидальной симметрией магнитного поля. • Впервые получены экспериментальные данные о влиянии давления нейтрального газа в расширителях на параметры плазмы в центральной ячейке газодинамической ловушки. Наличие газа в расширителях приводит к существенному охлаждению плазмы в ловушке при превышении критического значения плотности частиц ~10¹⁵см^-3, что в 1000 раз больше ожидаемой величины.