В.И.Векслер

У истоков лаборатории фотоядерных реакций стоял Владимир Иосифович Векслер (1907 – 1966гг.). Открытый им в 1944 году принцип автофазировки стал основой создания первого в Советском Союзе (и третьего в мире) электронного синхротрона С-3 на энергию 30 МэВ, на базе которого сформировалась эталонная. Работу возглавил В.И.Векслер, к ней подключился Б.С.Ратнер. В конце 1948 - начале 1949 г. была выполнена первая физическая работа на ускорителе С-3 - исследование формы тормозного спектра от мишени синхротрона. К этому времени относится приход в эталонную лабораторию Л.Е.Лазаревой.. В 1960 г. лаборатория В.И.Векслера, который к тому времени стал руководителем организованной им на базе ускорителя на 10 ГэВ в Дубне Лаборатории высоких энергий, была разделена на пять лабораторий. (лаборатория фотоядерных реакций (зав. лаб. - Л.Е.Лазарева), лаборатория фотомезонных процессов (зав. лаб. П.А.Черенков), лаборатория проблем новых ускорителей  (зав. лаб. А.А.Коломенский ), лаборатория электронов высоких энергий (зав. лаб. В.А.Петухов), лаборатория физики плазмы (зав. лаб. М.С.Рабинович). Фактически и коллектив и тематика лаборатории фотоядерных реакций сложились уже к 1955 году. При образовании Института ядерных исследований в 1970 году лаборатория фотоядерных реакций стала одним из трех базовых подразделений, составивших основу нового Института.

Л.Е.Лазарева

Основным тематическим направлением деятельности лаборатории фотоядерных реакций являлось исследование электромагнитных взаимодействий, главным образом в области недавно открытого коллективного состояния ядер -гигантского дипольного резонанса. Это направление было чрезвычайно актуальным.. На момент создания лаборатории экспериментальных данных по сечениям гигантского резонанса было мало и интерес к этим работам в мире был очень велик. Соответственно велика была и конкуренция между группами из разных лабораторий и разных стран. Научная работа проводились несколькими группами исследователей под руководством Л.Е.Лазаревой: группа фотоделения (Н.И.Никитина, Н.Куликова, В.Г.Недорезов), группа парного магнитного спектрометра (Ф.А.Николаев, Б.С.Долбилкин, В.Корин), изучавшая полные сечения фотопоглощения легких и средних ядер, группа полного поглощения (Г.В.Солодухов, Г.М.Гуревич), проводившая аналогичные измерения на тяжелых ядрах, группа прямого фотоэффекта (Б.С.Ратнер, Р.М.Осокина), занимавшаяся исследованием реакции (γ,p), и группа неупругого рассеяния фотонов (О.В. Богданкевич. Ф.А.Николаев, Б.С.Долбилкин).

Очень плодотворным оказалось применение предложенного Л.Е. Лазаревой метода поглощения, который позволил получать данные по полному сечению фотопоглощения в одном эксперименте на пучке тормозного излучения.. Некоторые из этих результатов стали классическими, например данные о тонкой структуре сечения фотопоглощения для кислорода и структуре полных сечений поглощения для тяжелых, в том числе делящихся, ядер.

Позднее, с вводом в действие сильноточного линейного ускорителя электронов ЛУЭ-100 исследовалось неупругое рассеяние электронов (Б.С.Долбилкин, Р.Л.Кондратьев, В.П.Лисин), реакции с образованием спонтанно делящихся изомеров и фотоделение сверхтяжелых ядер (В.Г.Недорезов, Н.В.Никитина и др.). На линейном ускорителе была осуществлена монохроматизация пучка гамма-квантов методом аннигиляции позитронов на лету (В.Обозный, Л.З.Джилавян).

В 1986 году лабораторию возглавил Рудольф Амаякович Эрамжян. Им была создана группа теоретиков, проделана большая работа по дальнейшему развитию лаборатории. В лаборатории появились новые направления, такие, как исследование явлений, зависящих от спина ядра, в экспериментах с ориентированными ядрами (Г.М.Гуревич).

Р.А.Эрамжян

Научная деятельность лаборатории фотоядерных реакций, обилие и высокое качество полученных научных результатов заслужили ей репутацию одного из ведущих мировых центров исследования электромагнитных взаимодействий ядер. На протяжении своего существования лаборатория оказывала большую помощь в организации исследований фотоядерных реакций в других городах. Так, при непосредственном активном участии Л.Е.Лазаревой и других сотрудников лаборатории были организованы центры фотоядерных исследований в Саратове и Ужгороде. Были организованы программы совместных исследований с ХФТИ (Харьков), ИЯФ СО РАН им. Г.И.Будкера (Новосибирск), ОИЯИ (Дубна). Лаборатория постоянно участвует в различных международных проектах, включая СERN (проект РС-203 – Деление ядер антипротонами), Сакле, Франция (Фоторождение мезонов) и др. Международные связи подкрепляются регулярным участием в международных конференциях, в том числе Гордоновских и др. По инициативе лаборатории регулярно проводится международный семинар по электромагнитным взаимодействиям ядер в области малых и средних энергий. Очередной XII Семинар состоялся в сентябре 2009 г

В настоящее время в штате лаборатории 28 человек, в том числе 18 научных сотрудников, среди них 11 кандидатов и 3 доктора физико-математических наук.

Лабораторию возглавляет доктор физ.-мат. наук профессор Владимир Георгиевич Недорезов. В лаборатории функционирует сильноточный линейный ускоритель на энергию 8 МэВ. На базе этого ускорителя ведутся прикладные работы совместно с отраслевыми институтами.

Из уникального научного оборудования, созданного в лаборатории, можно отметить установку НОРД-2 для низкотемпературной спиновой ориентации ядер, обладающую рекордными рабочими параметрами.

Л

В.Г.Недорезов

Настоящее и будущее лаборатории фотоядерных реакций традиционно связано как с развитием собственной экспериментальной базы, так и с участием в ведущих мировых центрах. Перечень актуальных научных задач в настоящее время очень широк, как это видно по приведенным выше программам исследований.

Большой опыт, накопленный сотрудниками лаборатории, в детектировании различных видов излучения, глубокое понимание физики происходящих в них процессов, владение математическим аппаратом, необходимым для анализа полученных данных, позволяют с успехом применять эти знания в прикладных задачах самого широкого профиля. Отметим в этой связи разработку для использования в медицинской практике детекторов рентгеновского излучения, позволяющих на порядок снизить радиационную нагрузку на пациента при рентгенографических исследованиях. Накоплен значительный опыт применения такой аппаратуры, разработка защищена патентом РФ.

В интересах и совместно с предприятиями Росатома ведутся экспериментальные исследования, направленные на повышения эффективности извлечения урана из трудновскрываемых руд.

Сотрудники лаборатории активно участвуют в разработке методики и аппаратуры для обнаружения несанкционированного перемещения взрывчатых и делящихся веществ.

Среди важных результатов, полученных в разные годы, можно отметить следующие

Достижения ЛФЯР

• Пионерской работой мирового уровня явилось прямое измерение полного сечения фотопоглощения ряда ядер новым методом ослабления, предложенным в ЛФЯР.

• Впервые в мире обнаружена тонкая структура гигантского дипольного резонанса. Также впервые в мире методом ослабления измерены сечения фотопоглощения тяжелых ядер вплоть до ⁹⁴Pu, что сделало предложенный метод универсальным.

• Впервые в мире на пучке гамма-квантов, полученных методом обратного комптоновского рассеяния лазерных фотонов на электронах накопителя (совместный эксперимент ИЯИ РАН - ИЯФ СО РАН (Новосибирск)), выполнены совпадательные эксперименты по делению ядер – актинидов фотонами, в которых получены указания на существование нелинейных эффектов и обнаружены отклонения от модели Вайцзекера – Вильямса. В настоящее время данные этих экспериментов востребованы в связи с обнаружением аналогичных, но более сильных эффектов в рассеянии релятивистских ядер.

• В коллаборации А2 на пучке поляризованных меченых фотонов впервые измерены фундаментальные константы, характеризующих структуру нуклона, включая интеграл Герасимова-Дрелла-Хирна (ГДХ) в области энергий 200 – 1800 МэВ, прямую и обратную спиновую поляризуемость протона, спиновые зависимости дифференциальных сечений фоторождения и полного фотопоглощения на протоне при энергиях 200-1800 МэВ.

• В коллаборации GRAAL исследованы сечения и спиновые асимметрии процессов фоторождения пионов и тяжелых мезонов на нуклонах и ядрах в области нуклонных резонансов (500 – 1500 МэВ). Получены новые экспериментальные данные по полным сечениям фотопоглощения на нейтроне, которые указывают на идентичность полных сечений фотопоглощения на протоне и нейтроне в области нуклонных резонансов. Это приводит к уточнению интегральных сечений фотопоглощения ядер, новой интерпретации "универсальной кривой", необходимости уточнения правил сумм и другим фундаментальным следствиям по проблеме электромагнитных взаимодействий ядер.

• Впервые в мире методом спиновой ядерной ориентации при сверхнизких температурах (ниже 0,1 К)  выполнены исследования связи угловой анизотропии альфа-распада с ядерной деформацией и структурными свойствами сильно деформированных тяжелых трансурановых изотопов ( Am,Es,Fm). Впервые установлен нелокальный характер магнитного сверхтонкого поля на ядрах эйнштейния и впервые получено значение ядерного магнитного момента Es-254.

• На линейных ускорителях ЛУЭ-100 ИЯИ РАН, ЛУЭ-300 и 2000 ХФТИ измерены сечения деления ядер – актинидов ²³²Th, ²³³U, ²³⁵U, ²³⁸U, ²³⁷ Np, ²⁴¹Am, ²⁴³ Am, ²³⁹Pu фотонами и электронами c энергией от порога до 2-х ГэВ. Изучены механизмы деления этих ядер в области гигантского резонанса, до порога рождения пионов и в области нуклонных резонансов. Показана доминирующая роль Е1 фотопоглощения в этих процессах и подтверждено согласие с теорией Вайцзекера – Вильямса в рамках однофотонного возбуждения ядер реальными и виртуальными фотонами.

• Измерены сечения возбуждения спонтанно делящихся изомеров формы ²⁴¹Am и ²⁴³Am фотонами и электронами в области энергий от порога до 2 –х ГэВ. Установлен статистический механизм этих реакций и показано, что изомерные отношения для реакций с реальными и виртуальными фотонами зависят только от энергии возбуждения делящихся ядер и не зависят от типа налетающих частиц, что подтвердило гипотезу об изомерии формы указанных ядер и наличие у них двугорбого барьера деления.

• Экспериментально изучена А-зависимость вероятности деления ядер антипротонами (совместный эксперимент ИЯИ РАН – Технический университет Гархинга - ЦЕРН). Показано, что эта зависимость имеет резкий минимум в районе серебра, что указало на универсальный характер процесса деления для всей периодической таблицы.

• Впервые в мире разработана и осуществлена система многооборотной инжекции в кольцевой ускоритель с использованием связанных бетатронных колебаний и магнитно-токового канала, что позволило увеличить интенсивность пучка циклических электронных ускорителей.

По результатам работ ЛФЯР опубликованы сотни научных статей, монографии, обзоры в ведущих Российских и зарубежных изданиях.

Подробная информация о ЛФЯР содержится на сайте www.inr.ac.ru/~pnlab