НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ

НА КАФЕДРЕ ОБЩЕЙ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ


Заведующий кафедрой профессор Б.С. Ишханов со студентами кафедры на международной школе по нейтронной физике
     
     Кафедра Общей ядерной физики в основном известна на физическом факультете своей преподавательской деятельностью. Вместе с другими кафедрами, имеющими в своём названии слово «общий», она ответственна за преподавание всем студентам факультета курса общей физики – его заключительного раздела «Физика атомного ядра и частиц». Преподаватели кафедры читают лекции по этому курсу, ведут семинарские занятия и отвечают за работу соответствующего практикума – общего ядерного. Наряду с этим на кафедре ведётся интенсивная и успешная научная работа, роль молодёжи в которой (студентов, аспирантов и недавних выпускников) чрезвычайно велика. Можно утверждать, что на кафедре сформировалось новое поколение исследователей, уже многого достигших в науке и от которых мы вправе уже в ближайшем будущем ожидать ещё более впечатляющих результатов. Цель данной заметки рассказать о кафедральной научной молодёжи.
     Кафедра ведёт экспериментальные и теоретические исследования в широком спектре научных направлений от физики высоких энергий (элементарные частицы и фундаментальные взаимодействия) до физики низких энергий (квантовая механика наноструктур и сложных молекул). Научная работа ведется в МГУ, ведущих московских институтах и зарубежных научных центрах (Германия, Италия, Швейцария, Испания, США, Япония и др.). Студентам и аспирантам предоставляются широкие возможности для практики и работы в зарубежных центрах. Выпускники кафедры участвуют в крупных международных научных программах. Набор на кафедру сравнительно небольшой ? 10-15 человек, но практически всегда сопровождается конкурсом, что позволяет привлечь на кафедру сильных студентов.
   
Лауреат первой премии конкурса дипломных работ 2008 г. студентка кафедры О.Д. Ершова (тема диплома посвящена разработке акустического детектора высокоэнергичных нейтрино)
     Эффективная научная деятельность кафедральной молодёжи иллюстрируется следующими фактами. За последнее десятилетие студенты кафедры получили 8 премий на конкурсе дипломных работ им. Р.В. Хохлова ? 2 первые, 3 вторые и 3 третьи. За этот же период шесть работ студентов и аспирантов кафедры занимали 1 место в подсекциях международной научной конференции «Ломоносов». Студент С. Трощиев Сергей Юрьевич в 2008 г. для выполнения научно-исследовательской работы получил персональный грант фонда "Гражданская ядерная энергия". С 2003 года 20 аспирантов и выпускников кафедры стали кандидатами наук. Приведём примеры успешной  деятельности кафедральной молодёжи в различных областях научных интересов кафедры.
 
Декан физического факультета профессор В.И. Трухин вручает   премию  за лучшую дипломную работу студенту кафедры Г.А. Новикову (тема диплома - магнитная система компактного разрезного микротрона)
     
     1. Физика высоких энергий и элементарных частиц на установке АТЛАС Большого адронного коллайдера (ЦЕРН, Швейцария). АТЛАС – самая большая в мире научная установка физики высоких энергий, предназначенная для решения актуальных задач поиска и исследования бозона Хиггса, суперсимметрии, высших размерностей, проверки Стандартной модели и эффектов вне Стандартной модели – изучению ранних стадий развития Вселенной. В создании и эксплуатации установки АТЛАС принимает участие и Московский университет (Институт ядерной физики ? НИИЯФ). На всех этапах этой работы хорошо проявили себя студенты и аспиранты кафедры. Отметим теоретические исследования аспирантов А.Шерстнёва, К.Томса, Д.Тлисова и А.Сукачёва, на основе которых формируется программа АТЛАС. Первые два из них уже защитили кандидатские диссертации, а Тлисов и Сукачёв сделают это в конце года. Выделим также работу студента И. Кудряшова, участвующего в разработке координатного детектора переходного излучения установки АТЛАС. Студентка 5 курса именной стипендиат Е. Ретинская была участницей летней научной школы в ЦЕРН, где сделала доклад, получивший очень хорошие отзывы. Наиболее активное участие студентов ожидается на этапе анализа данных эксперимента. Применение в процессе обработки и анализа данных Интернета и системы ГРИД (его центр уже создан и работает в НИИЯФ) позволяет независимо решать практически любую физическую задачу в области физики высоких энергий и ряда космологических направлений.
     2. Изучение внутренней структуры нуклона. Для понимания внутренней структуры нуклонов (и других адронов) необходимы эксперименты по рассеянию электронов на нуклонах, причем требования, предъявляемые к качеству электронного пучка, особенно высоки. В США вблизи Вашингтона в JLAB (Национальная ускорительная лаборатория им. Томаса Джеферсона) работает ускоритель электронов с энергией 6 ГэВ (будет увеличена до 12 ГэВ) и уникальными параметрами пучка. Исследования на этом ускорителе способны дать ответ на поставленные вопросы о структуре нуклона и характере взаимодействия в нём кварков. Кафедра и НИИЯФ совместно с INFN (Национальный институт ядерной физики Италии) проводит эксперименты в JLAB. Уже первые эксперименты дали важную информацию о многокварковых корреляциях в нуклоне и физике сильных взаимодействий на расстояниях порядка размера нуклона. В этих экспериментах активно и успешно участвуют студенты, аспиранты и выпускники кафедры. Они внесли значительный вклад в создание экспериментальных установок, методов анализа данных и в физическую интерпретацию полученных результатов. Это позволило получить первые сигналы о новых возбуждённых состояниях нуклона. Поиск новых барионных (т.е. трёхкварковых) состояний пользуется высоким приоритетом в современной физике адронов, поэтому полученные результаты вызвали большой резонанс в международном научном сообществе. Четыре выпускника кафедры: В. Сапуненко, М. Осипенко, Г. Федотов и Е. Исупов эащитили кандидатские диссертации по этим исследованиям, а В.И. Мокеев, являясь координатором этих работ, три месяца назад блестяще защитил докторскую диссертацию. Отметим также успешную работу по этой тематике выпускников кафедры Н. Шведунова и кандидата наук Е. Головача, аспиранта Д. Шарова и прекрасную дипломную работу студента С. Рогожина, которому руководство JLAB доверило проектирование вершинного кремниевого детектора в модернизированном варианте одной из установок. Ряд студентов кафедры проходили магистерское обучение в Американских университетах, сотрудничающих с JLАВ. Доцентом кафедры М. Степановым создана база данных выполняющихся в JLАВ экспериментов в рамках Международной Коллаборации CLAS.
     3. Фундаментальная ядерная физика. Студенты, аспиранты и выпускники кафедры в НИИЯФ МГУ в Отделе Электромагнитных Процессов и Взаимодействий Атомных Ядер (ОЭПВАЯ) ведут экспериментальные и теоретические исследования атомных ядер. Изучаются высоковозбуждённые коллективные состояния ядер. Изучение подобных ядерных возбуждений позволили сформировать самые современные представления о структуре ядра и внутриядерной динамике. Исследования ведутся с помощью электронных ускорителей НИИЯФ МГУ (эти ускорители спроектированы и созданы выпускниками кафедры) во всем диапазоне энергий ядерных возбуждений. В настоящее время в ОЭПВАЯ НИИЯФ МГУ функционирует не имеющая мировых аналогов установка по исследованию ядерных реакций с образованием большого числа частиц в конечном состоянии. Недавние исследования с помощью компактного разрезного микротрона на энергию электронов 70 МэВ позволили наблюдать редкие процессы выбивания фотоном из ядра до 10 нейтронов. Эти результаты были получены благодаря студентам, аспирантам и выпускникам кафедры, среди которых необходимо отметить И. Макаренко, Чжо Чжо Туна, А. Ермакова, С. Белышева, А. Кузнецова, В. Ханкина, В. Четверткову. Так аспирантка И. Макаренко по результатам этих исследований сумела подготовить кандидатскую диссертацию за 2 года. Она неоднократно и успешно выступала с докладами на международных конференциях. Важные теоретические исследования мультипольных гигантских резонансов, завершившиеся успешными защитами кандидатских диссертаций, были выполнены аспирантами А. Джиоевым и Н. Пронкиной. Информационная поддержка всех этих исследований осуществляется Центром Данных Фотоядерных Экспериментов (ЦДФЭ) НИИЯФ МГУ, созданном выпускниками кафедры под эгидой Международного Агентства по Атомной Энергии. ЦДФЭ в своей работе опирается на студентов, аспирантов и выпускников кафедры.
     4. Электронные ускорители нового поколения. Электроны - исключительно эффективное средство зондирования материи. С помощью электронных пучков получена наиболее ценная информация о структуре объектов малой протяженности (атомов, ядер, нуклонов). Ускорители электронов позволяют успешно решать и прикладные задачи. В ОЭПВАЯ НИИЯФ МГУ выпускниками кафедры создаются опытные образцы ускоряющих структур, обеспечивающие уникальные характеристики электронных пучков. Кафедра занимает лидирующее положение в мире в этой области и интенсивно сотрудничает со многими зарубежными научными центрами и фирмами. Выпускниками кафедры создана серия уникальных компактных электронных ускорителей, работающих на территории МГУ:
* Сильноточный ускоритель на энергию электронов 1,2 МэВ мощностью 60 кВт,
* Импульсный линейный ускоритель на энергию 10 МэВ и мощностью пучка 50 кВт,
* Разрезной микротрон на энергию 35 МэВ и большой (до 100 А в импульсе) яркостью пучка,
* Разрезной микротрон, умещающийся на площади с письменного стола, на энергию 70 МэВ  (ускоритель построен с использованием революционных идей и технологических решений; так, его поворотные магниты, создающие постоянное поле в 1 Тесла, выполнены на основе редкоземельного магнитного материала Sm-Co).
     Студенты и аспиранты кафедры непосредственно участвовали в разработке и изготовлении ускоряющих секций на основе бипериодической структуры с внутренними ячейками связи для крупнейшего в Европе двухстороннего разрезного микротрона на энергию электронов 1,5 ГэВ MAMI (Майнц, Германия). В настоящее время изготовленные секции работают в составе ускорителя, запуск которого состоялся в октябре 2007 г.
     В создании всех перечисленных ускорителей ключевая роль (при общем руководстве выпускника кафедры Лауреата Ломоносовской премии профессора В.И. Шведунова) принадлежит выпускникам кафедры кандидатам наук А. Алимову, А. Тиунову, А. Ермакову, О. Чубарову, Г. Новикову, В. Полиектову, А. Горохову, А. Посеряеву, И. Шведунову. Первые двое из этого списка удостоены Шуваловской премии.
 
Профессор В.И. Шведунов и выпускники кафедры кандидаты физ.-мат. наук А.Н. Ермаков и В.В. Полиектов у созданного ими разрезного микротрона на энергию 35 МэВ и большой яркостью пучка (пиковый ток электронов до 100 А)

     5. Нейтринная физика. Нейтрино уникальная и загадочная частица ? носитель слабых сил. Она преодолевает невообразимые толщины вещества, почти не реагируя на его присутствие. Обнаружение осцилляций нейтрино и других необычных эффектов, связанных с нейтрино, вызвало небывалый всплеск интереса к нейтринной физике. Строятся нейтринные детекторы различного типа. Они имеют большие чувствительные объёмы и размещаются глубоко под водой или землёй, чтобы снизить естественный фон. Эти глубоководные и подземные нейтринные детекторы могут регистрировать как космические, так и ускорительные нейтрино. С их помощью можно изучать сигналы, идущие от таких центральных объектов Вселенной как Сверхновые, активные ядра галактик, чёрные дыры, квазары и источники мощных гамма-вспышек. Студенты, аспиранты и выпускники кафедры в рамках сотрудничества кафедры с итальянскими физиками участвуют в создании и эксплуатации нейтринных детекторов нового поколения - глубоководных нейтринных телескопов ANTARES и NEMO в Средиземном море и подземного детектора BOREXINO под горой Гран Сассо (Центральная Италия). Эти детекторы предназначены для регистрации галактических и Солнечных нейтрино и исследования на них могут открыть новую эру в астрофизике и явиться фундаментальным вкладом в теорию строения Вселенной и свойств самих нейтрино. Большой вклад в эту работу внесли выпускники кафедры О. Ершова, В. Куликовский, кандидаты наук А. Чепурнов и Д. Орехов, студентка О. Иншакова. Не останавливаясь на более детальном описании их деятельности, отметим здесь дипломную работу О. Ершовой, удостоенной первой премии на конкурсе им. Р.В. Хохлова в 2008 г.
Ею развит акустический метод детектирования нейтрино сверхвысоких энергий и впервые создан оптоволоконный гидрофон для будущего подводного нейтринного телескопа.
    6. Квантовые структуры и нанотехнологии. Исследования, ведущиеся по этой теме на кафедре, сосредоточены на новых явлениях, происходящих в атомных и молекулярных системах при их взаимодействии с современными источниками электромагнитного излучения на базе новейших электронных ускорителей. Достигнутые сейчас параметры таких источников (частоты, длительности импульсов, интенсивности) позволяют наблюдать новые эффекты, описание которых лежит за пределами традиционно применяемых теоретических моделей. Работы ведутся в коллаборации с экспериментальными группами из Европы, Японии, США. Примером успешного участия выпускников кафедры в этих исследованиях является деятельность Е. Грызловой (первая премия на международной научной конференции «Ломоносов-2005»). После успешной защиты ею кандидатской диссертации в 2005 г.

Она прочно вошла в число наиболее перспективных молодых исследователей по данной тематике и постоянно представляет нашу страну на авторитетных научных форумах. Ещё одним примером успешной научной деятельности девушек, пришедших на нашу кафедру, являются исследования аспирантки К. Вохмяниной, выполнившей прекрасную диссертационную работу на тему «Управление пучками положительных ионов с помощью диэлектрических каналов».
    Группа выпускников кафедре в совершенстве владеет современными компьютерными технологиями и компьютерным моделированием и в состоянии обеспечить автоматизацию исследований и педагогического процесса любого уровня сложности, что существенно повышает качество научных работ и обучения на кафедре. Перечислим этих специалистов. Это кандидаты наук А. Чепурнов и И. Шведунов и выпускники кафедры последних лет А. Курилик, С. Белышев, А. Кузнецов, К. Стопани. А. Шумаков.  
    Эту заметку я хочу закончить самым свежим примером активного участия кафедральной молодёжи в современных научных исследованиях. 17-20 сентября в Москве состоялся традиционный (12-й по счёту) Международный семинар по электромагнитным взаимодействиям ядер. Приятно было наблюдать как наряду с докладами известных учёных из крупнейших научных центров Германии, Италии, Франции, Швеции, США и Японии было сделано шесть докладов молодыми выпускниками кафедры, чьи фамилии были упомянуты мною в этой заметке. Это Е. Исупов, Д. Шаров, И. Макаренко, А. Джиоев, М. Осипенко и С. Рогожин.
Профессор кафедры Общей ядерной физики
И.М. Капитонов



Назад