В Отделе излучений и вычислительных методов НИИЯФ МГУ развернуты исследования, которые должны дать ответы на целый ряд все еще не решенных вопросов в физике космоса, с опорой на самый современный теоретический базис: нелинейную динамику и теорию самоорганизации в динамических системах, в сочетании с кинетической теорией бесстолкновительной плазмы. Эти исследования позволят понять, почему происходят внезапные быстрые перестройки в структуре магнитосферы Земли, порождающие всплески самой разнообразной активности в магнитосфере. Такие всплески активности √ магнитосферные суббури и бури √ имеют важнейшее значение и с прикладной точки зрения: они определяют "космическую погоду". Внезапно появляющиеся у космического аппарата облака горячей плазмы и потоки энергичных заряженных частиц обусловлены именно ими.
 

Эти новые исследования, включающие в себя как теоретический анализ, так и численное моделирование на мощной компьютерной базе ОИВМ, и численный анализ экспериментальных данных на основе методов, опирающихся на современную теорию динамических систем, представляют отличные возможности для начала научной работы студентов и их дальнейшего научного роста. Научный руководитель работ - д. ф.-м.н. А.П.Кропоткин.  Детальные исследования динамики магнитосферы Земли во время магнитных бурь и магнитосферных суббурь, наиболее драматичных и ярких явлений, происходящих в околоземном космическом пространстве, опираются на анализ крупномасштабных магнитосферных токовых систем, тонких токовых слоев, формирующихся на границе магнитосферы, структуры магнитного поля в переходной области за отошедшей головной ударной волной. Численный анализ ведется с использованием современных оригинальных количественных моделей. Научный руководитель работ - д.ф.-м.н. И.И. Алексеев.

Другое направление исследований, проводимых в ОИВМ, относится к астрофизике высоких и сверхвысоких энергий. ОИВМ активно участвует в разработке и проведении экспериментов для регистрации космических лучей. Это большие проекты, часто выполняемые в тесном сотрудничестве с другими отечественными и зарубежными научными группами. Среди них эксперименты, выполняемые при помощи калориметров √ сложных автоматических приборов, размещаемых на борту спутника или на высотном аэростате, позволяющих детально исследовать энергетические характеристики потоков космического излучения. Научный руководитель этих работ - д.ф.-м.н. В.И.Зацепин.

Исследование космических лучей сверхвысоких энергий (выше 10¹⁵ эВ) имеет огромное значение для решения актуальных проблем астрофизики, поскольку данные об их массовом составе и анизотропии могут ответить на вопрос об источниках генерации и механизмах распространения в пространстве первичного космического излучения таких энергий. Из-за малой интенсивности потока космических лучей сверхвысоких энергий единственным методом их изучения является регистрация широких атмосферных ливней (ШАЛ) - множества частиц, лавинообразно образующихся при прохождении первичных космических лучей через атмосферу Земли. Важнейший метод изучения ШАЛ - регистрация свечения Вавилова - Черенкова, которое генерируется быстрыми частицами в среде √ в специальных детекторах или непосредственно в атмосфере. В частности, создана и развивается методика наблюдений при помощи автоматических приборов, подвешенных к высотному аэростату. При этом идея состоит в том, чтобы собирать свет от отдельных черенковских вспышек атмосферных ШАЛ, который отражается от снежного покрова под аэростатом. Научный руководитель этих работ - д.ф.-м.н. Р.А.Антонов.

Черенковский свет можно собирать и от частиц, движущихся в воде со сверхсветовой скоростью; если вода очень прозрачная, то его удается собирать с больших объемов воды. Это и делается в другом большом экспериментальном проекте √ в нейтринном телескопе на озере Байкал. Нейтринная астрофизика √ важная область, дополняющая исследование космических лучей высоких энергий. Нейтрино, благодаря слабому взаимодействию с веществом, может выходить из астрофизических объектов, непрозрачных для других видов излучения и, следовательно, регистрация потока нейтрино от таких объектов может дать важную информацию о процессах внутри них. Нейтрино - нейтральная частица, и его непосредственная регистрация невозможна. Так что по черенковскому излучению в воде регистрируются мюоны от взаимодействий с участием нейтрино. Затем проводится сложный анализ, позволяющий выяснить характеристики первичного нейтринного потока. Научный руководитель этих работ - к.ф.-м.н. Л.А.Кузьмичев.
 
 

С 1995 г. проводится совместный российско-японский аэростатный эксперимент RUNJOB, ведущую роль в котором играют сотрудники ОИВМ. Этот эксперимент нацелен на изучение спектра и массового состава частиц первичного космического излучения в области энергий 1012 - 1015 эВ. Измерения проводятся прямым методом, с помощью эмульсионных камер, экспонируемых на аэростатах. Эти аэростаты совершают полеты по одной из самых длинных трасс: от Камчатки до Волги. Высота полетов 30 - 33 км, что позволяет проводить регистрацию космических лучей в стратосфере.

Эта тематика представляет отличные возможности для привлечения студентов и аспирантов к участию в современных научных экспериментах и международном сотрудничестве. Подробности смотрите на http://runjob.boom.ru/ .Руководитель работ с российской стороны - д.ф.-м.н. Т.М.Роганова.

К настоящему моменту половина полученного экспериментального материала уже обработана, продолжается анализ данных.

Важнейшим фактором современного научного исследования является вычислительная и коммуникационная инфраструктура. В ОИВМ функционирует высокопроизводительный вычислительный комплекс на базе компьютеров Alpha. На мощных серверах проводятся интенсивные вычисления, ведутся работы по анализу, обработке и организации хранения данных экспериментов в среде СУБД Oracle. Руководитель работ - к.ф.-м.н. В.В. Калегаев.