ГНУ "ОИЭЯИ-Сосны" НАН Беларуси

Лаборатория 28 Проблем ядерной физики и безопасности

Заведующий лабораторией — Шапорова Елена Анатольевна, кандидат химических наук

Тел.: +375 17 355 58 77

e-mail: elena.shaporova@sosny.bas-net.by

В 1998 году в Институте физики создана лаборатория сильных взаимодействий под руководством проф. В.И. Кувшинова, которая в 2004 году переведена в Государственное научное учреждение «Объединенный институт энергетических и ядерных исследований — Сосны» Национальной академии наук Беларуси. В 2012 году лаборатория переименована в лабораторию проблем ядерной физики и безопасности.

Основные направления научных исследований

Высококвалифицированный коллектив лаборатории проводит научные исследования по следующим направлениям:

• Фундаментальные, прикладные и поисковые исследования в области взаимодействия элементарных частиц и ядер:
• исследование динамики систем адронов (нуклонов, ядер, кварк-глюонной плазмы, адронных струй, вакуума, конфайнмента) на основе квантовой хромодинамики, стандартной модели, теорий фазовых переходов, детерминированного хаоса;
• изучение поляризационных явлений в фундаментальных процессах взаимодействия элементарных частиц;
• исследование механизма взаимодействия нуклонов с атомными ядрами в области низких, промежуточных и высоких энергий;
• предсказание новых физических эффектов для современных ускорителей (LHC (CMS, ATLAS, ALICE), CLIC- CERN, ILC (Japan), НИКА (г. Дубна, Россия), для проектов фотон-электронных и фотон-фотонных коллайдеров на основе использования процесса обратного комптоновского рассеяния фотонов мощной лазерной вспышки, сфокусированной на пучке ультрарелятивистских электронов;
• предсказание нейтронных констант в тех областях энергий и массовых чисел, где отсутствуют экспериментальные данные.
• Проведение научно-исследовательских работ по научному обоснованию безопасного развития атомной энергетики в Беларуси:
• теоретические исследования физических процессов, протекающих в оборудовании АЭС;
• оценка ядерно-физических констант, необходимых для расчетов и проектирования ядерных энергетических установок и других приложений;
• синтез и исследование свойств сложнооксидных наноструктурных материалов для эффективной сорбции радионуклидов и ионов тяжелых металлов из водных растворов различного состава;

моделирование и анализ безопасности объектов использования атомной энергии с помощью компьютерных программ.

Международное научное взаимодействие:

Реализуются совместные проекты сотрудников лаборатории с лабораторией теоретической физики им. Н.Н. Боголюбова ОИЯИ (г. Дубна, Московской обл, РФ).

Основные достижения:

Под руководством В. И. Кувшинова была создана научная школа по следующим направлениям: ядерная физика, физика высоких и низких энергий, теория устойчивости квантовых систем.

Разработана методология, основанная на применении методов квантовой хромодинамики (КХД), квантовой оптики, квантовой теории информации для последовательного рассмотрения эволюции кварк-глюонной системы с использованием КХД вакуума в качестве окружения, и применена для описания квантовых эффектов сжатия, перепутанности, декогеренции, обесцвечивания к началу процесса адронизации. Построена теоретическая модель учета статистических флуктуаций частиц при фазовом переходе от кварк-глюонной системы к адронам в кварк-глюонной плазме. Разработана теория связи эффектов устойчивости и сжатия за счет внешнего возмущения.

Разработан уникальный метод изучения поляризационных явлений в фундаментальных процессах взаимодействия элементарных частиц, обладающих спином: вычисления матричных элементов проводятся в диагональном спиновом базисе, который позволяет не только повысить эффективность исследований, но и избежать трудностей при учете масс частиц, что присуще многим широко используемым альтернативным методам.

За цикл работ «Поляризационные, нелинейные и структурные эффекты актуальных процессов квантовой электродинамики» ведущему научному сотруднику, канд. физ.-мат. наук М.В. Галынскому в 2020 году была присуждена премия имени академика Ф.И. Фёдорова (https://nasb.gov.by/rus/news/10341/).

В рамках однофотонного обмена дано объяснение неожиданным результатам JLab-поляризационных экспериментов, проведенных в начале нынешнего тысячелетия по измерению отношения формфакторов Сакса (ФФС), основанных на явлении передачи поляризации от начального электрона к конечному протону, в ходе которых было обнаружено линейное убывание отношения ФФС с ростом квадрата переданного импульса протону. Разработан феноменологический подход, который является обобщением правил кваркового счета пертурбативной КХД на случай массивных кварков и основанный на использовании метода вычислений амплитуд процессов в рамках квантовой электродинамики в диагональном спиновом базисе. При этом аналитически получен экспериментально установленный закон линейного убывания для отношения формфакторов Сакса.

Создана модель ядра, как мягкого деформированного неаксиального ротатора, позволяющая надежно описывать до пяти вращательных полос возбужденных уровней, в том числе и полосу уровней отрицательной четности. Создан и продолжает развиваться уникальный программный комплекс OPTMAN для расчета оптических сечений методом связанных каналов. Данная программа рекомендована МАГАТЭ в качестве стандартной для расчета сечений на ядрах актинидов и размещена на сайте Центра по ядерным данным МАГАТЭ. Кроме этого на данном сайте размещены и вводные файлы для расчета сечений оптического  взаимодействия нуклонов с ядрами различного атомного веса, созданные на основе дисперсионных Лейн согласованных оптических потенциалов, полученных в лаборатории, описывающих наилучшим образом всю имеющуюся совокупность экспериментальных данных.

В результате исследований нитратных водных растворов ряда 3d-металлов методами диализа и потенциометрического титрования предложен механизм реакционной динамики гидроксокомплексов, образующихся в широком интервале рН и мольного отношения [OH-]/[M3+]; проведена количественная оценка их стабильности.

На основании анализа структурных особенностей поверхности оксидов ряда 3d-металлов прогнозируется возможность получения наноразмерных материалов на их основе.

Научная деятельность:

На базе лаборатории более 30 лет проводится международный научный семинар «Nonlinear Phenomena in Complex Systems», материалы которого издаются в виде Трудов «Nonlinear Dynamics and Applications».

Совместно с физическим факультетом БГУ и Институтом физики им. Б. И. Степанова НАН Беларуси уже на протяжении 27 лет издается международный научный журнал на английском языке «Nonlinear Phenomena in Complex Systems», индексируемый базой данных SCOPUS.

Основные публикации:

1. A. Shaparau and V.I. Kuvshinov. “Nonperturbative Squeezed and Entangled Collinear Gluon States”. Nonlinear Phenomena in Complex Systems. – 2020. – Vol. 23, no. 4. – Pp. 435 – 441.
2. I. Kuvshinov, V.A. Shaparau, E.G. Bagashov. “Interaction of quantum systems with environment in QCD”. EPJ Web of Conferences 204, 01002 (2019). Baldin ISHEPP XXIV 2018.
3. I. Kuvshinov, V.A. Shaparau. “Squeezed and Entangled Gluon States in QCD Jet”. EPJ Web of Conferences 125, 04019 (2016). QUARKS-2016.
4. V. Galynskii, Yu. M. Bystritskiy, and V. M. Galynsky «New method for measuring the ratio based on the polarization transfer from the Initial proton to the final electron in the   process». Phys. Rev. D. – 2023. – Vol. 108, № 9. – P. 096032 (6).
5. М. В. Галынский. Угловая зависимость переданной протону поляризации в процессе  . Письма в ЖЭТФ. – 2022. – Т. 116, вып. 7. – С. 419–425.
6. М. В. Галынский. Анализ на достоверность результатов известных экспериментов по измерению отношения формфакторов Сакса с использованием техники Розенблюта. Поляризация конечного протона в упругом процессе  . Письма в ЭЧАЯ. – 2022. – Т.19, № 1 (240). – С. 8 –25.
7. М. В. Галынский. О передаче поляризации от начального к конечному протону в упругом процессе . Письма в ЖЭТФ. – 2021. – Т. 113, № 9. – С. 579–586.
8. Brown, D. A. /et al./ ENDF/B-VIII.0: The 8 th Major Release of the Nuclear Reaction Data Library with CIELO-project Cross Sections, New Standards and Thermal Scattering Data. /Nucl. Data Sheets/ *148*, 1–142 (2018).
9. Zhao, X. /et al./ Nucleon scattering analysis with a lane-consistent dispersive optical potential for Hf, W and Ta isotopes. /J. Phys. G Nucl. Part. Phys./ *48*, 075101 (2021).
10. Е. А. Шапорова, А. А. Жукова, А. К. Баев, А. Ю. Сидоренко Кислотно-основные свойства поверхности оксида хрома(III) // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. хiм. навук. – 2021. – Т. 57, No 3. – С. 270–277.