Institutet för kärnkraftsforskning RAS

Institutet för kärnkraftsforskning vid den ryska vetenskapsakademin
( INR RAS )
internationellt namn Institutet för kärnforskning (INR) vid Ryska vetenskapsakademin
Grundad 1970
Direktör Doktor i fysikaliska och matematiska vetenskaper, professor vid den ryska vetenskapsakademin M. V. Libanov
Anställda 1090
Plats  Ryssland ,Troitsk (Moskva)
Laglig adress 117312, Moskva, V-312, utsikten till 60-årsdagen av oktober, 7a
Hemsida inr.ru

Institutet för kärnkraftsforskning vid Ryska vetenskapsakademin  är en av forskningsinstitutionerna i Ryssland .

Historik för INR RAS

Institutet för kärnforskning vid den ryska vetenskapsakademin (INR RAS, tidigare INR AS USSR) inrättades genom dekretet från presidiet för vetenskapsakademin i Sovjetunionen av den 24 december 1970 nr 1051 på grundval av beslutet av regeringen, antagen på initiativ av Institutionen för kärnfysik, i syfte att skapa en modern experimentell bas och utveckla forskning inom partikelfysik , atomkärna , kosmisk strålningsfysik och neutrinoastrofysik .

Akademikern M. A. Markov , tillsammans med framstående sovjetiska fysiker, Nobelpristagaren akademikern I. M. Frank , akademikern N. N. Bogolyubov och andra, spelade en avgörande roll i skapandet av Institutet för kärnforskning vid den ryska vetenskapsakademin. Tack vare hans inflytande bildades två forskningsområden vid institutet: mikrovärldens fysik - fysik av små avstånd och höga energier, såväl som astrofysik - fysik av stora avstånd, vetenskapen om universums liv.

Institutet bildades på grundval av tre kärntekniska laboratorier från Physical Institute of the USSR Academy of Sciences , vid vars ursprung stod akademiker V. I. Veksler :

När institutet skapades var uppgifterna inställda på att bygga en mesonfabrik i Vetenskapsakademins vetenskapliga centrum i Troitsk , Moskva-regionen, baserad på en högströms linjär accelerator av protoner och negativa vätejoner för en energi på 600 MeV . Samt skapandet av ett komplex av underjordiska laboratorier med låg bakgrund med neutrinoteleskop i Baksan Gorge i Elbrus-regionen .

Sedan 1980 har institutet utvecklat djuphavsdetektion av myoner och neutriner vid Baikal Deep-sea Neutrino Telescope .

Sedan 1980 började den vetenskapliga artyomovskaya neutrinostationen i Donetsk-regionen att arbeta på INR.

Huvudinriktningarna för vetenskaplig forskning vid INR RAS

Struktur och antal av INR RAS

För närvarande är INR RAS ett av de ledande forskningscentra för kärnfysik. Dess underavdelningar är belägna i Moskva, i stadsdelen Troitsk (Moskva), BNO RAS (Elbrus-regionen, KBR), vid Bajkalsjön, neutrinoinstallationer finns i Artyomovsk (Ukraina) och Gran Sasso (Italien).

Det finns 12 vetenskapliga avdelningar och laboratorier vid INR RAS, inklusive Baksan Neutrino Observatory, Baikal Neutrino Observatory, Scientific and Educational Center, som inkluderar 3 specialiserade avdelningar och 2 laboratorier tillsammans med universitet, forskarstudier inom studieområdet 03.06.01 "Fysik och astronomi".

Institutet sysselsätter 1025 personer, inklusive 55 doktorer i naturvetenskap, 137 vetenskapskandidater. Inklusive 3 akademiker från Ryska Vetenskapsakademin ( V. A. Matveev , V. A. Rubakov , I. I. Tkachev ) och 6 motsvarande medlemmar av Ryska Vetenskapsakademin ( V. N. Gavrin , D. S. Gorbunov , G. V. Domogatsky , L. V. Kravchuk , O. V. Kravchuk , O. V. Kravchuk, O. V. Kravchuk . professorer vid den ryska vetenskapsakademin, 2 hedrade arbetare inom vetenskap och teknik, 11 professorer, 2 hedrade professorer vid Moskvas universitet; pristagare av Lenin och 3 pristagare av statliga priser, 3 pristagare av priset för Ryska federationens regering; pristagare av Moskvas regerings pris för unga vetenskapsmän; pristagare av Ryska federationens presidents pris för unga forskare; pristagare av guldmedaljen och 6 pristagare av ryska vetenskapsakademins priser uppkallad efter framstående vetenskapsmän; 13 vinnare av guldmedaljer med ett pris för unga vetenskapsmän från Ryska vetenskapsakademin; pristagare av Demidov-priset; 19 pristagare av olika internationella utmärkelser m.m.

Institutet ägnar stor uppmärksamhet åt utbildningen av högt kvalificerad vetenskaplig personal, undervisar studenter vid de grundläggande avdelningarna för "Fundamental Interactions and Cosmology" vid Moskvainstitutet för fysik och teknologi och "Partikelfysik och kosmologi" vid Moscow State University, vid andra avdelningar vid Moscow State University, MEPhI, KBSU, Southern Federal University och i forskarskolan.

Institutet har ett vetenskapligt och utbildningscentrum, som samordnar utbildning och vetenskapligt arbete för studenter och doktorander, det finns ett råd för försvar av avhandlingar D 002.119.01 [1]

Institutet samarbetar med de ledande vetenskapliga centra i Ryssland och världen: 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 (Kanada); J-PARC, KEK (Japan) och många andra.

Forskare

Institutets direktörer:

Framstående forskare arbetade vid institutet:

Unika vetenskapliga installationer i världsklass skapade av institutet [2]

Troitsk Proton Linear Accelerator Complex

– ett centrum för kollektivt bruk, utformat för att utföra experiment på högströmsstrålar av protoner, negativa vätejoner och sekundära partiklar, inom området för elementarpartikelfysik, atomkärnan, fysiken för laddade partikelacceleratorer och neutronkällor, kondenserad materia fysik, strålningsmaterialvetenskap, radiokemi, framställning av radioaktiva isotoper för medicin och industri, medicinsk diagnostik, strål- och strålterapi, forskning om bearbetning av radioaktivt avfall och den elektronukleära metoden att generera energi, genomföra neutrinoexperiment m.m.

Komplexet inkluderar:

Installation Troitsk nu-mass

Fungerar för direkt mätning av massan av elektronen antineutrino som bildas under β-sönderfallet av tritium. Kunskap om den absoluta skalan av massor och antalet masstillstånd hos neutriner är av grundläggande betydelse, både för partikelfysiken och för kosmologin, där summan av massorna av alla typer av neutriner bestämmer dynamiken i universums utveckling.

Användningen av supraledande magneter gjorde det möjligt att utveckla en ny metod för att studera tritiums β-sönderfallsspektrum. En unik anläggning har skapats vid institutet, bestående av en elektrostatisk spektrometer med adiabatisk magnetisk kollimation och en fönsterlös gaskälla, som samtidigt har rekordhög upplösning och ljusstyrka.

Världens bästa resultat erhölls: vilomassan av elektronen antineutrino överstiger inte 2,05 eV/s 2 vid en 95% konfidensnivå.

Anläggningen har moderniserats för precisionsmätning av betaspektrat från tritiumsönderfall för att söka efter sterila neutriner i massintervallet upp till 5-6 keV, eventuellt upp till 7 keV, i avsaknad av ytterligare systematiska effekter.

Baksan Neutrino Observatory, INR RAS

Beläget i regionen Elbrus, KBR på en höjd av 1700 meter över havet. Observatoriets underjordiska föremål ligger på olika avstånd från aditens mynning, som går 4 km in i Andyrchi-bergets tjocklek (bergets höjd är 3937 m).

Som en del av observatoriet:

Observatoriet är ett centrum för kollektivt bruk för ett brett spektrum av arbeten inom området grundläggande och tillämpad fysik.

Underjordiska teleskop är en del av det globala nätverket för att observera processer i nära jorden och i det galaktiska rymden.

Riktningar för vetenskaplig forskning:

Ett nytt BEST-experiment [4] ( Baksan Experiment on Sterile Transitions ) lanseras vid Baksan Neutrino Observatory baserat på gallium-germanium neutrinoteleskopet [3] för att söka efter den sterila neutrinon . På basis av "Kovyor"-installationen, som registrerar omfattande luftduschar , skapades gammastrålningsobservatoriet "Kovyor-3", som borde uppnå den bästa känsligheten i världen [5] för astrofysisk gammastrålning med energier över 100 TeV . Planerna för INR RAS inkluderar skapandet [6] av Troitsk axion solteleskopet TASTE [7] . Institutet har föreslagit ett projekt för en megavetenskaplig installation "Multipurpose Neutrino Observatory", som inkluderar en ökning av arbetsvolymen för Baikal-GVD neutrinoteleskopet till 1 km³ och skapandet av en unik vätskescintillator neutrino med ultralåg bakgrund detektor i den underjordiska tunneln av Baksan Neutrino Observatory  - New Baksan Neutrino Telescope (NBNT) [8] .

Baikal Neutrino Observatory, INR RAS

Baikal djuphavsneutrinoteleskopet är installerat 3,5 km från stranden på ett djup av 1100-1300 meter i Bajkalsjöns södra bassäng. Den består av en rumslig array av ljusdetektorer (PMT) som registrerar blixtar av Cherenkov-glöden orsakade av passage av relativistiska neutriner och myoner genom vattenmiljön. Teleskopet är designat för att studera naturliga flöden av myoner och högenergineutriner och söka efter nya partiklar: magnetiska monopoler, WIMPs, partiklar av kandidater för rollen som "mörk materia", etc.

När det gäller dess effektiva yta och observerade volym av vattenmiljön rankas teleskopet bland världens största neutrinodetektorer. Det är planerat att öka teleskopets effektiva volym till 1 km³. Under 2019 beställde forskare från Institutet för kärnforskning vid Ryska vetenskapsakademin tillsammans med ryska och utländska kollegor det femte klustret av Baikal-GVD kubikkilometerskalan djupvattenneutrinoteleskop under uppbyggnad under en expedition till sjön Baikal. Teleskopkomplexet är ett multifunktionellt laboratorium som gör det möjligt att bedriva forskning inom området hydrologi, limnologi, geofysik med de modernaste mätinstrumenten. Kontroll av tillståndet i vattenmiljön är det mest kraftfulla sättet att övervaka ekosystemet i Bajkalsjöns södra bassäng, som är mest mottaglig för antropogen påverkan.

Centret för kollektivt bruk "Baikal Neutrino Observatory" fungerar på basis av teleskopet. Teleskopet är en del av det globala nätverket av neutrinoteleskop GNN.

Artyomovsk scintillationsdetektor

Beläget i staden Soledar, Donetsk-regionen i Ukraina.

Nyckelprestationer

Nya skapas, befintliga unika vetenskapliga anläggningar utvecklas och moderniseras, bland annat som centrum för kollektivt bruk, som gör det möjligt att bedriva grundläggande och tillämpad vetenskaplig forskning på världsnivå inom en lång rad områden inom modern fysik.

Teamet av högklassiga vetenskapsmän bevaras och fylls på, vars arbete har fått stort erkännande i världen, vetenskapliga skolor har vuxit och utbildar många specialister; ett system för utbildning av högt kvalificerad vetenskaplig personal har skapats.

Resultaten av teoretiska studier av institutets forskare inom högenergifysik, elementarpartiklar och kosmologi är allmänt kända, inklusive: utvecklingen av störningsteoretiska metoder inom kvantfältteori, studiet av grundtillståndet (vakuum) i gauge teorier, utveckling av metoder för att studera dynamiken i starka interaktioner mellan hadroner utanför ramverkets störningsteorin, studiet av processer som går utöver standardmodellen för elementarpartiklar, konstruktionen av flerdimensionella teorier, utvecklingen av principer och sökandet efter mekanismer för bildandet av universums baryonasymmetri, studiet av förhållandet mellan partikelfysik, astrofysik och kosmologi, konstruktion av modeller av mörk materia och mörk energi.

Institutets personal gav ett betydande bidrag till skapandet av acceleratorn och detektorerna för Large Hadron Collider (CERN). De deltog aktivt i upptäckten av Higgs-bosonen och pentaquark, i studien och underbyggandet av huvudriktningarna för sökandet efter fysik bortom standardmodellen. För första gången i CERN:s historia är experimentledaren (NA64) en rysk vetenskapsman, medlem av INR RAS. Detta experiment sätter rekordstora gränser för förekomsten av ljusa mörka fotoner.

Som ett resultat av en direkt sökning i Troitsk-nu-mass-experimentet har den bästa och hittills oöverträffade gränsen för den aktiva neutrinomassan erhållits. För närvarande fortsätter experimentet att söka efter sterila neutriner och har redan fått världens bästa begränsningar för existensen av denna hypotetiska partikel.

I djuphavsexperiment erhölls restriktioner på flödet av naturliga neutrinos med hög energi, på förekomsten av nya hypotetiska partiklar; ett projekt skapades och byggandet av ett teleskop på 1 km³ påbörjades.

Inom ramen för det internationella nätverket för övervakning av neutrinostrålning från supernovaexplosioner har den bästa gränsen för frekvensen av gravitationskollapser av stjärnor i galaxen erhållits.

I internationella experiment med en lång baslinje gavs ett betydande bidrag till skapandet av partikeldetektorer och parametrarna för neutrinoscillationer erhölls. För experiment på neutrinoscillationer 2016 tilldelades institutets personal som en del av T2K-samarbetet det prestigefyllda internationella genombrottspriset i fundamental fysik.

Nya experimentella data erhölls om kärnreaktioner som involverade protoner och neutroner med medelenergi, om fotonukleära reaktioner, inklusive studiet av protonens spinstruktur med användning av ett aktivt polariserat mål, nya effekter observerades vid kollisioner av relativistiska kärnor, och en ny vetenskaplig riktning, kallad "kärnfotonik". En förklaring ges till nuclear gloria-effekten, eller bakåtfokuseringseffekten.

Nya data har erhållits i studien av omfattande luftskurar nära avbrottet i energispektrumet och vid ultrahöga energier motsvarande Greisen-Zatsepin-Kuzmin cutoff genom att mäta neutrinoscillationer i ett experiment med en ultrakort baslinje, både vid anläggningarna i Institutet och i ledande internationella samarbeten.

Långtidsövervakning utförs och det mest statistiskt tillförlitliga resultatet i världen har erhållits för mätning av solneutrinoflödet, ett projekt för ett nytt BEST-experiment för att fastställa neutrinos grundläggande egenskaper har utvecklats och håller på att implementeras.

Inom ramen för internationella samarbeten har en rekordnoggrannhet uppnåtts när det gäller att mäta parametrarna för sällsynta kaon-sönderfall.

Världens bästa gränser för sannolikheten för dubbel K-fångst i 78 Kr, 124 Xe och dubbla beta-sönderfall av ett antal element har erhållits. I GERDA-experimentet för perioden av neutrinofritt β-sönderfall av 76 Ge-isotopen, erhölls en övre gräns, vilket är världens bästa prestation.

En rekordartad kollaps av enhetscellen i en kristall innehållande cerium vid högt tryck har upptäckts, och effekten av magnetfältsförskjutning från supraledande svavelväte H 2 S vid högt tryck och rekordhög temperatur har studerats.

På SVZ-100 neutronmodereringstidsspektrometer erhölls ett antal unika neutrondata för kärnkraftsteknik om fysik av fission av mindre aktinider .

Den mest kraftfulla linjära protonacceleratorn i Ryssland har använts regelbundet för fysiska experiment, produktion av radioisotoper och ett komplex av strålterapi.

Unika enheter för övervakning av strålparametrar har skapats och implementerats i ett antal ledande forskningscentra i världen. Speciellt utvecklades och implementerades enheter för att mäta koagelformen i LINAC-4-projekten vid CERN och FAIR, GSI, Darmstate, LANSCE (USA).

Under 2017, i Hamburg (Tyskland), med aktivt deltagande av INR RAS, färdigställdes världens största supraledande linjärelektronaccelerator av den europeiska röntgenfria elektronlasern XFEL och sattes i vetenskaplig drift. Den fysiska lanseringen av själva den europeiska XFEL-lasern genomfördes, där de första experimenten började. En källa till negativa vätejoner för IHEP-acceleratorkomplexet, Protvino, en källa för polariserade vätejoner för Nuklotronen och en framåtriktad hadronkalorimeter utvecklades inom ramen för NIKA-megaprojektet, JINR, Dubna.

Teknologier har utvecklats för framställning av ett brett spektrum av radioaktiva isotoper för diagnostik och terapi inom medicin och för tekniska ändamål, ett strålterapicenter skapas, där de första grupperna av patienter behandlades, och innovativa apparater och metoder för medicinska och teknisk användning utvecklades.

En ny övre gräns för massan av en foton erhålls - mindre än 4,1 × 10 −42 gram från analys av data från astronomiska observationer av en kvasar genom en gravitationslins.

Vetenskapliga resultat

De resultat som erhållits vid institutet och som har störst inverkan på modern fysik inkluderar:

Dessutom deltar många anställda vid institutet i arbetet med stora internationella experiment utanför Ryssland (inklusive CMS , LHCb , ALICE vid CERN , T2K i Japan, Telescope Array i USA, etc.) och ingår i teamen av författare till alla upptäckter som gjorts där.

Anteckningar

  1. Avhandlingsråd av INR RAS . Hämtad 20 september 2011. Arkiverad från originalet 26 augusti 2014.
  2. Unika vetenskapliga installationer av INR RAS . www.inr.ru Datum för åtkomst: 6 januari 2019. Arkiverad från originalet 7 januari 2019.
  3. Ett experiment för att söka efter en "steril" neutrino kommer att genomföras i Baksan Gorge . etokavkaz.ru. Datum för åtkomst: 6 januari 2019. Arkiverad från originalet 7 januari 2019.
  4. V. Barinov, V. Gavrin, D. Gorbunov, T. Ibragimova. BÄSTA känslighet för O(1) eV steril neutrino  // Physical Review C. - 2016. - Vol. D93 , nr. 7 . - S. 073002 . - doi : 10.1103/PhysRevD.93.073002 .
  5. DD Dzhappuev et al. Sök efter astrofysiska PeV-gammastrålar från punktkällor med Carpet-2  // arXiv:1812.02663 [astro-ph]. — 2018-12-06. Arkiverad från originalet den 7 januari 2019.
  6. Alexander Bulanov. Treenighetsexperiment: teleskopet kommer att söka efter mörk materia . Izvestia (30 oktober 2018). Datum för åtkomst: 6 januari 2019. Arkiverad från originalet 7 januari 2019.
  7. V. Anastassopoulos et al. Mot ett medelstort axionshelioskop och haloskop  // JINST. - 2017. - T. 12 , nr. 11 . - S. P11019 . - doi : 10.1088/1748-0221/12/11/P11019 .
  8. Projektförslag för en megavetenskaplig anläggning: Multipurpose Neutrino Observatory (2018). Datum för åtkomst: 6 januari 2019. Arkiverad från originalet 7 januari 2019.
  9. Mikheev S. P., Smirnov A. Yu. Resonant amplifiering av svängningar i materia och solneutrinospektroskopi  // Kärnfysik. - 1985. - T. 42 . - S. 1441-1448 . Arkiverad från originalet den 3 november 2017.
  10. JN Abdurahitov et al. Mätning av infångningshastigheten för solneutrino med galliummetall  // Physical Review C. - 1999. - T. 60 . - S. 055801 . - doi : 10.1103/PhysRevC.60.055801 .
  11. SV Alexeyev, LN Alexeyeva, IV Krivosheina, VI Volchenko. Detektion av neutrinosignalen från SN 1987A i LMC med INR Baksan underjordiska scintillationsteleskop  // Physics Letters B. - 1988. - V. 205 . — S. 209–214 . - doi : 10.1016/0370-2693(88)91651-6 .
  12. pdgLive . pdglive.lbl.gov. Datum för åtkomst: 6 januari 2019. Arkiverad från originalet 7 januari 2019.
  13. VN Aseev et al. Övre gräns för elektronens antineutrinomassa från Troitsk-experimentet  // Physical Review D. - 2011. - T. 84 , nr. 11 . - S. 112003 . - doi : 10.1103/PhysRevD.84.112003 .
  14. G. T. Zatsepin, V. A. Kuzmin. På den övre gränsen för spektrumet av kosmiska strålar  // JETP-bokstäver. - 1966. - T. 4 . - S. 114-117 . Arkiverad från originalet 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 inuti en domänvägg?  // Fysikbokstäver B. - 1983. - T. 125 . — s. 136–138 . - doi : 10.1016/0370-2693(83)91253-4 . Arkiverad från originalet den 12 oktober 2017.
  17. I. Volobuev. Hypotesen om att det finns extra dimensioner . Postvetenskap. Datum för åtkomst: 6 januari 2019. Arkiverad från originalet 7 januari 2019.

Litteratur

Länkar