стр

Научно-исследовательская работа по направлениям, темам

Физика элементарных частиц, физика высоких энергий, теория калибровочных полей и фундаментальных взаимодействий, космология

Теоретические проблемы физики частиц и космологии

Руководитель темы: Виктор Анатольевич Матвеев

Заместитель заведующего ОТФ: Николай Валерьевич Красников

Впервые при всех энергиях иследовано туннелирование, индуцированное столкновением частиц в игрушечной модели теории поля, и показана независимость вероятности туннелирования от энергии при больших энергиях сталкивающихся частиц.

Показано, что линеаризованная теория гравитации с нарушающими Лорентц-инвариантность массовыми членами для гравитона может быть феноменологически приемлемой.

Найденные ранее позиционные корреляции между направлениями прихода космических лучей сверхвысоких энергий и положениями лацертид на небесной сфере подтверждены на основе новых данных эксперимента HiRes (стерео мода).

Дан анализ данных по распаду тау лептона в Каббибо подавленной моде с учётом вкладов степенных поправок.

Показано, что поправки КХД теории возмущений и степенные поправки к валентной части правил сумм Готтфрида для структурной функции F2 подавлены фактором 1/N2, где N - есть число цветов кварков.

На основе быстрого моделирования отклика детектора вычислен потенциал открытия слептонов на большом адронном коллайдере для детектора КМС.

Кроме того, были получены также следующие результаты:

• Проведён статистический анализ позиционных корреляций между направлениями прихода космических лучей сверхвысоких энергий и положениями на небесной сфере астрофизических объектов всех типов, обсуждавшихся в литературе как возможные внегалактические постоянные источники этих космических лучей.
• На основе данных по адронным модам распада -лептона определена масса s-кварка и указано на важность учёта степенных поправок при извлечении этой наблюдаемой.
• С учётом ведущих петлевых поправок оценена чувствительность LHC к бозону Хиггса СМ, радиону и сголдстино для конечного состояния +jet.
• Из анализа данных по анизотропии реликтового излучения получено ограничение на пространство параметров моделей с частицами с малым электрическим зарядом.
• Для -модели в шестимерной гравитации и 3-х мерными (пространственными) источниками, поперечными к компактным несингулярным многообразиям, найдены 3+1-мерноплоские решения.
• Показано, что для моделей, где поля духов образуют конденсат, характерны процессы аналогичные образованию пузырей при распаде ложного вакуума, однако в данном случае в конденсате образуются микроскопические области сильного поля с отрицательной энергией и происходит интенсивное рождение частиц духовых полей.
• Исследована чувствительность коллайдерных экспериментов к моделям с двумя большими дополнительными пространственными измерениями и вихрем, на котором локализуются фермионы СМ, причём механизм локализации приводит к дополнительным процессам с нарушением ароматов.
• Построена некоммутативная калибровочная U(N) теория на плоскости с решением, описывающем доменную стенку, разделяющую вакуумы с различными калибровочными группами.
• Проведён систематический анализ массовых членов для гравитона, нарушающих лорентц-инвариантность, и выделен класс теоретически самосогласованных и феноменологически приемлемых моделей.
• Показано, что в моделях, где поля духов образуют конденсат, и, как следствие, гравитация модифицируется на больших масштабах, наблюдаемые эффекты редки вследствие малости скоростей движения массивных объектов относительно конденсата.

Публикации.

1. Н.В.Красников, В.А.Матвеев. Поиск новой физики на большом адронном коллайдере, Успехи физических наук, 174(2004)697.
2. Н.В.Красников, В.А.Матвеев. Поиск новой физики на БАКе, Вестник РФФИ, №03, сентябрь 2004.
3. Yu.Andreev, S.Bityukov and N.Krasnikov. Sleptons at POST –WVAP benchmark points at LHC(CMS) hp-ph/0402229, to be published in Russian Journal Nuclear Physics.
4. A.Kataev et.al. Comparison of the Gottfried and Adler sum rules within the large Nc – expansion., Phys.Lett.B590(2004) 76-85.
5. A.A.Pivovarov et.al., Lautent serits expansion, Eur.Phys.J/C36(2004)471.
6. G.B.Pivovarov et.al., Phase transition in light front, Phys.Rev. D69(2004) 085008/
7. S.L.Dubovsky et al., Naurowing the window for millicharger particles by GMB anisotropy, Jetp.Lett. 79(2004) 1.
8. S.Randjbar-Daemi, V.A.Rubakov, 4D-flat compactitications with brane vorticities, JHEP(2004) 054.
9. F.Bezrukov and D.Levkov, Dynamical tunneling of bound systerms through a potential barriers: complex way to the top, J.Exp.Theor.Phys.98(2004) 820.
10. S.A.Kulagin et.al., Isospin dependence of power corrections in deep inelastic scattering, Phys.Rev. D69(2004) 114009.
11. M.V.Libanov et.al. Searching for family number conserving neutral gauge bosons from extra dimensionc, Jetp Lett. 79(2004) 598.
12. M.V.Libanov et.al., Flavor violation with a single generation, JHEP 0403 (2004).
13. Yu.S.Vernov and M.N.Mnatsakanova, Dispersion relation for the forward elestic scattering amplitude in noncommutative quantum field theary Theor.Math.Phys. 139(2004) 451.
14. F.Tkachov et.el., Heavy to light decays with a two loop accuracy, Phys.Rev.Lett. 93 (2004) 062001.
15. N.V.Krasnikov, C.P.T, CH, CHT and positronium, Mod.Phys.Lett. 19A(2004) 3849.
16. А comparatives study of correlations between arrival directions of ultra-high-energy cosmic rays and positions of their potential astrophysical sources. D.S.Gorbunov, S.V.Troitsky., ULB-TH-04029, Oct.2004.22pp. astro-ph/0410741.
17. Disentangling perturbative and power corrections in precision tay decay analysis. D.S.Gorbunov, A.A.Pivovarov. Oct 2004/ hep-ph/0410296.
18. Testing the correlations between ultra-high-energy cosmic rays and bl lac type odjects with hires stereoscopic data. D.S.Gorbunov, P.G.Tinyakov, I.I.Tkachev, S.V.Troinsky, astro-ph/0406654ю
19. LHC prospects in searchts for neutral scalars in pp gamma gamma + jet: sm higgs boson, radion, sgoldstino. S.V.Demidov, D.S.Gorbunov, hep-ph/040521.
20. Lorentz-violating graviton masses: getting around ghosts, low strong coupling scale and vdvz discontinuity. V.A.Rubakov. INR-TH-39-2004, hep-th/0407104.
21. Holes in the ghost condensate. By D.Krotov, C.Rebbi, V.A.Rubakov, V.Zakharov, INR-TH-37-2004, BUHEP-04-10, Jul 2004. 18pp.
22. Hep-ph/0407081.
23. Induced tunneling in qft: soliton creation in collisions of highly energetic particles.D.G.Levkov, S.M.Sibiryakov, Oct 2004. 45pp. hep-th/0410198.
24. Domain walls in noncommutative gauge theories, folded d branes, and communication with mirror world.S.L.Dubovsky, S.M.Sibiryakov (Moscow, INR), Nucl.Phys.B691:91-110,2004.
25. Phases of massive gravity. S.L.Dubovsky Jhep 0410:076,2004 hep-th/0409124.
26. Star tracks in the ghost condensate. S.L.Dubovsky Jcap 0407:009,2004, hep-ph/0403308.

Краткое содержание работы на следующий год.

Исследовать возможность проявления суперсимметрии и дополнительных размерностей пространства в редких и экзотических процессах физики частиц и на большом адронном коллайдере.

Исследовать теоретические характеристики глубоконеупругого лептон-адронного рассеяния, в том числе для формулирования программы планируемой нейтринной фабрики в ЦЕРНе. Исследовать теоретические аспекты правила сумм Готтфрида.

Исследовать ядерные эффекты в рождении тяжелых кваркониев и открытого чарма при столкновениях тяжелых ионов и в глубоконеупругом лептон-адронном рассеянии

Исследовать классический аналог квантовых черных дыр.

Изучить свойства ядер активных галактик как возможные источники космических лучей сверхвысоких энергий.

Исследование возможности детектирования слептонов в детекторе КМС, включая возможность детектирования процессов с изменением лептонного флейворного числа.

Исследованаие возможности детектирования тяжелого нейтрино в детекторе КМС и правых W-бозонов.

Моделирование физических процессов для детектора «Компактный мюонный соленоид»

Руководитель темы: Николай Валерьевич Красников

Произведено «быстрое» моделирование для процесса рождения слептонов на большом адронном коллайдере. Выполнены расчеты по «быстрому» моделированию для процесса рождения тяжелого нейтрино на большои адронном коллайдере. Дан обзор по поиску новой физики на БАКе.

Публикации.

27. Н.В.Красников, В.А.Матвеев, Поиск новой физики на большом адронном коллайдере, Успехи физических наук, т.174(2004) 697.
28. Н.В.Красников, В.А.Матвеев, Поиск новой физики на большом адронном коллайдере, Вестник РФФИ, №03(2004).
29. Yu.M.Andreev, S.I.Biutykov and N.V.Krasnikov, Sleeptons at post-WMAP benchmark points at LHC CCMSI, hep-ph/0402229, to de published in nussian Journal Nyclears Physics.
30. S.I.Biutykov and N.V.Krasnikov, The probability of making a cornet decision in hypotheses testing as estimator of quality of planned experiments, AIP Conf. Proc. 707(2004)455/

Краткое содержание работы на следующий год.

Полное моделирование процесса рождения слептонов на БАКе для детектора КМС (компактный мюонный соленоид). Полное моделирование процесса рождения тяжелого нейтрино для детектора КМС.

Барионные системы и проблемы фермионов в киральных теориях, гамма всплески и некоторые проблемы астрофизики

Руководитель темы: Владимир Бенедиктович Копелиович

• В 2004 г. в моделях киральных топологических солитонов продолжены рассчёты спектров экзотических барионных состояний, т.е. резонансов, которые не могут состоять лишь из трёх валентных кварков и содержат по меньшей мере одну пару кварк-антикварк. Такие состояния являются компонентами высших SU(3) мультиплетов - антидекуплета, 27-плета, и т.д. Установлено, что спектры таких состояний, полученные в модели топологических солитонов, находятся в соответствии с предсказаниями упрощённой кварковой модели. Обзор по этой теме опубликован в журнал Успехи Физических Наук.
• Завершены расчёты изотопических расщеплений масс основных состояний ядер с атомными числами до ~30 в рамках кирального солитонного подхода (совместно с А.Шундерюком и Г.Матушко). Показано, что зависимость энергии ядер от изотопического спина воспроизводится как квантовая поправка к энергии мультибариона, описываемого в приближении дробно-рационального анзатца.
• Рассчитаны энергии возбуждения анти-флейворов в барионных системах с барионными (атомными) числами до 30. Рассчитаны энергии связи гиперядер с положительной странностью (Тета-гиперядер), а также отрицательным чармом и анти-бьюти. Показано, что такие гиперядра с тяжёлым анти-флейвором могут быть стабильны по отношению к сильным взаимодействиям.

Публикации.

31. В.Б.Копелиович, Экзотические барионные резонансы и модель киральных солитонов, УФН 174, 323-332, 2004.
32. В.Б.Копелиович, А.М.Шундерюк, Г.К.Матушко, Расщепления масс ядерных изотопов в киральном солитонном подходе, NUCL-TH/0404020, принята к печати в журнале Ядерная Физика.
33. В.Б.Копелиович, А.М.Шундерюк, Флейворные экзотические мультибарионы и гиперядра в топологических солитонных моделях, NUCL-TH/0409010

Доклады.

34. В.Б.Копелиович, Экзотические барионы и мультибарионы в киральных солитонных моделях. Доклад на Международном семинаре "Кварки-04", май 2004 г. и 18-м Международном рабочем совещании «Физика высоких энергий и квантовая теория поля», Петергоф, 17-23 июня 2004 г.
35. В.Б.Копелиович, Пентакварки как солитоны и 5-кварковые системы, конференция «От нейтрона к нейтрино» в честь 70-летия академика В.М.Лобашева, 28-29 октября 2004г.
36. V.B.Kopeliovich, Exotic baryons and multibaryons in topological soliton models, Invited talk at Symposium of London Mathematical Society, Durham University, UK, 3-12 August 2004.

Преподавание.

Курс "Введение в физику элементарных частиц и квантовую теорию поля" читается студентам 3-го курса МФТИ.

Краткое содержание работы на следующий год.

• В 2005 г. в моделях киральных топологических солитонов будут продолжены расчёты спектров экзотических барионных и мультибарионных состояний, т.е. резонансов, которые не могут состоять лишь из валентных кварков и содержат по меньшей мере одну пару кварк-антикварк. Такие состояния являются компонентами высших SU(3) мультиплетов. Особый интерес представляют состояния с квантовыми числами античарм, антибьюти. Произведенные расчеты показали, что такие состояния, например, пентакварк (uuddc), могут не только проявляться как барионные резонансы – подобно состояниям с положительной странностью (типа Z+), но и быть связанными по отношению к сильным взаимодействиям.
• Будет выяснено соответствие предсказаний киральных солитонных моделей и кварковых моделей, а также их различие, что весьма важно, так как последние исторически являлись основным инструментом при описании спектров адронов.
• Будут исследованы возможные модификации нарушающих киральную инвариантность вкладов в лагранжиане моделей. Это приводит к изменению структуры солитонов, что имеет значение для изучения возможностей применения методов солитонных моделей – топологических и нетопологических – в решении концептуально важных вопросов астрофизики и космологии.
• Результаты работы будут опубликованы в рецензериуемых журналах (ЖЭТФ, ЯФ, УФН). Будет представлен отчёт о проделанной работе. Состав исполнителей: В.Б.Копелиович, снс ОЭФ; А.М.Шундерюк, аспирант ИЯИ РАН; Б.Е.Штерн, снс ОЭФ, В.Закжевски, проф. Унив. г. Дарэма, Великобритания.

Проблема поиска массы покоя электронного антинейтрино в бета распаде трития

Руководитель темы: Владимир Михайлович Лобашёв

С начала года велись работы по монтажу и запуску гелиевого рефрижератора TCF-50, обеспечивающего работу установки ТРОИЦК-НЮ-МАСС. В июне установка была успешно запущена и были проведены первые измерения.

Основным направлением были эксперименты по поиску плазменных флуктуаций в тритиевом источнике электронов, которые могут исказить результаты поиска массы нейтрино, посредством измерения формы спектра конверсионных электронов криптона-83m.

Так же измерения были проведены в октябре-ноябре с источником, приготовленным в лаборатории радиохимии. Благодаря переходу от К-линии спектра криптона к более высокоэнергетичным линиям L2 и L3 удалось получить данные, которые исключают существование флуктуаций величиной до 1 эВ, и, таким образом, исключают объяснение ранее наблюдавшейся аномальной структуры в спектре трития. Идёт детальный анализ полученных данных и готовится публикация.

Ранее в трудах рабочих совещаний коллаборации КАТРИН были доложены и зафиксированы в электронной форме следующие доклады:

а) На VI рабочем совещании, Москва, 6-9 июня 2004 г.:

37. В. М. Лобашев «Статус и перспективы развития установки «Троицк ню-масс».
38. Н. А. Титов «Систематические эффекты в экспериментах по поиску массы нейтрино».
39. С. В. Задорожный «Статус подготовки электронной пушки для эксперимента КАТРИН».
40. А. К. Скасырская «Оптимизация сканирующей системы электронной пушки».
41. О. В. Казаченко «Эксперимент TILO в TLK».
42. Е. В. Гераскин «Наладка ожижителя TCF-50».

б) На VII рабочем совещании, Карлсруэ, 24-26 ноября 2004 г.:

43. В. М. Лобашев «Исследование распада криптона-83 в Троицке».
44. Н. А. Титов «Анализ конверсионного спектра криптона».
45. С. В. Задорожный «Электронная пушка для тестирования предварительного спектрометра установки КАТРИН».
46. Е. В. Гераскин «Первые рабочие сеансы с ожижителем TCF-50».

По материалам проведённых экспериментов были защищены: Задорожным С.В. – кандидатская диссертация на тему «Поиск массы нейтрино в бета-распаде трития. Система сбора данных и предварительная обработка результатов», Осиповым С. А. – диплом магистра (МФТИ), Ивановым О. В. – диплом бакалавра (МФТИ).

Краткое содержание работы на следующий год.

Основное направление – продолжение поиска плазменных флуктуаций на уровне 0.01 Вольт и получение новых данных об аномальной структуре в спектре трития, исследование структуры фона в этом эксперименте и методы его подавления. Необходимо провести продолжительный (~1.5 месяца) сеанс в январе-феврале. К этому времени требуется:

- установить новый гелиевый ресивер объёмом 10м3,

- решить проблемы с водяным охлаждением,

- купить новый масс-спектрометр (~600 тыс. руб.),

- изготовить дополнительный высоковольтный источник (~80 тыс. руб.),

- изготовить электронную пушку для диапазона до 32 кэВ (~120 тыс. руб.),

- оплатить воду и электричество (~400 тыс. руб.)

- зарплата персонала (минимум 400 тыс. руб.)

- приобрести жидкий азот и гелий (~260 тыс. руб.)

Исследования по релятивистской ядерной физике

Руководитель темы: Алексей Борисович Курепин

- Исследование ядро-ядерных столкновений на установке ALICE на встречных пучках ускорителя LHC (CERN)

T0: Детектор Т0 имеет очень важное значение для работы всей установки ALICE. Он определяет момент времени столкновения встречных ускоренных частиц с точностью около 50 пикосекунд, что позволяет провести идентификацию вторичных частиц, рождённых в столкновении, методом времени пролёта с помощью входящего в состав установки времяпролётного детектора. Кроме того, детектор Т0 определяет с точностью около 1 см точку столкновения частиц, выделяя тем самым события, находящиеся в апертуре установки, и множественность частиц, рождаемых в столкновениях, выдавая тем самым сигналы, разрешающие регистрацию событий – триггеры эксперимента.

а) Тестирование прототипов Т0 детектора было выполнено летом 2004 года в ЦЕРНе на пионом и каонном пучке ускорителя PS. Целью данных измерений было исследование временного разрешения и амплитудного спектра в зависимости от диаметра кварцевого радиатора. Была проверена и полностью интегрирована в центральную часть установки ALICE механическая модель правой части Т0 детектора.

б) Наилучшее временное разрешение (28 пикосекунд) было достигнуто при использовании радиатора диаметром 20 мм. Этот диаметр соответствует диаметру фотокатода используемого фотоумножителя ФЭУ-187. Дополнительно было проведено тестирование быстрой электроники обеспечивающей определение точки столкновения частиц и преобразования амплитуды сигналов во время. Интегрирование механической модели было выполнено с использованием оптического волокна, высоковольтных и сигнальных кабелей реальных типов и размеров.

Аэрогель: В рамках проекта ALICE, CERN в октябре 2004 г. проведён измерительный сеанс на тестовом канале PS T10. Основной целью сеанса являлись испытания и измерения рабочих характеристик прототипа порогового черенковского детектора с радиатором на основе аэрогеля, предназначенного для работы в системе идентификации частиц (пионов, каонов и протонов) высокого импульса (HMPID). Инновационные аспекты предложенного метода состоят в использовании в конструкции детектора радиатора на основе аэрогеля с низким коэффициентом преломления n = 1.004 – 1.008, пластин-световодов с переизлучением UV-света в видимую часть спектра, а также ФЭУ на основе микроканальных пластин с пониженной чувствительностью к магнитному полю. Измерения проводились на пучке отрицательных пионов с импульсом 7 ГэВ/с. Триггерная система давала возможность сканировать узким пучком по площади и толщине аэрогеля и исследовать влияние фоновых процессов. Впервые измерен амплитудный спектр пионов для аэрогельного радиатора (толщиной 200 мм) с предельно низким коэффициентом преломления n = 1.008. Проведены сравнительные измерения амплитудных спектров, полученных с детектора для радиаторов с n = 1.05 и 1.008. Анализ результатов измерений позволит оптимизировать конструкцию детектора с целью его дальнейшего применения в ALICE HMPID RICH системе для расширения импульсного диапазона пион-каонного и каон-протонного разделения до 6.5 и 10 ГэВ/с, соответственно.

EMD: Закончена обработка экспериментальных данных по экспериментальному исследованию процесса электромагнитной диссоциации ионов Pb и получены предварительные данные по электромагнитной диссоциации ионов In. Подготовлена статья по эмиссии нейтронов в процессе электромагнитной диссоциации ультрарелятивистских ионов свинца. Получены абсолютные сечения эмиссии одно, двух и трёх нейтронов в процессе электромагнитной диссоциации ультрарелятивистских ионов индия.

Публикации.

47. “Neutron emission in electromagnetic dissociation of ultrarelativistic Pb ions” submitted to Phys.Rev.
48. “ALICE, Physics Performance Report vol 1” Journal Phys. J (2004)

Краткое содержание работы на следующий год.

В 2005 году для установки АЛИСЕ по детектору Т0 будут проводиться механические работы по созданию левой части детектора Т0, по производству всех кварцевых радиаторов, по созданию модулей быстрой и считывающей электроники, по развитию системы контроля и управления детектором Т0, триггерной подсистемой детектора и по разработке оптоволоконной системы лазерной калибровки детектора. Будет завершена обработка экспериментальных данных по эмиссии нейтронов в процессе электромагнитной диссоциации ультрарелятивистских ионов индия.

- Исследование рождения мюонных пар и векторных мезонов при взаимодействии ядер свинца высокой энергии (NA 50)

В 2004 г. продолжалась обработка экспериментальных результатов и анализ данных о рождении чармония - J/ и ’- мезонов, а также векторных, и -мезонов и мюонных пар. Проводился углубленный анализ данных измерений р-А и Pb-Pb столкновений на ускорителе SPS в CERNe с повышенной статистической точностью в улучшенных условиях без влияния взаимодействия на воздухе, т.к. мишень была помещена в вакуум. Изучена проблема нормального поглощения J/ мезонов в ядерном веществе в протон-ядерных соударениях, получена величина сечения поглощения. Получено подтверждение данных об «аномальном» подавлении выхода J/ мезонов в Pb – Pb соударениях и о зависимости подавления от центральности и от поперечного импульса J/ мезонов.

Проводился анализ спектров инвариантных масс димюонов, образующихся в столкновении протонов с ядрами с энергией 400 и 450 ГэВ, а также при столкновении ядер свинца с энергией 158 ГэВ. Изучалось поведение рождения J/ мезонов, ‘ мезонов, димюонов из процесса Дрелла-Яна в зависимости от энергии соударения и центральности взаимодействия. Показано, что процесс Дрелла-Яна пропорционален числу соударений и поглощение в ядерном веществе при изучаемых энергиях не наблюдается. Процесс поглощения J/ мезонов в ядерном веществе исследовался в протон-ядерных соударениях и в столкновениях лёгких ионов. Получена величина сечения поглощения J/ мезонов, исследована её энергетическая зависимость. Показано, что в периферических Pb-Pb соударениях рожденные J/ мезоны испытывают нормальное ядерное поглощение. В центральных соударениях J/ мезоны испытывают добавочное поглощение – аномальное подавление, что является сигналом возможного образования кварк-глюонной плазмы либо взаимодействия в конечном состоянии с комуверами. Проведенное в 2004 г. изучение распределений J/ мезонов по поперечному моменту, зависимости подавления рождения J/ мезонов от поперечного импульса, получение эффективных температур и их зависимости от плотности энергии, достигнутой в соударении даёт дополнительную информацию о механизме процесса и о возможности перехода в новое состояние вещества – кварк-глюонную плазму.

Изучались также сечения деления ядер свинца при столкновении с ядрами при энергии 40 и 158 ГэВ.

Публикации.

49. Charmonium production and nuclear absorption in p-A interactions at 450 GeV European Physics Journal C33 (2004) 31
50. Fission cross sections of lead projectiles in Pb-nucleus interactions at 40 and 158 GeV/c per nucleon, Phys. Rev. C 69, 034904 (2004)
51. Results on ‘ production in nucleus- nucleus collisions at CERN-SPS, J. Phys. G30 (2004) 1175
52. The production of, and mesons in p, d, S and Pb induced reactions at the CERN SPS, J.Phys. G30 (2004) 277.
53. “Распределение по поперечному импульсу J/ мезонов, рожденных в протон-ядерных столкновениях и в столкновениях ядер свинца со свинцом”, Ядерная Физика, т.67, N3 (2004), стр.528.

Краткое содержание работы на следующий год.

Продолжение обработки и анализа полученных экспериментальных данных по рождению состояний чармония в протон-ядерных соударениях при энергии 450 ГэВ, изучение зависимости рождения чармония от поперечного момента. Анализ всей совокупности полученных данных в протон-ядерных соударениях при 400 и 450 ГэВ, а также в ядро-ядерных столкновениях при 158 и 200 ГэВ, исследование механизмов процессов и их зависимости от атомного веса взаимодействующих частиц, центральности события и от поперечного момента. Публикация статей.

- Исследование рождения векторных мезонов в ядро-ядерных и адрон-ядерных взаимодействиях на установке HADES (GSI, Германия) (Ф.Ф.Губер)

Руководитель темы: Фёдор Фридрихович Губер

В 2004 году на установке ХАДЕС проведены 2 больших сеанса по исследованию рождения дилептонов в реакции С+С при энергии налетающих ядер углерода 1 Гэв/нуклон и в реакции р+р при энергиях налетающих протонов 1 и 2 Гэв. Группа ИЯИ РАН обеспечивала настройку, тестирование и калибровку детектора TOFINo (разработанного и изготовленного ранее в ИЯИ РАН), который обеспечивает триггер первого уровня установки ХАДЕС и используется для идентификации электронов и адронов.

В настоящее время ведется обработка экспериментальных данных полученных в этих экспериментах. Одна из актуальных задач в настоящее время – получение хорошего импульсного разрешения спектрометра (порядка 1%), требует введения поправок на смещение координатных детекторов из-за неточности их установки. В ИЯИ РАН в 2004 г. разработана программа на основе метода Рунге-Кутта, которая позволяет программным образом оптимизировать положение камер в пространстве, получая при этом наилучшее импульсное разрешение спектрометра.

В 2004 г. начата работа по созданию нового многоканального сцинтилляционного годоскопа, который должен перекрыть область передних углов спектрометра от 0 до 8 градусов и обеспечить измерение угла плоскости реакции в столкновениях тяжёлых ионов и идентификацию фрагментов по времени пролёта и ионизационным потерям. Группой ИЯИ РАН проведены исследования по моделированию и оптимизации годоскопа, проведены тестовые измерения амплитудных и временных спектров сцинтилляционных детекторов с различными типами воздушных и пластиковых световодов на тестовом пучке в ЦЕРНе, начаты работа по сборке данного многоканального годоскопа.

В 2004 году продолжались работы по разработке детекторов MRPC, которые будут использоваться для модификации времяпролётной системы ХАДЕС. Изготовлены и испытаны специальные стёкла с низким значением объёмного сопротивления (порядка 109 Ом см). Изготовлен и испытан прототип детектора на основе данного стекла.

В 2004 году данная работа получила грант ИНТАС–3208, подана заявка на получение гранта РФФИ (05-02-17347).

Публикации, доклады.

Сотрудники ИЯИ РАН, участвующие в данной коллаборации выступали в 2004 г. с докладами на совещаниях по анализу экспериментальных данных, и на совещаниях коллаборациии ХАДЕС. Первые результаты, полученные в экспериментах на ХАДЕСе, опубликованы в 2004г. в виде статей:

54. STUDY OF E+, E- PRODUCTION IN ELEMENTARY AND NUCLEAR COLLISIONS NEAR THE PRODUCTION THRESHOLD WITH HADES. By HADES Collaboration (P. Salabura et al.). 2004. 10pp. Prepared for International School on Nuclear Physics: 25th Course: Heavy Ion Reactions from Nuclear to Quark Matter, Erice, Sicily, Italy, 16-24 Sep 2003. Published in Prog.Part.Nucl.Phys.53:49-58,2004
55. PARTICLE IDENTIFICATION AT HADES. By HADES Collaboration (A. Kugler et al.). 2004. 4pp. Prepared for 8th International Conference on Nucleus-Nucleus Collisions (NN 2003), Moscow, Russia, 17-21 Jun 2003. Published in Nucl.Phys.A734:78-81,2004
56. STUDYING IN-MEDIUM HADRON PROPERTIES WITH HADES. By HADES Collaboration (P. Salabura et al.). 2004. 11pp. Prepared for 28th Mazurian Lakes Conference on Physics, Krzyze, Poland, 31 Aug - 7 Sep 2003. Published in Acta Phys.Polon.B35:1119-1129,2004

Краткое содержание работы на следующий год.

- участие в сеансах на ХАДЕСе по исследованию выходов дилептонов в Са-Са и р-р взаимодействиях,

- обработка полученных ранее на ХАДЕСе экспериментальных данных в р-р и С-С взаимодействиях и подготовка публикаций,

- модернизация установки – создание нового сцинтилляционного годоскопа, его интеграция и тестирование на ХАДЕСе,

- продолжение работы по созданию детектора RPC на основе низкорезистивных стекол, который будут использоваться для модификации времяпролётной системы ХАДЕС. Планируется изготовить и испытать прототипы детектора на основе специального стекла с низким значением объёмного сопротивления.

- Исследование коллективных эффектов и ненуклонных степеней свободы в ядрах в процессах рождения пионов, каонов и антипротонов при столкновениях протонов и тяжёлых ионов с ядрами

На внутреннем пучке Нуклотрона ЛВЭ, ОИЯИ, создана спектрометрическая установка для измерения рождения пионов при столкновении протонов с ядрами в области 350 МэВ. Для измерения энергии и идентификации пионов использован пробежный телескоп из 14 слоев сцинтилляционных детекторов и времяпролётная система с разрешением на уровне 200 пс. Работа ведется на мишени в виде тонкой проволочки, пересекающей пучок протонов. Впервые измерение функции возбуждения проводится при быстром изменении энергии пучка с шагом 1 МэВ и стабильностью около 0.001. Предварительная обработка результатов сеанса в июне 2004 г. показала наличие резонансноподобной узкой аномалии (Г ~ 5 МэВ) при энергии около 350 МэВ для рождения пионов на ядрах Cu и Ag, и сглаживание эффекта при рождении на лёгких мишенях С и Al. В ноябре - декабре 2004 г. запланирован новый сеанс измерений. Полученные данные могут указывать на существование дельта-ядерных состояний с большой энергией связи дельта-изобары в ядре.

Публикации.

57. Yu.S. Anisimov, S. Gmuca, V.A. Krasnov, V.A. Kizka, S.N. Kuznezov, V.P. Ladygin, A.N. Livanov, A.I. Malakhov, E.A. Matyus J. Kliman, V.Matoushek, M. Morkhac, E.B. Plekhanov, A.V. Shabunov, I. Turzo, A.B. Kurepin, A.I. Reshetin, E.V/Karpechev "Search for resonant structure in the pion production reaction on the Nuclotron internal beam", Proc. of the XVII INTERNATIONAL BALDIN SEMINAR ON HIGH ENERGY PHYSYCS PROBLEMS "Relativistic Nuclear Physics and Quantum Chhromodynamics", September 27 - October 2, 2004, Dubna, Russia, to be published in "Particles and Nuclei, Letters", JINR,Dubna

Краткое содержание работы на следующий год.

Создание программы и обработка экспериментальных данных, полученных в 2004 г. на Нуклотроне ЛВЭ, ОИЯИ, по рождению пионов на ядрах. Проведение новых измерений при нескольких углах испускания пионов на нескольких ядерных мишенях.

Исследование нарушения фундаментальных СР и Т симметрий в распадах каонов

Руководитель темы: Юрий Григорьевич Куденко

Основные направления работы в 2004 году:

1) Анализ редких распадов положительных каонов с целью проверки Стандартной модели. Анализ экспериментальных данных в эксперименте Е949 (БНЛ); анализ данных экспериментов Е246 и Е470 (КЕК).

2) Подготовка эксперимента KOPIO (БНЛ) по измерению редкого распада нейтрального долгоживущего каона КL 0, который идет за счёт прямого СР-нарушения.

1. Эксперименты с заряженными каонами.

а) Выполнен анализ событий накопленных в эксперименте Е949 в БНЛ.

В результате обнаружено третье событие сверхредкого распада K+ -> +, идущего в Стандартной Модели за счёт изменяющих аромат нейтральных токов. Этот распад чувствителен к вкладу t-кварка в этот процесс и позволяет измерить матричный элемент Vtd матрицы Кабиббо-Кобаяши-Маскава (СКМ). Стандартная Модель (СМ) предсказывает величину вероятности распада на уровне 810-11 с точностью около 30%, поэтому измерение этой величин является хорошим тестом СМ. Получена новая величина вероятности распада Br(K+ -> +) = (1.47 + 1.30 – 0.89) x 10-10, которая находится в согласии с предсказанием СМ, хотя центральное значение в 2 раза выше теоретической величины. Из этого результата получены следующие величины СКМ матрицы 0.006 < |Vtd| < 0.027, 0.2410-3 <|t|< 1.0810-3. Проводится анализ данных в кинематической области ниже K2 пика.

б) В эксперименте Е246 по поиску Т-нечётной поляризации мюона в распаде K3 получены окончательные результаты. Новое значение Т-нечётной поляризации PT = -0.0017 ± 0.0023 (стат) ± 0.0011 (сист), что даёт следующее значение Т-нарушающего параметра этого распада Im() = -0.0053 ± 0.0071 (стат) ± 0.0036 (сист). Получены следующие верхние пределы на эти параметры |PT| < 0.0050 (90% c.l.) и |Im()| < 0.016 (90% c.l.). На этом уровне чувствительности нарушение Т-инвариантности обнаружено не было.

Также в этом эксперименте получены предварительные результаты по исследованию нелептонных распадов каонов.

Также выполнен анализ распада K+00e+. Получены окончательные результаты о величинах форм факторов и длине - рассеяния. Окончательные результаты анализа ожидаются в следующем году.

2. Эксперимент KOPIO в БНЛ по измерению редкого распада нейтрального каона КL 0.

В эксперименте КОПИО (БНЛ, США) завершается исследование фотонных сэндвич детекторов на основе пластических сцинтилляторов, свинца и спектросмещающих волокон. Полученные параметры (световыход, временное разрешение, эффективность регистрации и долговременная стабильность) удовлетворяют условиям эксперимента.

Разработан проект barrel вето системы фотонов вокруг распадного объёма.

Публикации.

58. V.V.Anisimovsky et al., IMPROVED MEASUREMENT OF THE K+ ---> + BRANCHING RATIO, Phys.Rev.Lett.93:031801,2004, hep-ex/0403036.
59. K.Nitta,…Yu.Kudenko..O.Mineev et al., THE K2K SCIBAR DETECTOR, NIM (2004), hep-ex/0406023.
60. S.Shimizu, M.Aliev et al., MEASUREMENT OF K+ ---> PI0 PI0 E+ NU (K00(E4)) DECAY USING STOPPED POSITIVE KAONS, Phys.Rev.D70:037101,2004, hep-ex/0408098.
61. N.Yershov et al., LONG SANDWICH MODULES FOR PHOTON VETO DETECTORS, physics/0410080, to be published in NIM.
62. M.Abe, M.Aliev et al., A NEW LIMIT OF T-VIOLATING TRANSVERSE MUON POLARIZATION IN THE K+ -> PI0 MU+ NU DECAY, Phys. Rev. Lett.93: 131601, 2004, hep-ex/0408042.
63. В.В.Анисимовский, А.Н.Хотянцев и др. Измерение распада K+ -> + в кинематической области ниже пика распада K+ -> +0. Препринт ИЯИ 1123/2004, 23 c.

Доклады.

64. Yu.Kudenko Measurement of the K+ -> + decay. Talk given at QUARKS-2004, Pskov, Russia, May 2004.

Изучение нейтринных осцилляций в экспериментах с дальними нейтрино на протонных ускорителях КЕК и J-PARC

Руководитель темы: Юрий Григорьевич Куденко

Основные направления работы в 2004 году:

1) Проведение сеансов и набор статистики в эксперименте К2К. Анализ экспериментальных данных и получение новых результатов по осцилляциям мюонных нейтрино.

2) Подготовка эксперимента Т2К на J-PARC. Моделирование ближних нейтринных детекторов и разработка детектора нейтральных частиц высокого разрешения. Разработка и тестирование фотодетекторов для высоко сегметрированного сцинтилляционного детектора заряженных частиц.

1. Эксперимент К2К

а) Основной результат за 2004 год.

В эксперименте К2К подтвержден эффект осцилляции мюонного нейтрино. Обнаружен дефицит зарегистрированных мюонных нейтрино на установке Супер-Камиоканде. Вместо ожидаемых 151+12-10 событий Супер-Камиоканде детектор зарегистрировал 107 мюонных нейтрино. В эксперименте также впервые обнаружено искажение энергетического спектра нейтрино, связанное с осцилляционным эффектом.

Подгонка формы энергетического спектра мюонных нейтрино демонстрирует, что искажение формы спектра наилучшим образом описывается наличием осцилляции с параметрами sin22=1 и разностью квадратов масс нейтрино m2 = 2.8 10-3 эВ2 (уровень достоверности 90%). Отсутствие осцилляций исключается на уровне 4 (вероятность статистической флуктуации равна 0.0050%). Наблюдаемый в эксперименте дефицит событий подтверждает зарегистрированный ранее установкой SK эффект осцилляций атмосферных нейтрино, т.е. наличие ненулевой массы покоя хотя бы у одного типа нейтрино.

2. Эксперимент Т2К

В 2004 году проводилась разработка концепции и конкретных деталей ближнего детектора, который будет расположен в 280 метрах от пионообразующей мишени (ND280-детектор).

Для регистрации нейтральных пионов, которые могут образоваться в ближнем детекторе при взаимодействии нейтрино с ядрами посредством нейтральных токов, ведется разработка Детектора нейтральных пионов (POD). Основной вариант – использование комбинированных свинец/сцинтиллятор детекторов, разработанных и созданных в ИЯИ. Прототипы таких детекторов изчучаются в настоящее время в ИЯИ.

Ведётся разработка и тестирование программного обеспечения, включающего в себя пакеты GEANT4, ROOT, которое позволяет моделировать работу различных компонент ближнего детектора, таких как электромагнитный калориметр, трековая система, нейтринная мишени и т.п. С помощью этого программного обеспечения проводится поиск наиболее оптимальной конфигурации как всего ближнего детектора в целом, так и его отдельных компонент.

В целях оптимизации параметров ближнего детектора проводится исследование свойств полупроводниковых фотодиодов, представляющих собой устройство размером 1х1 мм2, фотокатод которого состоит из 400-1000 микропикселей. Этот диод можно осуществляет контакт непосредственно к отдельным оптоволокном (сцинтилляционным или спектросмещающим).

Одним из возможных элементов будущего детектора является узкая полоска из сцинтилляционного материала (стрип), в которой при прохождении заряженной частицы образуются сцинтилляционные вспышки. В результате тестирования стрипов длиной 10 см со светосмещающим оптоволокном длиной 3 м и полупроводниковым фотодиодом получен световыход на уровне 19 фотоэлектронов/МэВ, что соответствует результатам для ФЭУ с улучшенной чувствительностью к зеленому свету. Тесты продолжаются.

Публикации.

65. K.Nitta, E. Aliu, S. Andringa,…, Yu.Kudenko,…, O. Mineev,..et al. The K2K SciBar detector. Proc. of the 10th Vienna Conf. On Instrumentation, Vienna, Feb. 16-21, 2004.; NIM 535 (2004) 147-151, hep-ex/0406023.
66. E.Aliu, S. Andringa, S.Aoki, …, M. Khabibullin, A. Khotjantsev,…, Yu. Kudenko, …, V. Matveev,.., S. Mikheev, …, O. Mineev, …, N. Yershov,.. et al. Evidence for muon neutrino oscillation with an accelerator-based experiment. To be published in PRL; hep-ex/0411038.
67. Y.Yokoyama,…M.Khabibullin, Yu.Kudenko et al., Identification of pion and proton with the K2K scintillating fiber detector, NIM (2004) to be published.
68. S.Yamamoto,… Yu.Kudenko,… O.Mineev et al., Design, construction and initial performance of Scibar detector in K2K experiment, to be published in IEEE Trans on Nucl. Sci..
69. N.Yershov et al., LONG SANDWICH MODULES FOR PHOTON VETO DETECTORS, physics/0410080, to be published in NIM.

Краткое содержание работы на следующий год.

Продолжение набора статистики в К2К. Анализ взаимодействия нейтрино в ближнем детекторе через нейтральные токи. Разработка ближнего детектора Т2К. Создание прототипов фотонных и мюонных детекторов.

Исследование редких распадов элементарных частиц

Руководитель темы: Владимир Николаевич Болотов

• Завершена работа по поиску новой псевдоскалярной частицы Р в распаде K-0 Р. На рис.1 показаны результаты исследования этого процесса. Ранее этот распад исследовался только в одной работе (эксперимент Е787). В нашей работе значительно улучшены значения верхних пределов вероятностей этого распада и увеличен диапазон исследованных масс. Получены ограничения на значения констант кварковых взаимодействий. Результаты опубликованы в виде препринта и посланы в печать (см. ниже)

Рис.1. Результаты поиска псевдоскалярной частицы Р в распаде K- 0 Р. Видно, что наши результаты улучшили результаты эксперимента Е787 и теоретические ограничения на величины константы взаимодействия |hD12| кварков, полученные теоретически из разности масс KL -K S.

2)Завершены исследования двух распадов K-0e- и K---0. Результаты получены на статистическом материале намного превышающем статистику предыдущих работ. Число отобранных Ке3 распадов составило 919 тысяч (Наибольшая статистика в мире составляет 30 тыс. событий), а К3 распадов – 537 тысяч, при мировой статистике 3 тысячи событий.

Были измерены +,’+ и 0 параметры наклона формфакторов f+(t), f0(t):

+( e0) = 0.02774±0.00047(стат) ±0.00032(сист);

+( 0) = 0.0277±0.0013(стат) ±0.0009(сист);

’+( e0) = 0.00084±0.00027(стат)±0.00031(сист);

’+( 0) = 0.0001±0.0001(стат);

0( 0) = 0.0183±0.0011(стат)±0.0006(сист);

корреляция d0/d+= 0.46.

Определены пределы возможных величин тензорной и скалярной констант:

fT /f+ (0) = 0.012±0.021(стат)±0.011(сист);

fS /f+ (0) = 0.0037±0.006(стат)±0.0041(сист) для e0 and

fT /f+ (0) = 0.0007±0.0071(стат)±0.002(сист);

fS /f+ (0) = 0.0017±0.00014(стат)±0.0009(сист) для 0.

На рис.2 приведены экспериментальные результаты всех работ, посвящённых исследованию этих распадов. Видно, что результаты, полученные на установке ИСТРА обладают наилучшей точностью.

Рис.2. Значения параметров +, 0, fS /f+ (0) и fТ /f+ (0), полученные во всех мировых экспериментах, посвящённых Ке3 и К3 распадам. ISTRA+04 – результаты нашей работы (в скобках указана статистика эксперимента); КЕК Е246 – данные японских физиков, выполненные на ускорителе КЕК; Акименко 91 – данные, полученные в совместной работе ОИЯИ и ИФВЭ на ускорителе У-70 ИФВЭ в 91г.; Артёмов 97 – данные, полученные на установке ИСТРА-М(старой модификации); К+ е3(PDG02) – усреднённые данные Partical Data Group; К0 е3(KTeV 04) – неопубликованные данные группы KteV(Fermilab); PT0(p4) – результаты теоретических расчётов по пертурбативной теории.

3) Получены первые предварительные результаты по исследованию не наблюдённого до настоящего времени распада 0. Определена вероятность этого распада при стандартных кинематических обрезаниях ()>20° и Е > 30 Мэв/с2 Br ( 0.) = (5.42±0.83±1.56) x 10 -5. На рис.1 показаны условия отбора событий, пик соответствующий исследуемому процессу на подложке фоновых распадов. Результаты подготавливаются к печати.

4)Находятся в завершающей стадии и подготавливаются к печати две работы по исследованию распадов e0, и. Эти распады мало изучены, но представляют значительный научный интерес. Первый может дать возможность поиска нарушения Т-инвариантности по измерению параметра асимметрии, а второй наблюдать возможные отклонения от стандартной электрослабой теории.

Рис.3. Результаты выделения распада 0.

4) Продолжалось совершенствование установки ИСТРА+: изготовлен и собран на пучке новый уникальный широкоаппертурный пороговый черенковский счётчик. Он предназначен для триггерного выделения событий с вторичными электронами, что должно позволить улучшить качество отбираемых событий и изучить целый класс редких распадов пионов и каонов среди вторичных частиц которых имеются электроны.

5) Продолжались работы по конструированию и изготовлению образцов детекторов для новой установки ОКА, предназначенной продолжить программу исследований редких распадов на новом качественном уровне. Были сконструированы, изготовлены и испытываются образцы охранной системы установки, предназначенные для регистрации низкоэнергичных фотонов от распадов пионов и каонов на установке ОКА. Элементы системы – это блоки электромагнитных калориметров из чередующихся тонких слоёв сцинтилляторов и свинца. Заказаны быстродействующие пучковые пропорциональные камеры, усилительная и регистрирующая электроника к ним.

6) Сотрудники лаборатории активно участвовали в подготовке будущему прецизионному эксперименту по исследованию ультраредких распадов (на уровне 10-10 -10-12)на установке СКМ(Лаб. им. Э.Ферми, США). Участие заключалось в проведении расчётов, моделировании изучаемых процессов, подготовке программ исследований и конструировании отдельных детекторов установки.

Рис.4. Эскиз конструкции BIVS (Beam Interaction Veto System) для установки СКМ (Лаб.им. Э.Ферми, США).

На рис.4 показан эскизный проект детектора для регистрации фоновых пучковых частиц установки СКМ, спроектированной сотрудниками Лаборатории. Проведены расчёты загрузки установки различными частицами пучка и гало. Результаты опубликованы в виде СКМ технической работы (см. ниже).

7) Традиционно большое внимание уделялось педагогической работе. Два аспиранта закончили обучение в аспирантуре. Принято два новых аспиранта и два студента-стажёра из МФТИ.

Публикации.

70. Search for light pseudoscalar sgolstino in K decays Preprint IHEP 2003-20, Protvino, 2003. Послано в печать Phys. Lett.(2004).
71. Study of the 0 decay. Phys. Lett. B581(2004)31.
72. Study of the e0 decay. Phys. Lett. B589(2004)111.
73. The Investigation of the BIVS Loads. CKM notes, (CRV 94), January, 2004.

Доклады.

74. “Recent ISTRA+ results on kaon decays”. Report on the Intern. Conf. on High Energy Physics, Beijing, August, 2004.
75. “The Radiative Pion Decays”. 13th Intern. Seminar on high energy physics. QUARKS-2004, Pushkinskie Gory, May 2004.
76. “Редкие распады элементарных частиц”. Школа-семинар для студентов и молодых учёных “Фундаментальные взаимодействия и космология”, 2004.

Подготавливаются две бакалаврские работы студентами стажёрами МФТИ С.Н. Майоровым и А.В. Нечпаем.

Краткое содержание работы на следующий год.

Завершение и публикация результатов исследования распадов e0, и 0.

Исследование возможности получения результатов по распадам e00, е и 00 и др.

Продолжение совершенствования детекторов установки ИСТРА.

Испытания пропорциональных камер в плазменном режиме с целью увеличения их быстродействия для работы в условиях высокой интенсивности. Создание испытательного стенда.

Изготовление аппаратуры для новой установки ОКА. Например, сцинтилляционного годоскопа большой площади (2х2 м2).

Проведение конструкторских, расчётных и других подготовительных работ для установки СКМ(США).

Работа со студентами-стажёрами, подготовка бакалаврских дипломов.

Нейтринная астрофизика, нейтринная и гамма астрономия, физика космических лучей, проблема солнечных нейтрино

Разработка и создание нейтринных телескопов в низкофоновых подземных лабораториях и глубоко под водой для исследования природных потоков нейтрино и других элементарных частиц

Галлий-германиевый нейтринный телескоп

Руководитель темы: Владимир Николаевич Гаврин

Измерение потока солнечных нейтрино Галлий-германиевым нейтринным телескопом

В 2004 году продолжались измерения потока солнечных нейтрино на Галлий-германиевом нейтринном телескопе (ГГНТ) и анализ полученных данных. C апреля 2004 года эти работы выполнялись одновременно с калибровкой Галлий-германиевого нейтринного телескопа искусственным источником нейтрино 37Ar, и в этой связи извлечения единичных атомов 71Ge проводились из 25-тонной металлической галлиевой мишени и полученные образцы доставлялись ежемесячно в Национальную подземную лабораторию Гран Сассо (Италия) для регистрации их распадов.

С января по ноябрь 2003 года на ГГНТ выполнено 11 измерений. Объединённый анализ данных законченных счетом измерений за 14-летний период измерений с января 1990 по декабрь 2003 года дает величину скорости захвата солнечных нейтрино с энергией 0.233 МэВ на галлии, равную 66.9+5.3/-5.0 SNU, основной вклад в которую дают нейтрино от изначальной реакции термоядерного синтеза, так называемой рр-реакции, которая в основном (более 98%) обеспечивает энерговыделение в Солнце.

В 2004 году завершён монтаж участка по регенерации галлия из экстракционных растворов для введения в активную часть мишени ГГНТ.

Исследование возможности создания полупроводникового детектора солнечных нейтрино и тёмной материи на основе объёмных кристаллов GaAs

Продолжались работы по исследованию возможности создания полупроводникового детектора солнечных нейтрино и тёмной материи на основе объёмных кристаллов GaAs. Выполнялось исследование структурных свойств кристаллов арсенида галлия, выращенных из раствора-расплава в интервале температур 990 – 1160 °С, посредством визуального и микроскопического изучения поперечных сечений слитков, обработанных в селективном АВ-травителе. Кристаллы, выращенные в изотермических условиях, имели поликристаллическую структуру с размерами зерен от ~ 5 мм у фронта затравления до ~ 1 мм в конце слитка. Кристаллы, выращенные в условиях температурного градиента по раствору-расплаву, характеризовались наличием монокристаллического участка протяженностью 1 – 10 мм до образования блочной структуры. Оптимальными с точки зрения монокристаллического роста являются температурные градиенты 25 и 15 °С/см в области затравки и раствора-расплава, соответственно, при скорости опускания затравки от 0.1 до 0.4 мм/час в интервале температур 990 – 1160 °С.

Калибровка Галлий-германиевого нейтринного телескопа с использованием изотопа 71As

Выполнены работы по калибровке Галлий-германиевого нейтринного телескопа с использованием изотопа 71As. Изучена возможность получения изотопа 71As в реакции 69Ga(3He, n)71As. Исследованы свойства соединений, содержащих мышьяк в степенях окисления +3 и +5. Разработана методика перевода мышьяка из одного окисленного состояния в другое. Проведены эксперименты по разделению мышьяка и германия в растворах с помощью экстракции четыреххлористым углеродом. Исследована возможность цементации мышьяка на металлическом галлии с целью разработки методики введения носителя 71As в германиевую мишень телескопа, а также возможность добавления носителя, полученного без использования цементации. Точность эксперимента может понизиться вследствие значительной наработки 71Ge вследствие распада 71As (Т1/2=2.72 дн). Сделано заключение, что ожидаемые от эксперимента по калибровке Галлий-германиевого нейтринного телескопа результаты не могут служить абсолютным доказательством правильности определения эффективности извлечения 71Ge, образующегося в результате захвата солнечных нейтрино. Процесс, приводящий к образованию этого изотопа при распаде 71As все же не идентичен процессам, происходящим в мишени телескопа в период экспозиции солнечными нейтрино. Тем не менее, удачный эксперимент послужил бы дополнительным подтверждением правильности работы Галлий-германиевого нейтринного телескопа.

Основные результаты, полученные в ходе выполнения проекта.

Изготовлен искусственный источник нейтрино 37Ar, проведено 10 сеансов облучения мишени Галлий-германиевого нейтринного телескопа.

Получен результат 14-летних измерений (1990-2003) скорости захвата солнечных нейтрино на металлическом галлии 66.9 +5.3/-5.0 SNU (SNU = 1 взаимодействие в секунду в мишени, содержащей 1036 атомов взаимодействующего с нейтрино изотопа).

Введён в эксплуатацию участок по регенерации галлия для Галлий-германиевого нейтринного телескопа.

Публикации.

77. SAGE Collaboration*, Present Status of SAGE, poster presentation at Neutrino 2004 Int.coference, Paris, June 14-19, 2004.
78. V.N.Gavrin, Calibration of the Gallium-Germanium Neutrino Telescope using artificial 37Ar neutrino source, oral presentation at the 37Ar project International Collaboration workshop held at Neutrino 2004 conference in Paris June 14-19, 2004.
79. А.В.Марков, В.И. Биберин, А.Я.Поляков, Н.Б.Смирнов, А.В.Говорков, Ю.П.Козлова, В.Н.Гаврин, Е.П.Веретенкин, Т.Дж. Боулс «Зависимость электрофизических параметров арсенида галлия от температуры кристаллизации при выращивании из раствора-расплава». Тезисы докладов X Национальной конференции по росту кристаллов. Москва, 13-17 декабря 2004.
80. Е.М.Вербицкая, В.К.Ерёмин, А.М.Иванов, Н.Б.Строкан, В.И.Васильев, В.Н.Гаврин, Е.П.Веретенкин, Ю.П.Козлова, В.Б.Куликов, А.В.Марков, А.Я.Поляков. «Характеристики детекторов ядерного излучения на основе полуизолирующего арсенида галлия». Физика и техника полупроводников, том 38, вып. 4, 2004, 490-497.

*SAGE Collaboration

1J.N.Abdurashitov, 2 T.J.Bowles, 4B.T.Cleveland, 2S.R.Elliott, 1V.N.Gavrin, 1S.V.Girin, 1V.V.Gorbachev, 1P.P.Gurkina, 1T.V.Ibragimova, 1A.V.Kalikhov, 1N.G.Khairnasov, 1T.V.Knodel, 1I.N.Mirmov, 3J.S.Nico, 1A.A.Shikhin, 1E.P.Veretenkin, 1V.M.Vermul, 4J.F.Wilkerson, 1V.E.Yants, 1G.T.Zatsepin

1 Institute for Nuclear Research RAS

2Los Alamos National Laboratory, NM USA

3National Institute of Standards and Technology, MD USA

4University of Washington, WA USA

Краткое содержание работы на следующий год.

В 2005 году лаборатории РХМДН и ГГНТ планируют:

продолжение извлечений на ГГНТ, анализ получаемых данных;

продолжение работ по восстановлению активной части галлиевой мишени;

продолжение исследования возможности создания полупроводникового детектора солнечных нейтрино и тёмной материи на основе объёмных кристаллов GaAs;

продолжение работ по созданию детектора LiF.

Аргоновый источник нейтрино

Руководитель темы: Евгений Павлович Веретёнкин

Разработка технологии высокоточного измерения активности нейтринного источника на основе 37Ar с использованием пропорционального счётчика.

Разработана и создана установка для измерения активности нейтринного источника с использованием пропорционального счётчика. Проведены испытание и калибровка установки. Разработан метод измерения скорости счёта детекторов до 106с-1 и создана компьютерная программа сбора и обработки данных. Разработанная технология применена в измерениях активности 37Ar из 2-х пилотных сборок, прошедших облучение в БН-600 в течение одной микрокомпании. Величина активности наработанного 37Ar определена по измеренной на основе разработанной методики счёта высоких интенсивностей скорости счёта в пропорциональном счётчике и коэффициента деления газа.

Суммарная активность 37Ar из 2-х пилотных сборок на момент окончания облучения составила 61.80 +/- 0.69 кКи.

Измерение активности нейтринного источника на основе 37Ar калориметрическим методом.

Проведена модернизация калориметрической установки и выполнена калибровка калориметра с помощью эталонных нагревателей, изготовленных из различных материалов и имеющих различные тепловые характеристики. Активность источника, определенная по 11-ти измерениям, составляет на 30 апреля 2004, 4:00 утра 431.7±10.2 кКи.

Калибровка Галлий-германиевого нейтринного телескопа искусственным источником нейтрино 37Ar

При проведении калибровочного эксперимента использовалась в точности те же технологические процессы, что и в реальном эксперименте по регистрации солнечных нейтрино. Была проведена работа по перераспределению галлиевой мишени между химическими реакторами телескопа. Масса галлиевой мишени, участвующей в калибровочном эксперименте составляла 13100 кг. Эта величина обусловлена рабочими размерами реактора №6, предназначенного для проведения облучений.

Эксперимент по калибровке Галлий-германиевого нейтринного телескопа начался 30 апреля 2004, когда искусственный источник нейтрино на основе Ar-37 был доставлен в Баксанскую нейтринную обсерваторию и в 4:00 утра с помощью манипулятора помещен в галлиевую мишень.

Выполнено 10 сеансов облучения галлиевой мишени искусственным источником нейтрино 37Ar. Счёт количества атомов 71Ge, образовавшихся в проведенных сеансах облучения, продолжается и будет закончен к середине января 2005 года.

Основные результаты, полученные в ходе выполнения проекта.

Изготовлен искусственный источник нейтрино 37Ar активностью ~430 кКи, излучающий моноэнергетические 815 кэВ нейтрино, и выполнен цикл из 10-ти облучений мишени Галлий-германиевого нейтринного телескопа.

Публикации.

81. SAGE Collaboration*, Present Status of SAGE, poster presentation at Neutrino 2004 Int.conference, Paris, June 14-19, 2004.
82. V.N.Gavrin, Calibration of the Gallium-Germanium Neutrino Telescope using artificial 37Ar neutrino source, oral presentation at the 37Ar project International Collaboration workshop held at Neutrino 2004 conference in Paris June 14-19, 2004.
83. E.P.Veretenkin, Preparation of 37Ar neutrino source, oral presentation at the 37Ar project International Collaboration workshop held at Neutrino 2004 conference in Paris June 14-19, 2004.
84. V.V.Gorbachev, Counting of 71Ge atoms in the 37Ar calibration experiment, oral presentation at the 37Ar project International Collaboration workshop held at Neutrino 2004 conference in Paris June 14-19, 2004.
85. I.N.Mirmov, Measurement of activity of 37Ar neutrino source, oral presentation at the 37Ar project International Collaboration workshop held at Neutrino 2004 conference in Paris June 14-19, 2004.
86. Д.Н.Абдурашитов, В.Н.Гаврин, В.В.Горбачев, Т.В.Ибрагимова, А.В.Калихов, А.А.Шихин, Метод измерения больших скоростей счёта детекторов ионизирующего излучения с высокой точностью, направлено в печать в журнал «Приборы и техника эксперимента» (2004).

Краткое содержание работы на следующий год.

В 2005 году лаборатории РХМДН и ГГНТ планируют:

выполнение работ по повышению точности измерения активности нейтринного источника 37Ar калориметрическим методом;

выполнение калибровки счетных каналов системы регистрации телескопа и пропорциональных счетчиков с использованием эталонной активности 71Ge;

высокоточное измерение активности нейтринного источника 37Ar с использованием пропорционального счетчика на основе методики, разработанной на 1-ом этапе календарного плана 2004 года.

Спектрометр быстрых нейтронов

Руководитель темы: Джонрид Нариманович Абдурашитов

Проект существенным образом направлен на демонстрацию принципа высокого (порядка 10% для энергии нейтронов 14 МэВ) аппаратного разрешения. Этой цели были подчинены выбор сцинтиллятора и литиевой добавки, ФЭУ, конструкции отдельной секции и всего детектора, алгоритма работы системы регистрации и проч. В ходе выполнения проекта были проведены работы по заполнению секций, частичному монтажу и испытательным измерениям отдельных секций. Были получены следующие результаты.

1. При проведении калибровки секции, залитой сцинтиллятором с литием, выяснилось следующее. Пик комптоновской ступеньки 60Co, соответствующий 1 МэВ электронной шкалы, формируется в среднем 90 ф.э. Это почти в 2 раза выше по сравнению с теми оценками, которые имелись на основании измерений отдельных образцов сцинтиллятора. Увеличение числа фотоэлектронов в сигнале ведет к повышению разрешения.

2. При облучении секции, залитой литиевым сцинтиллятором, источником тепловых нейтронов было определено, что пик захвата нейтронов на 6Li формируется в среднем 45 ф.э. (что соответствует 450 кэВ электронной шкалы). Это значительно превышает темновой шум ФЭУ. Кроме того, сам захватный пик определяется с удовлетворительным разрешением.

3. Расчёты показывают, что концентрация 1.6 г/л по 6Li в данном сцинтилляторе должна обеспечивать около 90% эффективности захвата тепловых нейтронов в отдельной секции. Измерения эффективности с источником нейтронов дают эффективность 95%. Т.обр., прогноз по эффективности и измеренное значение находятся в удовлетворительном согласии.

Публикации.

87. J.N. Abdurashitov, V.N. Gavrin, A.V. Kalikhov, A.A. Shikhin, V.E.Yantz et al. Ядерная физика, т.63, №7, с.1349, 2000
88. J.N. Abdurashitov, V.N. Gavrin, A.V. Kalikhov, A.A. Shikhin, V.E.Yantz et al. Письма в ЭЧАЯ, 6[109]-2001, с.53
89. J.N. Abdurashitov, V.N. Gavrin, A.V. Kalikhov, A.A. Shikhin, V.E.Yantz et al. Труды 12-й Межд. Школы «Частицы и Космология», Баксанское ущелье, Кабардино-Балкария, Апрель 2003, в печати
90. J.N. Abdurashitov, V.N. Gavrin, A.V. Kalikhov, A.A. Shikhin, V.E.Yantz et al. Proceed. of NANP-2003, Dubna, in press.

Краткое содержание работы на следующий год.

Заполнение всех 16 секций детектора литиевым сцинтиллятором с добавкой лития;

Окончательный монтаж детектора и системы регистрации;

Проведение измерений разрешения и эффективности по нейтронам.

Разработка литиевого метода регистрации солнечных нейтрино

Руководитель темы: Анатолий Васильевич Копылов

Разработан экспериментальный модуль на 500 кг лития, являющийся базовым элементом полномасштабного детектора на 10 тонн лития. Размеры экспериментального модуля выбраны исходя из перспективы размещения литиевого детектора в действующих горных выработках Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН.

Выполнено технико-экономическое обоснование пилотной установки литиевого детектора на базе экспериментального модуля.

Разработана стендовая установка для исследования технологических вопросов извлечения бериллия из лития высокой чистоты. Выполнен основной объём механосборочных работ, в настоящее время идёт монтаж электрооборудования.

Продолжаются измерения концентрации урана-238 (по висмуту-214) и тория-232 (по таллию-208) в партии лития высокой чистоты массой 30 кг.

Выполнен расчёт фонового образования бериллия-7 от нейтронов горных пород.

Основные результаты, полученные в ходе выполнения проекта.

В настоящее время данные экспериментов с солнечными нейтрино и эксперимента KamLAND позволяют выделить разрешенную область параметров нейтринных осцилляций:

m2=7.9(+0.6/-0.5)x10-5 eV2 и tg2= 0.40+0.10/-0.07 при этом эксперимент KamLAND допускает оба знака для разности квадратов масс m122, а данные экспериментов с солнечными нейтрино совместимы только с положительным знаком этой величины. Окончательное решение этого вопроса требует проверки в прямом эксперименте, что в настоящее время не представляется возможным. Однако есть возможность исследовать этот вопрос косвенным путем – через сравнение прецизионных данных по измерению угла смешивания для нейтрино и антинейтрино. Данные экспериментов с солнечными нейтрино потенциально могут содержать новые явления, до сих пор не учтённые теоретическими моделями. Если это так, то они должны проявиться в различии получаемых результатов в этих двух классах различных экспериментов (A.Kopylov “About the sign of m122”, arXiv:hep-ph/0411031). Поэтому становится актуальным прецизионное измерение угла смешивания в экспериментах с солнечными нейтрино и с антинейтрино от реактора. Чтобы измерить прецизионно угол смешивания для антинейтрино необходимо измерить эффект на расстоянии от реактора, соответствующему максимальному эффекту от осцилляций (минимуму скорости захвата антинейтрино протоном мишени). Это соответствует примерно 50-60 км от реактора в зависимости от точного выбора диапазона измеряемых энергий. При этом показано (H.Minakata et al., hep-ph/0407326), что для мощности реактора примерно 20 ГВт можно рассчитывать получить точность примерно 3%. В экспериментах с солнечными нейтрино необходимо измерить прецизионно энергетический спектр от рассеяния pp-нейтрино на электроне (такие проекты сейчас разрабатываются) и, помимо этого, измерить эффект от бериллиевых нейтрино (с погрешностью примерно 10%) и от CNO нейтрино (с погрешностью примерно 30%).

Измерение потока бериллиевых нейтрино с точностью примерно 10% по-видимому будет выполнено в ближайшие 5-10 лет на создаваемых в настоящее время установках (Borexino и др.).

Измерение потока CNO нейтрино требует более высокой чувствительности и представляется маловероятным, что эта задача будет решена в ближайшем будущем с помощью электронных детекторов. Здесь снова может быть полезен радиохимический метод. Нами показано, что точность измерения 10% на литиевом детекторе позволяет определить поток нейтрино от CNO цикла с погрешностью примерно 30%, т.е. как раз то, что требуется для прецизионного (точность порядка 1%) измерения угла смешивания для солнечных нейтрино. Такую точность можно получить с 10 тоннами лития в качестве мишени за 4 года эксперимента. Показано также, что заявленная точность 10% может быть получена при использовании для счёта бериллия-7 низкофонового гамма спектрометра с использованием германиевых детекторов высокой чистоты; при этом счёт идет по гамма линии 478 кэВ, наблюдаемой в 10.4 % случаев распада бериллия-7 на возбуждённый уровень лития-7. Эффективность счёта по такой методике невысока (примерно 8%), но она достаточна для получения требуемой статистики.

По результатам работы на стендовых установках было доказано, что бериллий извлекается из лития в термостатическом режиме. Продемонстрировано влияние примесей (натрий, калий) на процесс извлечения, тем самым обоснована необходимость использования лития высокой чистоты.

Были разработаны конструкция фильтрующего элемента для эффективного извлечения бериллия из металлического лития и конструкция прогреваемого разъёмного соединения, которые используются нами по настоящее время.

Продолжаются измерения содержания урана и тория в образце лития высокой чистоты массой 30 кг. Используется низкофоновый гамма спектрометр на основе кристалла NaI(Tl) диаметром 300 мм и высотой 200 мм в защите от окружающего гамма фона. Согласно предварительным результатам измерений верхний предел на содержание урана-238 (по висмуту-214) и тория-232 (по таллию-208) составляет 10-8 г/г.

Публикации.

91. Доклад А.Соломатина на Баксанской школе «Частицы и космология» A.Kopylov, I.Orekhov, V.Petukhov, A.Solomatin, G.Zatsepin, M.Arnoldov Development of the technology of a radiochemical lithium detector of solar neutrinos.
92. Доклад А.Копылова на LowNu2003 A.Kopylov Lithium detector of solar neutrinos as a stringent test of the theory of stellar evolution.
93. Доклад А.Копылова на NANP2003, опубликован: A.Kopylov, I.Orekhov, V.Petukhov, A.Solomatin, A.Arnoldov Lithium experiment on solar neutrinos to weight the CNO cycle Опубликована в журнале «Ядерная физика» Vol. 67, No. 6, 2004, pp. 1204 -1209
94. A.Kopylov, V.Petukhov A lithium Experiment as the Stringent Test of the Theory of Stellar Evolution arXiv:hep-ph/0301016,
95. A.Kopylov, V.Petukhov Lithium Experiment in the Interplay of Solar and Neutrino Physics arXiv:hep-ph/0306148,
96. A.Kopylov, V.Petukhov The Sensitivity of a Lithium Experiment on Solar Neutrinos to the Mixing Angle 12. arXiv:hep-ph/0308004;
97. A.Kopylov, I.Orekhov, V.Petukhov, A.Solomatin, A.Arnoldov Lithium experiment on solar neutrinos to weight the CNO cycle arXiv:hep-ph/0310163 Опубликована в журнале «Ядерная физика» Vol. 67, No. 6, 2004, pp. 1204 -1209
98. A.Kopylov “About the sign of of m122.” arXiv:hep-ph/041103
99. Популярная статья в журнале «Природа» А.Копылов «Солнечные нейтрино: новые результаты» Опубликована в февральском (2004 г.) номере журнала «Природа».

Краткое содержание работы на следующий год.

Завершить работу по созданию стендовой установки для исследования технологических вопросов извлечения бериллия из лития высокой чистоты. Выполнить исследовательские работы на стендовой установке. Продолжить изучение фоновых каналов генерации бериллия-7.

Завершить измерение содержания урана и тория в литии.

Приступить к созданию пилотной установки литиевого детектора на 500 кг лития в качестве первого модуля полномасштабного литиевого детектора (всего 20 модулей). Пилотная установка на начальном этапе будет расположена на площадке в Троицке и на ней планируется измерить скорость генерации бериллия-7 от нуклонной компоненты космических лучей. Это позволит снять кривую извлечения бериллия из лития и измерить время удержания бериллия на фильтрующих элементах как один из важнейших параметров в технологии литиевого детектора. После завершения исследовательских работ на пилотной установке планируется её разместить в действующих горных выработках Баксанской Нейтринной Обсерватории ИЯИ РАН.

Глубоководное детектирование мюонов и нейтрино на оз.Байкал

Руководитель темы: Григорий Владимирович Домогацкий

В эксперименте на Байкальском нейтринном телескопе НТ-200 получено новое, одно из двух наиболее сильных на сегодняшний день ограничений на интенсивность природного диффузного потока нейтрино всех типов, которое составляет E2F <1.0.10-6 GeV cm-2 c-1 sr-1 в диапазоне энергий от 104 ГэВ до 107 ГэВ, а также ограничения на поток электронных антинейтрино с энергией в области W- резонанса E=6.3.106 ГэВ, составляющее F<4.2.10-20 cm-2 c-1 sr-1 GeV-1.

Краткое содержание работы на следующий год.

1. Подъём, анализ состояния, ремонт и частичная замена глубоководного оборудования, элементов несущих конструкций и подводных линий кабельной связи детектора НТ-200 после годичной эксплуатации на оз. Байкал.

2. Запуск и эксплуатация глубоководного нейтринного телескопа НТ-200 на оз. Байкал в режимах тестирования и набора данных.

3. Монтаж, настройка и испытание аппаратуры внешних стрингов глубоководного нейтринного телескопа НТ-200+ и запуск его в эксплуатацию.

4. Обработка и анализ данных глубоководных детекторов НТ-200 и НТ-200+ на оз.Байкал по программам исследования природных потоков мюонов и нейтрино, поиска магнитных монополей и частиц тёмной материи.

5. Разработка фотодетекторов для крупномасштабных астрофизических экспериментов.

6. Продолжение комплексного изучения гидрофизических характеристик глубинных вод оз.Байкал.

Создание установки для поиска спинзависимых взаимодействий WIMP

Руководитель темы: Борис Михайлович Овчинников

В течение 2004 года нами была изготовлена цилиндрическая пропорциональная камера на рабочее давление 150 атм. Камера имела кварцевое окно, покрытое изнутри салицилатом натрия для регистрации сцинтилляционного излучения. При заполнении камеры смесью Xe+50%H2 под давлением 50 атм. и при облучении Со60, а также –частицами были получены ионизационные сигналы. Однако сцинтилляционные сигналы отсутствовали из-за эффекта снятия возбуждения атомов Xe* при их столкновениях с молекулами Н2. Таким образом среда Xe+50%H2 не позволяет использовать для подавления –фона эффект различия отношения Асц./Аиониз. для атомов отдачи и фоновых электронов. Хотя большое сечение рассеяния WIMP на ядрах водорода (примерно на 5 порядков большее, чем на ядрах Хе129 и Ge76) позволяет осуществить с этой средой эффективный поиск спин-зависимых взаимодействий WIMP. Хе позволяет регистрировать WIMP за счёт большого сечения когерентного рассеяния.

Для получения возможности детектирования сцинтилляционного излучения при регистрации атомов отдачи в спин-зависимом рассеянии WIMP нами предлагается осуществить в 2005 году создание детектора, работающего на смеси Хе+10% Не3+1%Н2+50 ррm ТЭА. Водород в смеси должен использоваться для стабилизации пропорционального разряда. Добавки ТЭА вводятся для детектирования со 100% эффективностью сцинтилляционного излучения.

Небольшая добавка Н2 не приведёт к тушению сцинтилляции Хе. Поскольку энергия атомов отдачи Не3 при рассеянии WIMP мала, и поскольку необходимо регистрировать отдельные фотоэлектроны, возникающие при поглощении фотонов сцинтилляции, то в камере должна использоваться регистрация с помощью ФЭУ света ЭЛМ, возникающего в лавинах на нитях анода.

Электромагнитная катастрофа в ультрарелятивистких ударных волнах и механизм излучения гамма всплесков.

Руководитель темы: Борис Евгеньевич Штерн

Гамма-всплески за счет комптонизованного синхротронного излучения

"Gamma-ray bursts from synchrotron self-Compton emission", Stern, Boris E.; Poutanen, Juri

Механизм излучения гамма всплесков до сих пор неясен и остается предметом дебатов. Стандартный синхротронный спектр излучения охлаждающихся электронов слишком мягок, чтобы объяснить наблюдаемые спектры. Альтернативное объяснение - квазитепловая комптонизация при большой компактности встречается с трудностями при объяснении наблюдаемого пика энерговыделения в области сотен кэВ. Показано, что при типичных параметрах, ожидаемых в выбросах гамма-всплесков, наблюдаемые спектры могут быть объяснены обратным комптоном на синхротронном излучении в режиме частичного самопоглощения. При этом прямое синхротронное излучение может быть ответственно за наблюдавшееся оптическое излучение гамма-всплеска GRB 990123, первый комптоноский пик - заклассическое мягкое гамма-излучение всплесков, а второй комптоновский пик - за неоднократно регистрировавшееся ГэВное излучение.

100. Статья опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 352, Issue 3, pp. L35-L39.

Метод слепого поиска "настоящей выборки": применение к проблеме происхождения космических лучей сверхвысоких энергий.

(Blind Search for the Real Sample: Application to the Origin of Ultra-High Energy Cosmic Rays) Boris E. Stern and Juri Poutanen

Предложен метод статистического теста на наличие того или иного эффекта, который не страдает от манипуляций тестируемыми данными a posteriori.

Идея метода - искать настоящую выборку данных среди множества случайно сгенерированных наборов данных (в соотвотствии с нуль-гипотезой), как набор, лучше других подтверждающий проверяемую гипотезу.

В случае успешного поиска эффект подтверждается на уровне статистической значимости 1/N, где N - число случайных наборов данных, среди которых был правильно найден настоящий. Метод применен к задаче поиска корреляций между направлениями прихода космических лучей свехрвысоких энергий и лацертидами. Статистически значимой корреляции не обнаружено.

101. Статья отправлена а Astrophysical Journal Letters, к настоящему времени получен в целом положительный отзыв рецензента. Доложена на конференции Кварки-2004.

Кроме этих работ проводилось широкое исследование проблемы интерпретации спектров гамма-всплесков (работа 1 является отдельным законченным фрагментом этого исследования). По предварительным материалам работы сделано два доклада на конференциях:

102. Совещание участников сети Nordic Collaboration Network по проблемам излучения компактных объектов в саарисельке (Финляндия)
103. Всероссийская астрономическая конференция ВАК-2004.

Создание и калибровка прибора с нейтронной режекцией для прямых исследований спектра первичных лептонов высоких энергий звёзд

Руководитель темы: Рауф Адгамович Мухамедшин

Предложен метод для прямых измерений спектра и массового состава космических лучей в области «колена» (1015-1016 эВ) и спектра первичных электронов при 1011-1013 эВ, основанный на применении прибора принципиально нового типа - ионизационно-нейтронного калориметра, в котором используется новая методика измерения энергии ядерно-электромагнитных каскадов (дополнительно к методу измерения ионизации), основанная на детектировании термализованных испарительных нейтронов, что позволяет увеличить надёжность измерений в области сверхускорительных энергий. Предложено использовать лёгкие вещества как основной материал калориметра, что позволяет при неизменном весе резко увеличить геометрический фактор прибора до значений, недостижимых другими методами.