Известия Российской академии наук. Серия физическая

Образование высоковозбужденных состояний (E_x > 8 МэВ) нейтронно-избыточных изотопов гелия и лития исследовалось в реакциях поглощения остановившихся пионов ядрами ⁹Be, ^10,11B и ^12,14C. Для большинства ядер результаты были получены сразу в нескольких каналах реакции. Обнаружены кандидаты на кластерные резонансы и изобар-аналоговые состояния.

Измерены спектры дейтронов и тритонов при поглощении остановившихся π^–-мезонов на “живой” мишени — аналог мишени ²⁸Si. Показано, что применение данной методики позволяет выделить “прямые” механизмы образования дейтронов и тритонов. Получена оценка доли этих частиц в полных выходах, которая составила ~ 30 %.

Описан вариант тестирования пороговых SiO₂ аэрогелевых черенковских детекторов с помощью космического излучения. Его реализация требует минимальное количество дополнительной электроники и не предполагает массивных слоев поглотителя (например, свинца). Метод позволяет непосредственно учитывать порог при определении эффективности исследуемых детекторов и изучать их работу в различных энергетических интервалах для релятивистских заряженных частиц. Получено хорошее согласие результатов проведенного моделирования и измерений.

Для исследования кластерной структуры легких ядер в реакциях взаимодействия быстрых нейтронов с ядром ⁹Be выполнено моделирование кинематики реакций n + ⁹Be → α + ⁶He и n + ⁹Be → ⁸Be + 2n → 2α + 2n при энергии 1—3 МэВ. Показана возможность определения характеристик каналов реакций при взаимодействии нейтрона с ядром ⁹Be по измерению ионизационных потерь заряженных фрагментов реакций в многослойном газонаполненном детекторе заряженных частиц с бериллиевым конвертером.

Предложен эксперимент по определению низкоэнергетических параметров np-взаимодействия в реакции nd-развала при энергии нейтронов 5 МэВ канала РАДЭКС ИЯИ РАН. Значения энергии виртуального ¹S₀ состояния и длины np-рассеяния могут быть получены из экспериментальной зависимости выхода реакции от относительной энергии движения “развальных” нейтрона и протона в кинематической области, где наиболее сильно проявляется np-взаимодействие в конечном состоянии. Выполнено моделирование событий реакции, на основе которого выбираются оптимальные условия будущего эксперимента.

Обсуждаются современные вершинные детекторы на основе кремниевых сенсоров: трековые системы ведущих экспериментов на Большом адронном коллайдере, а также вершинные детекторы экспериментов MPD и SPD на коллайдере NICA. Описываются разработки концепций новых детекторных комплексов с использованием тонких кремниевых пиксельных детекторов для прецизионной идентификации вершин распадов очарованных адронов. Представлены результаты работ по созданию систем охлаждения ультратонких кремниевых детекторных модулей большой площади и результаты исследований свойств и характеристик кремниевых пиксельных сенсоров на основе технологии КМОП в контексте задач по детектированию редких распадов адронов, содержащих тяжелые кварки.

Рассмотрены подходы теоретических групп А. Булгака (Вашингтонский университет, Сиэтл) и Дж. Рандрапа (Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, LBNL), продемонстрированы различные подходы к рассмотрению корреляций углов между спинами фрагментов двойного спонтанного и вынужденного низкоэнергетического деления. Проанализирована идея теоретической группы Дж. Рандрапа (LBNL) о двумерном (2D) и трехмерном (3D) спине, а также проведено сравнение полученного углового распределения для ряда ядер-актинидов ²³²Th(n, f), ²⁵²Cf(sf), ²³⁸U(n, f) (случай двумерного спина 2D) с результатами группы А. Булгака. При построении распределения учтена особая геометрия делящегося ядра.

Рассмотрена задача теоретического описания динамики процесса кластеризации нуклонов внутри делящегося ядра. Подход основан на микроскопическом моделировании кластеризации как нового типа коллективного движения частиц. Применение алгоритма динамической кластеризации в области тяжелых ядер потребовало разработки эффективного многочастичного взаимодействия для микроскопической модели распределенного типа. Расчеты были выполнены для дважды магического кластера, играющего основную роль в образовании второго минимума барьера деления, наблюдающегося в мультимодальном делении тяжелых ядер.

Получены уравнения квантовой гидродинамики из уравнения Шрёдингера с учетом диссипации, которые в квазиклассическом пределе сводятся к традиционным уравнениям гидродинамики идеальной жидкости. Найдено аналитическое решение уравнений гидродинамики в приближении квантовых ударных волн в одномерном и двумерном случаях. Диссипативная функция может быть найдена в неравновесном подходе. Выполнено сравнение с экспериментальными данными для описания испускания протонов в столкновениях атомных ядер среднего размера промежуточных энергий.

Подведены итоги модернизации исследовательской ядерной установки БР-К1М (бустера-реактора типа «Каскад»). Обсуждаются результаты исследований, полученные на второй стадии физического пуска установки, описаны методы измерений и обработки результатов, использованные для определения основных параметров активной зоны, эксплуатационных параметров и пределов безопасной эксплуатации установки.

При использовании формул для расчета ширин спонтанного и индуцированного тепловыми нейтронами тройного деления атомных ядер с вылетом легких заряженных частиц, построенных на основе подхода к тройному делению как к виртуальному процессу, а также экспериментальных энергетических распределений α-частиц, изотопов водорода и ядер ⁶He в тройном делении ядер-актинидов получены оценки вероятностей формирования указанных третьих частиц в шейке делящегося ядра, которые оказываются близкими друг к другу для (s, f) и (n_th, f) реакций деления соответствующих ядер. Показано, что спонтанное и вынужденное тройное деление рассматриваемых ядер-актинидов с испусканием легких заряженных частиц и нуклонов происходит из близких конфигураций делящегося ядра, а энергия связи теплового нейтрона, вносимая в составное делящееся ядро в реакциях (n_th, f), идет в энергию деформации делящегося ядра, а не в кинетическую энергию третьей легкой частицы.

С использованием программной среды Quartus выполнено моделирование временных измерений для быстрого монитора столкновений пучков частиц на основе шевронных сборок микроканальных пластин (МКП). Алгоритм измерений основан на методе задержанных совпадений. Создана 4-канальная электроника для детектора на МКП на основе быстродействующих компараторов и FPGA EPM240 фирмы ALTERA. Проверка тестового прототипа проведена с использованием 4-канального генератора наносекундных импульсов с регулируемой задержкой между каналами. При использовании данных компараторов и FPGA установлена возможность определения времени регистрации частиц детектором с погрешностью 100 пс, при этом расчетное быстродействие схемы считывания совпадает с измеренным и составляет для 4-канальной системы не более 10 нс на каждое событие.

В интервале энергии дейтрона E_d = 1.5—12 МэВ с погрешностью 8.3 % на электростатическом тандемном ускорителе ЭГП-10 (РФЯЦ-ВНИИЭФ) с использованием активационной реакции ⁹Be+t→α+⁸Li (T_1/2 = 0.84 с, E_bмах = 13 МэВ) методом, предложенным Б. Я. Гужовским, измерены полные сечения реакции ⁹Be(d, xt). В слое бериллия толщиной 1 мм совмещены функции первичной мишени и конвертора, что возможно при условии, если толщина этого слоя больше суммы пробегов первичных дейтронов и вторичных тритонов. Приводится обоснование метода. Основным препятствием в получении активационных сечений было отсутствие достоверных данных по средней энергии тритонов, образующихся в исследуемой реакции. Показано получение этой величины по измеренным энергетическим спектрам тритона. Здесь же были получены впервые спектрометрические дифференциальные сечения, а по ним и полные сечения реакции. Имеется хорошее согласие активационных и спектрометрических полных сечений.