О Центре / Исследования

Ядерно-радиационная физика

Ядерная физика

Исследования в области ядерной физики проводятся по нескольким направлениям. Среди них прежде всего отметим исследования в области микроскопической теории многочастичных систем. Применительно к физике лёгких ядер и реакций с их участием многие теоретические подходы базируются на представлениях об ассоциациях ядерных частиц в кластеры. К настоящему времени подобные подходы получили широкое распространение в научных группах, занимающихся теоретической ядерной физикой, поскольку позволили успешно объяснить многие явления и закономерности в физике лёгких ядер. Этому также способствовал прогресс в области вычислительной техники, позволивший проводить большие объёмы вычислений за приемлемое время.

CNO-цикл (http://ru.wikipedia.org/)

Здесь следует отметить, что динамика составных частиц – кластеров довольно сложна, вследствие необходимости учёта принципа Паули и, вообще говоря, несводима к динамике частиц, взаимодействующих посредством локального потенциала. Масштаб возникающих сложностей таков, что не позволяет надеяться на получение аналитического решения, в связи с чем на определённом этапе возникает принципиальная необходимость применения численных методов.

Среди наиболее важных исследований, проводимых в научной группе, отметим исследования в области ядерных реакций с участием лёгких ядер. В частности исследуются ядерные реакции при низких энергиях. Например, реакции радиационного захват, фотоядерные реакции при низких, астрофизических значениях энергии весьма важны для развития представлений о нуклеосинтезе во Вселенной. При этом постановка эксперимента оказывается весьма сложной, а иногда и невозможной, получаемые экспериментальные данные недостаточно надёжны, из-за малости сечений ядерных процессов при низких энергиях. Теоретическая модель и расчет на её основе в этом случае оказываются единственным инструментом, позволяющим интерпретировать экспериментальные данные и провести экстраполяцию в область энергий, недоступную для эксперимента. Кроме того, развитие и совершенствование теоретических моделей ядерных процессов имеет самостоятельное значение для теории многочастичных систем.


N-Z диаграмма атомных ядер (http://nuclphys.sinp.msu.ru/)

Ещё одним важным направлением является исследование проявлений слабого взаимодействия в ядерных процессах. Константы слабого взаимодействия измерены весьма неточно. Их уточнение представляет собой очень сложную задачу, прежде всего именно из-за малости эффектов. Однако существуют немногочисленные возможности их наблюдения, например, в том случае, когда тот или иной ядерный процесс строго запрещён правилами отбора по чётности.

Слабое взаимодействие, нарушающее чётность, позволяет реализовываться таким процессам. Подобные эксперименты не позволяют напрямую извлекать константы слабого взаимодействия. Для интерпретации экспериментальных данных и нахождения посредством этого констант слабого взаимодействия с необходимостью приходится использовать теоретическую модель. В области физики тяжёлых ядер проводятся теоретические исследования основанные на моделях среднего поля. В частности изучаются спектры низкоэнергетических возбуждений и вероятности переходов в рамках моделей среднего поля и их модификаций.

Моделирование переноса частиц в веществе

Для решения задач, связанных с распространением частиц в среде и взаимодействием излучения с веществом, широко применяются методы Монте-Карло. Монте-Карло моделирование подразумевает прямой расчет траекторий отдельных частиц, основанный на вероятностном описании различных процессов. Для получения статистически-достоверных результатов моделирование индивидуальных траекторий повторяется многократно. В рамках данного подхода в институте развивается код TPT (Toolkit for Particle Transport), использующий систему библиотек GEANT4. Ниже представлен пример расчета, выполненного с помощью TPT, для оценки отклика детектора гамма-квантов.

Взаимодействие пучка гамма-квантов с детектором (зеленый цвет - гамма-кванты, красный - электроны, синий - позитроны)
Карта энерговыделения в детекторе
В рамках этого напавления ЦФПИ ВНИИА решает следующие задачи:
  1. Развитие и валидация пакета TPT на задачах радиационного детектирования, геофизических приложениях (нейтронный и гамма-каротаж) и медицинских приложениях.
  2. Развитие моделей физических процессов взаимодействия частиц с веществом.
  3. Разработка новой версии пакета TPT, позволяющей проводить параллельные вычисления на графических ускорителях (GPGPU).

Список публикаций

Работы сотрудников ЦФПИ по ядерно-радиационной физике

1. Проявление обменных эффектов во взаимодействии составных частиц ЯФ 74, №11, 1615-1621 (2011) Игашов С.Ю., Смирнов Ю.Ф., Чувильский Ю.М.

2. Gamow-Teller strength distributions for ββ-decaying nuclei within continuum quasiparticle random-phase approximation Igashov S.Yu., Urin M.H., Rodin V., Faessler A. Physical Review C - Nuclear Physics. 2011. Т. 83. № 4. С. 044301.

3. Приближенные подходы к решению задач метода резонирующих групп С. Ю. Игашов, А. В. Синяков, Ю. М. Чувильский Известия РАН. Серия физическая. - 2010. - Т. 74, N 11. - С. 1673-1676.

4. Асимптотический нормировочный коэффициент для слабосвязанного состояния ядра 17F в модели условий ортогональности С. Ю. Игашов, А. В. Синяков, Ю. М. Чувильский Известия РАН. Серия физическая. - 2010. - Т. 74, N 11. - С. 1677-1680.

5. ОБ УЧЕТЕ НЕСОБСТВЕННЫХ ЗАПРЕЩЕННЫХ СОСТОЯНИЙ В ЗАДАЧЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СОСТАВНЫХ ЧАСТИЦ Игашов С.Ю., Смирнов Ю.Ф., Чувильский Ю.М. Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2009. Т. 73. № 6. С. 798-801.

6. О М1-РАДИАЦИОННЫХ ПЕРЕХОДАХ МЕЖДУ АНАЛОГОВЫМ И ГАМОВ-ТЕЛЛЕРОВСКИМИ СОСТОЯНИЯМИ Игашов С.Ю., Разумовский К.А., Урин М.Г. Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2009. Т. 73. № 6. С. 909-912.

7. GAMOW–TELLER STRENGTH DISTRIBUTIONS FOR ββ-DECAYING NUCLEI WITHIN CONTINUUM QRPA Igashov S.Yu., Rodin V.A., Urin M.H., Faessler A. Ядерная физика. 2008. Т. 71. № 7. С. 1295-1299.

8. РЕАЛИСТИЧЕСКОЕ NN-ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ JISP16 В ЗАДАЧЕ РАССЕЯНИЯ α+ N В МЕТОДЕ РЕЗОНИРУЮЩИХ ГРУПП Игашов С.Ю., Широков А.М. Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2007. Т. 71. № 6. С. 797-803.

9. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СВОЙСТВ МНОГОЧАСТИЧНЫХ СИСТЕМ В РАМКАХ МЕТОДА ПРОИЗВОДЯЩИХ ФУНКЦИЙ Игашов С.Ю., Кургалин С.Д., Синяков А.В., Чувильский Ю.М. Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2006. Т. 70. № 8. С. 1120-1124.

10. О ЧАСТИЧНО САМОСОГЛАСОВАННОМ СРЕДНЕМ ПОЛЕ ЯДРА Игашов C.Ю., Урин М.Г. Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2006. Т. 70. № 2. С. 186-190.

11. Реалистическое NN-взаимодействие в базисе функций алгебраичекой версии метода резонирующих групп Игашов С.Ю., Чувильский Ю.М. Известия РАН. Серия физическая. - 2002. - Т. 66, N 3. - С. 385-391.

12. Об использовании разложений по системе осцилляторных функций для решения задач непрерывного спектра. Игашов С.Ю. Изв. РАН. Сер. физ. 2001. 65. Вып.1. С.98-104.

13. Игашов С.Ю. Об асимптотике матричных элементов кулоновского взаимодействия в осцилляторном представлении в окрестности главной диагонали // ЯФ. 1997. Ш- Вып.12. С.2202-2204.

14. Исследование 5/2" резонанса системы 6Li + р в осцилляторном представлении метода резонирующих групп Игашов С.Ю. Изв. РАН. Сер. физ. 1997. 61. Вып.4. С.812-816.