Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына
Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Отдел ядерных реакций

Отдел ядерных реакций (ОЯР) возглавляет доктор физико-математических наук Дмитрий Олегович Еременко.

Основным направлением научной деятельности ОЯР является исследование механизмов ядерных реакций, структуры атомных ядер и времен протекания процесса деления тяжелых ядер.

Данное направление заложено в 1965 году Лауреатом Государственной премии профессором А.Ф. Тулиновым, обнаружившим новое физическое явление – эффект теней, возникающий при взаимодействии заряженных частиц с монокристаллами.

На базе эффекта теней была создана новая экспериментальная методика прямого измерения ультракоротких времен протекания ядерных реакций в диапазоне 10⁻¹⁴ — 10⁻¹⁹ секунд. В ОЯР была предсказана и экспериментально обнаружена задержка реакции вынужденного деления тяжелых ядер, связанная со временем жизни возбужденных ядерных состояний во второй потенциальной яме. Исследование данной задержки позволило получить уникальные данные о плотности уровней, энергетической зависимости оболочечных эффектов и типе симметрии формы делящихся ядер во второй потенциальной яме. Была создана динамико-статистическая модель деления ядер, позволяющая описать с единых позиций широкий круг наблюдаемых процессов ядерного деления: угловую анизотропию выхода осколков деления, вероятность деления, времена жизни и т.д.

Проведены теоретические оценки влияния альфа–кластерной структуры налетающего ядра на выход вторичных заряженных частиц в реакциях ¹⁶O+⁶⁵Cu->⁸¹Rb и ¹⁹F+⁶²Ni->⁸¹Rb. Показано, что экспериментальное измерение выходов вторичных альфа-частиц в этих реакциях может служить прямым экспериментальным подтверждением альфа–кластерной структуры ядра кислорода.

Группой, руководимой профессором Е.А. Романовским, был выполнен большой цикл работ по развитию дисперсионной оптической модели. Дисперсионная оптическая модель позволяет интегрально учесть эффект корреляций между одночастичными, коллективными и другими более сложными движениями нуклонов в ядре посредством введения дисперсионной составляющей в потенциал, с помощью которого описывается рассеяние нуклона ядром. В ходе этих исследований обнаружены оболочечные эффекты для ряда ядер, находящихся вблизи области нуклонной нестабильности.

Группой, руководимой профессорами А.М. Поповой и В.В. Комаровым, совместно с экспериментальной группой из университета г. Марбург (ФРГ) проведены теоретические и экспериментальные исследования многочастичных квантовых систем. Например, исследования больших органических молекул в периодических электромагнитных полях типа лазера инфракрасного (ИК) диапазона.

В ходе исследования было установлено, что
- подструктуры типа углеводородных цепей в этих молекулах служат приемниками (антеннами) для инфракрасного излучения;
- в них аккумулируется энергия в виде коллективных колебательных состояний – эксимолей, которая может передаваться по молекуле посредством диполь-дипольного взаимодействия;
- накопленная энергия может быть сосредоточена в отдельной части молекулы, что приводит к ее модификации: диссоциации, электронному возбуждению и т.п.

Получены аналитические выражения для зависимости вероятности возбуждения, накопления и перераспределения вибрационной энергии в молекуле от интенсивности и частоты внешнего излучения. На этой основе был разработан метод управляемой модификации больших молекул. Также была развита теория преобразования излучения из ИК диапазона в видимый свет.

В ОЯР ведутся работы по созданию новых радиофармацевтических препаратов. Сотрудниками ОЯР создан радиофармпрепарат «Таллия хлорид» для диагностики состояния сердечной мышцы. НИИ Ядерной физики МГУ получена лицензия на производство, хранение и реализацию препарата «Таллия хлорид» от 2 апреля 1998 года. Сейчас ведутся работы с радиофармпрепаратом «Астат-211» - это перспективное направление эмиттерной радиотерапии рака щитовидной железы.

В рамках среды Geant4 (комплекс программ Монте-Карловского моделирования прохождения излучения в сложных биологических объектах) проведена оценка поглощенных фракций в органе-мишени глаз от всех органов источников и обратная (глаз – орган-источник) для гамма- и альфа-излучения стандартных энергий (гамма) и спектра альфа-линий At-211. Показано, что для всех органов, кроме органов области головы и шеи, поглощенные фракции оказались пренебрежимо малы. Проведена оценка поглощенных фракций в органе-мишени глаз от органа источника головной мозг для альфа-излучения спектра At-211. Получено, что поглощенные фракции «головной мозг – глаз» оказались низкими. Проведено обновление библиотек низкоэнергетичных процессов на основе новых опубликованных экспериментальных данных. Добавлена возможность выбора между математическим фантомом человека (MIRD модель) и томографическим фантомом (ORNL анатомическая модель). Проведено первичное тестирование ORNL модели для гамма-излучения.