Vol 86, No 1 (2023)
Articles
СИНТЕЗ ‘‘ЛЕГКИХ’’ ТЯЖЕЛЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ВЗРЫВЕ МАЛОМАССИВНОЙ НЕЙТРОННОЙ ЗВЕЗДЫ
Abstract
Рассмотрен сценарий взрыва нейтронной звезды минимальной массы, образующейся в процессе эволюции тесной двойной системы нейтронных звезд, сильно различающихся по массе. Рассчитана распространенность тяжелых элементов, образованных в процессе разлета вещества внешней коры взорвавшейся маломассивной нейтронной звезды. Показано, что в этом сценарии во внешней коре протекает слабый r-процесс и образуется ‘‘легкая’’ фракция тяжелых элементов. \(\phantom{A}\)
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ ПО ЭНЕРГИЯМ В МОДЕЛИ МИГДАЛА ИОНИЗАЦИИ АТОМОВ
Abstract
Рассмотрен процесс ионизации по модели Мигдала, происходящий при упругом рассеянии тяжелой нейтральной частицы, в том числе WIMP, на атоме благородного газа в случае малых энергий его отдачи. Проведена оценка среднего числа первичных и вторичных электронов, испущенных в отдельном акте такой ионизации, а также получены распределения по энергиям первичных электронов. Расчеты выполнены для атомов различных благородных газов с учетом экспериментальных данных по их ионизации фотонами.
НОВЫЕ СПЕКТРЫ АНТИНЕЙТРИНО ДЕЛЯЩИХСЯ ИЗОТОПОВ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА: ЭКСПЕРИМЕНТ И РАСЧЕТ
Abstract
Получены новые спектры антинейтрино делящихся изотопов, составляющих топливо ядерного реактора. Использовалась комбинированная методика: расчет спектров антинейтрино и подгонка их к полученным в эксперименте на Ровенской АЭС в 80-х гг. прошлого века. Вычисленные с этими спектрами сечения делящихся изотопов хорошо описывают экспериментально полученное сечение в эксперименте Double Chooz \({}^{\mathrm{DC}}\sigma_{f}=(5.71\pm 0.06)\times 10^{-43}\) см\({}^{2}/\)деление. Полученное по расчетным спектрам сечение при том же составе активной зоны ядерного реактора \({}^{\mathrm{INR}}\sigma_{f}=(5.82\pm 0.12)\times 10^{-43}\) см\({}^{2}/\)деление. Для полученных спектров нет проблемы выпуклости спектра в области 5 МэВ в наблюдаемой энергии спектра позитронов.
УЧЕТ СВЯЗАННОСТИ ЭЛЕКТРОНА НА ОБОЛОЧКЕ ПРИ ВЫЧИСЛЕНИИ СЕЧЕНИЙ МАГНИТНОГО И СЛАБОГО РАССЕЯНИЯ НЕЙТРИНО НА ЭЛЕКТРОНЕ
Abstract
Рассматривается проблема регистрации электронов отдачи от рассеяния нейтрино при малых энергиях. Для поиска магнитного момента нейтрино представляет интерес использование спектра антинейтрино источника трития (\({}^{3}\)Н) с малой граничной энергией (18.6 кэВ). При малых энергиях нейтрино начинает сказываться энергия связи электрона в атоме. Приводится расчет сечений для электронов атомов Cs, I и Si как возможных мишеней для эксперимента с тритиевым источником.
ЭЛЕКТРОСЛАБЫЕ ПОПРАВКИ К РОЖДЕНИЮ ДИЛЕПТОНОВ ПРИ ФОТОННОМ СЛИЯНИИ НА LHC
Abstract
Оценены однопетлевые электрослабые радиационные поправки к процессу рождения дилептонов в канале фотонного слияния при адронных столкновениях для экспериментальной программы Большого адронного коллайдера (Large Hadron Collider, LHC) по изучению процесса Дрелла–Яна. Проделан подробный численный анализ эффектов электрослабых радиационных поправок к наблюдаемым величинам (сечениям и асимметрии вперед-назад) в широкой кинематической области, в том числе для эксперимента CMS LHC в режиме Run3/HL, который соответствует сверхвысоким энергиям и инвариантным массам лептонной пары.
ИССЛЕДОВАНИЕ МОД ДЕЛЕНИЯ ЯДЕР \({}^{248}\)Cf И \({}^{254,256}\)Fm, ОБРАЗОВАННЫХ В РЕАКЦИЯХ С ТЯЖЕЛЫМИ ИОНАМИ
Abstract
Исследована роль замкнутых и деформированных протонных и нейтронных оболочек в делении ядер \({}^{248}\)Cf и \({}^{254,256}\)Fm с энергией возбуждения от 40 до 56 МэВ. Массово-энергетические распределения осколков деления этих ядер, образованных в реакциях \({}^{16}\textrm{O}+^{232}\)Th и \({}^{16,18}\textrm{O}+^{238}\)U, были измерены при энергиях налетающих ионов вблизи кулоновского барьера с помощью времяпролетного спектрометра CORSET. Показано, что во всех исследованных реакциях повышенный выход осколков в районе массы 100 а.е.м. связан с влиянием деформированной протонной оболочки \(Z\sim 38\). Обнаружено проявление SuperShort-моды в делении \({}^{256}\)Fm при энергии возбуждения составного ядра 40 МэВ.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАССОВО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ФРАГМЕНТОВ РЕАКЦИИ \({}^{\mathbf{90}}\mathbf{Zr+}{}^{\mathbf{90}}\)Zr, ВЕДУЩЕЙ К ОБРАЗОВАНИЮ \({}^{\mathbf{180}}\)Hg, ПРИ ЭНЕРГИИ ВБЛИЗИ КУЛОНОВСКОГО БАРЬЕРА
Abstract
С помощью двухплечевого времяпролетного спектрометра CORSET были измерены массово-энергетические распределения бинарных фрагментов, образующихся в реакции \({}^{90}\textrm{Zr}+{}^{90}\)Zr, при энергии налетающего иона 378 МэВ. Из сравнительного анализа массово-энергетических распределений, измеренных в данной работе, с распределениями фрагментов, образующихся в реакциях \({}^{36}\textrm{Ar}+{}^{144}\)Sm и \({}^{68}\textrm{Zn}+{}^{112}\)Sn, ведущих к образованию такой же составной системы \({}^{180}\)Hg, было установлено, что вклад процесса слияния–деления составного ядра составляет менее 20\(\%\) в общее распределение делительноподобных фрагментов.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗБУЖДЕННЫХ СОСТОЯНИЙ \({}^{\boldsymbol{13}}\)С В РАССЕЯНИИ АЛЬФА-ЧАСТИЦ
Abstract
Проведен теоретический анализ имеющихся экспериментальных данных по упругому и неупругому рассеянию \(\alpha+^{13}\)С в области энергий до 90 МэВ. Получены параметры полумикроскопического потенциала в рамках дисперсионной оптической модели (SMDOM). Найденные потенциалы использованы при анализе в рамках метода искаженных волн недавно измеренных нами данных по неупругому рассеянию при энергиях 65 и 90 МэВ. Экспериментальные данные для состояний 3.68 и 7.55 МэВ представлены впервые. Состояния 3.68 и 7.55 МэВ рассмотрены в предположении принадлежности вращательной полосе основного состояния в рамках стандартной вращательной модели. Получено удовлетворительное описание угловых распределений, и определены значения длин деформации. Для остальных возбуждений до энергий 11 МэВ использован моделируемый феноменологический формфактор. Проведенный анализ подтвердил наличие нейтронного гало в состоянии 3.09 МэВ. Сходство формы полученных неупругих формфакторов для состояний 8.86, 10.996 и 11.08 МэВ, а также близость их радиусов дают основание полагать, что ядро \({}^{13}\)C во всех трех состояниях имеет увеличенные размеры и схожую структуру. Сравнение радиальных зависимостей формфакторов для состояний 9.90 и 8.86 МэВ показывает, что волновая функция состояния 9.90 МэВ имеет существенно меньшую пространственную протяженность. Полученные результаты согласуются с величинами радиусов обсуждаемых состояний, определенными в рамках Модифицированной дифракционной модели.
ИССЛЕДОВАНИЕ (\(\boldsymbol{\gamma,p}\))-РЕАКЦИИ НА ИЗОТОПАХ НИКЕЛЯ \({}^{\boldsymbol{58,62}}\)Ni
Abstract
В работе представлены результаты исследований фотоядерных реакций на мишенях естественного никеля при граничной энергии тормозных \(\gamma\)-квантов 20 и 37 МэВ. Получены значения средневзвешенных выходов (\(\gamma,p\))-реакций на ядрах \({}^{58,62}\)Ni. Исследования облученных мишеней проводились методами полупроводниковой гамма-спектрометрии с использованием HPGe-спектрометров. Моделирование изученных реакций в рамках программного кода TALYS 1.9 и сравнение с экспериментальными результатами показали большую роль нестатистических процессов.
(\(\boldsymbol{\gamma,pXn}\))-РЕАКЦИИ НА ЕСТЕСТВЕННОМ МОЛИБДЕНЕ
Abstract
Проведено облучение природной смеси изотопов молибдена тормозным излучением с граничными энергиями 20 и 55 МэВ. Облученные мишени исследовались на спектрометрах с детекторами из сверхчистого германия. Определены средневзвешенные по спектрам выходы реакций (\(\gamma,pXn\)). Проведено сравнение полученных значений с результатами вычислений в рамках статистической модели ядра. Оценен парциальный вклад полупрямых процессов в выходы изучаемых реакций.
СВЯЗАННЫЕ И РЕЗОНАНСНЫЕ СОСТОЯНИЯ ЯДРА \({}^{\boldsymbol{9}}\)Li С \(\boldsymbol{NN}\)-ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ Daejeon16
Abstract
Представлены результаты для энергий связанных состояний и асимптотических нормировочных коэффициентов в них, а также для энергий и ширин резонансов ядра \({}^{9}\)Li, полученные в методе SS-HORSE на основе расчетов ab initio в модели оболочек без инертного кора с нуклон-нуклонным взаимодействием Daejeon16.
AB INITIO ИССЛЕДОВАНИЕ ШИРИН РАСПАДА ОКОЛОПОРОГОВЫХ НЕЙТРОННЫХ РЕЗОНАНСОВ ЯДРА \({}^{\boldsymbol{10}}\)Be
Abstract
В рамках развитого авторами ab initio подхода – метода ортогональных функций кластерных каналов – впервые исследованы энергии и ширины реального и виртуального распадов околопороговых состояний ядра \({}^{10}\)Be в нейтронные каналы. Получено вполне удовлетворительное согласие рассчитанных значений этих величин с экспериментальными данными. Таким образом продемонстрированы хорошие перспективы применения данного и других ab initio подходов для описания процессов взаимодействия нейтронов с легкими атомными ядрами.
ПРОЯВЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ ВОЛНОВЫХ ФУНКЦИЙ ЯДРА \({}^{\boldsymbol{16}}\)O(g. s.; 3\(\boldsymbol{{}^{-}}\), 6.13 МэВ) В РЕАКЦИЯХ \({}^{\boldsymbol{16}}\)O\(\boldsymbol{(\alpha,\alpha)^{16}}\)O И \({}^{\boldsymbol{15}}\)N\(\boldsymbol{(\alpha,t)^{16}}\)O
Abstract
Структура волновых функций ядра \({}^{16}\)O(g. s., 3\({}^{-}\)) исследована с использованием экспериментальных угловых распределений дифференциальных сечений реакций \({}^{16}\)O\((\alpha,\alpha)^{16}\)O(g. s., 3\({}^{-}\)) и \({}^{15}\)N\((\alpha,t)^{16}\)O(g. s., 3\({}^{-}\)) при \(E_{\alpha}=30.3\) МэВ. Анализ проведен в рамках метода связанных каналов с учетом прямых механизмов (срыва протона и передачи тяжелого кластера \({}^{12}\)C) и в модели составного ядра. Каждый из рассмотренных механизмов обусловлен конкретной конфигурацией волновой функции ядра \({}^{16}\)O и вносит существенный вклад в экспериментальное сечение.
ЯДЕРНАЯ СТРУКТУРА И ДИНАМИКА СИСТЕМЫ \({}^{\textbf{4}}\)He + \({}^{\textbf{2}}\)H В МИКРОСКОПИЧЕСКОМ КЛАСТЕРНОМ ПОДХОДЕ
Abstract
Шестинуклонная ядерная система \({}^{4}\textrm{He}+^{2}\)H исследуется в рамках микроскопического кластерного подхода, сформулированного в осцилляторном представлении. Вычисляются полный и парциальные астрофизические \(S\)-факторы радиационного захвата \({}^{2}\)H\((\alpha,\gamma)^{6}\)Li, фазы упругого рассеяния \({}^{2}\)H\((\alpha,\alpha)^{2}\)H и основные свойства ядра \({}^{6}\)Li. Полученные результаты находятся в хорошем согласии с доступными экспериментальными данными.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ ОДНОВРЕМЕННО ОПИСЫВАТЬ \(\boldsymbol{P}\)-ЧЕТНЫЕ \(\boldsymbol{T}\)-НЕЧЕТНЫЕ АСИММЕТРИИ В РЕАКЦИЯХ ДЕЛЕНИЯ ЯДЕР ПОЛЯРИЗОВАННЫМИ НЕЙТРОНАМИ ПРИ ВЫЛЕТЕ РАЗЛИЧНЫХ ЛЕГКИХ ЧАСТИЦ
Abstract
Дифференциальные сечения \({d\sigma_{nf,\nu}\left(\theta\right)}/{d\Omega}\) реакции деления неориентированных ядер-мишеней холодными поляризованными нейтронами \(n\) с вылетом таких легких частиц \(\nu\), как предразрывные альфа-частицы или мгновенные нейтроны \(n^{\prime}\) и гамма-кванты, в специально выбранной л.с.к. можно представить в виде суммы двух членов. Первый член равен сечению аналогичной реакции с неполяризованными нейтронами \({d\sigma_{nf,\nu}^{\left\{0\right\}}\left(\theta\right)}/{d\Omega}=\sigma_{nf,\nu}^{\left\{0\right\}}P_{\nu}^{\left\{0\right\}}\left(\theta\right)\), где \(\sigma_{nf,\nu}^{\left\{0\right\}}\) – полное сечение этой реакции, а \(P_{\nu}^{\left\{0\right\}}\left(\theta\right)\) – угловое распределение вылетающих в ней легких частиц \(\nu\). Второй член указанной суммы \({d\sigma_{nf,\nu}^{\left\{1\right\}}\left(\theta\right)}/{d\Omega}\) линейно зависит от вектора поляризации нейтрона \(\boldsymbol{\sigma}_{n}\) и описывает \(P\)-четные \(T\)-нечетные асимметрии в исходном сечении. Используя представления об изотропности пространства и сохранении четности, сечение \({d\sigma_{nf,\nu}^{\left\{1\right\}}\left(\theta\right)}/{d\Omega}\) можно представить как сумму двух скалярных функций \(d\sigma_{nf,\nu}^{\left\{1\right\}}\left(\theta\right)/d\Omega=\left({d\sigma_{nf,\nu}^{\left\{1\right\}}\left(\theta\right)/d\Omega}\right)_{\textrm{ev}}+\left({d\sigma_{nf,\nu}^{\left\{1\right\}}\left(\theta\right)/d\Omega}\right)_{\textrm{odd}}\), которые связаны соответственно с четными и нечетными относительно преобразования \(\theta\to\pi-\theta\) корреляторами вида (\(\boldsymbol{\sigma}_{n}[\mathbf{k}_{\mathrm{LF}},\mathbf{k}_{v}]\)) и (\(\boldsymbol{\sigma}_{n}[\mathbf{k}_{\mathrm{LF}},\mathbf{k}_{v}]\)) (\(\mathbf{k}_{\mathrm{LF}},\mathbf{k}_{v}\)), где \(\mathbf{k}_{\mathrm{LF}}\) и \(\mathbf{k}_{\nu}\) – волновые векторы легкого фрагмента деления и легкой частицы. Указанные корреляторы можно связать с величинами \(\left({\beta_{nf,\nu}\left(\theta\right)}\right)_{\textrm{ev}\left({\textrm{odd}}\right)}\equiv(d\sigma_{nf,\nu}^{\left\{1\right\}}\left(\theta\right)/d\Omega)_{\textrm{ev}\left({\textrm{odd}}\right)}/\sigma_{nf,\nu}^{\left\{0\right\}}\), экспериментальные значения которых можно найти через экспериментальные значения введенного ранее в работе [1] коэффициента асимметрии \(D_{nf,\nu}\left(\theta\right)\) и углового распределения \(P_{\nu}^{\left\{0\right\}}\left(\theta\right)\) легких частиц, по формуле \(\left({\beta_{nf,\nu}\left(\theta\right)}\right)_{\textrm{ev}\left({\textrm{odd}}\right)}=\left({D_{nf,\nu}\left(\theta\right)P_{\nu}^{\left\{0\right\}}\left(\theta\right)}\right)_{\textrm{ev}\left({\textrm{odd}}\right)}\). Теоретические значения величин \(\left({\beta_{nf,\nu}\left(\theta\right)}\right)_{\textrm{ev}\left({\textrm{odd}}\right)}\) в квантово-механическом подходе можно получить, используя формулу \(\left({\beta_{nf,\nu}\left(\theta\right)}\right)_{\textrm{ev}\left({\textrm{odd}}\right)}=\Delta_{\nu,\textrm{ev}\left({\textrm{odd}}\right)}\dfrac{d}{d\theta}\left({P_{\nu,\textrm{ev}\left({\textrm{odd}}\right)}^{\left\{0\right\}}\left(\theta\right)}\right)\), учитывающую угол поворота \(\Delta_{\nu,\textrm{ev}\left({\textrm{odd}}\right)}\) волнового вектора \(\mathbf{k}_{\nu}\) легкой частицы относительно волнового вектора \(\mathbf{k}_{\mathrm{LF}}\) легкого фрагмента деления под действием кориолисова взаимодействия, связанного с коллективным вращением делящейся системы вокруг оси, перпендикулярной ее оси симметрии. Угол поворота находится из сопоставления экспериментальных и теоретических значений величин \(\left({\beta_{nf,\nu}\left(\theta\right)}\right)_{\textrm{ev}\left({\textrm{odd}}\right)}\) при использовании метода максимального правдоподобия. Из-за учета квантовых интерференционных эффектов углы \(\Delta_{\nu,\textrm{ev}\left({\textrm{odd}}\right)}\) в общем случае могут принимать не только положительные, как в квазиклассическом методе траекторных расчетов [1], но и отрицательные значения. Использование этого результата позволяет получить разумное согласие экспериментальных и теоретических величин \(\left({\beta_{nf,\nu}\left(\theta\right)}\right)_{\textrm{ev}\left({\textrm{odd}}\right)}\) одновременно для всех частиц \(\nu\) в случае ядер-мишеней \({}^{\mathrm{235}}\)U, \({}^{\mathrm{239}}\)Pu и \({}^{\mathrm{241}}\)Pu. В случае же ядра-мишени \({}^{\mathrm{233}}\)U для получения указанного согласия требуется добавление к величине \(\left({\beta_{nf,\alpha}\left(\theta\right)}\right)_{\textrm{ev}}\), не зависящей от угла \(\theta\) величины \(\left({\widetilde{\beta}_{nf,\alpha}}\right)_{\mathrm{ev}}\), появление которой, в принципе, может быть связано [1] с нарушением аксиальной симметрии делящейся системы из-за влияния ее bending- и wriggling-колебаний в окрестности точки разрыва.
ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ НУКЛОННЫХ ПЕРЕДАЧ В НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЯХ ИЗОТОПОВ ГЕЛИЯ С ЯДРАМИ \({}^{\boldsymbol{197}}\)Au
Abstract
Сечения образования изотопов \({}^{\mathrm{196,198}}\)Au в реакциях \({}^{\mathrm{4,6,8}}\textrm{He}+^{\mathrm{197}}\)Au рассчитаны на основе численного решения нестационарного уравнения Шредингера для внешних нейтронов сталкивающихся ядер. Показано, что вклад слияния-испарения в экспериментальные данные мал. Результаты расчета в целом демонстрируют согласие с экспериментальными данными.
СКРЫТЫЕ ПАРАМЕТРЫ В УГЛОВЫХ КОРРЕЛЯЦИЯХ ПРОДУКТОВ ДЕЛЕНИЯ
Abstract
Проведен сравнительный анализ экспериментов по изучению (\(n,f\))-, с одной стороны, и (\(n,n\))-, (\(n,nf\))-, с другой стороны, угловых корреляций в делении на основе модели, предложенной ранее при описании мюонной конверсии в осколках мгновенного деления \({}^{238}\)U отрицательными мюонами. Показано, что в каждом из этих экспериментов можно получить независимую и дополняющую другие эксперименты информацию. Исторически ситуация напоминает парадокс ЭПР. Ключевое значение имеет экспериментальная проверка теоретического соотношения между параметрами выстраивания и поляризации в эксперименте CORA.
СПЕКТРЫ НЕЙТРИНО СВЕРХНОВЫХ И НАБЛЮДЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ КРУПНОМАСШТАБНЫХ ТЕЛЕСКОПОВ
Abstract
Рассмотрены энергетические спектры нейтрино сверхновых II типа при различных механизмах взрыва. Для динамо активных сверхновых показано, что эффективные столкновения нейтрино в намагниченном нуклонном газе, обусловленные гамов-теллеровской компонентой нейтрального тока, приводят к ускорению нейтрино. Подобное усиление жесткости энергетического спектра благоприятно для наблюдений нейтрино сверхновых с использованием нейтринных телескопов. Обсуждаются возможности детектирования нейтрино сверхновых обсерваториями больших объемов: KM3NeT и Baikal-GVD.
КОМПАКТНЫЙ КАЛИБРОВОЧНЫЙ ИСТОЧНИК НЕЙТРОНОВ НА ОСНОВЕ РАДИОНУКЛИДА \({}^{\mathbf{252}}\)Cf И КРЕМНИЕВОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ДЕТЕКТОРА
Abstract
В статье демонстрируется работа модели компактного калибровочного источника нейтронов, который может быть использован для калибровки и определения функции отклика детекторов темной материи и детекторов электронных антинейтрино. Рассматриваемый калибровочный источник нейтронов представляет собой комбинацию радионуклида \({}^{252}\)Cf, который испытывает спонтанное деление с образованием нейтронов, и оригинального кремниевого полупроводникового детектора. Последний обеспечивает временную привязку к моменту образования нейтронов путем регистрации сигналов от осколков деления.
ПРЕЦИЗИОННОЕ ИЗМЕРЕНИЕ БЕТА-СПЕКТРА \({}^{\mathbf{144}}\)Ce–\({}^{\mathbf{144}}\)Pr ПРИ ПОМОЩИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СПЕКТРОМЕТРОВ
Abstract
Точное измерение бета-спектров всегда имело большое значение в некоторых фундаментальных физических задачах, включая физику нейтрино. В этой работе мы представляем результаты измерения спектра источника \({}^{144}\)Ce–\({}^{144}\)Pr, выполненного с помощью установок двух типов с точностью, которая была существенно увеличена по сравнению с предыдущими исследованиями. Корректность теоретической подгонки была проверена формой разрешенного бета-перехода \({}^{144}\)Pr (0\({}^{-}\)) \(\to{}^{144}\)Nd (1\({}^{-}\)).
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫХ КРИСТАЛЛОВ GAGG В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ КАЛОРИМЕТРИИ
Abstract
Сцинтилляционные кристаллы Gd\({}_{3}\)Al\({}_{2}\)Ga\({}_{3}\)O\({}_{12}\) (GAGG) рассматриваются в качестве материала для применения в детекторах ионизирующих излучений в связи с их высокой радиационной стойкостью, плотностью и световыходом. Эти кристаллы могут быть использованы в дополнение к кристаллам вольфрамата свинца (PbWO\({}_{4}\) или PWO) для создания электромагнитного калориметра нового поколения с хорошим пространственным и энергетическим разрешением в широком диапазоне энергий. Кристаллы PWO позволяют точно измерять энергию фотонов высокой энергии, а добавление перед ними кристаллов GAGG позволяет расширить диапазон измеряемой энергии фотонов вплоть до нескольких МэВ. Нами рассмотрены различные варианты составного электромагнитного калориметра на основе кристаллов PWO и GAGG для оптимизации его пространственного и энергетического разрешения в широком диапазоне энергии (от 1 МэВ до 100 ГэВ). Оптимизация основана на моделировании в Geant4 с учетом светосбора, а также с использованием различных фотодетекторов и шума электроники. Результаты моделирования проверялись с использованием измерений световыхода образцов GAGG, проведенных с помощью радиоактивных источников, и измерений на тестовом пучке состоящего из кристаллов PWO фотонного спектрометра PHOS эксперимента ALICE в ЦЕРН.
ПОИСК НОВОЙ ФИЗИКИ В УЛЬТРАПЕРИФЕРИЧЕСКИХ СТОЛКНОВЕНИЯХ НА БОЛЬШОМ АДРОННОМ КОЛЛАЙДЕРЕ
Abstract
Ультрапериферические столкновения — особый тип столкновений тяжелых ионов, в которых сильные взаимодействия подавляются благодаря большим прицельным параметрам между налетающими ядрами. Такие условия дают уникальную возможность для исследования двухфотонных взаимодействий. В частности, в последнее время растет интерес к изучению таких процессов, как рождение пар тау-лептонов и рассеяние света на свете: отклонение сечений этих процессов от предсказаний Стандартной модели могло бы указывать на проявление новой физики. Кроме того, отдельный интерес представляет поиск рождения аксионоподобных частиц в рассеянии света на свете при достаточно малых инвариантных массах. В данной работе обсуждаются последние результаты из экспериментов на Большом адронном коллайдере по измерению аномального магнитного момента тау-лептона, сечений рассеяния света на свете и поиску аксионоподобных частиц, а также перспективы для будущих измерений в эксперименте ALICE.
ДВУХСТРУЙНЫЕ СОБЫТИЯ С БОЛЬШИМ РАЗДЕЛЕНИЕМ ПО БЫСТРОТЕ В ПРОТОН-ПРОТОННЫХ СТОЛКНОВЕНИЯХ ПРИ \(\sqrt{\boldsymbol{s}}\boldsymbol{=2.76}\) ТэВ НА ДЕТЕКТОРЕ CMS
Abstract
В работе представлены последние измерения сечений и отношений сечений рождения пар адронных струй в зависимости от интервала быстроты между струями в паре в протон-протонных столкновениях при энергии \(\sqrt{s}=2.76\) ТэВ, выполненные на детекторе CMS Большого адронного коллайдера. Измеренные наблюдаемые чувствительны к высокоэнергетическим эффектам эволюции Балицкого–Фадина–Кураева–Липатова (БФКЛ). Результаты представлены в сравнении с предсказаниями различных Монте-Карло-генераторов, основанных как на высокоэнергетической эволюции БФКЛ, так и на эволюции Докшицера–Грибова–Липатова–Альтарелли–Паризи для жестких процессов.
ЭЛЛИПТИЧЕСКИЙ ПОТОК ДЛЯ \(\boldsymbol{\pi}^{\mathbf{0}}\)-МЕЗОНОВ В АСИММЕТРИЧНОЙ СИСТЕМЕ СТОЛКНОВЕНИЙ \(\mathbf{Cu}\boldsymbol{+}\mathbf{Au}\) ПРИ \(\sqrt{\boldsymbol{S}_{\boldsymbol{NN}}}\boldsymbol{=200}\) ГэВ
Abstract
Эллиптический поток является одной из основных наблюдаемых, характеризующих коллективные эффекты на начальной стадии формирования кварк-глюонной плазмы в столкновениях ультрарелятивистских ядер. Выходы \(\pi^{0}\)-мезонов измеримы вплоть до больших значений поперечного импульса, поэтому измерение эллиптических потоков для \(\pi^{0}\)-мезонов является эффективным способом исследования свойств кварк-глюонной плазмы. Измерение эллиптических потоков в асимметричных системах столкновений позволяет изучить зависимость эллиптического потока от начальной геометрии системы. В данной работе рассмотрены две методики измерения эллиптического потока для \(\pi^{0}\)-мезонов в асимметричной системе столкновений \(\textrm{Cu}+\textrm{Au}\) при энергии \(\sqrt{S_{NN}}=200\) ГэВ.
ВЛИЯНИЕ ФУНКЦИЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРТОНОВ ПРИ СТОЛКНОВЕНИИ РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЯДЕР НА РОЖДЕНИЕ \(\boldsymbol{\phi}\)-МЕЗОНА
Abstract
В работе проведено изучение влияния функций распределения партонов на рождение \(\phi\)-мезонов в столкновениях \(p+\textrm{Al}\), \(p+\textrm{Au}\), \(d+\textrm{Au}\) и \({}^{3}\)He \(+\) Au при энергии \(\sqrt{s_{NN}}=200\) ГэВ. Представлено сравнение результатов, измеренных в эксперименте PHENIX, с расчетами, выполненными с помощью генератора PYTHIA с использованием различных наборов функций распределения партонов (PYTHIA/Angantyr, PYTHIA \(+n\)CTEQ15, PYTHIA \(+\) EPPS16). На рождение \(\phi\)-мезонов в столкновениях \(p/d/^{3}\)He \(+\) Au, помимо ядерных модификаций функций распределения партонов, может оказывать влияние дополнительный физический механизм.
ПОИСК НУКЛОН-НУКЛОННЫХ КОРРЕЛЯЦИЙ ПРИ ЯДРО-ЯДЕРНЫХ СТОЛКНОВЕНИЯХ НА КОЛЛАЙДЕРЕ NICA
Abstract
Рассмотрена возможность измерения рождения антипротонов при столкновении тяжелых ядер на коллайдере NICA в кинематической области, запрещенной для нуклон-нуклонного взаимодействия. Показано, что при псевдобыстротах, доступных для измерения детекторными установками NICA в интервале \(\eta=0\)–1.5 величина поперечного импульса антипротона, рожденного на кластере из двух нуклонов, не превышает 6 ГэВ и почти в 2 раза больше поперечного импульса антипротона при рождении в нуклон-нуклонном взаимодействии.
КВАРК-ГЛЮОННАЯ СТРУННАЯ МОДЕЛЬ (КГСМ) И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ НЕУПРУГИХ \(\boldsymbol{d}\)C-ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ПРИ ИМПУЛЬСЕ 4.2 \(\boldsymbol{A}\)ГэВ/\(\boldsymbol{c}\)
Abstract
В данной работе изложены основные положения модели Кварк-глюонных струн (КГСМ) для описания неупругих взаимодействий легких ядер при высоких энергиях. Даны основные идеи модели КГСМ, такие как процесс образования кварк-глюонных струн и выбор их ограниченного количества, моделирование разрыва струны с образованием адронов. Данные теоретических расчетов по КГСМ сопоставлены с экспериментальными результатами, полученными для \(d\)C-неупругих взаимодействий. Коротко описана методика получения экспериментальных данных. Анализ и сопоставление модельных и экспериментальных информаций показывает, что модель КГСМ хорошо воспроизводит взаимодействия легких сталкивающихся ядер при энергиях 4.2 ГэВ/\(c\) и она применима до энергии ядерных взаимодействий 10 ГэВ/нуклон.
СРАВНЕНИЕ НЕКОТОРЫХ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОТОНОВ В СТОЛКНОВЕНИЯХ \(\boldsymbol{n^{12}}\)C И \(\boldsymbol{p^{12}}\)C ПРИ 4.2 ГэВ/\(\boldsymbol{c}\)
Abstract
Приведены результаты сравнительного анализа средних значений различных кинематических характеристик протонов в столкновениях \(n^{12}\)C и \(p^{12}\)C при 4.2 ГэВ/\(c\). Обнаружено различие в средних значениях полного импульса протонов в рассматриваемых столкновениях. Обнаружено совпадение инклюзивных спектров протонов по быстроте в области фрагментации мишени.
ДАННЫЕ О \(np\)-ДЛИНЕ РАССЕЯНИЯ ИЗ РЕАКЦИИ \(nd\)-РАЗВАЛА ПРИ НИЗКИХ ЭНЕРГИЯХ
Abstract
Значение \({}^{1}S_{0}\) np-длины рассеяния получено в кинематически полном эксперименте по исследованию реакции nd-развала при низких энергиях нейтронов канала РАДЭКС ИЯИ РАН. В эксперименте два нейтрона детектировались по разные стороны от направления первичного пучка. Полученные из сравнения экспериментальной зависимости выхода реакции nd-развала от относительной энергии np-пары с результатами моделирования значения \(a_{np}={-}25.9\pm\)1.1 Фм при \(E_{n}=9\) МэВ и \(a_{np}={-}25.1\pm 1.3\) Фм при \(E_{n}=11\) МэВ существенно отличаются от значения, полученного в эксперименте по свободному np-рассеянию, что свидетельствует об эффективном усилении np-взаимодействия в присутствии третьего нуклона.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ С ТРЕМЯ СТЕРИЛЬНЫМИ НЕЙТРИНО НА ОСНОВЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА BEST
Abstract
Производятся оценки значений параметров модели с тремя активными и тремя стерильными нейтрино, а именно, параметров смешивания активных и стерильных нейтрино и масс стерильных нейтрино. При этом используются результаты эксперимента BEST (Baksan Experiment on Sterile Transitions). Эксперимент BEST направлен на проверку галлиевой аномалии на малых расстояниях, т.е. дефицита электронных нейтрино от радиоактивного источника. Кроме того, учитываются результаты экспериментов по проверке ускорительной и реакторной нейтринных аномалий на малых расстояниях, а также некоторые астрофизические данные.
ОБНАРУЖЕНИЕ НОВЫХ ЧАСТИЦ – ВОЗМОЖНЫХ КАНДИДАТОВ НА РОЛЬ ЧАСТИЦ ТЕМНОЙ МАТЕРИИ В СТОЛКНОВЕНИЯХ ПРОТОНОВ И ЯДЕР ИЗ СПЕКТРОВ МЯГКИХ ФОТОНОВ
Abstract
В термодинамической модели предложена интерпретация спектров мягких фотонов по поперечному импульсу в \(pp\)-столкновениях с учетом бозона \(X\)17 с массой 17 МэВ – новой частицы, возможного кандидата на роль частиц темной материи. На основе объединения двумерных квантовой хромодинамики и квантовой электродинамики в модели трубки найдены массы частиц темной материи. Предложена интерпретация обнаружения еще и бозона с массой 38 МэВ в спектрах фотонов, испускаемых в реакциях протонов с ядрами углерода при импульсе налетающих протонов 5.5 ГэВ/с. Бозон \(X\)38 с массой 38 МэВ имеет близкую к полученной нами массу бозона, равную 34 МэВ для электромагнитной трубки. Эта новая частица была обнаружена в экспериментах, проведенных недавно в Дубне для реакции \(p+\textrm{C}\to 2\gamma+X\). Бозоны \(X\)17 и \(X\)38 предложено считать частицами темной материи.
ВОЗМОЖНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ПЕРВОЙ СТАДИИ ФИЗИЧЕСКОЙ ПРОГРАММЫ NICA SPD
Abstract
Рассмотрены предложения возможных экспериментов с использованием детектора спиновой физики SPD на первом этапе программы коллайдера NICA, разрабатываемой в ОИЯИ. Предложения включают процессы столкновений поляризованных и неполяризованных пучков протонов и дейтронов при эффективных нуклон-нуклонных энергиях в системе центра масс \(\sqrt{s_{NN}}=3.5{-}10\) ГэВ.
ФРАКТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МОНТЕ-КАРЛО AuAu-СОБЫТИЙ ПРИ ЭНЕРГИИ \(\boldsymbol{\sqrt{s_{NN}}=200}\) ГэВ
Abstract
Представлены результаты фрактального анализа Монте-Карло AuAu-событий при энергии \(\sqrt{s_{NN}}=200\) ГэВ, полученные методом систем уравнений степенных покрытий (SePaC). Для генерации событий использовалась мультифазная транспортная модель AMPT. В качестве исследуемой переменной рассматривался поперечный импульс \(p_{t}\) отрицательно заряженных частиц, регистрируемых в интервале псевдобыстрот \(|\eta|<0.5\) в событиях с различной центральностью от (0–5)\({\%}\) до (30–40)\({\%}\). Для сравнительного анализа рассматривались наборы случайных событий и Монте-Карло фракталы. Показаны различия в поведении зависимости доли событий, реконструируемых как фракталы, от параметров метода для разных типов данных. Найдены оптимальные значения параметров для анализа AMPT AuAu-событий. Отмечается зависимость доли событий Prtn, восстанавливаемых как фракталы, от центральности и множественности в AuAu и случайных событиях, соответственно. Установлены незначительные различия в поведении распределений по размерности \(D_{F}\) для разных классов центральности. В AMPT AuAu-событиях выделены два класса, различающиеся формой спектров по поперечным импульсам.
НЕРАВНОВЕСНЫЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ПОДХОД ДЛЯ ОПИСАНИЯ ЭМИССИИ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ВТОРИЧНЫХ ЧАСТИЦ В СТОЛКНОВЕНИЯХ ТЯЖЕЛЫХ ИОНОВ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ЭНЕРГИЙ
Abstract
С целью развития гидродинамического подхода для описания столкновений тяжелых ионов промежуточных энергий в работе предложено совместно с решением уравнений гидродинамики решать кинетическое уравнение. Это позволило включить в рассмотрение неравновесную компоненту и успешно описать двойные дифференциальные сечения испускания кумулятивных протонов, пионов и фотонов при столкновениях тяжелых ядер углерода с бериллиевой мишенью в области энергий 2.0–3.2 ГэВ/нуклон, полученные в экспериментах ИТЭФ. При описании этих спектров были учтены поправка на микроканоническое распределение и вклад процесса фрагментации для выходов протонов. Полученное описание экспериментальных данных оказалось лучше, чем в каскадных моделях и моделях квантовой молекулярной динамики. Проведено сравнение с другими реакциями и подходами. Оказалось, что эффекты короткодействующих корреляций включены в предложенном подходе, поскольку в нем успешно описываются экспериментальные данные по спектрам жестких фотонов, которые в молекулярной динамике согласуются с экспериментом только при добавлении высокоимпульсной компоненты.