Institut for Nuklear Forskning RAS

Institut for Nuklear Forskning ved Det Russiske Videnskabsakademi
( INR RAS )
international titel Institut for Nuklear Forskning (INR) ved Det Russiske Videnskabsakademi
Grundlagt 1970
Direktør Doktor i fysiske og matematiske videnskaber, professor ved det russiske videnskabsakademi M. V. Libanov
Medarbejdere 1090
Beliggenhed  Rusland ,Troitsk (Moskva)
Juridisk adresse 117312, Moskva, V-312, udsigt til 60-årsdagen for oktober, 7a
Internet side inr.ru

Det Russiske Videnskabsakademis Institut for Nuklear Forskning  er en af ​​forskningsinstitutionerne i Rusland .

Historien om INR RAS

Instituttet for Nuklear Forskning ved Det Russiske Videnskabsakademi (INR RAS, tidligere INR AS USSR) blev oprettet ved dekret fra Præsidiet for Videnskabsakademiet i USSR af 24. december 1970 nr. 1051 på grundlag af beslutningen af regeringen, vedtaget på initiativ af Institut for Kernefysik, for at skabe et moderne forsøgsgrundlag og udvikle forskning i partikelfysik , atomkerne , kosmisk strålefysik og neutrinoastrofysik .

Akademiker M. A. Markov spillede sammen med fremragende sovjetiske fysikere, nobelprisvinder akademiker I. M. Frank , akademiker N. N. Bogolyubov og andre en afgørende rolle i oprettelsen af ​​Instituttet for Nuklear Forskning ved Det Russiske Videnskabsakademi. Takket være hans indflydelse blev to forskningsområder dannet på instituttet: mikroverdenens fysik - fysik af små afstande og høje energier, såvel som astrofysik - fysik af store afstande, videnskaben om universets liv.

Instituttet blev dannet på grundlag af tre nukleare laboratorier fra det fysiske institut for USSR Academy of Sciences , ved hvis oprindelse stod akademiker V. I. Veksler :

Da instituttet blev oprettet, blev opgaverne sat til at bygge en mesonfabrik i Videnskabsakademiets videnskabelige center i Troitsk , Moskva-regionen, baseret på en højstrøms lineær accelerator af protoner og negative brintioner til en energi på 600 MeV . Samt oprettelsen af ​​et kompleks af underjordiske lavbaggrundslaboratorier med neutrinoteleskoper i Baksan Gorge i Elbrus-regionen .

Siden 1980 har instituttet udviklet dybhavsdetektion af myoner og neutrinoer ved Baikal Deep-sea Neutrino Telescope .

Siden 1980 begyndte den videnskabelige artyomovskaya neutrinostation i Donetsk-regionen at arbejde på INR.

De vigtigste retninger for videnskabelig forskning ved INR RAS

Struktur og antal af INR RAS

På nuværende tidspunkt er INR RAS et af de førende kernefysiske forskningscentre. Dens underafdelinger er placeret i Moskva, i bydistriktet Troitsk (Moskva), BNO RAS (Elbrus-regionen, KBR), ved Bajkalsøen, neutrinoinstallationer er placeret i Artyomovsk (Ukraine) og Gran Sasso (Italien).

Der er 12 videnskabelige afdelinger og laboratorier på INR RAS, herunder Baksan Neutrino Observatory, Baikal Neutrino Observatory, Scientific and Educational Center, som omfatter 3 specialiserede afdelinger og 2 laboratorier sammen med universiteter, postgraduate studier inden for studieretningen 03.06.01 "Fysik og astronomi".

Instituttet beskæftiger 1025 mennesker, herunder 55 doktorer i naturvidenskab, 137 kandidater til naturvidenskab. Herunder 3 akademikere fra Det Russiske Videnskabsakademi ( V. A. Matveev , V. A. Rubakov , I. I. Tkachev ) og 6 tilsvarende medlemmer af Det Russiske Videnskabsakademi ( V. N. Gavrin , D. S. Gorbunov , G. V. Domogatsky , L. V. Kravchuk , O. V. Kravchuk, O. V. Kravchuk , S.4 . professorer fra det russiske videnskabsakademi, 2 hædrede arbejdere inden for videnskab og teknologi, 11 professorer, 2 hædrede professorer fra Moskva Universitet; vinder af Lenin og 3 vindere af statspriserne, 3 vindere af prisen fra regeringen i Den Russiske Føderation; vinder af Moskvas regerings pris for unge videnskabsmænd; vinder af Præsidenten for Den Russiske Føderations pris for unge videnskabsmænd; vinder af guldmedaljen og 6 vindere af priserne fra Det Russiske Videnskabsakademi opkaldt efter fremragende videnskabsmænd; 13 vindere af guldmedaljer med en pris til unge forskere fra det russiske videnskabsakademi; vinder af Demidov-prisen; 19 prismodtagere af forskellige internationale priser mv.

Instituttet lægger stor vægt på uddannelse af højt kvalificeret videnskabeligt personale, der underviser studerende ved de grundlæggende afdelinger for "Fundamental Interactions and Cosmology" fra Moskva Institut for Fysik og Teknologi og "Partikelfysik og kosmologi" fra Moskva State University, på andre afdelinger fra Moscow State University, MEPhI, KBSU, Southern Federal University og på kandidatskolen.

Instituttet har et videnskabeligt og pædagogisk center, som koordinerer uddannelse og videnskabeligt arbejde for studerende og kandidatstuderende, der er et råd for forsvar af afhandlinger D 002.119.01 [1]

Instituttet samarbejder med de førende videnskabelige centre i Rusland og verden: FIAN, IHEP, PNPI, ITEP, MIPT, MEPhI, NINP MGU, ISU, IHPP, IK RAS, NRC KI, JINR, CERN; INFN (Italien); DESY, GSI, BJO-OD, KIT (Tyskland); ORNL, LANL, BNL, FERMILAB (USA); TRIUMF (Canada); J-PARC, KEK (Japan) og mange andre.

Forskere

Instituttets direktører:

Fremragende forskere arbejdede på instituttet:

Unikke videnskabelige installationer i verdensklasse skabt af Instituttet [2]

Troitsk Proton Linear Accelerator Complex

– et center til kollektiv brug, designet til at udføre eksperimenter med højstrømsstråler af protoner, negative brintioner og sekundære partikler inden for elementærpartikelfysik, atomkernen, fysikken af ​​ladede partikelacceleratorer og neutronkilder, kondenseret stof fysik, strålingsmaterialevidenskab, radiokemi, produktion af radioaktive isotoper til medicin og industri, medicinsk diagnostik, stråle- og stråleterapi, forskning i behandling af radioaktivt affald og den elektronukleare metode til at generere energi, udførelse af neutrinoeksperimenter mv.

Komplekset omfatter:

Installation Troitsk nu-mass

Tjener til direkte måling af massen af ​​elektronen antineutrino dannet under β-henfald af tritium. Kendskab til den absolutte skala af masser og antallet af massetilstande for neutrinoer er af fundamental betydning, både for partikelfysikken og for kosmologien, hvor summen af ​​masserne af alle typer neutrinoer bestemmer dynamikken i universets udvikling.

Brugen af ​​superledende magneter gjorde det muligt at udvikle en ny metode til at studere tritiums β-henfaldsspektrum. Der er skabt et unikt anlæg på Instituttet, bestående af et elektrostatisk spektrometer med adiabatisk magnetisk kollimation og en vinduesløs gaskilde, som samtidig har en rekordhøj opløsning og lysstyrke.

Verdens bedste resultat blev opnået: Hvilemassen af ​​elektronen antineutrino overstiger ikke 2,05 eV/s 2 ved et 95 % konfidensniveau.

Anlægget er blevet moderniseret til præcisionsmåling af betaspektret fra tritiumhenfald for at søge efter sterile neutrinoer i masseområdet op til 5-6 keV, muligvis op til 7 keV, i mangel af yderligere systematiske effekter.

Baksan Neutrino Observatory, INR RAS

Beliggende i Elbrus-regionen, KBR i en højde af 1700 meter over havets overflade. Observatoriets underjordiske objekter er placeret i forskellige afstande fra mundingen af ​​adit, som går 4 km ind i tykkelsen af ​​Andyrchi-bjerget (bjergets højde er 3937 m).

Som en del af observatoriet:

Observatoriet er et center for kollektiv brug for en bred vifte af værker inden for grundlæggende og anvendt fysik.

Underjordiske teleskoper er en del af det globale netværk til observation af processer i nær-Jorden og i det galaktiske rum.

Retninger for videnskabelig forskning:

Et nyt BEST eksperiment [4] ( Baksan Experiment on Sterile Transitions ) lanceres ved Baksan Neutrino Observatory baseret på gallium-germanium neutrinoteleskopet [3] for at søge efter den sterile neutrino . På basis af "Kovyor"-installationen, som registrerer omfattende luftbyger, blev gamma-observatoriet "Kovyor-3" skabt, som skulle opnå den bedste følsomhed i verden [5] over for astrofysisk gammastråling med energier over 100 TeV . Planerne for INR RAS omfatter skabelsen [6] af Troitsk axion solteleskopet TASTE [7] . Instituttet har foreslået et projekt for en mega-videnskabsinstallation "Multipurpose Neutrino Observatory", som omfatter en stigning i arbejdsvolumen af ​​Baikal-GVD neutrinoteleskopet til 1 km³ og skabelsen af ​​en unik væskescintillator neutrino med ultralav baggrund detektor i den underjordiske tunnel i Baksan Neutrino Observatory  - the New Baksan Neutrino Telescope (NBNT) [8] .

Baikal Neutrino Observatory, INR RAS

Baikal dybhavsneutrino-teleskopet er installeret 3,5 km fra kysten i en dybde på 1100-1300 meter i det sydlige bassin af Baikal-søen. Den består af et rumligt array af lysdetektorer (PMT'er), der registrerer glimt af Cherenkov-gløden forårsaget af passage af relativistiske neutrinoer og myoner gennem vandmiljøet. Teleskopet er designet til at studere naturlige flux af myoner og højenergi-neutrinoer og søge efter nye partikler: magnetiske monopoler, WIMP'er, partikler af kandidater til rollen som "mørkt stof" osv.

Med hensyn til dets effektive areal og observerede volumen af ​​vandmiljøet er teleskopet blandt verdens største neutrino-detektorer. Det er planlagt at øge teleskopets effektive volumen til 1 km³. I 2019 bestilte forskere fra Institut for Nuklear Forskning ved Det Russiske Videnskabsakademi sammen med russiske og udenlandske kolleger den femte klynge af Baikal-GVD kubikkilometer-skala dybvandsneutrino-teleskop under opførelse under en ekspedition til søen Baikal. Teleskopkomplekset er et multifunktionelt laboratorium, der gør det muligt at udføre forskning inden for hydrologi, limnologi, geofysik med de mest moderne måleinstrumenter. Kontrol af tilstanden i vandmiljøet er det mest effektive middel til at overvåge økosystemet i det sydlige bassin af Baikal-søen, som er mest modtagelig for menneskeskabte påvirkninger.

Centeret for kollektiv brug "Baikal Neutrino Observatory" opererer på basis af teleskopet. Teleskopet er en del af det globale netværk af neutrinoteleskoper GNN.

Artyomovsk scintillationsdetektor

Beliggende i byen Soledar, Donetsk-regionen i Ukraine.

Nøglepræstationer

Nye skabes, eksisterende unikke videnskabelige faciliteter udvikles og moderniseres, herunder som centre for kollektiv brug, der gør det muligt at udføre grundlæggende og anvendt videnskabelig forskning på verdensplan inden for en lang række områder af moderne fysik.

Holdet af videnskabsmænd af høj klasse er bevaret og genopbygget, hvis arbejde har modtaget bred anerkendelse i verden, videnskabelige skoler er vokset og uddannede talrige specialister; et system til uddannelse af højt kvalificeret videnskabeligt personale er blevet oprettet.

Resultaterne af teoretiske undersøgelser af instituttets forskere inden for højenergifysik, elementarpartikler og kosmologi er almindeligt kendte, herunder: udvikling af forstyrrelsesteorimetoder i kvantefeltteori, studiet af grundtilstanden (vakuum) i gauge teorier, udvikling af metoder til at studere dynamikken i stærke interaktioner af hadroner uden for rammeforstyrrelsesteorien, studiet af processer, der går ud over standardmodellen for elementarpartikler, konstruktionen af ​​multidimensionelle teorier, udvikling af principper og søgen efter mekanismer for dannelsen af ​​universets baryonasymmetri, studiet af forholdet mellem partikelfysik, astrofysik og kosmologi, konstruktion af modeller af mørkt stof og mørk energi.

Instituttets personale ydede et væsentligt bidrag til skabelsen af ​​acceleratoren og detektorerne til Large Hadron Collider (CERN). De deltog aktivt i opdagelsen af ​​Higgs-bosonen og pentaquark, i undersøgelsen og underbygningen af ​​hovedretningerne for søgningen efter fysik ud over Standardmodellen. For første gang i CERNs historie er lederen af ​​eksperimentet (NA64) en russisk videnskabsmand, medlem af INR RAS. Dette eksperiment sætter rekordstore grænser for eksistensen af ​​lyse mørke fotoner.

Som resultat af en direkte søgning i Troitsk-nu-masse-eksperimentet er den bedste og hidtil uovertrufne grænse for den aktive neutrinomasse opnået. I øjeblikket fortsætter eksperimentet med at søge efter sterile neutrinoer og har allerede opnået verdens bedste begrænsninger for eksistensen af ​​denne hypotetiske partikel.

I dybhavseksperimenter blev der opnået restriktioner på fluxen af ​​højenergiske naturlige neutrinoer, på eksistensen af ​​nye hypotetiske partikler; et projekt blev skabt, og konstruktionen af ​​et teleskop på 1 km³ blev påbegyndt.

Inden for rammerne af det internationale netværk til overvågning af neutrinostråling fra supernovaeksplosioner er den bedste grænse for frekvensen af ​​gravitationssammenbrud af stjerner i Galaksen opnået.

I internationale eksperimenter med en lang baseline blev der ydet et væsentligt bidrag til skabelsen af ​​partikeldetektorer, og parametrene for neutrinoscillationer blev opnået. For eksperimenter med neutrinoscillationer i 2016 blev instituttets personale som led i T2K-samarbejdet tildelt den prestigefyldte internationale gennembrudspris i fundamental fysik.

Nye eksperimentelle data blev opnået om nukleare reaktioner, der involverede protoner og neutroner med middelenergi, om fotonukleare reaktioner, herunder undersøgelse af protonens spinstruktur ved hjælp af et aktivt polariseret mål, nye effekter blev observeret i kollisioner af relativistiske kerner, og en ny videnskabelig retning, kaldet "nuklear fotonik". Der gives en forklaring på nuklear gloria-effekten eller tilbagefokuseringseffekten.

Nye data er blevet opnået i undersøgelsen af ​​omfattende luftbyger nær bruddet i energispektret og ved ultrahøje energier svarende til Greisen-Zatsepin-Kuzmin cutoff ved at måle neutrinoscillationer i et eksperiment med en ultrakort baseline, både ved faciliteterne i Institut og i førende internationale samarbejder.

Der udføres langsigtet overvågning, og det mest statistisk pålidelige resultat i verden er opnået for måling af solar neutrino flux, et projekt for et nyt BEST eksperiment til at bestemme neutrinoers fundamentale egenskaber er blevet udviklet og er ved at blive implementeret.

Inden for rammerne af internationale samarbejder er der opnået en rekordhøj nøjagtighed af måling af parametrene for sjældne kaon-henfald.

Verdens bedste grænser for sandsynligheden for dobbelt K-fangst i 78 Kr, 124 Xe og dobbelt beta-henfald af en række elementer er opnået. I GERDA-eksperimentet for perioden med neutrinoløst β-henfald af 76 Ge-isotopen blev der opnået en øvre grænse, som er den bedste verdenspræstation.

Et rekordstort kollaps af enhedscellen i en krystal indeholdende cerium ved højt tryk er blevet opdaget, og effekten af ​​magnetfeltforskydning fra superledende svovlbrinte H 2 S ved højt tryk og rekordhøj temperatur er blevet undersøgt.

På SVZ-100 neutronmoderationstidsspektrometeret blev der opnået en række unikke neutrondata til atomkraftteknik om fissionsfysikken af ​​mindre aktinider .

Den mest kraftfulde proton lineære accelerator i Rusland er blevet regelmæssigt betjent til fysiske eksperimenter, produktion af radioisotoper og et kompleks af stråleterapi.

Unikke enheder til overvågning af stråleparametre er blevet skabt og implementeret i en række af verdens førende forskningscentre. Især enheder til måling af koagelformen blev udviklet og implementeret i LINAC-4-projekterne hos CERN og FAIR, GSI, Darmstate, LANSCE (USA).

I 2017, i Hamborg (Tyskland), med aktiv deltagelse af INR RAS, blev verdens største superledende lineære elektronaccelerator af den europæiske røntgenfri elektronlaser XFEL færdiggjort og sat i videnskabelig drift. Den fysiske lancering af selve den europæiske XFEL-laser blev udført, hvorpå de første eksperimenter begyndte. En kilde til negative hydrogenioner til IHEP-acceleratorkomplekset, Protvino, en kilde til polariserede hydrogenioner til Nuclotron og et fremadrettet hadron-kalorimeter blev udviklet inden for rammerne af NIKA-megaprojektet, JINR, Dubna.

Der er udviklet teknologier til fremstilling af en lang række radioaktive isotoper til diagnostik og terapi inden for medicin og til tekniske formål, et stråleterapicenter er ved at blive skabt, hvor de første grupper af patienter blev behandlet, og innovative apparater og metoder til medicinsk og teknisk brug blev udviklet.

En ny øvre grænse for massen af ​​en foton opnås - mindre end 4,1 × 10 −42 gram fra analyse af data fra astronomiske observationer af en kvasar gennem en gravitationslinse.

Videnskabelige resultater

Resultaterne opnået på instituttet og har den største indvirkning på moderne fysik omfatter:

Derudover deltager mange ansatte på instituttet i arbejdet med store internationale eksperimenter placeret uden for Rusland (inklusive CMS , LHCb , ALICE ved CERN , T2K i Japan, Telescope Array i USA osv.) og er en del af teams af forfattere til alle de opdagelser, der er gjort der.

Noter

  1. Afhandlingsråd for INR RAS . Hentet 20. september 2011. Arkiveret fra originalen 26. august 2014.
  2. Unikke videnskabelige installationer af INR RAS . www.inr.ru Dato for adgang: 6. januar 2019. Arkiveret fra originalen 7. januar 2019.
  3. Et eksperiment for at søge efter en "steril" neutrino vil blive udført i Baksan-kløften . etokavkaz.ru. Dato for adgang: 6. januar 2019. Arkiveret fra originalen 7. januar 2019.
  4. V. Barinov, V. Gavrin, D. Gorbunov, T. Ibragimova. BEDSTE følsomhed over for O(1) eV steril neutrino  // Physical Review C. - 2016. - Vol. D93 , no. 7 . - S. 073002 . - doi : 10.1103/PhysRevD.93.073002 .
  5. DD Dzhappuev et al. Søg efter astrofysiske PeV-gammastråler fra punktkilder med Carpet-2  // arXiv:1812.02663 [astro-ph]. — 2018-12-06. Arkiveret fra originalen den 7. januar 2019.
  6. Alexander Bulanov. Trinity-eksperiment: teleskopet vil søge efter mørkt stof . Izvestia (30. oktober 2018). Dato for adgang: 6. januar 2019. Arkiveret fra originalen 7. januar 2019.
  7. V. Anastassopoulos et al. Mod et medium-skala axion helioskop og haloskop  // JINST. - 2017. - T. 12 , no. 11 . - S. P11019 . - doi : 10.1088/1748-0221/12/11/P11019 .
  8. Projektforslag til en Mega-Science-facilitet: Multipurpose Neutrino Observatory (2018). Dato for adgang: 6. januar 2019. Arkiveret fra originalen 7. januar 2019.
  9. Mikheev S. P., Smirnov A. Yu. Resonant forstærkning af oscillationer i stof og solneutrinospektroskopi  // Kernefysik. - 1985. - T. 42 . - S. 1441-1448 . Arkiveret fra originalen den 3. november 2017.
  10. JN Abdurahitov et al. Måling af solneutrinofangsthastigheden med galliummetal  // Physical Review C. - 1999. - T. 60 . - S. 055801 . - doi : 10.1103/PhysRevC.60.055801 .
  11. EN Alexeyev, LN Alexeyeva, IV Krivosheina, VI Volchenko. Detektion af neutrinosignalet fra SN 1987A i LMC ved hjælp af INR Baksan underjordiske scintillationsteleskop  // Physics Letters B. - 1988. - V. 205 . — S. 209–214 . - doi : 10.1016/0370-2693(88)91651-6 .
  12. pdgLive . pdglive.lbl.gov. Dato for adgang: 6. januar 2019. Arkiveret fra originalen 7. januar 2019.
  13. VN Aseev et al. Øvre grænse på elektron-antineutrino-massen fra Troitsk-eksperimentet  // Physical Review D. - 2011. - T. 84 , no. 11 . - S. 112003 . - doi : 10.1103/PhysRevD.84.112003 .
  14. G. T. Zatsepin, V. A. Kuzmin. På den øvre grænse af spektret af kosmiske stråler  // JETP-bogstaver. - 1966. - T. 4 . - S. 114-117 . Arkiveret fra originalen den 15. oktober 2017.
  15. VA Kuzmin, VA Rubakov, ME Shaposhnikov. On the Anomalous Electroweak Baryon Number Nonconservation in the Early Universe  // Physics Letters B. - 1985. - T. 155 . - S. 36 . - doi : 10.1016/0370-2693(85)91028-7 .
  16. V.A. Rubakov, M.E. Shaposhnikov. Bor vi inde i en domænevæg?  // Fysik bogstaver B. - 1983. - T. 125 . — s. 136–138 . - doi : 10.1016/0370-2693(83)91253-4 . Arkiveret fra originalen den 12. oktober 2017.
  17. I. Volobuev. Hypotesen om eksistensen af ​​ekstra dimensioner . Post-videnskab. Dato for adgang: 6. januar 2019. Arkiveret fra originalen 7. januar 2019.

Litteratur

Links