Кафедра общей ядерной физики

Заведующий кафедрой
профессор Ишханов Борис Саркисович

Весной 1946 года Дмитрий Владимирович Скобельцын организовал на физическом факультете МГУ и возглавил спецкафедру, которая должна была обеспечить высококачественную подготовку специалистов по ядерным специальностям. Академик Д.В. Скобельцын был основателем ядерной физики в СССР. Его научная деятельность охватывала различные направления ядерной физики, физики космических лучей, физики высоких энергий, квантовой электродинамики. Д.В. Скобельцын основал Научно-исследовательский институт ядерной физики МГУ и был его директром с 1946 по 1960 г.

Академик В.И.Векслер (1907-1966)

В 1949 году было проведено разделение спецкафедры на пять кафедр. Кафедру ускорителей возглавил Владимир Иосифович Векслер. В декабре 1949 г. на кафедре состоялся первый выпуск — 10 студентов, большинство которых пришло в МГУ с фронта.

К работе на кафедре ускорителей В.И. Векслер привлек А.А. Коломенского и В.А. Петухова — крупнейших специалистов по физике ускорителей и одновременно блестящих лекторов. С конца 50-х годов кафедра ускорителей, помимо подготовки специалистов по физике ускорителей и физике ядерных взаимодействий, стала организатором учебного процесса по завершающему разделу курса общей физики для всех студентов физического факультета МГУ — курсу ядерной физики.

В 1961 году В.И. Векслер переехал в Дубну, где возглавил Лабораторию высоких энергий ОИЯИ. Заведующим кафедрой стал Андрей Александрович Коломенский. Кафедра проводила подготовку специалистов как по физике ускорителей и физике плазмы, так и по физике ядерных процессов. В связи с этим название кафедры было несколько расширено и она стала называться «Кафедра ядерных взаимодействий и ускорителей».

С годами на кафедре сложились два основных научных направления, успешно взаимодействующих в физических исследованиях. Физика пучков заряженных частиц и физика плазмы составляла предмет главных научных интересов проф. А.А. Коломенского и его учеников В.К. Гришина и О.И. Василенко. Изучение возбужденных состояний атомных ядер и ядерных реакций было предметом научных исследований Б.С. Ишханова, И.М. Капитонова, В.Г. Сухаревского, Ф.А. Живописцева, Н.Г. Гончаровой, Э.И. Кэбина. А.В. Шумаков посвятил свои усилия проблемам автоматизации физического эксперимента. Одновременно с подготовкой студентов кафедры по этим основным научным направлениям, сотрудники кафедры преподавали заключительный раздел курса общей физики — физику ядра и частиц студентам физического факультета МГУ, что включало чтение лекций, семинарские занятия и практикум.

В 1987 году кафедра получила новое наименование «Кафедра общей ядерной физики». Заведующим кафедрой был избран профессор Борис Саркисович Ишханов.

Профессор А.А.Коломенский
(1920-1990)

Сотрудники кафедры читают для студентов свыше сорока спецкурсов. Разнообразие тем спецкурсов соответствует основным направлениям подготовки выпускников кафедры. К чтению спецкурсов привлекаются профессора других кафедр физического факультета и научные сотрудники НИИЯФ.

Общий ядерный практикум является неотъемлемой частью обучения на физическом факультете МГУ. Ежегодно его выполняют более 300 студентов 25 различных кафедр. Основная задача практикума — освоение новых методов проведения и анализа сложнейших научных экспериментов в ядерной физике — физике частиц и физике взаимодействий. Студенты знакомятся с современной экспериментальной аппаратурой, самостоятельно проводят измерения и обработку различных ядерных характеристик и ядерных реакций. Ежегодно к работе в практикуме привлекается около 20 преподавателей кафедры, сотрудников и аспирантов НИИЯФ. Кроме того, как показал опыт последних лет, широкое привлечение молодых сотрудников НИИЯФ для работы со студентами в практикуме оказывается важным как для более успешного взаимодействия со студентами, так и для профессиональной подготовки самих сотрудников.

Импульсный разрезной микротрон
непрерывного действия на 70 МэВ

Кафедрой общей ядерной физики физического факультета МГУ совместно с НИИЯФ МГУ создан сайт «Ядерная физика в Интернете» (nuclphys.sinp.msu.ru), на котором в режиме открытого доступа публикуются учебные и справочные материалы по физике ядра и частиц и смежным дисциплинам. В первую очередь это материалы соответствующего раздела курса общей физики, читаемого на физических факультетах классических университетов. Одновременно происходит наполнение его материалом, касающимся спецкурсов и прикладных аспектов физики ядра.

Публикуемые материалы размещены в нескольких разделах:

материалы общего курса (лекционные материалы, задачи и их решения, методические разработки и т.п.);
материалы спецкурсов;
справочные материалы (линк-листы сайтов научных центров, научных журналов, учебных материалов, опубликованных на других сайтах по ядерной физике и смежной тематике, интерфейсы и ссылки на базы ядерных данны х и т.п.);
автоматизированные системы проверки и самопроверки знаний;
виртуальные консультации;
виртуальный лабораторный практикум и др.

Материалами сайта пользуются студенты и преподаватели как физичекого факультета МГУ, так и других вузов.
Основные направления научной работы на кафедре: физика ускорителей, фундаментальная ядерная физика, физика высоких энергий, радиационные процессы и новые материалы, поддержка и развитие баз данных по ядерной физике, в частности, по физике электромагнитных взаимодействий, радиоэкология, автоматизация эксперимента, компьютерное моделирование.

Кафедра заняла лидирующее положение в такой важной области, как генерация непрерывных сильноточных электронных пучков. На базе разработок, выполненных на кафедре, в ОЭПВАЯ НИИЯФ МГУ впервые в мире созданы ускорители с непрерывными электронными пучками большой мощности, которые, помимо фундаментальных исследований, оказались незаменимыми и при решении многих прикладных задач — таких, например, как трансмутация элементов, т.е. изменение элементного состава образца под действием интенсивного пучка частиц, что представляет интерес для решения широкого круга фундаментальных и прикладных задач.
На двухсекционном компактном ускорителе электронов с большой мощностью пучка, запущенном в 2001 г., проведены сеансы облучения образцов полупроводниковой техники, космических материалов. Совместно с НПП Торий изготовлены три секции ускоряющих структур для строящегося в Институте ядерной физики г. Майнц (ФРГ) двустороннего микротрона с непрерывным пучком электронов на энергию 1,5 ГэВ.

Главное преимущество ускорителей непрерывного действия — стопроцентный фактор заполнения рабочего цикла, т.е. в таких ускорителях пучок генерируется непрерывно, в отличие от импульсных ускорителей, где доля времени существования пучка обычно составляет 0,1%. За счет этого максимальная скорость набора статистики на 2—3 порядка выше, чем на импульсных ускорителях, что дает возможность изучать редкие процессы с малыми сечениями, недоступные для наблюдения на обычных ускорителях.

Сотрудники кафедры, студенты и аспиранты занимаются также теоретическими исследованиями, в частности, исследованиями структуры и свойств мультипольных резонансов в сечениях ядерных реакций. В рамках сотрудничества Московского государственного университета, Национальной лаборатории JLAB (США) и Национального института ядерной физики (Италия) на основе модели, развитой в ОЭПВАЯ НИИЯФ МГУ, выполнен анализ экспериментальных данных по рождению пионных пар виртуальными фотонами, полученных международной коллаборацией CLAS на непрерывном пучке электронов ускорителя нового поколения JLAB (США).

Выполнен ряд теоретических и экспериментальных исследований, посвященных физике электромагнитного излучения релятивистских электронов в различных средах. Исследования проводились с целью поисков эффективных источников коротковолнового излучения и новых методов структурной диагностики конденсированных сред и анализа параметров ускоренных пучков частиц. Была показана практическая возможность создания на этой основе источника тормозного излучения с интенсивностью остронаправленного фотонного пучка, на порядок превышающей интенсивность традиционных источников. Эти источники, при использовании пучков электронов с энергиями до десятка МэВ, будут иметь компактные размеры, но обладать существенно более высокой эффективностью, чем ныне существующие аналоги. Экспериментальные исследования в рассматриваемом направлении проводились на базе ускорителей нового поколения.

Развитие и совершенствование информационного обеспечения — общая проблема для различных областей человеческой деятельности. Физические исследования в целом (ядерно-физические, в частности), — лишь одна из них. Состояние дел в этой области в течение последних лет характеризуется стремительным ростом объемов получаемой, анализируемой и используемой информации с одновременным повышением требований к ее точности и надежности. Это непосредственно связывает эффективность научных исследований с прогрессом в области информационных технологий.

Несколько лет назад при координации и под руководством МАГАТЭ была создана международная сеть Центров ядерных данных для накопления, обработки и распространения ядерных данных. В состав сети входит и Центр данных фотоядерных экспериментов НИИЯФ МГУ. В ЦДФЭ за последние годы создано несколько больших реляционных баз данных (http://depni.sinp.msu.ru/cdfe/). Например, одна из баз содержит всю опубликованную информацию обо всех (~2500) известных в настоящее время стабильных и радиоактивных ядрах, база данных по ядерным реакциям содержит свыше 1 млн. наборов данных (объем > 500 Мб) из более чем 100 тыс. публикаций.
В 1996 г. на кафедре было создано новое направление научных исследований: «Радиационные процессы в твердом теле и новые материалы», что было вызвано необходимостью обеспечить подготовку специалистов и проведение исследований в области неравновесных процессов, сопровождающих прохождение пучков ионов и молекулярных пучков через конденсированные среды. Такие процессы все шире используются при синтезе материалов с новыми свойствами, получить которые традиционными способами не представляется возможным. Другой сферой использования радиационных процессов, также непрерывно расширяющейся, является развитие ядерно-физических пучковых методик для диагностики состава и структуры материалов и для исследования явлений в твердом теле и на поверхности.

Студенты и аспиранты кафедры имеют возможность заниматься физикой высоких энергий. Исследования в этой области ведутся в НИИЯФ МГУ в Отделе экспериментальной физики высоких энергий (ОЭФВЭ). Отдел ведет исследования на крупнейших ускорителях мира: в DESY (Германия), на Тэватроне в США, в Европейском центре ядерных исследований CERN (Швейцария). Идет подготовка к экспериментам на большом адронном коллайдере, строящемся в CERN.

Важным направлением исследований является проблема малых доз ионизирующих излучений, имеющая не только радиобиологическое, но и социально-экономическое значение. Естественный фон Земли и подавляющее число случаев облучения относятся к малым дозам. Их биологическая опасность остается центральной и спорной проблемой радиационной медицины и радиоэкологии. Проведен сравнительный анализ действия малых доз на различные органы и ткани, рассмотрена проблема порога и делается вывод о его существовании.

В 1982 году проф. Б.С. Ишханов удостоен премии Совета министров СССР. Профессора кафедры Б.С. Ишханов и И.М. Капитонов являются авторами открытия №342 «Закономерность конфигурационного расщепления гигантского дипольного резонанса у легких атомных ядер» (1989 г.). Им же была присуждена Ломоносовская премия.