Методика, практика и результаты использования диэлектрических трековых детекторов для идентификации ядер сверхтяжёлых элементов
Представлены результаты научно-исследовательского сотрудничества Лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флёрова Объединённого института ядерных исследований (ЛЯР ОИЯИ) и Лаборатории элементарных частиц Физического института им. П. Н. Лебедева (ЛЭЧ ФИАН). В статье рассматриваются два направления: поиск следов сверхтяжёлых ядер в метеоритах-палласитах (эксперимент ОЛИМПИЯ) и тестирование различных диэлектрических материалов (стекла и слюды) в качестве детекторов тяжёлых заряженных частиц.
Мультивариантивный амплитудный анализ каскадных распадов частиц на основе фитирования методом ближайших соседей
Оценка правдоподобия методом ближайших соседей реализована в задаче мульвариативного амплитудного анализа каскадных распадов частиц. В этом подходе для описания экспериментальных данных используются Монте-Карло события с весами, зависящими от фитируемых параметров теоретической модели распадов. Каждое из взвешенных событий рассматривается как отдельных вклад в N-мерную функцию плотности вероятности в своей окрестности в пространстве параметров. При этом не требуется ни аналитической модели распадов, ни вычислительно затратной регенерации функции плотности вероятности на каждом шаге фита. Предлагаемый метод позволяет сохранить точную оценку эффектов реконструкции событий в детекторе, не требует больших вычислительных мощностей и может быть эффективно распараллелен для работы на многоядерных ЦПУ. Приведены общее описание настроек фита и демонстрационный пример амплитудного анализа распадов B-мезонов.
Обработка данных экспериментов KEDR и BESIII для R(s) ℯ+ℯ- аннигиляции в теоретико-возмущенческой КХД и определение αs
Экспериментальные данные, полученные коллаборациями KEDR и BESIII при энергиях ниже порогов рождения очарованных кварков, сравниваются с выражениями квантовой хромодинамики (КХД) для безмассового случая (отношение \(R\) в процессе \(e^+e^-\)-аннигиляции), обрезанными на различных порядках теории возмущений. Результаты фитирования демонстрируют зависимость определяемых значений \(\alpha_s(M_Z)\) от порядка обрезания соответствующих приближений. Аппроксимация объединенных данных KEDR и BESIII (с учетом обрезания на масштабе массы \(J/\psi\)-мезона) в приближениях следующего за главным (NLO), следующего за следующим за главным (NNLO) и следующего за следующим за следующим за главным (N3LO) порядков дает следующие результаты: \(\alpha_s(M_Z)=0.1151_{-0.0069}^{+0.0052}\), \(\alpha_s(M_Z)=0.1190_{-0.0081}^{+0.0064}\) и \(\alpha_s(M_Z)=0.1283_{-0.0075}^{+0.0028}\). Наблюдаемая тенденция к росту значений \(\alpha_s(M_Z)\) при повышении порядка приближения связана с влиянием кинематических вкладов типа \(\pi^2\) в коэффициенты отношения \(R\) (не полностью контролируемых в рамках асимптотических разложений теории возмущений), которые возникают вследствие аналитического продолжения из области пространственно-подобных энергий в область времени-подобных энергий. Обсуждаются вопросы применения разложений теории возмущений фиксированного порядка и учета эффектов аналитического продолжения. Исправлено: 28 июля 2026 (внесены изменения в уравнения (12)–(14), также после них было добавлено ещё одно уравнение)Суперсимметрия в ЛТФ: недавние достижения в двух направлениях
Десять лет назад в статье [1] был дан краткий исторический обзор исследовательской деятельности сектора «Суперсимметрия» Лаборатории теоретической физики им. Н. Н. Боголюбова (ЛТФ) за более чем пятьдесят лет ее существования. В честь 70-летия Объединенного института ядерных исследований в данной статье представлены недавние достижения в области суперсимметрии. В частности, рассмотрены вопросы построения квантовых эффективных действий суперполей в 6D, N = (1, 0) суперсимметрии и суперполевые формулировки теорий с N = 2 высшими спинами не массовой оболочки. В обоих случаях решающую роль играет подход гармонических суперпространств. Исправлено: 28 July 2026 (название статьи было изменено, во введении была вставлена сноска, добавлены две ссылки)
Импульсные быстрые реакторы
В 1960 году в ОИЯИ начал работать ИБР — первый в мире импульсный реактор периодического действия на быстрых нейтронах. С 1984 года эксплуатируется реактор второго поколения ИБР-2. Представлен анализ характерных особенностей реакторов типа ИБР, основной из которых является нестабильность колебаний мощности. Предлагается описание концептуального проекта реактора третьего поколения «НЕПТУН», который решает проблему нестабильностей и открывает новые возможности для исследований с использованием нейтронных пучков.
Классификация мюонных треков от распадов чармония и пионных треков в модели детектора SPD с использованием нейронных сетей
В исследовании были применены методы машинного обучения для идентификации частиц при моделировании детектора SPD на коллайдере NICA. Представлены результаты идентификации мюонных треков, возникающих в результате распада чармония, и пионных треков в области промежуточных импульсов (1,5–2,5 ГэВ/c). Полученная точность классификатора составляет 77% при сохранении 99% мюонов и подавлении 48% пионов. Эффективность разработанного бинарного классификатора продемонстрирована путем подавления фоновых событий в распадах J/ψ → µµ .
Температурно-зависимые конформационные изменения бета-амилоида 42 в билипидных слоях DPPC
На конформационное поведение пептида амилоида- β 42 (Aβ42) существенное влияние оказывает физическое состояние окружающего его липидного окружения. Влияние температуры на структуру A β 42 в бислоях дипальмитоилфосфатидилхолина (DPPC) исследовалось с использованием методов кругового дихроизма (КД), рамановской спектроскопии и молекулярной динамики (МД). В исследовании рассматривались две температурные фазы: комнатная температура (RT ≈ (25±2)°C), соответствующая гель-фазе DPPC, и (48±2)°C, отвечающая жидкокристаллической фазе, выше температуры фазового перехода липидов. Измерения методом КД-спектроскопии показали явный температурно-зависимый структурный переход пептида. При комнатной температуре пептид A β 42 характеризовался конформацией, обогащенной β -структурами, тогда как при температуре (48±2)°C спектры указывали на заметное увеличение доли α -спиралей, что свидетельствует об усилении упорядоченности полипептидной цепи в условиях жидкофазного состояния. Рамановский спектральный анализ подтвердил эту тенденцию, продемонстрировав увеличение вклада α -спиральных компонентов, сопровождающееся уменьшением доли β -структур при нагревании. Незначительные изменения колебательных маркеров липидов также указывали на повышенную гибкость ацильных цепей и возросшую текучесть бислоя в высокотемпературном состоянии. Кроме того, МД-моделирование выявило увеличение содержания α-спиральных структур и более глубокое внедрение пептидов в неупорядоченный бислой по сравнению с упорядоченной гелевой фазой. Результаты экспериментальных и вычислительных исследований показывают, что текучесть мембраны выше фазового перехода DPPC способствует стабилизации α -спиральной структуры A β 42. Также подчёркивается важность температуры как ключевого параметра, который определяет конформационное равновесие между пептидами и липидами. Полученные результаты обеспечивают фундаментальную основу для понимания того, как температурные условия модулируют взаимодействия амилоида с мембраной, что важно для выяснения ранних молекулярных событий, связанных с патологиями, вызванными амилоидом.
Поиск легкой темной материи и проявлений темного сектора на ускорителе SPS СERN в эксперименте NA64: и др.
С момента своего старта в 2016 году эксперимент NA64 положил начало поискам легкой темной материи (ЛТМ) с помощью электронных [1], позитронных [2], мюонных [3] и адронных [4] пучков. Эксперимент успешно выполнил основные задачи, изложенные в отчете Европейской стратегии по физике частиц за 2018 год, и даже превзошел их, получив результаты, демонстрирующие способность работать в практически бесфоновом режиме. В рамках инициативы ЦЕРНа "Физика за пределами коллайдера" (Physics Beyond Collider) вклад NA64 признан взаимодополняющим и заслуживающим дальнейшего продолжения. Главное преимущество этого метода по сравнению с подходами, основанными на beam-dump пучка, заключается в том, что вероятность появления сигнала пропорциональна (константа связи) 2 , а не (константа связи) 4 , что уменьшает требуемое пучковое время для достижения той же чувствительности. Чтобы в полной мере использовать физический потенциал NA64, проведенное во время LS3 обновление позволит NA64 работать практически в бесфоновом режиме при более высокой интенсивности пучков SPS. Запланированные модернизации включают (а) улучшение герметичности установки с помощью нового адронного калориметра вето, (б) улучшение идентификации частиц благодаря модернизации детектора синхротронного излучения и (в) возможность увеличения интенсивности за счет модернизированной электроники. Коллаборация NA64 продолжит набор и анализ данных в сеансах которые начнутся после апгрейда Большого адронного коллайдера. Ожидаемое количество зарегистрированных электронов (∼10 13 ), позитронов (∼10 11 ) (40 и 60 ГэВ) и мюонов (∼2×10 13 ) на мишени позволит NA64 исследовать новые кинематические области поиска легкой темной материи, что может привести к открытию или окончательному исключению большинства хорошо обоснованных моделей легкой темной материи.
Симметрии безмассовой КХД
В статье делается педагогический обзор некоторых теоретических результатов, касающихся воображаемого мира, в котором один кварк или несколько кварков имеют строго нулевую массу.
Гигантский дипольный резонанс и связанные с ним возбуждения, зависящие от спина
Зависящее от времени уравнение Хартри-Фока решено методом Моментов Функции Вигнера с учетом спиновых степеней свободы. Энергии и приведенные вероятности переходов K π = 0 − , 1 − и 2 − возбуждений вычислены для 164 Dy, взятого в качестве примера. Спиновые степени свободы приводят к возникновению электрического спин-дипольного резонанса. В работе исследуются его свойства и взаимодействие с Гигантским Дипольным Резонансом. Обсуждается расщепление спинового M2 -резонанса, вызванное деформацией. Результаты расчетов сравниваются с экспериментальными данными и другими теоретическими исследованиями.
Взаимодействия экзотических нейтралино, образующих тёмную материю, с нуклонами в U (1) расширениях МССМ, происходящих из E6 ТВО
Сокращение аномалий в U (1) расширениях минимальной суперсимметричной (СУСИ) стандартной модели (МССМ), которые появляются в качестве низкоэнергетического предела E 6 Теории Великого Объединения (ТВО), предполагает наличие экзотической материи. Легчайшее экзотическое нейтралино в этих моделях может быть стабильным, внося вклад в плотность холодной тёмной материи. В работе рассматриваются взаимодействия таких нейтралино с нуклонами в рамках расширения МССМ с дополнительной U (1) N калибровочной симметрией (СE 6 ССM). В частности, изучаются ограничения на константы взаимодействия данных состояний, которые обусловлены экспериментами по поиску частиц тёмной материи. Полученные результаты обобщаются на другие СУСИ модели с дополнительной U (1) калибровочной симметрией, которые возникают из E 6 ТВО.
Операторы SMEFT в редких процессах с несколькими топ-кварками
В настоящее время эффективная теория поля Стандартной модели (SMEFT) является общепринятым формализмом для параметризации возможных отклонений от Стандартной модели и для объединения информации из различных каналов в рамках глобальных анализов. В данном обзоре рассматриваются релевантные исследования, в которых получены ограничения на коэффициенты Вильсона эффективных операторов размерности шесть из процессов рождения трёх и четырёх топ кварков. Показана комплементарность этих каналов, а также рассмотрены основные ограничения, проблемы и перспективы развития данного направления. Кроме того, приведены краткое введение в формализм SMEFT и обсуждение вопроса о возможном нарушении пертурбативной унитарности в рамках усечённого EFT-описания.
Структуры, магнитные состояния и индуцированные давлением явления в сложных наноразмерных магнитных оксидах
В работе представлены результаты недавних исследований кристаллической и магнитной структуры сложных наноразмерных оксидов марганца и железа, полученные методами нейтронной дифракции, рентгеновской дифракции и других комплементарных методов исследований в широком диапазоне термодинамических параметров (температуры и давления). В наноструктурированных манганитах La 1-x Sr x MnO 3 ( x =0.28−0.47) обнаружено сосуществование ферромагнитного (ФМ) и А-типа антиферромагнитного (АФМ) магнитных состояний, что указывает на образование наночастиц типа «ядро-оболочка» с различными структурными и магнитными особенностями внутренней и внешней компонент наночастицы. Воздействие высокого давления значительно изменяет соотношение долей ФМ и АФМ фаз в наноструктуированных манганитах. Для наноструктурированного феррита Zn 0.34 Fe 2.53 O 4 определено распределение атомов цинка и железа в кристаллической структуре, а также получены параметры кристаллической и магнитной структуры этого соединения. Обнаружено наличие кислородных вакансий и рассчитано их относительное количество. В соединении Zn 0.34 Fe 2.53 O 4 , а также в аналогичном феррите CoFe 2 O 4 при высоких давлениях наблюдается постепенный структурный фазовый переход из исходной кубической структуры типа шпинели в орторомбическую пост-шпинельную фазу. В случае феррита CoFe 2 O 4 обнаруженный фазовый переход сопровождается подавлением исходной ферримагнитной фазы. Примечательно, что в большинстве случаев наноразмерных манганитов и ферритов особенности кристаллической структуры и упорядоченных магнитных состояний заметно отличаются от соответствующих объёмных форм этих материалов. Подробно обсуждаются микроскопические структурные механизмы, ответственные за это различие. Исправлено: 24 апреля 2026 (были исправлены неверный порядок авторов и аффилиация одного из них)
Рассеяние ядер на мишенях 12C и 27Al в полной теории Глаубера
Используя метод производящей функции, проведены вычисления сечений рассеяния ядер в теории Глаубера с учетом всех порядков взаимодействия. Результаты получены для рассеяния ряда изотопов легких ядер на мишенях 12 C и 27 Al. Представлены радиусы ядер, найденные путем сравнение вычисленных сечений с экспериментальными данными.
Многофункциональный информационно-вычислительный комплекс ОИЯИ
Многофункциональный информационно-вычислительный комплекс (МИВК) ЛИТ ОИЯИ является ключевым звеном сетевой и информационно-вычислительной инфраструктуры ОИЯИ. МИВК рассматривается как уникальная базовая установка ОИЯИ и играет определяющую роль в научных исследованиях, для проведения которых требуются современные вычислительные мощности и системы хранения. Уникальность МИВК обеспечивается сочетанием всех современных информационных технологий от сетевой инфраструктуры с пропускной способностью от 2х100 Гбит/с до 4х100 Гбит/с, распределенной системой обработки и хранения данных, основанной на грид технологиях и облачных вычислениях, гиперконвергентной вычислительной инфраструктурой на жидкостном охлаждении для суперкомпьютерных приложений. Многофункциональность, высокая надежность и доступность в режиме 24х7x365, масштабируемость и высокая производительность, надежная система хранения данных, информационная безопасность и развитая программная среда являются основными требованиями, которым удовлетворяет МИВК. Надежность и доступность МИВК обеспечивается развитой системой высокоскоростных телекоммуникаций и современной локальной сетевой инфраструктурой, а также надежной инженерной инфраструктурой, обеспечивающей гарантированное энергообеспечение и холодоснабжение серверного оборудования. МИВК является основой для вычислительных экспериментов на ускорительном комплексе NICA. Эксперименты BM@N, MPD и SPD интенсивно используют все вычислительные компоненты и системы хранения данных МИВК. Являясь частью глобальной вычислительной сети LHC, МИВК выступает в качестве Tier1 сайта для эксперимента CMS на LHC и Tier2 сайта, обеспечивающего поддержку экспериментов на LHC и других крупномасштабных мировых экспериментов в области физики высоких энергий. Интегрированная облачная среда государств-членов ОИЯИ ориентирована на поддержку пользователей и экспериментов в России, Китае, США и др. (например, NICA, NOvA, Baikal-GVD, JUNO). Платформа HybriLIT с суперкомпьютером «Говорун» как основным ресурсом для суперкомпьютерных вычислений обеспечивает возможность как по разработке математических моделей и алгоритмов, так и для проведения ресурсоемких расчетов, в том числе на графических ускорителях, позволяющих развивать экосистему для задач ML/DL, анализа больших данных и квантовых вычислений на симуляторах.
Оборудование Синхрофазотрона и Нуклотрона для исследования поляризационных явлений
Разработка уникального криогенного источника поляризованных дейтронов POLARIS в конце 1970-х годов была очень плодотворной и значительно расширила инструментальную базу ОИЯИ для изучения нуклон-нуклонных взаимодействий, а также взаимодействий легчайших ядер с более тяжелыми ядрами. Экспериментальные данные по поляризационно-зависимым эффектам, полученные на Синхрофазотроне и Нуклотроне, существенно повлияли на понимание в мире сильных взаимодействий между адронами, а также структуры легчайших ядер (в первую очередь, дейтронов) на малых межнуклонных расстояниях. Эксперименты с поляризованными пучками дейтронов, протонов и нейтронов при промежуточных энергиях (несколько ГэВ) привели к созданию широкого сотрудничества между ЛФВЭ ОИЯИ и другими мировыми центрами (в СССР и России, Франции, США, Германии, Японии, Китае). В результате этого сотрудничества было получено много новых и неожиданных экспериментальных результатов. В частности, благодаря результатам работ в рамках проекта ALPOM/ALPOM2 были получены много новые уникальные результаты по электромагнитным форм-факторам нуклонов. Кроме того, открылись новые пути для экспериментальных исследований с поляризованными пучками 3 He . В этом направлении также были получены новые уникальные результаты. Обсуждаются необходимые технические разработки для спиновой программы на Нуклотрон/NICA.
Ядерная оптика поляризованных нуклонов и ядер привысоких энергиях: исследования на комплексе Нуклотрон М–NICA
Преломление частиц (нуклонов, ядep, γ -квантов) в веществе с поляризованными протонами (ядрами) приводит к проявлению когерентного квазиоптического явления ядерной прецессии спина частиц (ядер) в псевдомагнитном поле вещества с поляризованными спинами и эффекта двулучепреломления частиц (ядер) со спином S ≥ 1, возникающих даже в неполяризованном веществе. Эти явления можно наблюдать и изучать на комплексе Нуклотрон М–NICA. Подобные эффекты для γ -квантов доступны для наблюдения на ускорителе LINAC. Когерентные квазиоптические явления поворота спина и спинового дихроизма обусловлены не только сильными взаимодействиями: T - и P -нечетные, T -нечетные P -четные и T -четные P -нечетные взаимодействия также вносят вклад. Исследование этих явлений позволяет получить ограничения на величину этих вкладов при энергиях, доступных на комплексе Нуклотрон М–NICA. При исследовании столкновений поляризованных частиц необходимо учитывать возможное влияние квазиоптических явлений поворота спина и спинового дихроизма, вызванных ядерной прецессией спина и двулучепреломлением.
Ядро 8Be и состояние Хойла в диссоциации релятивистских ядер
Возможность регистрации в ядерной эмульсии событий фрагментации релятивистских ядер, обнаруженная еще в пионерскую эпоху физики космических лучей, открывает перспективу применения этого метода для изучения предельно холодных ансамблей ядер H и He в интересах развития физики ядерной кластеризации и, возможно, расширения сценариев ядерной астрофизики. Представлены результаты эксперимента БЕККЕРЕЛЬ в ОИЯИ по нестабильным состояниям в релятивистской диссоциации ядер в ядерной эмульсии, обеспечивающей полное детектирование фрагментов с рекордным разрешением. Согласно инвариантным массам, вычисленным на основе углов испускания идентифицируются распады 8 Be(0 + ), 8 Be(2 + ), 9 Be(1.7), 9 B, 6 Be, 12 С(0 + 2 ) или состояние Хойла и 12 C(3 – ). Вклад 8 Be(0 + ) и 12 С(0 + 2 ) возрастает с множественностью α-частиц. Их структура и разнообразие родительских ядер позволяет предположить слияние последних. Внедрение автоматизированной микроскопии для анализа облучений на ускорительном комплексе NICA ОИЯИ создает современную основу применения метода ядерной эмульсии.
Коэффициент оптического пропускания кремнеземного аэрогеля
Представлены результаты исследования аэрогелевых детекторов черенковского излучения и оптические характеристики образцов аэрогеля в рамках эксперимента SPD на ускорительном комплексе NICA, который строится в Объединенном институте ядерных исследований (Дубна, Россия). Коэффициент пропускания образцов аэрогеля измерен в Национальной научной лаборатории им. А. Алиханяна (Ереванский физический институт). Измерения продольного пропускания проведены для двух различных образцов аэрогеля. Анализ данных и визуализация результатов проводились с использованием программных пакетов OriginPro 8.5 и ROOT. Для оценки достоверности, качества и точности измерений полученные результаты были сопоставлены с аналогичными исследованиями, проведенными в других исследовательских центрах.
Исследование низкоэнергетической КХД в реакциях мезонов с кулоновским полем атомных ядер
Представлен обзор развития теоретических и экспериментальных исследований параметров низкоэнергетической КХД, начиная с первых работ в Лаборатории теоретической физики ОИЯИ до современных измерений в ЦЕРН. Кратко обобщён исторический контекст, а также новаторские теоретические подходы, применявшиеся в ОИЯИ для вычисления параметров мезонов в различных адронных моделях, заложившие основу для экспериментального предложения по изучению поляризуемости пиона в реакции радиационного рассеяния на ядрах. Первое наблюдение эффекта Комптона на пионе и первые измерения поляризуемости заряженного пиона и константы γ → 3 π , проведённые на ускорителе У-70, представлены как ключевые события, позволившие приступить к количественным исследованиям структуры мезонов и подчеркнувшие их влияние на феноменологию низкоэнергетической КХД. Дальнейший прогресс в теоретических прогнозах позволил выявить необходимость более высокоточных экспериментальных данных, что послужило стимулом для новых измерений с использованием пучков пионов в эксперименте COMPASS в ЦЕРН. Намечены планы будущих исследований в рамках эксперимента AMBER, где использование каонных пучков позволит провести прецизионные измерения поляризуемости каонов и связанных с ними низкоэнергетических констант, что улучшит понимание динамики сильных взаимодействий.
ZFITTER: Теоретические вычисления и высокоточная проверка Стандартной модели
В статье описывается разработка компьютерного кода ZFITTER в контексте высокоточной проверки Стандартной модели в эпоху работы коллайдера LEP. Анализируются особенности кода, позволившие ему стать стандартным инструментом для теоретической интерпретации электрослабых наблюдаемых. Обсуждаются перспективы дальнейшего развития ZFITTER и его вклад в исследовательские проекты на будущих электрон-позитронных коллайдерах. Приводятся численные иллюстрации влияния сдвигов значений параметров и добавления новых результатов вычисления радиационных поправок более высоких порядков.
Новые варианты N = 3, 4 суперсимметричных механик
С использованием аналогии с суперсимметричными Шварцевыми механиками, построены суперконформные механики с N = 3 и N = 4 суперсимметрией. Шварциан, будучи системой с суперконформной симметрией, способствует пониманию состава полей суперсимметричной механики, особенно числа и свойств фермионных полей. Добавление большего числа фермионных полей (четырех для N = 3 и восьми для N = 4) позволяет построить системы, обладающие максимальной суперконформной симметрией: osp (3|2) для N = 3 и D (1, 2; α ) для N = 4. В случае N = 4 суперсимметрии, построен новый вариант суперконформной механики, в котором все бозонные подалгебры D (1, 2; α ) имеют бозонную реализацию. Параметризация so (3) токов, входящих в построенные системы, не фиксирована, что позволяет рассматривать различные варианты геометрии таких механик.
Столетие концепции конденсата Бозе-Эйнштейна и полвека экспериментов ОИЯИ по наблюдению конденсата в сверхтекучем 4Не (He II)
Данный краткий обзор посвящён празднованию двух важнейших событий в квантовой физике: появлению концепции о конденсации Бозе-Эйнштейна (1925) и её экспериментальному подтверждению, которое установило, что конденсация действительно существует и возникает в жидком 4 Не одновременно с появлением сверхтекучести ниже температуры λ-точки (1975). Оба эти события тесно связаны с теорией сверхтекучести Н. Н. Боголюбова (1947), поскольку ключевой гипотезой этой теории является наличие конденсата в системе взаимодействующих бозонов. Таким образом, эксперименты, начатые в ОИЯИ (Дубна), подтвердили в 1975 году предсказание теории Боголюбова о том, что сверхтекучесть жидкого 4 Не (He II) должна возникать одновременно с конденсатом Бозе-Эйнштейна. Исправлено: 13 ноября 2025 (подписи к рисункам 1 и 2 были изменены) 26 ноября 2025 (были внесены изменения в формулы (53) и (55))