Стартовая страница
Год
создания
1963
Федеральное государственное бюджетное учреждение
"Государственный научный центр Российской Федерации -
Институт физики высоких энергий"
Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"

ИФВЭ © 1996-2025
 Web-группа ИФВЭ 
 Статистика 

На главную страницуНа главную страницуВерсия для печатиВерсия для печати

Важнейшие результаты 2003 года

Экспериментальная физика
Теоретическая физика
Обеспечение работы и развитие ускорителя У-70
Научно-организационная деятельность
Рисунки

Экспериментальная физика

Исследования ГНЦ ИФВЭ в 2003 году в области физики высоких энергий осуществлялись на крупнейшем в России 70 ГэВ ускорителе ИФВЭ и на зарубежных ускорителях-коллайдерах CERN и США (FermiLab, BNL) по приоритетным направлениям физики высоких энергий.

В течение 2003 года получены следующие важнейшие результаты:

В эксперименте на установке ИСТРА+ (ИФВЭ-ИЯИ РАН) завершено исследование распада K- -> p-p0p0 на полной статистике (252 тыс.событий).
  Квадрат матричного элемента этого распада представляется в виде:
|M|2 ~ 1+gY+hY2+kX2, где Y=(s3-s0)/mp2 ;
X = (s1-s2)/mp2 ;
si = (pK-pi)2 ;
s0 = (s1+s2+s3)/3 ;
здесь pK и pi - четырёхимпульсы К и p мезонов, индекс 3 соответствует p-
  С наилучшей в мире точностью измерены параметры квадрата матричного элемента распада g,h,k:
g = 0,627 ± 0,004 (стат.) ± 0,010 (сист.)
h = 0,046 ± 0,004 (стат.) ± 0,012 (сист.)
k = 0,001 ± 0,001 (стат.) ± 0,002 (сист.)
  Эти результаты вместе с другими мировыми данными представлены на рис.1. Измерения данного эксперимента значительно превосходят по точности все предыдущие. Они особенно актуальны в свете новых расчётов распадов K -> 3p в Киральной пертурбативной теории.
  Увеличить / More size Рис.1. Увеличить   Увеличить / More size Рис.2. Увеличить
В этом же эксперименте на установке ИСТРА+ (ИФВЭ-ИЯИ РАН) получены окончательные результаты по изучению распада K- -> e-np0 на статистике 550 тыс.событий, что превышает мировую статистику.
  В распаде измерен наклон векторного формфактора f+(q2)
l+ = 0,0286 ± 0,0008 (стат.) ± 0,0006 (сист.),
точность измерения является лучшей в мире. Сравнение с последними мировыми данными приведено на рис.2.
  Этот результат интерпретируется как измерение векторного радиуса K-p перехода:
r2V = 0.341 ± 0.01 фм2,
радиус перехода имеет физический смысл, аналогичный электромагнитным радиусам частиц и отражает распределение "слабого заряда" внутри мезонов.
Впервые в данном эксперименте достигнута точность, сравнимая с точностью измерения электромагнитных радиусов.
В эксперименте на установке ИСТРА+ (ИФВЭ-ИЯИ РАН) получены окончательные результаты поиска псевдоскалярного голдстино (P) в распаде K- -> p-p0 P, возможность существования которого предсказывается на уровне Br ~ 10-4.
  Результатом поиска является новое ограничение на этот процесс. Полученное ограничение находится на уровне Br ~ 8x10-6 (см.рис.3) и существенно превосходит результат, полученный ранее в эксперименте E787 (BNL, США).
  Этот результат можно представить в виде ограничения на константу гипотетического скалярного взаимодействия, переводящего s-кварк в d-кварк (рис.4).
На том же рисунке приведено ограничение на эту константу из разности масс KL - KS мезонов.
  Увеличить / More size Рис.3. Увеличить   Увеличить / More size Рис.4. Увеличить
Программа развития исследований на У-70 в области физики К-мезонов предусматривает создание уникального канала сепарированных каонов на базе сверхпроводящих резонаторов и новой экспериментальной установки (проект ОКА).   Увеличить / More size Рис.5. Увеличить
  В 2003 году развернуты работы по монтажу оборудования канала сепарированных К-мезонов, смонтировано "теплое" электрофизическое оборудование (рис.5).
  Пусковые работы по всему комплексу канала планируется выполнить в 2004 году.
В эксперименте на установке ВЕС ведется систематическое исследование процессов образования экзотических мезонных состояний. Ранее было обнаружено состояние с массой 1,7 ГэВ с экзотическими квантовыми числами, запрещенными для системы кварк-антикварк. Состояние носит признаки гибридного мезона.
  В 2003 году наблюден и изучен новый процесс pp -> h1p0 n, Ранее этот процесс не наблюдался.
   Показано, что в нем преобладают состояния с неэкзотическими квантовыми числами JPC = 2++.
Напротив, образование состояний с экзотическими квантовыми числами JPC = 1± , здесь подавлено.
   Этот результат свидетельствует о гибридной природе состояния с массой 1,7 ГэВ.
В эксперименте на установке КМН ведется программа изучение распадов заряженных К-мезонов. Основная цель эксперимента - поиск зарядовой асимметрии параметров наклона графика Далитца для распадов K± -> p±p0p0.
Наблюдение такой асимметрии означало бы обнаружение прямого нарушения СР-инвариантности, которое до сих пор наблюдалось только в распадах нейтральных К-мезонов.
  Установлено, что параметр асимметрии для изученных распадов не превышает 2x10-3, что является наиболее сильным ограничением на данную величину.
  Планируется измерение параметра асимметрии с чувствительностью в 10-20 раз лучше на модернизированной экспериментальной установке.
В сеансах работы ускорителя У-70 в 2003 завершен рекордно большой набор данных на установке ФОДС-2 в эксперименте по рассеянию поляризованных протонов на протонах и ядрах. Основной целью эксперимента является исследование адрон-адронных взаимодействий на партонном уровне в зависимости от ориентации спина протонов пучка.
В эксперименте СФИНКС проведено исследование радиационных распадов L(1520)-гиперона. Радиационные распады легких мезонов и барионов служат важным источником информации об их внутренней структуре, волновых функциях и углах смешивания, механизмах нарушения SU(3)-симметрии.
  На рис.6 показан спектр масс Lg, реакции p + N -> (LgK+) + N.
На вставке показан "очищенный спектр", полученный с использованием специальных критериев отбора, позволяющих подавить фоновые события. Хорошо виден пик в области масс L(1520).
  На рис.7 показан спектр масс pK-, полученный в эксперименте в реакции p + N -> (pK-K+) + N. Распад L(1520), относительная вероятность которого хорошо известна, использовался для нормировки.
  В спектрах масс рис.6 и рис.7 найдено ~300 распадов L(1520) -> Lg и ~21500 распадов L(1520) -> pK-
С учетом поправки на различную эффективность регистрации этих распадов была получена оценка относительной вероятности распада L(1520) -> Lg, равная (11 ± 0.25)%, что дает для абсолютной ширины этого распада значение G[L(1520) -> Lg] = 171 ± 39 КэВ, которое снимает существовавшие ранее экспериментальные противоречия.
  Увеличить / More size Рис.6. Увеличить   Увеличить / More size Рис.7. Увеличить
В 2003 г. в эксперименте PHENIX на коллайдере RHIC (BNL, США) были выполнены исследования по столкновению ядер дейтерия и золота при энергии в системе центра масс 200 ГэВ и проведен набор статистики в Р - Р столкновениях при поперечной и продольной поляризации пучков.
Фундаментальной целью исследования d - Au столкновений является разделение эффектов "холодной" ядерной материи и эффектов фазы образования и адронизации "горячей" кварк-глюонной плазмы, возникновение которой ожидается в Au-Au столкновениях.
  Данные, полученные при изучении d - Au взаимодействий, играют важную роль в интерпретации результатов Au-Au взаимодействий, а также дают уникальную информацию о партонных структурах в ядрах и распространении партонов в холодной ядерной среде.
  Получены первые и чрезвычайно важные данные по выходам заряженных частиц и p0-мезонов c большими поперечными импульсами в D-Au и P-Au столкновениях, которые кардинально отличаются от аналогичных данных в Au-Au столкновениях.
На рис.8 проведено сравнение выхода частиц в зависимости от поперечного импульса в соударениях D-Au и Au-Au. Данный экспериментальный факт подтверждает гипотезу о том, что подавление выходов частиц с большими поперечными импульсами, обнаруженное ранее в Au-Au взаимодействиях, связано с образованием кварк-глюонной фазы состояния материи.
  Увеличить / More size Рис.8.
Увеличить
В 2003 г. проведен второй сеанс международного эксперимента D0 на крупнейшем в мире протон-антипротонном коллайдере FermiLab. Получены новые научные результаты, среди которых наиболее важными являются следующие:
  данные по распределению адронных струй по поперечному импульсу согласуются с предсказаниями Стандартной модели, что свидетельствует о том, что размер кварков не превышает 10-17 см, т.е. по крайней мере в 10000 раз меньше размера протона;
  исследование образования мюонных пар в области больших значений эффективной массы позволило впервые наблюдать и изучить рождение различных состояний ипсилон-частицы в протон-антипротонных взаимодействиях при энергии 2 ТэВ в с.ц.м.;
  получено наиболее точное значение массы t-кварка, равное 180,1 ± 5,4 ГэВ/с2.
Успешно выполнены работы ГНЦ ИФВЭ по изготовлению уникального оборудования для LHC (CERN) и по подготовке экспериментов CMS, ATLAS, LHC-B и ALICE на LHC.
 
  Увеличить / More size Рис.9.
Увеличить
В ГНЦ ИФВЭ разработан и производится методом литья под давлением полистирольный бор-содержащий сцинтиллятор марки ИФВЭ_СЦ-331 с высокой эффективностью регистрации тепловых нейтронов и короткими временами высвечивания (~ 2 нс).
На базе этого сцинтиллятора впервые в России разработан новый детектор нейтронов (рис.9).
  Технические характеристики детектора:
   Длительность выходного сигнала - не более 50 нсек
   Мертвое время детектора - не более 100 нсек
   Чувствительность детектора - не менее 0.6 импульс/нейтр/см2
   Неэффективность регистрации
в телесном угле 4p
- не более 30%
   Напряжение питания - 180,1 ± 12 В
  Эксплуатационные характеристики детектора:
   конструктивное исполнение - герметичный
   температура - от -30°С до +50°С
   влажность - до 95%
  Преимуществом нейтронных сцинтилляционных детекторов является их быстродействие (время высвечивания ~ 2 нс) и отсутствие эффекта "засыпания".
Поэтому они, в отличие от медленных газовых счетчиков (характерная длительность переднего фронта импульса около 1 мксек), могут работать при очень больших загрузках - на 3 и более порядков выше, чем газовые, справляясь с потоками порядка 108 - 1010 нейтронов в секунду.

 
В начало страницы

Теоретическая физика

На основе релятивистской теории гравитации получены предсказания относительно космологических параметров Вселенной. С помощью недавних наблюдательных данных получена верхняя оценка на массу гравитона 3,2x10-66 г.
Выполнены оценки для эксклюзивного дважды дифференциального сечения рождения бозона Хиггса при энергиях LHC. Создан генератор собы-тий, адаптированный к установке CMS.
На основе модели конституэнтных кварков объяснен универсальный характер инклюзивной поляризационной асимметрии.
На основе U-матричного подхода успешно объяснены и описаны особенности в поведении сечений эксклюзивного электророждения векторных мезонов, наблюденные на коллайдере HERA (DESY, Германия), в частности, зависимость сечений от масс векторных мезонов.
На основе теории с дополнительными компактными размерностями даны предсказания для квантово-гравитационного вклада в процесс взаимодействия лептонов.

 
В начало страницы

Обеспечение работы и развитие ускорителя У-70

Плановое время работы ускорителя У-70 в двух сеансах 2003 года составило 2024 часа.
  В I сеансе ускоритель работал с большой интенсивностью (выше 1013 прот/цикл). Это позволило оптимизировать режимы всех систем и довести максимальную интенсивность до 1,65x1013 прот/цикл.
  Впервые на ускорителе в рабочем режиме реализован медленный вывод высокоинтенсивного пучка (более 1013 прот/цикл) на установку ФОДС-2 при хорошем качестве временной структуры выведенного пучка. Это позволило создать уникальный пучок поляризованных протонов с энергией 40 ГэВ.
  Ведется сооружение нового линейного ускорителя - инжектора бустера на энергию 30 МэВ (УРАЛ-30М). Ускоряющая структура этого ускорителя состоит из четырех секций, которые вводятся поэтапно.
   В 2003 г. закончены предмонтажные испытания второй секции ускорителя (С2), она смонтирована на штатном месте в стендовом помещении, состыкована с секцией С1.
   Осуществлен физический пуск цепочки и получен коэффициент прохождения пучка, близкий к 100%:
    ионная пушка
    согласующий канал
    секции С1 (выходная энергия 7,25 МэВ)
    секция С2 (выходная энергия 15,1 МэВ).

 
В начало страницы

Научно-организационная деятельность

В 2003 г. ГНЦ ИФВЭ провел "XXVI международное совещание по фундаментальным проблемам физики высоких энергий и теории поля", в котором приняло участие 100 специалистов, из них 70 иногородних, 20 иностранных.
В 2003 г. ГНЦ ИФВЭ провел "Рабочее совещание по арсенид-галлиевым детекторам", в котором приняло участие 70 специалистов, из них 60 иногородних.
В ГНЦ ИФВЭ работает 171 молодой специалист, из них 40 принято на работу в 2003 году.
В ГНЦ ИФВЭ работают очная и заочная аспирантура по пяти специальностям и два диссертационных совета по тем же специальностям:
  докторский совет по специальностям:
   теоретическая физика - 01.04.02,
   физика высоких энергий - 01.04.23,
   физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника - 01.04.20;
  кандидатский совет по специальностям:
   элементы и устройства вычислительной техники и систем управления - 05.13.05,
   математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей - 05.13.11.
  В 2003 году в аспирантуре ИФВЭ обучалось 32 аспиранта.
В ГНЦ ИФВЭ работает Учебно-научный центр (УНЦ). В настоящее время УНЦ ИФВЭ имеет пять базовых кафедр МГУ, МИФИ и МФТИ.
При ГНЦ ИФВЭ работают Подготовительные курсы, на которых старшеклассники протвинских школ готовятся к поступлению в вузы.

 
В начало страницы
Страница обновлена 11.06.2004