[small logo] [main] [news] [structure] [tradeunion] [activity] [product] [students] about [raznoe] [english/russian]

Деятельность и публикации ИЯФ

[background]

Важнейшие результаты фундаментальных и прикладных исследований, выполненных в ИЯФ им. Г.Н. Будкера СО РАН в 1997 году

По разделу "Приоритетные направления фундаментальных исследований":

1

        Первое наблюдение распада F-мезона на h'(958) и гамма-квант на ускорителе со встречными электрон-позитронными пучками ВЭПП-2М.
        Эксперимент выполнен на детекторе КМД-2 на накопителе ВЭПП-2М на основе данных, набранных в области F-мезона в течение 1992-1996 гг. (5.5 миллионов F-мезонов).
        (ИЯФ СО РАН) (А,I,1.3.1)

АННОТАЦИЯ

        Распад F-мезона на h' и гамма-квант до сих пор был единственным радиационным распадом, не наблюдавшимся экспериментально, и интерес к величине его бранчинга в физике элементарных частиц чрезвычайно высок, особенно в связи с гипотезами о различных аномалиях в h', например, о наличии у него глюонной составляющей. Распад изучался в канале, когда h' распадается на p+, p-,h , а h - на два гамма-кванта. Всего найдено 6 событий при ожидаемом фоне менее 1 события. Полученное значение вероятности распада составляет:

B(F --> h'g)=(1.2+0.7-0.5)·10-4

        Несмотря на большую статистическую ошибку, можно сделать заключение, что полученная величина не противоречит предсказаниям кварковой модели и закрывает наличие значительной примеси глюония, а также сильных нарушений КХД.
        Набор новых данных в области F-мезона, идущий в настоящий момент, даст возможность улучшить результат.

        (Научный руководитель темы - зав. лабораторией академик Л.М. Барков.)


2

        В эксперименте на коллайдере ВЭПП-2М с помощью детектора СНД обнаружен электрический дипольный радиационный распад F-мезона на p0, p0, g.Спектр масс конечной системы свидетельствует в пользу 4-х кварковой структуры f0(980)-мезона. Полученные данные основаны на обработке 7.5 млн. событий рождения F-мезонов.
        (ИЯФ СО РАН) (А,I,1.3.1)

АННОТАЦИЯ

        В феврале 1997 г. начался эксперимент на ВЭПП-2М с детектором СНД в области энергии 2E=1.0-1.4 ГэВ. Интегральная светимость составила 6.5 обратных пикобарн, средняя светимость - около 1.3·1030 см-2с-1. Главная цель экспериментов - тщательное измерение сечений e+e- аннигиляции в адроны, поиск радиальных возбуждений r', W', F' и определение вклада этой области энергии в аномальный магнитный момент мюона. Летом 1997 года были получены предварительные результаты обработки эксперимента в области F-мезонного резонанса с числом рожденных F-мезонов около 7.5 млн. Изучались основные F-мезонные распады и нерезонансные процессы. Главным результатом является обнаружение электрических дипольных распадов F на p0, p0, g и h, p0, g. Измеренное значение вероятностей распадов и спектр масс фотона отдачи свидетельствуют в пользу 4-х кварковой модели легчайшего скалярного мезона f0(980). Кроме того, были установлены верхние пределы вероятностей редких распадов F-мезона и h-мезона на уровне, близком или более низком по сравнению с табличными данными (например, F --> m, m, F --> W, p, h --> 2p0). Впервые на пучках в e+e--коллайдере наблюдался процесс рождения резонанса D(1232) и его последующий распад по каналу D --> Np0.

        (Научный руководитель темы - зав. лабораторией, д.ф-м.н. С.И. Середняков.)


3

        Первое экспериментальное наблюдение процесса расщепления фотона в сильном Кулоновском поле ядра.
        На уникальном пучке меченных Комптоновских гамма-квантов высоких энергий установки РОКК-1М электрон-позитронного накопителя ВЭПП-4М закончены эксперименты по исследованию нелинейных процессов квантовой электродинамики в поле тяжелых ядер. Впервые в мире экспериментально наблюден процесс расщепления фотона в сильном кулоновском поле ядра, имеющий предельно малую относительную вероятность, а также процесс Дельбрюковского рассеяния фотона.
        (ИЯФ СО РАН) (А,I,1.3.1)

АННОТАЦИЯ

        Исследование нелинейных процессов квантовой электродинамики в поле тяжелых ядер, таких как упругое рассеяние фотона в кулоновском поле (Дельбрюковское рассеяние) и расщепление фотона в кулоновском поле, является важным для проверки современной квантовой теории. Расщеплением фотона называется процесс рассеяния в кулоновском поле ядра, в котором начальный фотон расщепляется на два, сумма энергий которых равна энергии начального фотона. Этот процесс запрещен в классической линейной электродинамике, но возможен в релятивистской квантовой теории, благодаря взаимодействию двух начальных фотонов (один реальный и один виртуальный, соответствующий Кулоновскому полю ядра) через электрон-позитронную петлю. Наблюдение этого явления эквивалентно наблюдению процесса рассеяния света на свете. Прямой эксперимент по рассеянию света на свете затруднен малостью сечения и трудностями получения низкофоновых фотонных пучков. До настоящего времени процесс расщепления фотона не наблюдался, хотя многократно обсуждались различные схемы постановки этого эксперимента и предпринимались попытки его проведения. С 1994 года в ИЯФ СО РАН на установке РОКК-1М - интенсивном источнике поляризованных меченых гамма квантов высоких энергий на коллайдере ВЭПП-4М, проводились вышеназванные исследования. Для наблюдения процессов со столь низким сечением потребовалось создание уникального канала для формирования пучка гамма квантов на ядерной мишени, который позволяет в достаточной мере подавить фоновые процессы, сечение которых во много раз выше, чем сечения процессов расщепления фотона и Дельбрюковского рассеяния. Для регистрация фотонов в конечном состоянии использовался калориметр полного поглощения на жидком криптоне, позволяющий регистрировать энергию и координаты частиц. Первые в мире экспериментальные результаты по наблюдению процесса расщепления фотона были получены только в этом году в ИЯФ СО РАН. По результатам предварительной обработки эксперимента измеренное сечение процесса на 25% ниже теоретического сечения, вычисленного в приближении Вейцзакера-Вилльямса, то есть в низшем порядке теории возмущений по внешнему полю. Сравнение результатов нашего эксперимента с более точными теоретическими предсказаниями, выполняемыми в настоящее время в ИЯФ СО РАН, позволит понять роль и структуру высших порядков теории возмущений квантовой электродинамики.

        (Научные руководители темы - д.ф-м.н. Г.Я. Кезерашвили, д.ф-м.н. Ю.А. Тихонов.)


4

        Проведены успешные испытания основных элементов форинжектора для Инжекционного комплекса ВЭПП-5.
        Прототип форинжектора ВЭПП-5 представляет собой полномасштабный элемент периодичности линейного ускорителя с источником электронов и системой группировки пучка, производящий интенсивные электронные сгустки для строящихся в ИЯФ электрон-позитронных фабрик.
        (ИЯФ СО РАН) (А,I,1.3.2)

АННОТАЦИЯ

        Основной целью создания прототипа явилось комплексное испытание элементов форинжектора на номинальном уровне ВЧ мощности. Прототип состоит из термоэмиссионной пушки 100 кВ с сеточным управлением, системы ВЧ-питания, субгармонического группирователя, ВЧ-группирователя на основной частоте (2797 МГц), одной ускоряющей секции, фокусирующей системы, системы термостабилизации, системы диагностики пучка и управления. ВЧ-система прототипа производит высокочастотный импульс длительностью 0.5 мкс с пиковой мощностью 45 МВт, который подается на вход ускоряющей секции. Ускоряющая секция представляет собой круглый диафрагмированный волновод с постоянным импедансом и состоит из 68 ячеек и двух трансформаторов типа волны, служащих для преобразования основной моды волноводного тракта Н10 в ускоряющую моду секции Е01. Структура работает на бегущей волне, тип колебаний 2p/3. На выходе структуры располагается согласованная нагрузка. В 1997 году в ИЯФ были проведены успешные испытания основных элементов форинжектора для Инжекционного комплекса ВЭПП-5. В результате испытаний были достигнуты проектные параметры: энергия электронов на выходе - 44.3 МэВ, энергетический разброс - 1%, число электронов в импульсе - 1.2·1010, частота следования импульсов - 50 Гц. Достигнутый темп ускорения составил 17.5 МэВ/м, что равно проектной величине для форинжектора ВЭПП-5.

        (Руководитель темы - зав. лабораторией, член-кор. РАН Н.С. Диканский.)


5

        Изучение фотодесорбции: Завершены экспериментальные исследования процессов фотодесорбции в прототипах вакуумных камер сверхпроводящих коллайдеров.
        (ИЯФ СО РАН) (А,I,1.3.2)

АННОТАЦИЯ

        Завершен цикл исследований фотодесорбционных процессов в вакуумных камерах с криосорбирующими стенками в диапазоне температур от 3 К до 80 К. В мире признано, что проведенные исследования составляют основу современного понимания этих процессов. Полученные результаты позволяют предсказывать поведение плотности газа в вакуумных камерах сверхпроводящих коллайдеров. В частности, они используются в проекте LHC в ЦЕРНе.

        (Руководитель темы - зав. лабораторией, к.ф-м.н В.В. Анашин.)


6

        Изготовлена и поставлена в Германию (GSI, Дармштад) установка для электронного охлаждения тяжело - ионных пучков в синхротроне SIS. Рекордно хорошее качество магнитного поля этой установки открывает новые перспективы в использовании электронного охлаждения в широкой области по энергии.
        (ИЯФ СО РАН) (В,I,1.3.2)

АННОТАЦИЯ

        Интенсивные пучки тяжелых ионов становятся все более интересными для исследований в ядерной физики, физике плазмы, биологии и многих других областях. Некоторые ионы, важные с экспериментальной точки зрения, невозможно получить из источника в достаточном количестве. Для их накопления в синхротроне предполагается использовать электронное охлаждение, предложенное и исследованное в Институте ядерной физики СО РАН в 70 годах. Охлаждающей компонентой является холодный электронный пучок, движущийся в ускорителе вместе с ионами на части орбиты и отбирающий у них лишнюю тепловую энергию колебаний. Установка с электронным пучком для тяжелоионного синхротрона SIS (немецкий центр по тяжелоионным исследованиям GSI Дармштад) разработана в ИЯФ в 1995 г., построена в 1996 г., поставлена в тяжелоионный центр GSI в начале 1997 г. и к концу 1997 г. успешно прошла все испытания. При ее разработке были предложены и реализованы методы создания магнитных систем охладителей, открывающие возможности дальнейшего расширения области использования электронного охлаждения. Получена прямолинейность магнитных силовых линий 10 микрорадиан, испытаны новая пушка и коллектор электронов с эффективностью рекуперации вплоть до 0.001 %.

        (Руководитель темы - д.ф-м.н, член - корр. РАН В.В. Пархомчук.)


ПО РАЗДЕЛУ "КРИТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФЕДЕРАЛЬНОГО УРОВНЯ":

1

        Создан инжектор электронов для мощного лазера на свободных электронах (ЛСЭ) ИК диапазона для Центра фотохимических исследований СО РАН. Инжектор позволяет получать электронный пучок, который после ускорения обеспечивает излучение из ЛСЭ, состоящее из 10-100 пикосекундных импульсов с частотой повторения 2-22,5 МГц на длине волны 2-16 микрон.
        Аналогичный инжектор создан и отправлен для Корейского исследовательского института атомной энергии (KAERI, Тайджон, Южная Корея).
        (ИЯФ СО РАН) (А,II,2.1, 2.2)

АННОТАЦИЯ

        Использование лазеров на свободных электронах киловаттного диапазона с перестраиваемой длиной волны от 2 до 20 микрон и длительностью импульсов от 10 до 300 пикосекунд открывает уникальную возможность для различных фотохимических исследований и технологий, основанных на использовании эффекта многофотонной инфракрасной диссоциации. В конце 1992 года было принято решение о создании Центра фотохимических исследований СО РАН на базе Института ядерной физики и Института химической кинетики и горения СО РАН.
        В 1997 году завершен важный этап создания ЛСЭ для этого центра - запущен инжектор электронов. В состав инжектора входят: электронная пушка с энергией 300 кэВ и импульсным током до 2 А длительностью 1.2 нс и частотой повторения 0-22,5 МГц; группирующий резонатор (Uвч=300 кВ, f=180 МГц); два ускоряющих резонатора (Uвч=1500 кВ, f=180 МГц); ВЧ-генератор со средней мощностью 300 кВт (f=180 МГц); система диагностики пучка; система управления всеми элементами инжектора. Инжектор установлен в здании Центра фотохимических исследований СО РАН.
        Аналогичный инжектор создан и отправлен для Корейского исследовательского института атомной энергии (KAERI, Тайджон, Южная Корея).

        (Руководитель темы - зав. лабораторией, зам. директора Института член-кор. РАН Г.Н. Кулипанов.)


2

        Разработаны СВЧ-окна на рекордную мощность (более 400 МВт на окно в 10-см диапазоне) для будущих линейных коллайдеров. В частности, решена задача ввода большой СВЧ-мощности в линак-инжектор источника СИ "Сибирь-2" в Институте атомной энергии им. Курчатова.
        (ИЯФ СО РАН) (Б,II, 3.4)

АННОТАЦИЯ

        Для вывода мощности на уровне 100 МВт из вакуумированных СВЧ приборов необходимы СВЧ окна, способные пропустить эту мощность. Решению этой проблемы уделяют значительное внимание производители мощных СВЧ приборов и ускорительные центры, такие как SLAC (США) и КЕК (Япония).
        Одной из причин, приводящих к разрушению окон, является высокая напряженность электрического поля на поверхности керамики, в ее объеме и в месте контакта керамики с металлом, что вызывает ВЧ пробой. Для улучшения параметров СВЧ окон применяют целый ряд конструктивных и технологических приемов. Одним из самых радикальных явилось бы снижение напряженности электрического поля при сохранении уровня исходной мощности.
        Реализацией этого способа является предложенное С.Ю. Казаковым окно с бегущей волной в диэлектрике. Концепция БВД-окна (за рубежом принято наименование Kazakov window - окно Казакова) заключается в следующем. С помощью двух неоднородностей в волноводе можно создать такое распределение полей, когда в материале окна будет существовать чисто бегущая волна при локальном перенапряжении в пространстве между керамикой и неоднородностями. Широко известные <баночные> полуволновые окна имеют стоячую волну в диэлектрике. В бегущей волне тангенциальное поле на поверхности уменьшается почти в два раза.
        В течение нескольких последних лет Филиалом ИЯФ (Протвино) и Национальной Лабораторией по Физике Высоких Энергий (КЕК, Япония) была проведена серия совместных работ по изготовлению и испытанию СВЧ окон S и Х диапазонов, сочетающих ряд методов улучшения параметров.
        В экспериментах было получено более 400 МВт на частоте 2856 МГц и более 80 МВт на частоте 11424 МГц. Длительность импульса составляла 2 мкс и 0.7 мкс при частоте повторения 50 и 25 Гц, соответственно. Баночное окно при тех же условиях разрушилось при мощности 400 МВт и длительности импульса 1 мкс.
        Предложенная концепция окна с бегущей волной используется также в разработках SLAC со ссылкой на автора предложения. БВД-окно с волной ТЕ01 выдержало в Х-диапазоне испытания мощностью 100 МВт при длительности импульса 1.5 мкс.
        Один из вариантов окна Казакова был недавно установлен в Институте Атомной Энергии им. И.В. Курчатова в системе ВЧ питания источника СИ , где показал надежную работу.

        (Руководитель темы - зав. лабораторией, зам. директора Института член-кор. РАН В.Е. Балакин.)