Перейти на сайт Отделения

Научный руководитель – член-корреспондент РАН, профессор, доктор физ.-мат. наук А. А. Воробьев.

Руководитель – с.н.с., кандидат физ.-мат. наук Федин Олег Львович

Отделение физики высоких энергий  (ОФВЭ) - состоит из 10 научных лабораторий:

и 4 научно-технических отделов:

В ОФВЭ работает 134 научных сотрудника, из них 16 докторов наук, 69 кандидатов наук.

Об Отделении

Основная научная деятельность ОФВЭ связана с экспериментальными исследованиями в области ядерной физики, физики элементарных частиц и прикладных задач. Базовым принципом работы Отделения является максимальное использование возможностей экспериментального оборудования Института и участие сотрудников в фундаментальных исследованиях в передовых ускорительных центрах мира, причем, со значительным интеллектуальным и приборным вкладом. Акцент делается также на вовлеченность в прикладные исследования, особенно, в области ядерной медицины.

Отделение Физики Высоких Энергий (тогда оно называлось ЛФВЭ – Лаборатория Физики Высоких Энергий) было образовано в 1963 году на основе коллектива Лаборатории рентгеновских и гамма лучей Физико-технического института. Первым его руководителем был академик УССР Антон Пантелеймонович Комар. За полвека существования ОФВЭ физиками был выполнен целый ряд первоклассных экспериментов - как на ускорителе СЦ-1000 в НИЦ КИ - ПИЯФ и других российских ускорителях, так и на ускорителях ведущих зарубежных ядерных центров – в Швейцарии, Германии, Франции, Англии, Финляндии и США.

Базовой установкой Отделения является Ускоритель СЦ-1000 – один из немногих в России действующих ускорителей. Он работает уже более 40 лет и до сих пор востребован учеными. С помощью получаемых на нем пучков протонов и вторичных пучков пи-мезонов, мю-мезонов и нейтронов проводятся такие работы как исследования возможности изменять направление пучков заряженных частиц высокой энергии с помощью кристаллов, исследования методом лазерной спектроскопии свойств экзотических ядер с аномальным соотношением содержащихся в них протонов и нейтронов, а также исследования свойств твердого тела с помощью мю-мезонов так называемым µSR-методом. На Ускорителе СЦ-1000 ведутся и прикладные работы – исследуется радиационная стойкость компонентов электроники, используемой в космических аппаратах, работает Центр протонной терапии для лечения аневризм головного мозга.

В 2016 году был произведен пуск нового ускорителя - изохронного циклотрона Ц-80. Запуск ускорителя Ц-80 в будущем расширит возможности протонной терапии больных и позволит также получать широкий спектр медицинских радионуклидов.

Сотрудниками Отделения на реакторе ВВР-М было проведено детальное исследование тройного деления ядер и получены важные сведения о механизме деления ядер. Новым методом, предложенным профессором А.А. Воробьевым, был выполнен цикл работ по малоугловому рассеянию протонов и пи-мезонов с помощью созданного в Институте уникального ионизационного спектрометра ИКАР. Эти работы в 1983 году были удостоены Государственной премии.

Сотрудниками ОФВЭ был досконально изучен процесс ядерного синтеза с помощью мю-мезонов. Впервые было проведено прецизионное исследование процесса упругого рассеяния протонов промежуточной энергии (~ 1000 МэВ) на ядрах с помощью созданного в НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ магнитного спектрометра МАП. Был исследован также процесс квазиупругого рассеяния протонов на ядрах, т.е. процесс, в котором налетающий на ядро протон выбивает из него один протон или нейтрон. Эти эксперименты прекрасно продемонстрировали оболочечную природу ядер.

С помощью спектрометра ИКАР изучена пространственная структура легких экзотических ядер. Для исследования свойств экзотических ядер был создан масс-сепараторный комплекс. Для изучения электромагнитной структуры таких ядер впервые был успешно применен метод резонансной ионизационной спектроскопии.

Одним из выдающихся достижений Отделения является создание принципиально нового высокотемпературного селективного лазерного ионного источника, позволившего повысить чувствительность метода лазерной спектроскопии в 10 тысяч раз. Стоит отметить, что лазерно-спектроскопические исследования экзотических ядер ведутся в России только в нашем институте. Этим методом измерены зарядовые радиусы и электромагнитные моменты более чем у сотни экзотических ядер.

В.М. Самсоновым и А.И. Смирновым с сотрудниками был выполнен цикл работ по изучению возможности изменять направление пучков заряженных частиц высокой энергии с помощью кристаллов. Эти работы были отмечены Государственной премией 1996 года.

Однако самые важные результаты последних лет связаны с международной деятельностью отделения. Эти результаты были получены на Большом Адронном Коллайдере – самом крупном в мире ускорителе, расположенном в ЦЕРНе. Ученые ОФВЭ внесли крупный вклад в создание детекторов этого коллайдера – в ATLAS руководитель лаборатории О.Л. Федин с сотрудниками, в CMS и LHCb группа ученых под руководством проф. А.А. Воробьева и в ALICE проф. В.М. Самсонов с сотрудниками. В данных экспериментов ATLAS и CMS был открыт бозон Хиггса.

Другой важный результат был получен в эксперименте LHCb, именно здесь был наблюден сверхредкий распад так называемого Bs-мезона (состоящего из “прелестного” и “странного” кварков) на два мю-мезона. Согласно Стандартной Модели, такой распад может происходить с очень малой вероятностью, и по этой причине данный процесс ранее не наблюдался. Хотя Стандартная Модель описывает большую совокупность свойств элементарных частиц, у нее есть некоторые недостатки, в частности, она не включает гравитационное взаимодействие. Поэтому теоретики делают попытки создания новых, более универсальных теорий. В соответствии с этими новыми теориями вероятность распада Bs-мезона на два мюона может быть больше, чем та, что следует из Стандартной Модели. Вероятность распада Bs-мезона на два мю-мезона, определенная в эксперименте LHCb и недавно подтвержденная в эксперименте CMS, оказалась в полном соответствии со Стандартной Моделью. Таким образом, в исследованном процессе нет каких-либо проявлений “новой физики”. Полученный результат закрывает ряд новых теорий и является сильным аргументом в пользу Стандартной Модели. В данной работе физики ОФВЭ участвовали как в создании установки LHCb, так и в наборе и анализе экспериментальных данных.

Следует отметить еще один важный результат, полученный А.А. Воробьевым с сотрудниками в международном эксперименте на мезонной фабрике в Швейцарии в институте Пауля Шеррера. Методом, предложенным учеными ОФВЭ, впервые достаточно точно измерена одна из фундаментальных характеристик протона – псевдоскалярная константа формфактора протона gp. Измеренная величина gp оказалась в превосходном согласии с предсказаниями Стандартной Модели. 

фгбу пияф им. Б. П. Константинова Национальный исследовательский центр Курчатовский институт