|
Kафедра физики элементарных частиц НГУ на базе ИЯФ |
|
|
|
Кафедра основана в 1957 г. академиком Г.И. Будкером под именем "кафедры ядерной
физики". Кафедра выпускала специалистов по направлениям "строение вещества" и
"ускорители". С 1977 г. ее возглавлял академик А.Н.Скринский, с 1985 г. -
академик Лев Митрофанович Барков . В настоящее время кафедра носит название
"кафедра физики элементарных частиц". Заведующий кафедры с 1999 г. профессор
Середняков Сергей Иванович. За 40 лет существования кафедры было подготовлено
около 500 студентов, из них 150 человек работает в ИЯФ. Выпускниками кафедры
являются ректор НГУ Н.С.Диканский , зам. директора ИЯФ В.Е.Балакин.
|
|
Научная работа и специализация студентов, магистрантов и аспирантов кафедры
тесно связаны с основными научными направлениями ИЯФ СО РАН - это эксперименты
на установках со встречными "е+е-"-пучками, создание детекторов для этих
экспериментов, развитие новых методов регистрации элементарных частиц. В
результате обучения выпускники кафедры приобретают навыки работы в современном
эксперименте, который характеризуется высокой степенью автоматизации и
применением новейшей вычислительной техники.
После окончания кафедры выпускники имеют возможность устройства на работу в
Институт ядерной физики. Уровень полученного образования позволяет работать или
продолжать дальнейшее обучение в ведущих мировых центрах по физике элементарных
частиц.
Учебная программа включает в себя курсы по теоретической физике элементарных
частиц ("Квантовая электродинамика", "Слабое взаимодействие" и др.), курсы по
экспериментальной физике элементарных частиц ("Введение в ФВЭ", "Ведущие
эксперименты в ФВЭ", "Физика на е+е- фабриках" и др.), ряд методических курсов
("Калориметры", "Трековые детекторы" и др.). На 4-м курсе студенты осваивают
экспериментальную технику физики элементарных частиц в ядерном практикуме. Все
преподаватели кафедры одновременно являются научными сотрудниками, активно
работающими в области физики элементарных частиц, что обеспечивает высокий
уровень преподавания этой динамично меняющейся области физики. Подробнее о
курсах см. раздел курсы.
Студенты кафедры, с 3-го курса по желанию, а с начала 4-го в обязательном
порядке, проходят практику в лабораториях института, участвуя в экспериментах
СНД, КМД2, КЕДР, РОКК-1М, разработке новых экспериментальных устройств, таких
как малодозная цифровая рентгенофрафическая установка "Сибирь", детекторы
рентгеновского излучения "ОД". Часть студентов специализируются в области
теоретической физики под руководством ведущих сотрудников института ядерной
физики и института математики. Подробнее см. раздел специализация.
Физика элементарных частиц в ИЯФ СО РАН (по страницам юбилейного выпуска к
40-летию института)
ИЯФ СО РАН является ведущей организацией в России по созданию е+е- коллайдеров
и по проведению на них экспериментов. В ИЯФ было доказана принципиальная
возможность осуществления экспериментов на встречных пучках на установке ВЭП-1
со встречными электрон-электронными пучками (1963). Дальнейший прогресс в
области встречных пучков был связан с созданием е+е- коллайдеров.
В 1966 году в лаборатории В.А.Сидорова начались первые в мире эксперименты по
изучению ро-мезонного резонанса на встречных пучках. За 50 часов эксперимента
было зарегистрировано 6 событий рождения пионых пар от распада ро-мезона.
Сенсационные результаты были доложены на Международной конференции в Сакле
(Франция, 1966 год). В 1968 г. была проведена модернизация накопителя ВЭПП-2 и
детектора, и в 1969 году был проведен эксперимент в области фи-мезона. В 1970
г. был проведен эксперимент в области энергий 2Е = 1.18 - 1.34 ГэВ. Этот
эксперимент впервые на встречных пучках был проведен в режиме "on-line". Были
разработаны координатные проволочные искровые камеры. Для идентификации частиц
использовались ливневые и пробежные оптические искровые камеры из эксперимента
1969 г., а также водяные черенковские счетчики. Эксперимент занял полгода.
Интеграл светимости составил 13 обратных нанобар. Было открыто (одновременно с
итальянскими физиками) новое явление - множественное рождение адронов в
позитрон-электронной аннигиляции, а также впервые обнаружено, что формфактор
пионов и каонов в области за фи-мезоном превышает предсказание модели векторной
доминантности. Решение о строительстве накопителя ВЭПП-2М было принято в ноябре
1970 года, и тогда же началось обсуждение проекта нового детектора. Новый
накопитель предоставлял уникальные возможности: высокая светимость и удобный
экспериментальный промежуток позволяли создать детектор с большим телесным
углом, способный регистрировать события с большой частотой. Основу детектора
ОЛЯ составляли проволочные искровые камеры и сцинтилляционные счетчики. Первые
результаты по прецизионному измерению массы фи-мезона и поиск узких резонансов
были доложены уже летом 1975 г. на международной конференции в Варшаве. В
эксперименте ОЛЯ были измерены с наилучшей точностью параметры ро, омега,
фи-мезонов и сечения нерезонансных процессов, определено полное сечение
рождения адронов.
Проект создания Криогенного магнитного детектора (КМД) начал обсуждаться в лаб.
2-0 (зав. лаб. Л.М.Барков) в 1970 году для работы на строящемся накопителе
ВЭПП-2М. В конструкцию детектора были заложены самые передовые для того времени
технологии - сверхпроводящий соленоид с полем 32 кГс, низкотемпературная
искровая камера с повышенной плотностью газа и система низкотемпературных
многопроволочных камер. На КМД были выполнены прецизионные эксперименты по
измерению сечения электрон-позитронной аннигиляции в адроны и определение массы
омега-мезона и нейтральных каонов. Опыт работы с КМД показал, что для
дальнейшего углубленного изучения физики легких векторных мезонов необходим
детектор, позволяющий в десятки раз увеличить количество записанных событий. С
этой целью был создан детектор КМД-2, эксперименты с которым начались в 1992
году. Для этого детектора впервые в институте был создан электромагнитный
калориметр на основе кристаллов CsI и BGO. К началу 1998 года в экспериментах с
КМД-2 был набран интеграл светимости 20 обратных пикобарн. Анализ части
статистики, проведенный к настоящему времени, позволил впервые наблюдать распад
по фи-мезона в эта-штрих гамма и определить вклад экзотического состояния -
глюония в эта-штрих мезоне, значительно понизить верхние пределы для редких мод
распада фи-мезона, существенно понизить систематическую ошибку измерения
сечения электрон-позитронной аннигиляции в адроны.
Новые возможности по изучению рождения нейтральных частиц на встречных е+е-
пучках открылись в экспериментах с детекторами калориметрического типа НД и
СНД. Для этих проектов впервые в России была развита методика создания больших
кристаллов NaI(Tl). Это позволило изучить широкий круг процессов с фотонами в
конечном состоянии. Точность результатов была в целом выше, чем в предыдущих
работах. Работы по проведению этих экспериментов возглавлял д.ф.-м.н. профессор
Середняков Сергей Иванович, который в настоящее время также руководит кафедрой
физики элементарных частиц. Одним из последних результатов экспериментов
является обнаружение нового класса электрических дипольных распадов фи-мезона,
указывающих на 4-х кварковую структуру a0 f0 мезонов и обнаружение
существования резонанса омега(1200).
|
|
С 1983 года на коллайдере ВЭПП-4 в был проведен цикл экспериментов с детектором
МД-1 в области энергий 7.3-10.4 ГэВ. В этом эксперименте зарегистрировано около
100 тысяч ипсилон мезонов. Было проведено прецизионное измерение масс этих
резонансов и электронных ширин, с высокой точностью было проведено измерение
полного адронного сечения, был также обнаружен новый
квантово-электродинамический эффект: ограничение больших прицельных параметров
в процессе однократного тормозного излучения, с высокой точностью были изучены
двухфотонные реакции и измерено полное сечение двух-фотонного рождения адронов.
Дальнейшее развитие этого подхода запланировано в проекте КЕДР для ВЭПП-4М.
Физическая программа КЕДРа - исследование ипсилон-мезона и процессов двух
фотонного рождения частиц. В проект КЕДР заложены уникальные методики
регистрации частиц: дрейфовая камера с демитилэфиром, черенковские счетчики на
аэрогеле, жидкокриптоновый калориметр. Для создания продольного
электромагнитного поля будет использован сверхпроводящий соленоид с полем до 2
Тл.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
