НИИ ядерной физики имени Д. В. Скобельцына МГУ

Направления исследований:

• Фундаментальные исследования по физике атомного ядра и ядерных реакций при низких и средних энергиях, классической ß-, γ-спектроскопии. Развитие теории атомного ядра.
• Разработка и создание электронных ускорителей нового поколения.
• Использование пучков γ-квантов и заряженных частиц для исследования материалов, в том числе наноструктурированных.
• Фундаментальные исследования атомных и мезоатомных процессов.
• Разработка новых методов получения радиофармацевтических препаратов.
• Исследование взаимодействий синхротронного, лазерного и радиочастотного излучений с веществом, процессов в наноструктурах.
• Создание баз и банков ядерных данных. Развитие новых информационных технологий в области данных по физике ядра и ядерных реакций.

НИИЯФ МГУ обладает современной экспериментальной базой. Ускорительный комплекс включает ускорители ионов и электронов до нескольких десятков МэВ. Эти ускорители используются для проведения Фундаментальных исследований и прикладных работ по ядерной и атомной физике.

НИИЯФ является единственной организацией на постсоветском пространстве, располагающей широким набором методик ионно-пучкового анализа, включая методику спектрометрии ионов средних энергий для исследований многослойных систем наноэлектроники, методику ионной имплантации и модификации свойств перспективных материалов.

В институте имеется комплекс современного технологического, диагностического и измерительного оборудования, позволяющий изготавливать твердотельные и молекулярные наноструктуры и устройства на их основе, а также исследовать протекающие в них процессы.

Разрабатываются компактные ускорители электронов для радиационных технологий на энергию 1 МэВ и мощность пучка 25 кВт для лучевой терапии на энергию 12 МэВ. В 2010 г. осуществлен физический пуск разрезного микротрона на энергию 55 МэВ.

В Центре данных фотоядерных экспериментов института — участнике сети Центров ядерных данных МАГАТЭ — на основе современных технологий созданы реляционные базы ядерных данных, содержащие информацию обо всех известных стабильных и радиоактивных атомных ядрах, а также ядерных реакций под действием фотонов, нейтронов, заряженных частиц и тяжелых ионов. Эти базы данных являются функциональной частью аналогичной системы мировых баз данных.

• Исследование галактических и экстрагалактических космических лучей сверхвысоких энергий
• Нейтринная астрофизика
• Исследование излучений от рентгеновских и гамма источников в космосе
• Исследование динамических процессов на Солнце и в гелиосфере
• Исследование радиационной среды и плазменных процессов в околоземном космическом пространстве
• Исследование взаимодействий космических аппаратов с окружающей средой
• Создание теоретических моделей электромагнитных процессов в космическом пространстве

Для изучения физических явлений в межпланетной среде и околоземном космическом пространстве с начала космической эры в институте были разработаны, изготовлены и установлены на 265 космических аппаратах исследовательские приборы, анализ информации с которых позволил глубже познать процессы в космосе. В настоящее время МГУ является единственным университетом, который систематически запускает собственные научно-образовательные спутники. В создании исследовательской аппаратуры для этих спутников НИИЯФ играет ведущую роль.

Институтом совместно с институтами РАН, Росатома и другими научными центрами России введена в строй крупномасштабная установка «Тунка-133»[2] под Иркутском для исследования космических лучей.

Создается Научно-производственный Центр научного приборостроения МГУ на базе НИИЯФ. Он ориентирован на решение задач по созданию оригинальных российских приборов, в том числе для космических исследований.

В НИИЯФ МГУ создана уникальная, полностью автоматизированная система хранения данных, получаемых в ходе научных экспериментов на космических аппаратах. В Центре данных космического мониторинга НИИЯФ МГУ ведется обработка и запись информации в базы данных в режиме реального времени. Интернет-портал Центра данных[3] обеспечивает доступ к данным измерений космической радиации, текущим и историческим, полученным в течение последних 20 лет в ходе космических экспериментов НИИЯФ МГУ. Единая информационная среда позволяет извлекать из базы данных результаты измерений и представлять их в виде таблиц и графиков. Совместно с моделями космической среды, разработанными в НИИЯФ МГУ, базы данных космических экспериментов образуют единую систему космического мониторинга для хранения, обработки, научного анализа и отображения космофизических данных и образовательных программ.

В целях реализации Постановления Правительства РФ по привлечению ведущих ученых в российские вузы[4] в НИИЯФ МГУ в 2011 г. Джорджем Смутом создана лаборатория экстремальной Вселенной.

• Исследование глубоко-неупругих ер-взаимодействий на ускорителе HERA (Гамбург, Германия).
• Исследование парного и одиночного рождения топ-кварка и некоторых других процессов на коллайдере Теватрон в эксперименте D0 (FNAL, США).
• Подготовка к исследованиям на Большом адронном коллайдере LHC в ЦЕРН. Участие в экспериментах CMS, ATLAS, LHCb.
• Исследования протон-ядерных и ядро-ядерных взаимодействий на установке СВД-2 (ИФВЭ, Протвино). В частности, исследования околопорогового образования очарованных частиц и поиск экзотических барионов.
• Исследование ядро-ядерных взаимодействий в эксперименте CBM (Дармштадт, Германия).
• Разработка теоретических моделей фундаментальных взаимодействий на основе теории струн, суперсимметричных теорий и теорий в пространстве с дополнительными измерениями.
• Разработка новых автоматизированных методов расчетов характеристик процессов и моделирования ожидаемых событий в условиях реального эксперимента.
• Разработка технологии массового производства кремниевых полупроводниковых сенсоров и создание на их основе детекторов для физики высоких энергий.

Институт ведет работы по созданию нейтринного телескопа на оз. Байкал, детекторов частиц для экспериментов на ускорителях в крупнейших научных центрах России (Институте физики высоких энергий (ИФВЭ, г. Протвино), Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ, г. Дубна) и Институте теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ, Москва), а также на крупнейших ускорителях в зарубежных научных центрах США, ФРГ и Швейцарии. Исследования ведутся как на собственной методической базе, так и на крупных российских и международных экспериментальных установках. Сотрудники института принимают самое активное участие в работе коллабораций ZEUS (DESY, Hamburg, Germany), D0 (Fermilab, Chicago, USA), CMS, ATLAS, LHCb, (CERN, Geneve, Switzerland), нейтринных экспериментах OPERA и ANTARES, СВД (ИФВЭ, Протвино, Россия), СМС-МГУ (ОИЯИ, Дубна, Россия).

В НИИЯФ МГУ создан пакет CompHEP — пакет программ, позволяющий автоматически проводить вычисления диаграмм Фейнмана, описывающих процессы взаимодействия элементарных частиц при высоких энергиях. С использованием этого пакета были выполнены уникальные расчеты, которые легли в основу моделирования ряда конкретных экспериментов на коллайдерах Tevatron (FNAL), LEP (CERN), HERA (DESY), LHC (CERN), и широко используются в разработке программ физических исследований на будущих линейных электрон-позитронных и других коллайдерах. НИИЯФ МГУ участвует в трех крупномасштабных экспериментах на Большом адронном коллайдере. В 2010 г. на нём начались набор и обработка физических данных, полученных при рекордных параметрах сталкивающихся пучков. Наиболее интересными результатами анализа данных экспериментов ожидаются подтверждение основных положений Стандартной модели, включая существование бозона Хиггса, обнаружение новых закономерностей микромира за пределами Стандартной модели, получение дополнительных знаний о происхождении и эволюции Вселенной.

В институте созданы:

• Современная локальная компьютерная сеть с базовыми каналами связи между подразделениями и научными группами пропускной способностью 100 Мбит/с, в некоторых выделенных случаях организованы каналы связи 1 Гбит/с и выше;
• Узел высокоскоростной телекоммуникационной связи с выходом на все российские научно-образовательные сети и мировые компьютерные сети с пропускной способностью на уровне нескольких Гбит/с;
• Центр оперативного и сервисного обслуживания Российской грид-системы РДИГ, являющейся национальным сегментом глобальной грид-инфраструктуры LCC/EGEE, которая осуществляет компьютерное обеспечение более 200 международных научных проектов, важнейшим из которых является Большой адронный коллайдер (ЦЕРН);
• Пилотный полигон грид-системы Национальной нанотехнологической сети (ГридННС), в котором принимают участие ряд научных организаций, ведущих инновационные разработки в нанотехнологической области (МГУ, НИЦ «Курчатовский институт», ОИЯИ, ПИЯФ РАН и др.);
• Центр данных космического мониторинга;
• Центр данных фотоядерных экспериментов, поддерживающий функционирующие в интернете реляционные базы ядерных данных;
• Базы данных, характеризующие результаты научной и учебной деятельности НИИЯФ и ОЯФ;

В 2014 году был запущен созданный НИИЯФ МГУ космический спутник «МКА-ФКИ (ПН2)», впоследствии переименованный в «Вернов»[5].

Учебные лаборатории НИИЯФ представляют собой уникальные научно-образовательные комплексы, включающие в себя десятки реальных экспериментальных установок, оснащенных современными электронными и компьютерными средствами обработки и отображения информации. Экспериментальное и методическое обеспечение практикумов является результатом совместной работы коллективов учебных лабораторий кафедр Отделения ядерной физики физического факультета и отделов НИИЯФ.

В настоящее время практикумы НИИЯФ включают около 100 экспериментальных установок, большинство из которых компьютеризировано и включено в локальную вычислительно-информационную сеть. В отличие от физических практикумов большинства российских университетов в практикумах НИИЯФ студенты работают с реальными объектами ядерно-физических исследований (спектральными и радиоактивными источниками, лазерами различных типов), а также имеют возможность выполнять лабораторные работы на ускорителях НИИЯФ.