Ядерная физика и ядерная фотоника

Направление: физика

Руководители программы

Капитонов Игорь Михайлович

д.ф.-м.н., профессор

Шведунов Василий Иванович

д.ф.-м.н., профессор

Завьялов Николай Валентинович

чл.-корр. РАН, д.ф.-м.н.

Описание программы

Целью программы является подготовка специалистов в области экспериментальной ядерной и радиационной физики по следующим специализациям: ускорительная техника, методика современного ядерно-физического эксперимента, лазерная физика, физика радиационных эффектов. Основная задача магистерской программы – обучить специалистов для дальнейшей работы как на целевой масштабной установке – Источнике комптоновского излучения НЦФМ, так и для других современных существующих и проектируемых ядерно-физических установок России. Подготовка таких специалистов обеспечит выполнение актуальных исследований в области ядерной физики (в частности, ядерной фотоники) и решение широкого круга фундаментальных и прикладных задач.

Программа включает в себя изучение современных экспериментальных и теоретических подходов к исследованиям механизмов ядерных реакций под действием нейтронов, гамма-квантов и легких заряженных частиц, реакций деления и слияния тяжелых ядер, структуры атомных ядер. Рассматривается структура экспериментальных ускорительных комплексов, методы создания пучков монохроматических фотонов. В рамках программы подробно изучаются прикладные аспекты применения ядерных реакций, в частности, производство изотопов, создание радиоактивных пучков, ядерно-физические методы исследования вещества, ядерная медицина. Существенное место в курсе уделяется вопросам, связанным с современными экспериментальными методиками и методам обработки и анализа данных для исследования ядерных реакций и свойств атомных ядер, вынужденного и спонтанного деления, и изучению свойств ядерных систем, вдали от линии нуклонной стабильности.

Программа включает в себя систематическое изучение взаимодействия излучений с материалами для применения в таких областях науки и технологии, как материаловедение, микроэлектроника, физика твердого тела, физика экстремального состояния вещества, промышленная интроскопия силовых конструкций. Изучаются методы прогнозирования результатов воздействия излучений и ядерного взаимодействия с последующим образованием вторичных частиц в твердых телах. Производственная практика ориентирована на освоение современных экспериментальных методов в ядерной физике, освоению ядерно-физических методов анализа твердых тел, и методик математического моделирования воздействия излучений на материалы и элементы конструкций и оборудование, лабораторные и натурные испытания конструкционных и функциональных материалов аппаратов к воздействию различных ионизирующих излучений с учетом различных негативных факторов.

Для чтения лекций и научного руководства студентами предполагается привлечение ведущих ученых МГУ, ИЯРФ, ИЯИ РАН, ФИАН, ОИЯИ, ИЯФ.

Основные курсы

  • Теория атомного ядра
  • Радиоактивность
  • Электромагнитные взаимодействия ядер
  • Ядерная фотоника
  • Ядерные реакции
  • Физика деления и синтеза ядер
  • Рассеяние электронов на нуклонах и ядрах. Структура адронов
  • Ядерная астрофизика
  • Ускорители заряженных частиц
  • Взаимодействие частиц и излучения с веществом
  • Методы регистрации частиц и излучений. Ядерная электроника.
  • Ядерно-физические методы анализа твердых тел (эксперименты на рентгеновском пучке)
  • Моделирование и компьютерная обработка данных в ядерной физике
  • Эксперименты на рентгеновском пучке комптоновского источника
  • Прикладная ядерная физика
  • Физика радиационных эффектов
  • Физическая электроника. Радиационные сбои.
  • Современная физика рентгеновских лучей
  • Основы физики лазеров
  • Частицы в сильных электромагнитных полях
  • Теория фундаметальных процессов в полях экстремальной интенсивности

Примерные темы и направления научной работы студентов Филиала МГУ в городе Сарове по этой программе

  • Исследование возбуждения и распада изомерных состояний атомных ядер
  • Формирование и распад гигантских резонансов атомных ядер
  • Конфигурационное расщепление гигантского дипольного резонанса
  • Методы ядерной резонансной флуоресценции в исследовании структуры атомных ядер
  • Фотоделение ядер, детальное изучение барьеров деления
  • Исследование роли фотоядерных и нейтринных реакций в процессе звездного нуклеосинтеза
  • Фоторасщепление легких ядер
  • Фотонейтронные реакции как источник медленных поляризованных нейтронов
  • Исследование кластерных состояний в ядрах
  • Экзотические моды возбуждения ядер
  • Исследование электромагнитных характеристик нуклонов

  • Разработка ускорителей электронов для фундаментальных и прикладных исследований

  • Новые источники рентгеновского излучения

  • Разработка методов диагностики электронных пучков

  • Лазерное ускорение электронов

  • Использование методов времени пролета для спектрометрии нейтронов

  • Нелинейный эффект Комптона

  • Прикладные исследования с монохроматическим рентгеновским излучением

  • Ионное облучение как способ модифицирования электрофизических и оптических свойств наноматериалов

  • Способы повышения эффективности материалов сенсорики за счёт внедрения радиационно-индуцированных дефектов

  • Радиационная инженерия дефектов структуры функциональных углеродных наноматериалов

  • Моделирование эволюции наноструктур под действием ионных пучков методами молекулярной динамики

Информация о руководителях

 

Капитонов Игорь Михайлович

д.ф.-м.н., профессор кафедры общей ядерной физики физического факультета МГУ

Родился 16 сентября 1940 г. в г. Москве. Окончил физический факультет МГУ в 1963 г. по специальности физика.
Кандидат физико-математических наук («Структура гигантского резонанса на средних и тяжёлых ядрах», 1969 г.). Доктор физико-математических наук («Гигантский дипольный резонанс ядер sd-оболочки», 1984 г.).
Профессор кафедры общей ядерной физики физического факультета МГУ с 1993 г. Лауреат Ломоносовской премии МГУ (1994). Заслуженный профессор Московского университета (2011). Член двух диссертационных советов при МГУ: Д 501.001.65 и Д 501.001.77. Награждён медалью «В память 850-летия Москвы».
В Московском университете на физическом факультете читает общий курс «Физика атомного ядра и частиц» и ведёт семинары по этому курсу. Создал и читает специальные курсы «Взаимодействие фотонов и электронов с атомными ядрами», «Электромагнитные взаимодействия ядер», «Ядерная резонансная флуоресценция». Всего подготовил 15 учебных курсов. В 1969-1983 гг. руководил общим ядерным практикумом физического факультета.
Область научных интересов – физика атомного ядра, фотоядерные реакции. Используя пучки гамма-квантов от электронных ускорителей НИИЯФ МГУ исследовал ядерные возбуждения с энергиями вплоть до 70 МэВ. Внёс значительный вклад в изучение фундаментального коллективного возбуждения атомных ядер – гигантского дипольного резонанса. Создал высокоэффективные экспериментальные методики и в ядерных реакциях под действием гамма-квантов выполнил измерения характеристик гигантского резонанса. Обнаружил структуру гигантского резонанса у средних и тяжёлых ядер, изучил механизм его распада, установил важную роль ядерных оболочек и квантового числа изоспина в возбуждении и распаде гигантского резонанса, вскрыл механизм формирования его ширины. Открыл «Закономерность конфигурационного расщепления гигантского дипольного резонанса у лёгких атомных ядер» (открытие №342, 1987 г., соавторы Б.С. Ишханов, В.Г. Неудачин, В.Г. Шевченко, Н.П. Юдин). Использовал методику гамма-активационной спектрометрии для изучения ядерных состояний выше гигантского резонанса. Впервые в России выполнил эксперименты по флуоресценции атомных ядер.
Подготовил 10 кандидатов наук. Опубликовал более 300 работ, среди которых более 40 книг, в том числе монографии «Взаимодействие электромагнитного излучения с атомными ядрами» (МГУ, 1979), «The Giant Dipole Resonance in Light Nuclei and Related Phenomena» (Physics Reports, 1986), учебники и учебные пособия: «Введение в физику ядра и частиц» (2000, 2002, 2004, 2006, 2010), «Практикум по ядерной физике» (1979, 1988, 2004), «Нуклеосинтез во Вселенной» (1998, 1999, 2009, 2013), «Частицы и атомные ядра. Задачи с решениями и комментариями» (2013), классический университетский учебник «Частицы и атомные ядра» (2005, 2007, 2013).

 

Шведунов Василий Иванович

д.ф.-м.н., профессор, исполняющий обязанности заведующего отделом электромагнитных процессов и взаимодействий атомных ядер НИИИЯФ МГУ.

(род. 12.09.1952, с. Камышенка, Курчумского района, Восточно-Казахстанской области), доктор физико-математических наук, профессор.

Окончил с отличием физический факультет МГУ (1975), аспирантуру физического факультета МГУ (1978). В 1978 г. защитил кандидатскую диссертацию на тему: "Исследование pаспадных хаpактеpистик гигантского дипольного pезонанса в области легких и сpедних ядеp", в 1992 г. защитил докторскую диссертацию на тему: "Разpаботка и создание ускоpителя электpонов непpеpывного действия - инжектоpа pазpезного микpотpона".

Работает в Научно-исследовательском институте ядерной физики имени Д. В. Скобельцына (НИИЯФ МГУ) с 1978 г. В 1978-1883 гг. – младший научный сотрудник, 1983-1986 гг. – старший научный сотрудник, 1986 - 2015 гг. - ведущий научный сотpудник, 1992-2015 гг. - заведующий лабоpатоpией электpонных пучков Отдела электромагнитных процессов и взаимодействия атомных ядер (ОЭПВАЯ), 2015-по н/в - главный научный сотрудник, 2020 – по н/в исполняющий обязанности заведующего ОЭПВАЯ. С 2015 г по н/в по совместительству является ведущим научным сотрудником Лаборатории рентгеновской оптики ОКРФ ФИАН им. П.Н. Лебедева.

В 1986 г. присуждено ученое звание "стаpший научный сотpудник", в 2003 г. - "профессор" по специальности физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника. В 1975 г. награжден медалью "За лучшую научную студенческую pаботу СССР", в 1994 г. удостоен Ломоносовской пpемии МГУ 2-й степени.

Соавтор более 320 научных статей, руководитель 17 кандидатских диссертаций, член ученого совета НИИЯФ МГУ, член диссертационных советов МГУ и ИЯИ РАН.

С 1972 по 1982 гг. занимался исследованиями в области ядерной физики: проводил измерения спектров фотопротонов и pасчеты пpотонного канала pаспада гигантского pезонансса, которые показали важную pоль стpуктуpы основного состояния ядеp и изоспинового квантового числа пpи взаимодействии электpомагнитного излучения с ядpами.

С 1982 г. по н/в основное направление научных исследований и разработок – ускорители заряженных частиц. Руководил рзpаботкой пpоекта ускоpителя электpонов нового поколения для исследования электромагнитного взаимодействия ядер – pазpезного микpотpона непpеpывного действия на энеpгию 175 МэВ. Обнаpужил нелинейный эффект пpи pаботе ускоpяющих стpуктуp в непpеpывном pежиме. Создал не имеющий аналога ускоpитель электронов непpеpывного действия на энеpгию 6.7 МэВ, на котором был выполнен цикл исследований по ядерной резонансной флуоресценции.

С 1993 г. по 2005 г. под руководством В.И. Шведунова был создан ряд уникальных ускорителей электронов для прикладных целей и фундаментальных исследований: импульсный разрезной микротрон на энергию 70 МэВ с использованием технологии редкоземельных магнитных материалов, импульсный разрезной микротрон с инжектором на основе СВЧ пушки с фотокатодом, импульсный разрезной микротрон на энергию 55 МэВ, линейные ускорители непрерывного действия на большую мощность пучка, импульсный линейный ускоритель на энергию 10 МэВ с мощностью пучка 15 кВт.

С 2013 г. В.И. Шведунов руководит разработкой, изготовлением и поставкой линейных ускорителей электронов для радиографии, инспекционно-досмотровых комплексов различного типа, медицины, радиационных технологий, направленных на модификацию свойств материалов. В 2024 г. количество поставленных заказчикам ускорителей приближается к 80 единицам.

С 1994 г. по 2016 г. В.И. Шведунов активно сотрудничал в рамках различных проектов ускорителей заряженных частиц с зарубежными компаниями, научными центрами и университетами, в частности, с компанией World Physics Technologies (США), Институтом ядерной физики университета г. Майнц и центром Гельмгольца г. Берлин (Германия), Институтом ускорительных систем и применений Афинского университета (Греция), Институтом энергетических систем политехнического университета Каталонии г. Барселона и Центром энергетических, экологических и технологических исследований (CIEMAT) г. Мадрид (Испания), Ключевой лабораторией сверхтвердых материалов Цзилинского университета (Китай).

 

Некоторые публикации

Юров Д. С., Шведунов В. И., Алимов А. С. Линейные ускорители электронов непрерывного действия для научных и прикладных целей // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия. — 2023. — № 1. — С. 2310501

Racetrack microtron—pushing the limits / M. Borisov, A. Ermakov, V. Khankin Yu. Koubishin, V. Shvedunov // Symmetry. — 2021. — Vol. 13, no. 2244. — P. 2244

Electron accelerators design and construction at Lomonosov Moscow State University / V. I. Shvedunov, A. S. Alimov, A. N. Ermakov et al. // Radiation Physics and Chemistry. — 2019. — Vol. 159. — P. 95–100

A multipurpose pulse race-track microtron with an energy 55 MeV / A. N. Ermakov, B. S. Ishkhanov, A. N. Kamanin, V.V. Khankin, …. V.I. Shvedunov. // Instruments and Experimental Techniques. — 2018. — Vol. 61, no. 2. — P. 173–19

Darkening of UV optics irradiated at a CW 1-MeV linear electron accelerator / V. D. Zvorykin, A. S. Averyushkin, S. V. Arlantsev, … V.I. Shvedunov// Journal of Nuclear Materials. — 2018. — Vol. 509. — P. 73–77

Laser-electron generators: the sources of narrow-band x-ray radiation for low-invasive coronary angiography / A. V. Vinogradov, N. V. D’yachkov, A. V. Polunina, …  V. I. Shvedunov // Quantum Electronics. — 2018. — Vol. 48, no. 6. — P. 565–572

Radiation-induced preparation of bimetallic nanoparticles in the films of interpolyelectrolyte complexes / D. I. Klimov, E. A. Zezina, S. B. Zezin, ... V.I. Shvedunov // Radiation Physics and Chemistry. — 2018. — Vol. 142. — P. 65–69

Continuous-wave electron linear accelerators for industrial applications / D. S. Yurov, A. S. Alimov, B. S. Ishkhanov, V. I. Shvedunov // Physical Review Special Topics - Accelerators and Beams. — 2017. — Vol. 20, no. 4. — P. 044702–1–044702–11.

Источник электронов с высокой яркостью пучка / И. Ю. Владимиров, Б. С. Ишханов, Л. Ю. Овчинникова, В.И. Шведунов // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия. — 2016. — № 3. — С. 26–33

Спектрометр для эксперимента GunLab / И. Ю. Владимиров, А. Н. Каманин, Н. И. Пахомов , В.И. Шведунов // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия. — 2016. — № 1. — С. 66–71

End magnets with rare earth permanent magnet material for a compact race-track microtron / I. Y. Vladimirov, N. I. Pakhomov, V. I. Shvedunov et al. // European Physical Journal Plus. — 2014. — Vol. 129. — P. 271–292

Ishkhanov B. S., Shvedunov V. I. Investigations and the development of accelerators at the Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics at Moscow State University // Moscow University Physics Bulletin. — 2012. — Vol. 67, no. 6. — P. 475–492.

Electron gun with off-axis beam injection for a race-track microtron / A. V. Aloev, D. Carrillo, Y. A. Kubyshin, … V.I. Shvedunov // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. — 2010. — Vol. 624. — P. 39–46.

Laser-electron generator for x-ray applications in science and technology / E. G. Bessonov, M. V. Gorbunkov, B. S. Ishkhanov, … V.I. Shvedunov // Laser and Particle Beams. — 2008. — Vol. 26, no. 3. — P. 489–495.

 

Завьялов Николай Валентинович

чл.-корр. РАН, д.ф.-м.н, заместитель научного руководителя РФЯЦ-ВНИИЭФ – директор Института ядерной и радиационной физики (ИЯРФ).

Родился 8 декабря 1954 года.

Окончил МИФИ (кафедра электрофизических установок).

Заместитель научного руководителя РФЯЦ-ВНИИЭФ — директор Института ядерной и радиационной физики (ИЯРФ), заведующий кафедрой ядерной и радиационной физики СарФТИ НИЯУ, МИФИ.

В 2022 году — избран членом-корреспондентом РАН от Отделения физических наук.

Специалист в области экспериментальной ядерной и радиационной физики, физики и техники ускорителей заряженных частиц.

Полезные документы

Правила приема в МГУ имени М. В. Ломоносова в 2021 году
Порядок приема на обучение
Программа вступительных испытаний по направлению (03.04.02)

Задания вступительных испытаний

Физика 2019–2021 гг.