Научно-исследовательская работа по направлениям, темам Физика элементарных частиц, физика высоких энергий, теория калибровочных полей и фундаментальных взаимодействий, космология

Вид материала

Научно-исследовательская работа

Содержание Глубоководное детектирование мюонов и нейтрино на оз.Байкал Создание установки для поиска спинзависимых взаимодействий WIMP Электромагнитная катастрофа в ультрарелятивистких ударных волнах и механизм излучения гамма всплесков. Гамма-всплески за счет комптонизованного синхротронного излучения Метод слепого поиска "настоящей выборки": применение к проблеме происхождения космических лучей сверхвысоких энергий.

Подобный материал:

• Отчет о научно-исследовательской работе кафедры теоретической и вычислительной физики, 679.56kb.
• Программа «физика ядра и элементарных частиц» по направлению подготовки 011200 «Физика», 24.54kb.
• План работы. Физика элементарных частиц. Величины в фэч и их единицы измерения, 793.04kb.
• Программа по дисциплине Физика элементарных частиц для специальности 010400 «Физика, 115.04kb.
• Омус-2012 Ключевые слова: , 13.52kb.
• Программа курса астрофизика высоких энергий для специальности 010400 Физика специализация, 37.06kb.
• Концепции фундаментальных полей основное содержание главы, 394.45kb.
• Лекция 17. Элементарные частицы >17. 1 Виды взаимодействий элементарных частиц, 319.98kb.
• Программный комплекс для анализа данных трековых детекторов методами распознавания, 2073.36kb.
• Программа Государственного экзамена по подготовке магистра по направлению «Физика ядра, 32.88kb.

Глубоководное детектирование мюонов и нейтрино на оз.Байкал

Руководитель темы: Григорий Владимирович Домогацкий

В эксперименте на Байкальском нейтринном телескопе НТ-200 получено новое, одно из двух наиболее сильных на сегодняшний день ограничений на интенсивность природного диффузного потока нейтрино всех типов, которое составляет E²F_ν <1.0^.10^-6 GeV cm^-2 c^-1 sr^-1 в диапазоне энергий от 10⁴ ГэВ до 10⁷ ГэВ, а также ограничения на поток электронных антинейтрино с энергией в области W- резонанса E=6.3^.10⁶ ГэВ, составляющее F<4.2^.10^-20 cm^-2 c^-1 sr^-1 GeV^-1.


Краткое содержание работы на следующий год.

1. Подъём, анализ состояния, ремонт и частичная замена глубоководного оборудования, элементов несущих конструкций и подводных линий кабельной связи детектора НТ-200 после годичной эксплуатации на оз. Байкал.

2. Запуск и эксплуатация глубоководного нейтринного телескопа НТ-200 на оз. Байкал в режимах тестирования и набора данных.

3. Монтаж, настройка и испытание аппаратуры внешних стрингов глубоководного нейтринного телескопа НТ-200+ и запуск его в эксплуатацию.

4. Обработка и анализ данных глубоководных детекторов НТ-200 и НТ-200+ на оз.Байкал по программам исследования природных потоков мюонов и нейтрино, поиска магнитных монополей и частиц тёмной материи.

5. Разработка фотодетекторов для крупномасштабных астрофизических экспериментов.

6. Продолжение комплексного изучения гидрофизических характеристик глубинных вод оз.Байкал.

Создание установки для поиска спинзависимых взаимодействий WIMP

Руководитель темы: Борис Михайлович Овчинников

В течение 2004 года нами была изготовлена цилиндрическая пропорциональная камера на рабочее давление 150 атм. Камера имела кварцевое окно, покрытое изнутри салицилатом натрия для регистрации сцинтилляционного излучения. При заполнении камеры смесью Xe+50%H₂ под давлением 50 атм. и при облучении Со⁶⁰, а также –частицами были получены ионизационные сигналы. Однако сцинтилляционные сигналы отсутствовали из-за эффекта снятия возбуждения атомов Xe^* при их столкновениях с молекулами Н₂. Таким образом среда Xe+50%H₂ не позволяет использовать для подавления –фона эффект различия отношения А_сц./А_иониз. для атомов отдачи и фоновых электронов. Хотя большое сечение рассеяния WIMP на ядрах водорода (примерно на 5 порядков большее, чем на ядрах Хе¹²⁹ и Ge⁷⁶) позволяет осуществить с этой средой эффективный поиск спин-зависимых взаимодействий WIMP. Хе позволяет регистрировать WIMP за счёт большого сечения когерентного рассеяния.

Для получения возможности детектирования сцинтилляционного излучения при регистрации атомов отдачи в спин-зависимом рассеянии WIMP нами предлагается осуществить в 2005 году создание детектора, работающего на смеси Хе+10% Не³+1%Н₂+50 ррm ТЭА. Водород в смеси должен использоваться для стабилизации пропорционального разряда. Добавки ТЭА вводятся для детектирования со 100% эффективностью сцинтилляционного излучения.

Небольшая добавка Н₂ не приведёт к тушению сцинтилляции Хе. Поскольку энергия атомов отдачи Не³ при рассеянии WIMP мала, и поскольку необходимо регистрировать отдельные фотоэлектроны, возникающие при поглощении фотонов сцинтилляции, то в камере должна использоваться регистрация с помощью ФЭУ света ЭЛМ, возникающего в лавинах на нитях анода.

Электромагнитная катастрофа в ультрарелятивистких ударных волнах и механизм излучения гамма всплесков.

Руководитель темы: Борис Евгеньевич Штерн

Гамма-всплески за счет комптонизованного синхротронного излучения

"Gamma-ray bursts from synchrotron self-Compton emission", Stern, Boris E.; Poutanen, Juri

Механизм излучения гамма всплесков до сих пор неясен и остается предметом дебатов. Стандартный синхротронный спектр излучения охлаждающихся электронов слишком мягок, чтобы объяснить наблюдаемые спектры. Альтернативное объяснение - квазитепловая комптонизация при большой компактности встречается с трудностями при объяснении наблюдаемого пика энерговыделения в области сотен кэВ. Показано, что при типичных параметрах, ожидаемых в выбросах гамма-всплесков, наблюдаемые спектры могут быть объяснены обратным комптоном на синхротронном излучении в режиме частичного самопоглощения. При этом прямое синхротронное излучение может быть ответственно за наблюдавшееся оптическое излучение гамма-всплеска GRB 990123, первый комптоноский пик - заклассическое мягкое гамма-излучение всплесков, а второй комптоновский пик - за неоднократно регистрировавшееся ГэВное излучение.

100. Статья опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 352, Issue 3, pp. L35-L39.
     

Метод слепого поиска "настоящей выборки": применение к проблеме происхождения космических лучей сверхвысоких энергий.

(Blind Search for the Real Sample: Application to the Origin of Ultra-High Energy Cosmic Rays) Boris E. Stern and Juri Poutanen

Предложен метод статистического теста на наличие того или иного эффекта, который не страдает от манипуляций тестируемыми данными a posteriori.

Идея метода - искать настоящую выборку данных среди множества случайно сгенерированных наборов данных (в соотвотствии с нуль-гипотезой), как набор, лучше других подтверждающий проверяемую гипотезу.

В случае успешного поиска эффект подтверждается на уровне статистической значимости 1/N, где N - число случайных наборов данных, среди которых был правильно найден настоящий. Метод применен к задаче поиска корреляций между направлениями прихода космических лучей свехрвысоких энергий и лацертидами. Статистически значимой корреляции не обнаружено.

101. Статья отправлена а Astrophysical Journal Letters, к настоящему времени получен в целом положительный отзыв рецензента. Доложена на конференции Кварки-2004.
     

Кроме этих работ проводилось широкое исследование проблемы интерпретации спектров гамма-всплесков (работа 1 является отдельным законченным фрагментом этого исследования). По предварительным материалам работы сделано два доклада на конференциях:

102. Совещание участников сети Nordic Collaboration Network по проблемам излучения компактных объектов в саарисельке (Финляндия)
     
103. Всероссийская астрономическая конференция ВАК-2004.