Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование взаимодействий нуклонов, тяжелых и легких ионов в области релятивистских и низких энергий.

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен

Информация отсутствует

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Бердников Ярослав Александрович

Этапы проекта

1
22.03.2010 - 30.06.2010
1.1 Обработка экспериментальных данных, полученных в ходе 10-го цикла работы установки PHENIX.
1.2 Проведение Монте-Карло моделирования с целью определения вероятностей регистрации легких адронов, распадающихся в адронные/фотонные каналы распада, и оценки уровней фонов.
1.3 Теоретические исследования и математическое моделирование процессов в приповерхностной области твердотельной мишени при воз-действии пучков заряженных частиц и кластеров, приводящих к формированию дефектов.
  1.4. Численная реализация математической модели воздействия пучков заряженных частиц и кластеров на приповерхностную область мишени.
1.5. Верификация компьютерной модели Монте-Карло моделирования.
Развернуть
2
01.07.2010 - 30.11.2010
1. Проведен анализ экспериментальных данных, измерены инвариантные сечения рождения и факторы ядерной модификации для легких адронов в адронных/фотонных каналах распада в p+p, d+Au, Cu+Cu и Au+Au взаимодействиях при энергии 200 ГэВ.
Измерен выход нейтральных пионовонов в доминирующем канале распада (на 2 фототона) во всех системах (p+p, d+Au, Cu+Cu и Au+Au) в области импульсов 0.3 < pT (ГэВ/с) < 20. Рождение нейтральных каонов было измерено в p+p и d+Au взаимодействиях в канале распада на 2 пиона при 2.0 < pT (ГэВ/с) < 13. Выход эта-мезонов был измерен в двух каналах распада (на 2 фотона и на 3 пиона) в p+p, d+Au и Au+Au взаимодействиях в области импульсов 2.5 < pT (ГэВ/с) < 11. Характеристики омега-мезонов были измерены в двух различных каналах распада (на нейтральный пион и фотон, и на 3 пиона) в p+p, d+Au, Cu+Cu и Au+Au столкновениях в области импульсов 2.0 < pT (ГэВ/с) < 13. Выход фи-мезонов изучался в канале распада на 2 каона в p+p, d+Au, Cu+Cu и Au+Au столкновениях при 1.0 < pT (ГэВ/с) < 7. Измерены факторы ядерной модификации для нейтральных пионов, эта-, омега- и фи-мезонов для d+Au и Au+Au взаимодействий.
2. Изучены характеристики процессов вторичной эмиссии и их корреляций с динамикой столкновительного каскада при ионной и кластерной бомбардировке поверхности твердого тела и наночастиц.
Установлены особенности распыления, вызванного кластерной бомбардировкой (по сравнению с распылением одноатомными ионами) при фиксированной энергии на один атом налетающего снаряда. Получены абсолютные и относительные (т.е. в пересчёте на один внедрённый атом кластера-снаряда) значения коэффициентов распыления, а также их энергетическая, временная и угловая зависимости. Показано, что основными механизмами, ответственными за эффект нелинейности распыления, являются столкновительный и тепловой пики, возникающие за счет высокой плотности энергии в каскадной области. При этом характерное время жизни теплового пика в металлах оказывается на порядок выше, чем в полупроводниках при сходных режимах облучения.
3. Проведены расчёт микроскопических параметров радиационных дефектов в Fe и модельных сплавах и верификация используемых модельных потенциалов межатомного взаимодействия.
С использованием метода молекулярной динамики изучены стабильность и подвижность точечных дефектов и их кластеров в ОЦК Fe и FeCr, произведено исследование влияния хрома на подвижность радиационных дефектов. Установлено, что хром не влияет на подвижность вакансий в разбавленном и концентрированном сплаве железа. Миграция смешанного междоузлия <110> Fe-Cr (конфигурация гантели) происходит с меньшим барьером в сравнении c аналогичным междоузлием Fe-Fe. Установлено, что наличие Cr в твердом растворе влияет на подвижность междоузельных кластеров, но не на их стабильность.
Развернуть
3
01.01.2011 - 30.06.2011
1. Проведена обработка экспериментальных данных, полученных в ходе 11-го цикла работы установки PHENIX.
Проведена полная калибровка основного трекового детектора эксперимента PHENIX – дрейфовых камер, что позволит провести первичную обработку экспериментальных данных, т.е. перейти от откликов отдельных каналов электроники детекторных подсистем к характеристикам восстановленных треков заряженных частиц и свойствам зарегистрированных нейтральных частиц. Калибровка дрейфовых камер улучшила угловое разрешение детектора с 3 мрад до 0.8 мрад. Величина углового разрешения 1 мрад соответствует требуемому импульсному разрешению 1%. Калибровка также позволила минимизировать систематические эффекты, связанные с неверным определением импульсов положительно и отрицательно заряженных частиц.
2. Проведено Монте-Карло моделирование с целью определения вероятности регистрации легких векторных мезонов в ди-электронном канале распада и оценки уровней фонов.
Получены оценки для эффективности восстановления ди-электронных каналов распада легких векторных мезонов в экспериментальной установке PHENIX в зависимости от поперечного импульса рождающихся частиц. Характерная величина эффективности регистрации для рассматриваемых распадов составляет несколько процентов. Показана возможность измерения в экспериментальной установке PHENIX инвариантных сечений рождения легких векторных мезонов в ди-электронных каналах распада.
3. Проведено изучение особенностей микрорельефа поверхности при бомбардировке ускоренными частицами.
Установлены закономерности формирования микрорельефа поверхности в зависимости от энергии и размера бомбардирующего кластера. Показано, что бомбардировка поверхности металлов ведёт к формированию микрократера, если суммарная кинетическая энергия кластера превышает 4-5 кэВ. Для полупроводников наблюдается аморфизация приповерхностной области и образование надповерхностных возвышений (“хиллоков”), при этом пороговая энергия, необходимая для перехода к режиму формирования кратера, оказывается выше 10 кэВ. Установлена корреляция между микроструктурой приповерхностной области и возникновением пост-каскадного теплового пика в мишени.
4. Проведено моделирование каскадов, инициированных первично-выбитым атомом (ПВА) в модельных сплавах.
Установлена зависимость полного числа пар Френкеля и перераспределения примесных атомов, образованных в каскадах ПВА в сплавах Fe, от температуры и концентрации примеси, исследована морфология и подвижность кластеров точечных дефектов, рожденных в каскадах ПВА. Показано, что на релаксационной стадии каскада ПВА в сплавах Fe-Cr и Fe-Ni возрастает концентрация примеси в междоузельных дефектах.
Установлена возможность формирования упорядоченного состояния или преципитации примеси в зависимости от температуры и энергии ПВА. Показано, что в гцк-сплаве Fe50Ni50 вакансионные кластеры образуют тетраэдрический дефект упаковки (размером порядка 1 нм), а междоузельные кластеры – петли Франка (с размеров 2 нм и более), тогда как в оцк-сплаве Fe90Cr10 вакансионные кластеры образуют сферические неупорядоченные конгломераты, а междоузельные кластеры являются зародышами идеальных междоузельных петель 1/2<111> и <100>.
Развернуть
4
01.07.2011 - 30.11.2011
1. Проведен анализ экспериментальных данных с целью выделения пиков от распада легких векторных мезонов в спектрах инвариантной массы диэлектронных пар в Au+Au взаимодействиях при энергии 200 ГэВ.
Разработана методика анализа экспериментальных данных для получения спектров инвариантных масс легких векторных мезонов в адронных и ди-электронном каналах распада при столкновении ядер золота с энергией 200 ГэВ. Представлена мотивация исследований, основанная на теоретических предсказаниях и ранее полученных экспериментальных результатах, кратко описана экспериментальная установка PHENIX.
2. Исследованы спектральные свойства пиков легких векторных мезонов, проведено сравнение со свойствами пиков, измеренных в вакууме.
Разработана методика и получены результаты определения спектральных свойств пиков легких векторных мезонов на спектрах инвариантной массы. Методика включает в себя оценку влияния разрешения экспериментальной установки на положение и ширину пиков от распада векторных мезонов на основе полного Монте-Карло моделирования работы экспериментальной установки.
3. Исследованы особенности первичного радиационного повреждения поверхности металлов и полупроводников и их корреляции с динамикой каскада соударений при бомбардировке частицами.
Получены характеристики первичных структурных нарушений приповерхностной области металлов (Ni, Cu, Al) и полупроводников (Si, SiC), в зависимости от энергии и размера бомбардирующего кластера; установлена корреляция между характером повреждений приповерхностной области и временной эволюцией каскада атомных соударений в облучаемой мишени. Показано, что с увеличением размера налетающего кластера, рост относительной эффективности распыления в пересчете на один налетающий атом существенно опережает соответствующее значение относительной эффективности радиационного повреждения мишени.
4. Исследованы процессы сегрегации примеси в модельных сплавах железа на поверхности, границах зерен и радиационных дефектах.
Изучены особенности сегрегации примеси в модельных сплавах Fe-Cr на дефектах различного типа (включая свободные поверхности, границы зерен, дислокации и дислокационные петли). Установлен эффект сегрегации и преципитации Cr на краевых дислокациях и междоузельных дислокационных петлях, и обеднения Cr на свободных поверхностях. Показано, что сегрегированные атомы Cr образуют собственную структуру вблизи границы зерен в областях с растягивающим напряжением.
Развернуть
5
01.01.2012 - 30.06.2012
1. Обработка экспериментальных данных, полученных в ходе 12-го цикла работы установки PHENIX.
Проведена полная калибровка основного трекового детектора эксперимента PHENIX – дрейфовых камер, что позволило провести первичную обработку экспериментальных данных, т.е. перейти от откликов отдельных каналов электроники детекторных подсистем к характеристикам восстановленных треков заряженных частиц и свойствам зарегистрированных нейтральных частиц. Калибровка дрейфовых камер улучшила угловое разрешение детектора с 3.2 мрад до 0.84 мрад и минимизировать систематические эффекты, связанные с неверным определением импульсов положительно и отрицательно заряженных частиц.
2. Измерение инвариантных сечений рождения и факторов ядерной модификации легких векторных мезонов в p+p, d+Au и Au+Au взаимодействиях при энергии 200 ГэВ.
Получены спектры рождения пионов и легких векторных мезонов по поперечному импульсу в p+p, d+Au и Au+Au взаимодействиях. Измерены факторы ядерной модификации для этих мезонов в d+Au и Au+Au столкновениях.
3. Проведено сравнение измеренных выходов легких векторных мезонов с измерениями в адронных каналах распада. Показано, что в пределах ошибок измерений выходы легких векторных мезонов, измеренные в адронных и ди-электронном каналах распада, совпадают.
4. Поиск модификаций в вероятностях распада легких векторных мезонов в адронном и диэлектронном каналах распада, ожидаемых в случае восстановления киральной симметрии.
Показано, что не наблюдается признаков изменения спектральных свойств легких векторных мезонов, а также относительных выходов фи - мезонов в е+е- и K+K- каналах распада, которые могли бы быть связаны с восстановлением киральной симметрии во взаимодействиях тяжелых ультрарелятивистских ядер.
5. Проведено моделирование процессов десорбции с поверхности при бомбардировке частицами. Установлено, что при рассмотренных условиях облучения (энергетический диапазон 1-12 кэВ) десорбция за счёт кластерного удара происходит гораздо эффективнее, чем за счёт удара одноатомного иона, что обусловлено двумя факторами: существенно большей вероятностью проявления “эффекта отдачи” и на порядок большей кинетической энергией, которую получает десорбируемый фрагмент кластера.
Показано, что эжекция больших фрагментов за счёт механизма отдачи может приводить к десорбции нанокластера, осаждённого на подложку при облучении кластерами в кэВ-ном диапазоне энергий.
Развернуть
6
01.07.2012 - 01.10.2012
1. Проведено сравнение полученных результатов с предсказаниями теоретических моделей с целью получения численных оценок для свойств ядерной среды, образующейся в центральных Au+Au и d+Au столкновениях при энергии 200 ГэВ.
Близость к единице факторов ядерной модификации, измеренных для легких нейтральных мезонов в d+Au взаимодействиях при энергии 200 ГэВ в области поперечных импульсов pT > 2 ГэВ/с, свидетельствует о слабом влиянии эффектов начального состояния на свойства рождающихся частиц, либо об их взаимной компенсации.
Эффект охлаждения струй, экспериментально обнаруженный в центральных Au+Au столкновениях при энергии 200 ГэВ, говорит об образовании в таких взаимодействиях плотной и горячей ядерной среды, обладающей свойствами, ранее не наблюдаемыми в экспериментах по изучению взаимодействий тяжелых ядер при более низких энергиях 4-20 ГэВ. Эффект охлаждения струй возникает в результате энергетических потерь жестко рассеянных партонов при их распространении в образующейся ядерной среде, которая характеризуется высокой начальной глюонной плотностью и плотностью энергии и наиболее вероятно состоит из сильно взаимодействующих партонов, а не из газа квазисвободных частиц.
В ядро-ядерных взаимодействиях при энергии 200 ГэВ в эксперименте PHENIX не наблюдается признаков восстановления киральной симметрии, которые согласно теоретическим предсказаниям должны проявляться в изменение спектральных свойств легких векторных мезонов, а также в изменение относительных выходов фи-мезонов в адронном и диэлектронном каналах распада.
2. Моделирование процессов воздействия пучков ионов и кластеров на наноструктурные материалы и выявление корреляций между условиями облучения и интенсивностью десорбции кластеров.
Проведено исследование механизмов десорбции нанокластеров при ионной и кластерной бомбардировке дискретных наноструктрных материалов, содержащих нанокластеры золота диаметром 6 нм. Установлено, что величина выхода десорбции определяется преобладающим механизмом, который зависит как от условий облучения, так и от типа подложки. Для легких подложек (Al) десорбция определяется эффектом отдачи, тогда как для тяжелых подложек (Au) преобладает абляционный механизм десорбции нанокластеров.
  Установлено, что при рассмотренных условиях облучения (энергетический диапазон 38-72 кэВ) десорбция за счёт кластерного удара происходит гораздо эффективнее, чем за счёт удара одноатомного иона, что обусловлено двумя факторами: существенно большей вероятностью проявления “эффекта отдачи” (для нанокластера на подложке Al) и “эффекта абляции” (для подложки Au) и на порядок большей кинетической энергией, которую получает десорбируемый кластер.
3. Исследование механизмов взаимодействия дислокаций с радиационными дефектами в сплавах железа.
Установлены основные дислокационные реакции при взаимодействии винтовой дислокации и петель Франка в аустенитном сплаве Fe-Ni10-Cr20 под внешней нагрузкой. В результате получен набор механизмов взаимодействий и соответствующих им значений критического напряжения, необходимого для отрыва дислокации от препятствия, при различных температурах и геометриях взаимодействия.
4. Разработана программа внедрения результатов НИР в образовательный процесс.
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
4,5 млн
профинансировано
Тема
Комплекс исследований по физике высокой плотности энергии в веществе, релятивистской ядерной физике, медицинской физике, радиационной стойкости материалов, радиационной биологии, физике тяжелоионных пучков с доминирующим пространственным зарядом на установке: "ТераВаттный Ускоритель-Накопитель тяжелых Ионов (ТВН ИТЭФ) (рег. № 01-86)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Количество заявок
1
Тема
Создание сверхбыстродействующих компонентов тяжелоионного супердетектора АЛИСА Большого адронного коллайдера ЦЕРН для экспериментальных исследований кварк-глюонной плазмы в столкновениях тяжелых ионов
Продолжительность работ
2014 - 2016, 26 мес.
Бюджетные средства
165 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка наноструктурированных материалов с использованием многочастотного емкостного разряда с возможностью независимого регулирования энергии и потока ионов.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
2
Тема
Исследование взаимодействия управляемых потоков электронов, ионов малых и средних энергий, гамма-излучения и нейтронов с различными материальными объектами на установке: "Радиационно-ускорительный стенд (РУС) (рег. № 06-10)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
0,7 млн
Количество заявок
1
Тема
Источники импульсов мощного СВЧ-излучения с многократной электронной перестройкой частоты излучения на основе взаимодействия релятивистских сильноточных электронных пучков с плазмой на установке: "Плазменный релятивистский СВЧ-генератор (ПРГ) (рег. № 01-04)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
1,5 млн
Количество заявок
1