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

Лаборатория моделирования космических детекторов

Лаборатория моделирования космических детекторов (ЛМКД) образована в 2005 году. Руководителем является доктор физико-математических наук, профессор Владимир Игоревич Галкин.

Основная деятельность сотрудников ЛМКД соответствует названию лаборатории - моделирование космических детекторов как наземных, так и мобильных для определения их свойств, обработки поступающих с них данных, для разработки новых детекторов и создания новых методов детектирования космических частиц и вызываемых ими явлений, таких как широкие атмосферные ливни.

Любой экспериментальный проект в физике космоса и космических лучей, а также в физике элементарных частиц и во многих других областях физики, требующих сложных и непрямых измерений, предполагает моделирование процесса взаимодействия частиц или излучений с детекторами. Без этого интерпретировать результаты измерений трудно или просто невозможно. Поэтому сотрудники ЛМКД участвуют в нескольких проектах, связанных с регистрацией космических частиц и излучений разных энергий. Моделирование детекторов в этом случае оказывается только одной из решаемых задач, но в результате ее решения появляются следующие возможности:
- разработки (планирования, конструирования) нового детектора или установки (системы детекторов);
- оптимизации детектора/установки под определенные физические задачи;
- обработки и интерпретации экспериментальных данных;
- создания новых экспериментальных методик на основании численных экспериментов.

Часто к сотрудникам ЛМКД обращаются коллеги из других отделов и лабораторий НИИЯФ МГУ для того, чтобы они, как специалисты, провели моделирование отклика их детектора на заданное воздействие. Это, в сущности, есть способ изучения детектора.

Сотрудники ЛМКД тесно работают с коллегами из НИИЯФ МГУ, последние несколько лет - с коллегами из ФИАН имени П.Н. Лебедева.

Результаты ЛМКД из спутниковых проектов:
- моделирование работы телескопа СОНГ, работавшего на Коронас-Ф. Результатом этой работы стали спектры гамма-квантов в солнечных событиях;
- геометрические факторы Электрон-Песка на Коронас-Фотон, которые в настоящее время работают в базе данных НИИЯФ МГУ;
- моделирование БДРГ для миссии Ломоносов;
- моделирование детектора гамма-всплесков ГАММАСКОП;
- анализ возможных конфигураций детектора ИнтерСонг для миссии Интергелиозонд.

Результаты ЛМКД из наземных проектов:
- CФЕРА2 - оптический телескоп для регистрации черенковского света широких атмосферных ливней (ШАЛ), отраженного от заснеженной поверхности озера Байкал, поднимаемый на аэростате на высоту 400-1000 метров ночью. Методика регистрации базируется на статистическом моделировании (метод Монте-Карло) черенковского света от широких ливней и анализе его распределения по снегу. На основании этих расчетов была построена процедура обработки экспериментальных данных для получения основных параметров ШАЛ: энергии, направления прихода и массы первичной частицы;
- новый проект комплексной установки "Памир-XXI" для регистрации ШАЛ в горах восточного Памира. Летом в 2012 году была найдена хорошая площадка на высоте 4250 метров над уровнем моря, проложена дорога и начато строительство жилых и служебных помещений. ЛМКД является пока единственным участником проекта, обеспечивающим расчеты. На сегодняшний день в результате моделирования установлены основные параметры центрального калориметра будущей установки и ее черенковской части - сетки быстрых оптических детекторов и группы черенковских телескопов. Было показано, что предложенная схема оптической части обеспечит беспрецедентную чувствительность к массе первичной частицы, что позволит новой установке ближе других подойти к решению классической задачи физики космических лучей - их массовому составу - в области энергий 10¹⁵ - 10¹⁷ эВ.

Еще одно направление работы ЛМКД - создание физических основ микродозиметрического мониторинга радиационных полей на космических аппаратах - обещает переоценку существующих и создание новых методик расчета радиационных рисков и защиты аппаратуры и биологических объектов как в космосе, так и на земле (в опасных зонах реакторов, ускорителей и в условиях ядерной войны).

Для осуществления проекта "Памир-XXI" нужны будут специалисты, поэтому сотрудники ЛМКД уже сегодня приглашают студентов для участия в этом проекте. В настоящее время лаборатория проводит обучение нескольких стажеров из Таджикского национального университета.