Важнейшие достижения ИЯИ РАН в 2019 году
  • 1. В международном эксперименте КАТРИН поставлено лучшее в мире ограничение на массу электронного антинейтрино mν <1 эВ (ИЯИ РАН в составе коллаборации КАТРИН).
    Ранее на установке «Троицк ню-масс» ИЯИ РАН, было получено ограничение на эффективную массу электронного антинейтрино на уровне 2,05 эВ, которое в течение более 10 лет являлось лучшим в мире.
  • 2. В Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН в 2019 г. создана и запущена уникальная установка BEST (Baksan Experiment on Sterile Transitions) с искусственным источником нейтрино 51Cr активностью на уровне ~ 3,5 МКи по поиску переходов нейтрино в стерильные состояния.
    Впервые в мире изготовлен искусственный источник нейтрино такой высокой интенсивности и достигнута высочайшая точность в измерении этой активности. Источник такого уровня активности был разработан и создан в результате тесного научно-технического сотрудничества ИЯИ РАН с предприятиями Госкорпорации Росатом.
  • 3. Первые кандидаты на события от астрофизических нейтрино высоких энергий в Байкальском нейтринном эксперименте.
    Коллаборацией «Байкал» развернуты и введены в эксплуатацию четвёртый и пятый кластеры нейтринного телескопа Baikal-GVD. С их вводом эффективный объём телескопа Baikal-GVD достиг значения 0.25 км3 в задаче регистрации ливней от нейтрино высоких энергий астрофизической природы, что, с учётом более эффективной регистрации ливней в воде, составляет около 60% эффективного объёма антарктического детектора IceCub.
  • 4. Открытие СР нарушения в распадах «очарованных» частиц в эксперименте LHCb.
    До сих пор нарушение СР чётности наблюдалось только в процессах, связанных с нижними кварками: s и b, и никогда с с-кварком. Достигнута беспрецедентная точность изучения разницы скоростей распадов D0 > π+π- и D0 > K+K-; получено отклонение параметра нарушения СР чётности от нулевого значения на уровне 5.3 стандартного отклонения.
  • 5. Гамма-астрономия с энергиями выше 100 ТэВ на установке «Ковёр» Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН.
    На БНО ИЯИ РАН состоялся физический пуск нового мюонного детектора площадью 420 кв.м, знаменующий начало работы новой установки для регистрации космических лучей и фотонов с энергиями выше 100 ТэВ – «Ковёр-3». На установке «Ковёр-2» впервые в мире получены ограничения на потоки фотонов с энергиями выше ПэВ от возможных точечных источников нейтринных событий и построены карты неба в фотонах с энергиями свыше 300 ТэВ и свыше 1000 ТэВ.
  • 6. Эксперимент Тунка/TAIGA. Произведён физический запуск второй очереди черенковской широкоугольной установки TAIGA-HiSCORE. Начаты измерения на втором атмосферном черенковском телескопе изображения TAIGA-IACT.
    На установке TAIGA-HiSCORE измерен спектр первичных космических лучей в диапазоне энергий 1014-1017 эВ. В установке Tunka-133 измерен энергетический спектр и массовый состав первичных космических лучей в диапазоне энергий 1015-1018 эВ.
  • 7. Впервые продемонстрирована чувствительность потока тепловых нейтронов к землетрясениям на расстоянии более 500 км и предложено объяснение этого эффекта.
    Специально разработанные в ИЯИ РАН электронно-нейтронные детекторы (эн-детекторы), работавшие на плато ЯнгБаДжинг (4300м) в Тибете в рамках проекта PRISMA, непрерывно измеряли поток тепловых нейтронов из окружающей среды.
  • 8. Впервые показано, что образующаяся в процессе столкновения тяжёлых ядер локально термализованная плотная ядерная материя является источником избыточного электромагнитного излучения.
    Свойства материи в нейтронных звёздах могут изучаться на Земле в ядро-ядерных экспериментах при достаточно умеренных энергиях столкновений.
  • 9. Отскок и генезис в расширенных скалярно-тензорных теориях гравитации
    Впервые построены самосогласованные космологические модели гравитации без пространственной кривизны, в которых реализуется решение с «отскоком» (режим сжатия Вселенной, сменяющийся режимом расширения) и решение с «генезисом» (старт из пространства Минковского с нулевой плотностью энергии, последующий рост плотности энергии и ускоренное расширение Вселенной, а затем переход на обычный режим Фридмана).
  • 10. По данным наземной решётки обсерватории Telescope Array получена оценка средней массы частиц космических лучей ультравысоких энергий в диапазоне от 1018 до 1020 эВ и ограничения на поток космических гамма-квантов с энергией выше 1018 эВ.
    Измерения проведены в более широком диапазоне энергий, чем в традиционном флуоресцентном методе. Ограничения на поток фотонов, полученные с помощью методов машинного обучения, разработанных в ИЯИ РАН, являются наиболее сильными в северном полушарии.
  • 11. В эксперименте NA64 установлены лучшие в мире ограничения на константу смешивания тёмных и обычных фотонов, а также параметры скалярной и фермионной тёмной материи в диапазоне масс меньше 0,2 ГэВ.
    Проведён анализ данных по поиску частиц лёгкой тёмной материи, накопленных в 2016 - 2018 годах, продемонстрированы большие возможности поиска тёмной материи с помощью методики, разработанной сотрудничеством NA64.
  • 12. Ограничение на взаимодействие частиц сверхлёгкой тёмной материи с фотонами (совместно с ФИАН).
    Поле частиц тёмной материи с массами около 10-22 эВ совершает когерентные в доменах размера около 100 парсек осцилляции с периодом порядка года, и такие же осцилляции должна совершать плоскость поляризованного излучения при прохождении через тёмную материю. Были проанализированы данные многолетних наблюдений поляризованного радиоизлучения компонент джетов активных галактик, полученные радиоинтерферометрами со сверхдлинными базами. Осцилляций не обнаружено.
  • 13. Коллаборация NOvA: мюонные антинейтрино осциллируют в электронные.
    Впервые такие переходы были зарегистрированы с достоверностью 4.4 стандартных отклонения. Cовместный анализ данных об осцилляциях мюонных нейтрино и антинейтрино в электронные указывает с достоверностью 2-х стандартных отклонений на то, что иерархия масс нейтрино является нормальной и значение угла смешивания θ23. больше 45 градусов.
  • 14. Наблюдение новых пентакварков в эксперименте LHCb.
    Большая статистика и точность метода позволили подтвердить на уровне 5.4 стандартных отклонения структуру Pc (4450) +, как два новых близких состояния Pc (4440) + и Pc (4457) +. Кроме того, найдено новое состояние Pc (4312) +, на уровне достоверности 7.3 стандартных отклонения. Минимальный кварковый состав новых состояний возможно указывает на молекулярное строение связей типа мезон + барион.
  • 15. Разогрев в модели инфляции на поле Хиггса при модифицированной Эйнштейновской гравитации.
    Показано, что это очень быстрый процесс, с эффективностью хаотически зависящей от модельных параметров, получена оценка для температуры первичного разогрева, указана принципиальная возможность точной проверки модели одновременно в экспериментах физики частиц и космологических наблюдениях.
  • 16.Предложено использовать данные будущих глубоких обзоров неба, таких как «Евклид», для определения суммы масс нейтрино с высокой точностью.
    Разработан инновационный алгоритм, позволяющий провести совместный анализ данных «Евклид» и космической обсерватории «Планк» и определить сумму масс нейтрино с точностью 0.013 эВ, что гарантирует даже определение минимальной абсолютной массы нейтрино на уровне 5σ.
  • 17.Фотовозбуждение спиновых изомеров индия и кадмия в области пигми резонанса.
    На линейном ускорителе электронов ЛУЭ-8-5 ИЯИ РАН получены новые экспериментальные данные о возбуждении спиновых изомеров 111mCd, 113mIn, 115mIn реальными и виртуальными фотонами вблизи порога (в области пигми резонанса). Впервые установлено, что в отличие от теоретических предсказаний отношение сечений возбуждения ядер реальными и виртуальными фотонами резко падает при низких энергиях, что указывает на изменение мультипольности фотопоглощения в области пигми резонанса.
  • 18.Измерение сезонных вариаций полного потока мюона под землей за 24 года работы эксперимента LVD.
    По временным рядам более пятидесяти миллионов мюонов, зарегистрированных в LVD за 24 года под землей, был измерен средний поток мюонов, который сезонно модулируется из-за изменений температуры в стратосфере; определен эффективный температурный коэффициент потока мюонов.

    Прикладные исследования

  • 1. Исследованы и разработаны мишенные технологии для получения большого количества продукта и радиохимические методики для селективного выделения 117mSn из облученных мишеней сурьмы или устойчивого интерметаллического соединения TiSb.
    Показано, что за 7-10 дн. облучения природной сурьмы протонами с энергией 55 МэВ можно получить 15-20 ГБк 117mSn с содержанием 113Sn, не превышающим допустимый уровень 0,3%, пригодный для медицинского применения. В случае мишени из обогащённой сурьмы 123Sb при энергии протонов 88 МэВ можно нарабатывать в три раза больше 117mSn приемлемого качества. Разработаные радиохимические методики успешно испытаны в БНЛ (США) и ГНЦ ФЭИ (Обнинск). Получаемый продукт проходит клинические испытания в США и также перспективен для тераностики в медицинских учреждениях России.
  • 2. Разработка и создание измерителей формы сгустков ускоренных частиц.
    Закончена разработка технического проекта измерителя для прототипа начальной секции сильноточного линейного ускорителя тяжёлых ионов проекта DERICA ОИЯИ.
  • 3. Разработка компактного линейного ускорителя протонов прикладного назначения.
    Ускоритель протонов разрабатывается для максимальной энергии 230 МэВ со средним током пучка до 50 наноампер и возможностью быстрого, за время 20 миллисекунд, изменения энергии выходного пучка в диапазоне от 70 до 230 МэВ.