Кафедра 7 НИЯУ МИФИ

Кафедра №7 Экспериментальная ядерная физика и космофизика

Национальный Исследовательский Ядерный Университет МИФИ

Наука на кафедре

Научные лаборатории кафедры

 
Институт космофизики
 

Основное направление исследований — регистрация и изучение космических лучей для решения фундаментальных проблем космологии и астрофизики.
 

Подробнее

 
Лаборатория фундаментальных взаимодействий

В лаборатории проводятся экспериментальные исследования в области фундаментальной физики, включая Стандартную модель элементарных частиц и выход за её пределы.

Подробнее

Лаборатория экспериментальной ядерной физики

Главная задача — создание компактного и эффективного нейтринного детектора нового поколения для решения актуальных практических задач в ядерной энергетике и ядерной медицине.

Подробнее

Институт астрофизики

Занимается изучением характеристик солнечных вспышек по регистрации электромагнитного излучения в широком диапазоне энергий для понимания их формирования и влияния на околоземное пространство и верхние слои атмосферы.
 

Подробнее

Радиационная лаборатория

Целью является создание современных гамма-спектрометров с высоким энергетическим разрешением, а также радиационной, температурной и акустической стойкостью для применения в фундаментальных экспериментах и прикладных задачах.

Подробнее

Лаборатория в ФИАН

 
Исследования фундаментальных вопросов физики высоких энергий, прецизионная проверка Cтандартной модели и изучение физики за её пределами.
 
 

Подробнее

Эксперименты, в которых участвуют наши сотрудники

Космические исследования

Эксперимент ПАМЕЛА - это международный спутниковый эксперимент, предназначенный для регистрации заряженных частиц и античастиц в космическом излучении. В рамках эксперимента осуществляется поиск частиц-кандидатов в темную материю посредством измерения спектров антипротонов и позитронов, а также изучение механизмов распространения космических лучей в Галактике и гелиосфере, поиск антиядер, в частности антигелия, и изучение солнечной и солнечно-земной физики.

ГАММА-400 - международный проект по исследованию высокоэнергетического гамма-излучения в космосе. Комплекс научной аппаратуры ГАММА-400 предназначен для изучения природы тёмной материи, природы происхождения высокоэнергичных космических лучей, исследования космических гамма-источников в диапазоне высоких энергий от 100 МэВ до 3 ТэВ, а также поиска и изучения гамма-всплесков.

КОРОНАС (Комплексные ОРбитальные Околоземные Наблюдения Активности Солнца)- комплексный международный эксперимент, предназначенный для фундаментальных исследований Солнца и солнечно-земных связей. В рамках космической программы КОРОНАС был произведен на запуск на околоземную орбиту трёх солнечно-ориентированных космических аппаратов: Коронас-Фотон, КОРОНАС-И и КОРОНАС-Ф. Основные научные цели - это изучение физических процессов, протекающих на поверхности и в атмосфере Солнца.

Новый космический эксперимент направлен на исследование физической природы нестационарных явлений, связанных с формированием и распространением пучков высокоэнергичных электронов в верхней атмосфере над областями грозовой активности («спрайты», «синие струи», «эльфы»), а также изучение процессов пространственного распространения и временной эволюции пучков ускоренных электронов в магнитосфере Земли.
Эти необычные природные явления являются одними из наиболее редких и плохо изученных видов грозовых разрядов, решение загадки которых позволит раскрыть множество тайн о природе земного и атмосферного электричества.

Космический комплекс направлен на исследование Солнца с близких расстояний, преследуя решение проблем нагрева солнечной короны, ускорения солнечного ветра, происхождения наиболее мощных проявлений солнечной активности - солнечных вспышек и корональных выбросов массы.

Сцинтилляционные спектрометры "АРИНА" (Ресурс-ДК1) и "ВСПЛЕСК" (МКС) регистрируют электроны (3-30 МэВ) и протоны (30-100 МэВ), позволяя изучать их энергетические спектры и временную динамику потоков. Основной целью экспериментов является отработка новых методов прогнозирования землетрясений космическими средствами. Проведение коррелированных измерений потоков частиц на двух космических аппаратах дает новые возможности в изучении природы всплесков высокоэнергичных частиц околоземного пространства.

Космический эксперимент "Исследование амплитудно-временных спектров гамма и рентгеновского излучения Солнца и фона космического излучения" ("ГРИС-ФКИ-1") будет расположен на российском сегменте Международной Космической Станции. Целью эксперимента является изучение энергетических спектров и поведения интенсивности электромагнитного излучения солнечных вспышек в жёстком рентгеновском и гамма диапазонах от 0.05 до 200 МэВ с высоким разрешением в области гамма-линий и временным разрешением до единиц микросекунд.

SiEye - небольшой прибор, собранный из кремниевых детекторов заряженных частиц, который использовался как маска космонавтов для понимания природы возникающих в из глазах вспышек света. Эксперименты проводились на борту космической станции МИР.

НИНА (NINA - a New Instrument for Nuclear Analysis)- Российско-Итальянский космический эксперимент, основной задачей которого являлось измерение потоков ядер космических лучей галактической, солнечной и аномальной природы в окрестности Земли от водорода до железа в диапазоне энергий от 10 до 100 МэВ/н.

Ядерная физика и элементарные частицы

CMS - один из двух больших универсальных детекторов элементарных частиц на Большом адронном коллайдере (БАК). CMS предназначен для исследования различных типов физики, которые могли бы быть обнаружены в энергичных столкновениях на БАК. Некоторые из этих исследований заключаются в подтверждении или улучшенных измерениях параметров Стандартной Модели, в то время как многие другие — в поисках новой физики. Основным научным результатом эксперимента CMS является обнаружение бозона Хиггса и измерение его характеристик.

ATLAS — один из четырёх основных экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК). Детектор предназначен для подробных исследований протон-протонных столкновений и изучения свойств бозона Хиггса, проверки стандартной модели и поиска физики за её пределами.

GlueX - эксперимент по физике частиц, расположенный на ускорителе National Accelerator Facility (JLab) Томаса Джефферсона (США). Его основная цель - изучение природы конфайнмента в квантовой хромодинамике (КХД) путем идентификации спектра гибридных и экзотических мезонов, генерируемых возбуждением глюонного поля, связывающего кварки.

NICA — коллайдер протонов и тяжёлых ионов, строящийся с 2013 года на базе Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в городе Дубна Московской области. Международный проект «Комплекс NICA» нацелен на исследование свойств ядерной материи в области максимальной барионной плотности.

Детектор STAR является одним из четырех экспериментов на релятивистском ионном коллайдере (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории (США). Оснавная научная задача STAR заключается в изучении формирования и характеристик кварк-глюонной плазмы (QGP), состояния материи, которое, как считается, существует при достаточно высоких плотностях энергии. Обнаружение и понимание QGP позволит физикам лучше понять Вселенную за секунды после Большого Взрыва, когда были установлены наблюдаемые в настоящее время симметрии (и асимметрии) Вселенной.

Японский ускорительный центр, занимающийся физикой элементарных частиц и высоких энергий. В его составе имеются протонный ускорительный комплекс, источники синхротронного излучения, а также электрон-позитронный коллайдер SuperKEKb. На нём планируется провести эксперимент Belle II, который является продолжением эксперимента Belle по исследованию пар B-анти-B-мезонов и изучению нарушения CP-симметрии.

DESY - самый большой в Германии исследовательский центр по физике частиц, расположенный в Гамбурге и Цойтене. На нескольких ускорителях проводятся фундаментальные исследования по физике частиц и созданию источников синхротронного излучения, которые используются для исследований в области физики твёрдого тела, биологии, химии и т. д. /p>

Баллонный эксперимент ANITA (The Antarctic Impulsive Transient Antenna) создан для изучения космических нейтрино сверхвысоких энергий путем регистрации радиоимпульсов, вызванных взаимодействием нейтрино с Антарктическим ледяным щитом. Первый запуск ANITA-I состоялся со станции Мак-Мердо летом 2006 года.

The Askaryan Radio Array (ARA) и Antarctic Ross Ice-Shelf Antenna Neutrino Array (ARIANNA) - крупные детекторы нейтрино, строящиеся в Антарктиде. Детекторы предназначен на для измерения космических нейтрино высоких энергий, регистрируя радиоимпульсы, которые появляются при взаимодействии нейтрино с антарктическим льдом из-за эффекта Аскарьяна, в котором ливень частиц в плотном материале когерентно излучает радиочастотную энергию.

Коллаборация CALICE занимается разработкой и тестированием прототипов калориметров для Международного линейного коллайдера (ILC) - следующего крупного проекта после Большого адронного коллайдера для исследований в области физики высоких энергий и элементарных частиц.

SHiP (Search for Hidden Particles – Поиск Скрытых Частиц) – уникальный проект, анонсированный ЦЕРНом в 2013 году и направленный на поиск частиц, предсказанных при построении многочисленных моделей т.н. Скрытого сектора. В частности, эксперимент направлен на поиск очень слабо взаимодействующих долгоживущих частиц, включая тяжелые нейтральные лептоны и легкие суперсимметричные частицы. Также рассматриваются и возможности исследования взаимодействий тау-нейтрино.


Подробнее о некоторых научных направлениях


Видеоматериалы

Черные дыры. Белые пятна.

Директор Института Космофизики НИЯУ МИФИ профессор Аркадий Моисеевич Гальпер принял участие в качестве эксперта в тематической программе телеканала “Культура” - “Черные дыры белые пятна”.
Он рассказал об уникальном космическом эксперименте “ПАМЕЛА” с участием учёных России, Италии, Швеции и Германии, а также выделил основные научные достижения, ставшие открытиями: обнаружение избыточного потока галактических позитронов с энергиями выше нескольких десятков ГэВ, включенное по данным Американского физического общества APS в число десяти выдающихся научных работ 2008 года, а также обнаружение антипротонов в радиационном поясе Земли.

Российский Эмиссионный Детектор РЭД-100

Заведующий межкафедральной лабораторией экспериментальной ядерной физики профессор Болоздыня Александр Иванович дал видео интервью Пресс-центру Университета.
В НИЯУ МИФИ создан нейтринный детектор нового поколения РЭД-100, способный зарегистрировать предсказанный давно, но очень тонкий эффект когерентного рассеяния нейтрино. Кроме этого, точность построенной установки такова, что с её помощью можно искать и взаимодействия частиц тёмной материи в веществе детектора. Из видео Вы узнаете о конструкции и принципе работы детектора РЭД-100, а также о методах поиска перечисленных эффектов и ожидаемых результатах.

Ксеноновый гамма-спектрометр

Сотрудник кафедры №7 Новиков Александр дал видео интервью Пресс-центру Университета.
Он рассказал, что на нашей кафедре разработан новый ксеноновый гамма-спектрометр, который может быть эффективно использован для установки по сортировке и сегрегации радиоактивных отходов.

Космический детектор "Альфа-Электрон"

Сотрудник кафедры №7 Батищев Алексей Григорьевич дал видео интервью Пресс-центру Университета.
Новый космический эксперимент «Альфа-Электрон» направлен на исследование физической природы нестационарных явлений, связанных с формированием и распространением пучков высокоэнергичных электронов в верхней атмосфере над областями грозовой активности.


Вычислительные ресурсы

Для проведения успешных исследований на современных научных установках требуются не только уникальные детекторы и электроника, но и большие вычислительные ресурсы. Потоки информации огромного количества чувствительных элементов аппаратуры колоссальны: на наземных установках в год накапливают сотни и тысячи терабайт информации, и даже для космических экспериментов этот объём достигает десятков, а в будущих проектах и сотен терабайт. Для поиска редких явлений требуется анализировать всю накопленную в экспериментах статистику, а значит без мощных вычислительных кластеров работа попросту невозможна.

Сегодня в распоряжении Кафедры 7 имеется достаточно современный производительный вычислительный кластер, расположенный в Центре Обработки Данных НИЯУ МИФИ. Его основная задача - обеспечение обработки и анализа накопленной в экспериментах научной информации и проведение численных расчётов характеристик созданной научной аппаратуры на основе её математической модели. В составе кластера несколько десятков вычислительных серверов и серверов хранения данных, работающих под управлением ОС Linux версии, идентичной установленной в CERN. В общей сложности в кластере более 750 вычислительных ядер и свыше 350 Тб дискового хранилища.

Кроме этого, сотрудники кафедры выполняют свои расчёты на суперкомпьютере НИЯУ МИФИ "Черенков" с пиковой производительностью 12 ТФлопс. На нём решаются задачи моделирования характеристик перспективных научных комплексов. Для обработки данных крупных ускорительных экспериментов, сотрудникам кафедры предоставляется доступ к вычислительным ресурсам других организаций России и мира, в частности, с использованием системы GRID.

Студенты и аспиранты, занимающиеся научными исследованиями с привлечением ресурсов для обработки и анализа данных или численных расчётов, получают доступ к вычислительному кластеру кафедры на время выполнения работы.

Трудоустройство студентов

Успевающих студентов, ответственно выполняющих свою работу, уже во время обучения трудоустраивают на кафедру в должности инженера и выплачивают заработную плату в зависимости от достижений.
Ежегодно кафедра выпускает квалифицированных специалистов, которые в дальнейшем имеют возможность остаться на кафедре или работать в научных и проектных организациях РАН и отраслей (Роскосмос, Росатом и др.), а также в ведущих зарубежных институтах и лабораториях.

На фото: выпускница кафедры 7 Роденко Светлана, являясь сотрудником, принимает участие в совещании коллаборации PAMELA в г. Рим (Италия).

Наши партнёры

Роскосмос
Росатом
Российская академия наук
ЦЕРН
Немецкий ускорительный центр (Германия)
Брукхейвенская национальная лаборатория (США)
Объединенный институт ядерных исследований
Национальный институт ядерной физики Италии
Университет г. Оулу (Финляндия)
Университет г. Васеда (Япония)
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
Университет г.Лювена (Бельгия)