Атомное ядро
Исследования по физике атомного ядра и ядерных реакций под действием заряженных частиц низких энергий начаты в НИИЯФ МГУ в конце сороковых годов двадцатого века. В институте существует целый ряд ускорителей для проведения экспериментальных работ, которые, в свою очередь, способствуют теоретическим исследованиям в этой области.
Ядерная физика важна для решения фундаментальных проблем - выяснения глубоких свойств строения материи и открытия новых законов природы. Также эта область науки имеет принципиальное значение для многих разделов астрофизики, например, при изучении термоядерных реакций в звездах. Разнообразны практические приложения ядерной физики — от ядерного оружия и ядерной и, в перспективе, термоядерной энергетики до диагностики и терапии в медицине.
Сотрудники НИИЯФ МГУ в области ядерной физики получили следующие результаты мирового уровня: открыт гигантский дипольный резонанс – явление, которое наблюдается в процессах взаимодействия гамма-квантов с ядрами и создана теория этого эффекта; выполнен большой цикл теоретических исследований структуры атомных ядер; развита теория коллективных возбуждений ядер, в том числе, теория коллективных возбуждений несферических ядер с учетом продольной и поперечной деформируемости ядер; разработан и использован для анализа многочисленных ядерных процессов формализм нерелятивистских диаграмм Фейнмана; выполнен цикл работ по теории ассоциирования квазиупругого выбивания нуклонов и нуклонных ассоциаций; построен универсальный формализм для дискретной версии квантовой теории рассеяния; открыт «эффект теней», возникающий при взаимодействии заряженных частиц с кристаллами, и на основе которого разработан оригинальный метод определения времени протекания ядерных реакций, открыт эффект временной задержки реакции деления тяжелых ядер, связанный с тонкой структурой барьера деления, создана теория проекционных операторов для всех конечномерных и бесконечномерных полупростых алгебр Ли и их квантовых деформаций, которая дает эффективный метод построения волновых функций с заданными свойствами симметрий для ядерных систем.
В настоящее время сотрудники НИИЯФ МГУ занимаются исследованиями характеристик возбужденных состояний ядер; электромагнитного взаимодействия ядер; свойств экзотических атомов, содержащих мюоны, пионы и антинуклоны. Проводят теоретические исследования свойств малонуклонных и легких ядер и гиперядер и их взаимодействий. Развивают аналитические методы в теории ядерных реакций, а также в фундаментальной теории ядерных сил и адронных процессов при промежуточных энергиях. Развивают ядерно-физические методы для исследования конденсированных сред.
Импульсный разрезной микротрон на энергию 55 мегаэлектронвольт (МэВ). Используется в НИИЯФ МГУ для исследований в области ядерной физики, медицины, систем безопасности, калибровки детекторов частиц. В частности, на нем проводятся эксперименты по фотоядерным реакциям с вылетом большого числа нуклонов, по наработке короткоживущих изотопов для позитрон-эмиссионной томографии, по детектированию взрывчатых веществ методом фотоядерных реакций. Разработан и создан в НИИЯФ МГУ совместно с ФИАН
Импульсный разрезной микротрон на энергию 70 МэВ - первый в мировой практике ускоритель, использующий для поворота частиц дипольные магниты на основе редкоземельного магнитного материала. Назначение аналогично импульсному разрезному микротрону на энергию 55 МэВ. Разработка: Россия (прежде всего НИИЯФ МГУ) и США
Импульсный разрезной микротрон с большой яркостью пучка на энергию 35 МэВ. Это модифицированный ускоритель с дипольными магнитами на основе редкоземельного магнитного материала. Отличается короткой длительностью, малым размером и большим зарядом сгустков, которые позволяют проводить в НИИЯФ МГУ исследования генерации когерентного излучения в терагерцовом диапазоне длин волн, протекания быстрых химических реакций и реализовывать времяпролетную методику для изучения ядерных реакций. Разработка: Россия (прежде всего НИИЯФ МГУ) и США
Линейный ускоритель электронов непрерывного действия на энергию 1 МэВ с мощностью пучка до 25 кВт. Не имеющий мировых аналогов ускоритель предназначен для радиационных технологических процессов в промышленности – производство термоусаживающейся пленки и труб, улучшение свойств кабельной продукции. Практически непрерывный характер пучка позволяет использовать его в режиме низкой мощности для испытаний в НИИЯФ МГУ материалов и микросхем на радиационную стойкость. Разработан и создан в НИИЯФ МГУ
Импульсный линейный ускоритель электронов на энергию 10 МэВ с мощностью пучка до 15 кВт. Ускоритель является действующим прототипом промышленного ускорителя для электронной обработки материалов, в частности, для производства новых материалов с помощью радиационных технологий, стерилизации медицинских изделий, обработки пищевых продуктов и сельскохозяйственной продукции с целью увеличения сроков хранения. В НИИЯФ МГУ используется для проведения исследований в области радиационных технологий и для исследований в области ускорительной техники. Разработан и создан в НИИЯФ МГУ совместно с ФГУП «НПП «Торий»
Ускоритель электронов для радиационной дефектоскопии и инспекционно-досмотровых комплексов. При создании ускорителя был использован весь опыт, накопленный ранее в НИИЯФ МГУ в области физики и техники ускорителей заряженных частиц. Этот ускоритель установлен на предприятии госкорпорации «Росатом» «ЗиО-Подольск», где используется для контроля качества сварных швов корпусов ядерных реакторов. Ускоритель является совместным продуктом НИИЯФ МГУ, ФГУП «НПП «Торий» и ООО «Лаборатория электронных ускорителей МГУ». Ускорители данного типа установлены на «Петрозаводскмаш», г. Петрозаводск, и на инспекционно-досмотровом комплексе на Дальнем Востоке
120-сантиметровый циклотрон – ускоритель положительных ионов изотопов водорода (протоны и дейтроны) и изотопов гелия (3-Не и 4-Не (альфа- частицы)) до энергии 7.5 МэВ/нуклон. Используется в НИИЯФ МГУ: 1) в фундаментальных научных исследованиях структуры легких ядер и механизма ядерных реакций при низких энергиях; 2) в учебных целях - студенты физического и биологического факультетов МГУ выполняют курсовые и дипломные работы; 3) в работах прикладного характера - в области материаловедения, в том числе космического; 5) в области медицины и биологии, в частности, для исследования влияния сильноионизирующего излучения, характерного для дальнего космоса, на различные биологические объекты - нервы, компоненты крови, сетчатку глаза лягушки и другие, в том числе, на семена салата, входящего в состав биорегенеративной системы жизнеобеспечения космического корабля при планируемых дальних и длительных полетах. Произведен в России (НИИЭФА)
Каскадный генератор КГ-500 - ускоритель положительных ионов любых ядер. Ускоритель позволяет получать ионы изотопов водорода, гелия, углерода, азота и других с энергией до 500 кэВ/заряд. Ускоритель используется в НИИЯФ МГУ для исследований в области разнообразных задач материаловедения, в том числе космического; а также в исследованиях взаимодействия пучков заряженных частиц с поверхностью диэлектрических материалов. Произведен в России (НИИЭФА)
Генератор Ван-де-Граафа – электростатический генератор положительных ионов ЭГ8 – ускоряет ядра водорода (протоны) и ядра гелия (альфа-частицы) до энергии около 2,5 МэВ/заряд. Используется в НИИЯФ МГУ в работах по исследованию структуры поверхностных слоев различных материалов, в том числе передней стенки термоядерного реактора; по исследованию воздействия мелких частиц на космические аппараты путем ускорения твердых частиц размерами 0,1-3 мкм до скоростей 10-20 км/с, имитирующих метеорные частицы и космический мусор. Произведен в России (НИИЭФА)
Генератор Ван-де-Граафа – электростатический генератор AN-2500 – ускоряет положительные ионы водорода (протоны) и гелия (альфа-частицы) до энергии около 1 МэВ/заряд. Ускоритель используется в НИИЯФ МГУ в работах по исследованию структуры различных материалов методами обратного рассеяния, спектрометрии ядер отдачи и других; а также для исследования воздействия пучков заряженных частиц микронных размеров на компоненты клеточных структур (ядра раковых клеток). Произведен в Голландии
Мессбауэровский спектрометр удаленного доступа. Предназначен в НИИЯФ МГУ для дистанционного обучения студентов и аспирантов основам мессбауэровской спектроскопии, а также для проведения исследовательских работ в различных отраслях естествознания (физика, химия, биология, геология, материаловедение). Разработан и изготовлен в НИИЯФ МГУ