Физфак мгу кафедра физики космоса

Академик Г.Т. Зацепин возглавлял кафедру космических лучей и физики космоса в 1982–2005 гг. Он один из ведущих ученых в области космических лучей и нейтрино, лауреат Государственной и Ленинской премий. Им были открыты электронно-ядерные ливни в космических лучах (1949 г.) и было показано, что частицами, генерирующими ливни, являются протоны и более тяжелые первичные ядра, и выявлено, что основой развития атмосферного ливня является ядерно-каскадный процесс (1951 г.). Г.Т. Зацепин первым исследовал вопрос о происхождении ультрарелятивистских частиц через фотонный газ. Им разработаны новые методы регистрации нейтрино от Солнца и предложены эксперименты по детектированию нейтрино от коллапсирующих звезд.

Академик Г.Т. Зацепин Профессор М.И. Панасюк

С 2005 г. заведующим кафедрой физики космоса является директор НИИЯФ МГУ профессор М.И. Панасюк.

Особо необходимо отметить роль в развитии кафедры профессора Ирины Вячеславовны Ракобольской.

Это легендарная женщина — замечательный ученый, преподаватель, общественный деятель. Во время Великой Отечественной войны была начальником штаба женского полка ночных бомбардировщиков. В 1968–2003 гг. профессор И.В. Ракобольская была заместителем заведующего кафедрой, под ее руководством заложены основы учебного процесса, которые и поныне успешно реализуются на кафедре. Ирина Вячеславовна в прямом смысле была душой кафедры, создала ту добрую атмосферу нашего коллектива, благодаря которой удается реализовывать все необходимые задачи.

Профессор И.В. Ракобольская

Научная история кафедры неразрывно связана с НИИЯФ МГУ, как основной базой научной подготовки студентов и проведения научно-исследовательских работ сотрудниками кафедры. Основным базовым научным отделом кафедры в настоящее время является отдел космических наук (ОКН) НИИЯФ МГУ (зав. отделом — профессор М.И. Панасюк). Экспериментальные работы проводятся как на спутниках, так и на наземных установках. ОКН проводит как фундаментальные исследования в области астрофизики космических лучей и космической физики, так и прикладные, направленные на исследования и моделирование воздействия космических факторов (плазмы, энергичных частиц и электромагнитных полей) на космические аппараты и биологические объекты.

Были получены следующие основные научные результаты:

Открыт ядерно-каскадный процесс в атмосфере Земли (Д.В. Скобельцын, Г.Т. Зацепин, Н.А. Добротин, 1929)

На установке ШАЛ МГУ обнаружен излом в спектре первичных космических лучей при энергии 3·1015 эВ (С.Н. Вернов, Г.Б. Христиансен, Г.А. Куликов, 1958)

Открыты и исследованы радиационные пояса Земли (С.Н. Вернов, А.Е. Чудаков, А.И. Лебединский, 1958)

Предсказано обрезание спектра космических лучей при энергиях выше 1020 эВ — эффект ГЗК (Г.Т. Зацепин, В.А. Кузьмин, 1966)

Создан новый прибор — ионизационный калориметр, позволяющий измерять энергию элементарных частиц с большой точностью, получивший распространение во всем мире (Н.Л. Григоров, В.С. Мурзин, 1954).

Проведены наблюдения явления выстроенности высокоэнергичных адронов в акте ядерного взаимодействия и экспериментально подтвержден эффект Ландау-Померанчука-Мигдала в эксперименте «Памир» (И.В. Ракобольская, И.П. Иваненко, Т.М. Роганова, Л.Г. Свешникова и сотрудники ФИАН, 1991).

Прямое наблюдение осцилляций мюонных нейтрино в таонные в рамках эксперимента OPERA (Т.М. Роганова, 2015)

Впервые осуществлена регистрация космических лучей сверхвысокой энергии по флуоресцентному треку с борта космического аппарата «Ломоносов» (М.И. Панасюк, П.А. Климов, и др., 2018)

Открыты новые транзиентные явления в атмосфере (Г.К. Гарипов, П.А. Климов, М.И. Панасюк, 2018)

В эксперименте на спутнике «Ломоносов» осуществлено измерение кривой блеска собственного излучения гамма-всплеска в оптическом и гамма диапазонах (М.И. Панасюк, В.М. Липунов, С.И. Свертилов и др.).

В последние годы вместе с кафедрой физики космоса НИИЯФ успешно реализует космическую программу Московского университета.

В настоящее время на кафедре ведутся научные исследования и подготовка студентов по следующим направлениям.

Астрофизика космических лучей

• Исследование космических лучей сверхвысоких энергий.

• Изучение транзиентных явлений в атмосфере Земли и космическом пространстве в различных диапазонах электромагнитного спектра.

• Исследование временных и спектральных характеристик рентгеновских и гамма источников на космических аппаратах.

• Исследование спектров и состава галактических космических лучей. Основные проекты — действующий космический эксперимент «Нуклон», планируемые миссии «Нуклон-2» и ОЛВЭ.

• Наземная гамма-астрономия (изучение экстремальных объектов Вселенной в самом высокоэнергичном диапазоне электромагнитных волн). Основной проект — создание новой гамма-обсерватории ТАЙГА.

• Мониторинг космической радиации. Основные проекты — разработка аппаратуры радиационного и дозиметрического контроля для спутников «Метеор», «Электро», «Арктика», Международной космической станции.

• Физика солнечно-земных связей и космическая погода (изучение влияния Солнца на состояние магнитосферы и верхних слоёв атмосферы, а также радиационные пояса Земли)

• Изучение магнитосфер планет

• Физика нейтрино (изучение осцилляций нейтрино, поиск стерильного нейтрино)

Важнейшим проектом является университетский спутник «Ломоносов», успешно запущенный с космодрома «Восточный», научные задачи которого:

• регистрация космических лучей предельно высоких энергий путем наблюдений треков в атмосфере (эксперимент ТУС);

• исследование космических гамма-всплесков;

• исследование транзиентных явлений в атмосфере, начатых на университетских спутниках «Татьяна», «Татьяна-2» и космическом аппарате «Вернов».

Гамма-телескопы в составе астрофизического комплекса ТАЙГА.

Источник

Физфак мгу кафедра физики космоса

Кафедра физики космоса ведет начало от кафедры космических лучей. Приказом И. В. Сталина первого февраля 1946 года были основаны НИФИ-2 и Отделение строения вещества физического факультета МГУ. Директором Института был назначен академик Дмитрий Владимирович Скобельцын, заведующим Отделением — академик Сергей Николаевич Вернов. Вскоре после этого, в 1947 году, на отделении был образован ряд кафедр, среди которых и кафедра космических лучей. Заведующим кафедрой стал С. Н. Вернов.

Первый выпуск физиков, специализирующихся в области космических лучей, состоялся в 1949 г. С тех пор кафедрой подготовлено более 700 физиков — космиков, значительная часть которых успешно работала и работает в научных лабораториях НИИЯФ МГУ и институтах Академии наук, стали кандидатами, докторами наук, профессорами, руководителями научных направлений.

К подготовке студентов на кафедре были привлечены крупнейшие специалисты по экспериментальной и теоретической ядерной физике. Научной базой подготовки стал НИФИ-2 (в будущем НИИЯФ МГУ). Учебной работой на кафедре (лекции, руководство студентами и аспирантами) непосредственно занимались академики С. Н. Вернов, Г. Т. Зацепин, А. Е. Чудаков, Г. Б. Христиансен, чл.-корреспонденты Д. А. Киржниц, С. И. Никольский, профессора А. И. Лебединский, А. А. Санин, И. В. Ракобольская, Л. И. Сарычева.

академик С. Н. Вернов (1910 – 1982)

Академик С. Н. Вернов возглавлял кафедру с 1947 г. до своей кончины в 1982 г., автор ряда фундаментальных исследований по космическим лучам и связанным с ними проблемам физики элементарных частиц, плазменных явлений, астрофизики и геофизики, один из основоположников изучения и освоения космического пространства с помощью искусственных спутников Земли. С помощью радиозондов С.Н.Вернов изучал состав космических лучей в стратосфере. Им было выяснено, что космическое излучение состоит в основном из протонов, а электронно-фотонная компонента имеет вторичное происхождение (Сталинская премия 1949г.) Академиками С. Н. Верновым и А. Е. Чудаковым было показано существование радиационных поясов Земли, исследованы их структуры и динамика, создана теория их происхождения (Ленинская премия 1960 г.). Дальнейшие исследования под руководством С. Н. Вернова позволили выяснить фундаментальные закономерности физики Солнца, межпланетной среды, магнитосферы и ионосферы Земли.

академик Г.Т. Зацепин (1917 – 2010) профессор М.И. Панасюк (1945 – 2020)

Академик Г. Т. Зацепин возглавлял кафедру космических лучей и физики космоса в 1982—2005 гг. Являлся одним из ведущих ученых в области космических лучей и нейтрино, лауреат Государственной и Ленинской премий. Им были открыты электронно-ядерные ливни в космических лучах (1949 г.) и было показано, что частицами, генерирующими ливни, являются протоны и более тяжелые первичные ядра и основой развития атмосферного ливня является ядерно-каскадный процесс (1951 г.). Г. Т. Зацепин первым исследовал вопрос о происхождении ультрарелятивистских частиц через фотонный газ. Им разработаны новые методы регистрации нейтрино от Солнца и предложены эксперименты по детектированию нейтрино от коллапсирующих звезд.

В 2005 -2020 гг. заведующим кафедрой физики космоса был директор НИИЯФ МГУ профессор М. И. Панасюк. Под руководством М. И. Панасюка проводились исследования космической радиации, магнитосфер планет и космических лучей в ходе космических и наземных экспериментов. В результате были получены фундаментальные научные результаты: доказана возможность резонансного ускорения ионов в радиационных поясах Земли под действием квазипериодических флуктуаций магнитного поля, определена роли радиальной диффузии частиц радиационных поясов при воздействии флуктуаций электростатического и магнитных полей, была установлена роль ионосферного кислорода как основного компонента кольцевого тока, определяющего, наряду с протонами солнечной плазмы, энергетику геомагнитных бурь. Было открыто новое явление в околоземном пространстве — радиационный пояс, состоящий из частиц аномальных космических лучей, получены доказательства его связи с нейтральными частицами межзвездного газа. М. И. Панасюк инициировал и осуществил с сотрудниками кафедры физики космоса НИИЯФ МГУ многочисленные космические эксперименты на спутниках, которые легли в основу Программы космических исследований МГУ им. М. В. Ломоносова. Среди них: спутники «Татьяна-1» (2005) и «Татьяна-2» (2009), «Вернов», «Ломоносов», в которых были получены новые экспериментальные результаты по экстремальным явлениям в атмосфере Земли и во Вселенной:

профессор И.В. Ракобольская (1919-2016)

Особо необходимо отметить роль в развитии кафедры профессора Ирины Вячеславовны Ракобольской. Это легендарная женщина — замечательный ученый, преподаватель, общественный деятель. Во время Великой Отечественной войны была начальником штаба женского полка ночных бомбардировщиков. В 1968–2003 гг. профессор И. В. Ракобольская была заместителем заведующего кафедрой, под ее руководством заложены основы учебного процесса, который и поныне успешно реализуется на кафедре. В течение многих лет она читала на кафедре созданный ею фундаментальный курс «Введение в физику космических лучей», по которому учились и учатся многие поколения физиков-космиков. Также под руководством Ирины Вячеславовны был создан практикум по физике космических лучей в рамках специального ядерного практикума ОЯФ. Помимо большой преподавательской работе на отделении ядерной физики физического факультета Ирина Вячеславовна читала курс «Ядерная физика» для студентов – геофизиков геологического факультета. На основе этого курса был издан замечательный учебник. В течение многих лет Ирина Вячеславовна руководила факультетом повышения квалификации МГУ. Ирина Вячеславовна в прямом смысле была душой кафедры, создала ту добрую атмосферу нашего коллектива, благодаря которой удается реализовывать все необходимые задачи.

Научная история кафедры неразрывно связана с НИИЯФ МГУ, как основной базой научной подготовки студентов и проведения научно-исследовательских работ сотрудниками кафедры. Основным базовым научным отделом кафедры в настоящее время является отдел космических наук (ОКН) НИИЯФ МГУ. Экспериментальные работы проводятся как на спутниках, так и на наземных установках. ОКН проводит как фундаментальные исследования в области астрофизики космических лучей и космической физики, так и прикладные, направленные на исследования и моделирование воздействия космических факторов (плазмы, энергичных частиц и электромагнитных полей) на космические аппараты и биологические объекты.

Были получены следующие основные научные результаты:

· Открыт ядерно-каскадный процесс в атмосфере Земли (Д. В. Скобельцын, Г. Т. Зацепин, Н. А. Добротин, 1929)

· На установке ШАЛ МГУ обнаружен излом в спектре первичных космических лучей при энергии 3·10 15 эВ (С. Н. Вернов, Г. Б. Христиансен, Г. А. Куликов, 1958)

· Открыты и исследованы радиационные пояса Земли (С. Н. Вернов, А. Е. Чудаков, А. И. Лебединский, 1958)

· Предсказано обрезание спектра космических лучей при энергиях выше 10 20 эВ – эффект ГЗК (Г. Т. Зацепин, В. А. Кузьмин, 1966)

· Создан новый прибор — ионизационный калориметр, позволяющий измерять энергию элементарных частиц с большой точностью, получивший распространение во всем мире (Н. Л. Григоров, В. С. Мурзин, 1954).

· Проведены наблюдения явления выстроенности высокоэнергичных адронов в акте ядерного взаимодействия и экспериментально подтвержден эффект Ландау-Померанчука-Мигдала в эксперименте «Памир» (И. В. Ракобольская, И. П. Иваненко, Т. М. Роганова, Л. Г. Свешникова и сотрудники ФИАН, 1991).

· Прямое наблюдение осцилляций мюонных нейтрино в таонные в рамках эксперимента OPERA (Т. М. Роганова, 2015)

· Впервые осуществлена регистрация космических лучей сверхвысокой энергии по флуоресцентному треку с борта космического аппарата «Ломоносов» (М. И. Панасюк, П. А. Климов, и др., 2018)

· Открыты новые транзиентные явления в атмосфере (Г. К. Гарипов, П. А. Климов, М. И. Панасюк, 2018)

· В эксперименте на спутнике «Ломоносов» осуществлено измерение кривой блеска собственного излучения гамма-всплеска в оптическом и гамма-диапазонах (М. И. Панасюк, В. М. Липунов, С. И. Свертилов и др., 2018).

В последние годы вместе с кафедрой физики космоса НИИЯФ успешно реализует космическую программу Московского университета.

Курсы, читаемые на кафедре:

3 курс:

· Космонавтика для космофизиков, С. А. Красоткин

· Введение в физику космических лучей, С. И. Свертилов

4 курс:

· Экспериментальные методы в физике космоса, С. И. Свертилов

· Введение в космофизику, А. В. Прохоров, М. В. Подзолко

· Взаимодействие частиц и излучений с веществом, А. М. Анохина

· Электронные приборы для ядерной физики, С. И. Свертилов

· Методы обработки физического эксперимента, В. И. Галкин

· Основы гелиофизики, С. А. Красоткин

· Задачи современной космонавтики, С. А. Красоткин

· Введение в физику элементарных частиц, И. П. Лохтин

· Космические лучи сверхвысоких энергий, Н. Н. Калмыков

· Физика плазмы космического пространства, Е. Е. Антонова, И. А. Овчинников

1 курс магистратуры

· Спецфизпрактикум кафедры «Моделирование физических процессов в физике Космоса», В. И. Галкин

· Спецфизпрактикум кафедры «Моделирование эксперимента в физике Космоса», В. И. Галкин

· Физика космоса, А. В. Прохоров, М. В. Подзолко

· Радио-, рентгеновская и гамма-астрономия, А. М. Анохина

· Фундаментальные взаимодействия и космические лучи, И. П. Лохтин

· Ветвящиеся случайные процессы в физике космических лучей, Н. Н. Калмыков

· Численные методы в физике космоса, В. И. Галкин

· Астрофизика космических лучей, Д. А. Подгрудков

· Физика космической плазмы в солнечной системе, Е. С. Беленькая

· Экспериментальная космомикрофизика, Д. А. Подгрудков

· Экспериментальные методы космофизики, С. И. Свертилов

· Планирование и проведение космофизического эксперимента на орбите, В. В. Богомолов

· Воздействие космической радиации на электронные приборы на борту космических аппаратов, А. М. Анохина

· Космическая погода, В. В. Калегаев

2 курс магистратуры

· Введение в современную космологию, А. Д. Панов

· Слабое взаимодействие и физика нейтрино, К. В. Парфенов

· Физика планетных магнитосфер и атмосфер, Е. С. Беленькая

· Физика Солнца и солнечно-земных связей, С. А. Красоткин

· Гидродинамика Солнца, А. В. Гетлинг

· Ядерная астрофизика, С. И. Свертилов

· Программирование микроконтроллеров для физических задач, А. В. Прохоров

· Проблемы темной материи и экзотических частиц, Л. А. Кузьмичев

Научное направление I. Астрофизика космических лучей.

Лаборатория 1.1 (Лаборатория космического рентгеновского и гамма-излучения)

Заведующий: д.ф.-м.н. Анатолий Фёдорович Июдин, тел. 939-42-90, aiyudin@srd.sinp.msu.ru
Лаборатория космической рентгеновской и гамма-астрономии (ЛКРГА) образована в 2015 году на базе Лаборатории Экстремальной Вселенной. С момента образования ЛКРГА в составе Отдела Космических Наук и по настоящее время руководителем ЛКРГА является доктор физико-математических наук Анатолий Федорович Июдин.

В данное время в ЛКРГА ведутся приведенные ниже научные работы:

• разработка методики, моделирование и анализ возможности использования энергичных транзиентных (вспышечных) явлений в различных астрофизических объектах для изучения эволюции Вселенной в период повторной ионизации и позже.

• разработка рекомендаций для постановки экспериментов и собственно постановка экспериментов на различных космических аппаратах планируемых к реализации в программе фундаментальных космических исследований, а также в рамках Федеральной Космической Программы Российской Федерации на 2016-2025 гг. (программа «УниверСат») ;

• разработка детекторов рентгеновского и гамма-излучения с использованием новых типов сцинтилляторов и фотоприемников;

• исследование и практическая реализация возможностей получения новых данных о влиянии электронов ускоряемых в грозовых областях атмосферы Земли на образование волновых пакетов в ионосфере, на высыпания релятивистских электронов из радиационных поясов Земли, на частоту и характеристики атмосферных гамма-всплесков в зависимости от времени года, высоты и широты точки наблюдения этих явлений;

• разработка новых методов исследования эволюции остатков сверхновых и новых звезд.

Сотрудники ЛКРГА активно участвуют в работе международных коллабораций по подготовке сети нано-спутников для наблюдений космических гамма-всплесков образующихся при слиянии нейтронных звезд и черных дыр, для проверки на основе этих наблюдений фундаментальных законов.

Объекты исследования ЛКРГА: слева — гамма-всплеск в изображении художника; справа — гамма-всплеск сопровождающий взрыв массивной звезды на последних фазах её эволюции, как его представляет себе астрофизик Т.Тотани из университета Токио.

Лаборатория 1.2 (Лаборатория космических лучей предельно высоких энергий)

Заведующий: к.ф.-м.н. Павел Александрович Климов, pavel.klimov@gmail.com
Атмосфера Земли, магнитосфера, ближний и дальний космос образуют одну очень сложную систему, изучением которой занимается Лаборатория космических лучей предельно высоких энергий Отдела космических наук НИИЯФ МГУ. Основные направления научной работы лаборатории: 1) исследование частиц внегалактического происхождения с энергиями больше 0.5·10 20 эВ (космических лучей предельно высоких энергий, КЛ ПВЭ) и 2) энергичных высоко атмосферных разрядных явлений (транзиентных атмосферных явлений, ТАЯ) с помощью экспериментов, проводимых на борту искусственных спутников Земли и Международной космической станции (МКС).
В рамках первой темы ведутся работы над проектированием и созданием орбитальных детекторов КЛ ПВЭ (проекты «ТУС», «КЛПВЭ», JEM-EUSO). Детектор «ТУС» уже находится на орбите в составе космического аппарата «Ломоносов», и в настоящее время идет анализ поступающей научной информации. Крупномасштабный эксперимент «КЛПВЭ» – широкоугольный многоканальный телескоп-рефлектор с числом каналов порядка 10 5 – включен в программу научных исследований на борту МКС, находится на стадии проектирования и создания макетов и прототипов. Эта работа происходит в тесном сотрудничестве с большой международной коллаборацией JEM-EUSO. Основная научная проблема – механизмы ускорения частиц до сверхвысоких энергий (10 20 эВ и больше!) в нашей Вселенной.

По второму направлению сотрудники лаборатории занимаются анализом данных уже состоявшихся спутниковых экспериментов («Университетский-Татьяна», «Университетский-Татьяна-2», «Вернов»), а также работают над созданием новых космических детекторов и экспериментов (проект «УФ атмосфера» – широкоугольный линзовый телескоп на борту МКС). Ключевыми научными вопросами являются: механизмы происхождения и развития высоко атмосферных транзиентных оптических явлений, их связь с земными гамма-вспышками и пучками электронов и позитронов, взаимосвязь процессов в магнитосфере (высыпания частиц) и оптических явлений в атмосфере Земли, природа внегрозовых транзиентов. Сотрудники разрабатывают все элементы научной аппаратуры, включая оптические системы, электронику для обработки и записи быстрых сигналов, алгоритмы on-line и off-line обработки данных.
Узнать подробнее о лаборатории и ведущихся в ней проектах и научной работе, а также познакомиться с сотрудниками, их научными публикациями и темами курсовых работ можно на сайте http://uhecr.sinp.msu.ru

Лаборатория 1.3 (Лаборатория галактических космических лучей)

Заведующий: д.ф.-м.н. Дмитрий Михайлович Подорожный

Лаборатория 1.4 (Лаборатория наземной гамма-астрономии)

Заведующий: д.ф.-м.н. Кузьмичев Л.А. kuz@dec1.sinp.msu.ru
Научная тематика лаборатории – гамма-астрономия высоких энергий (выше 30 ТэВ) и происхождение космических лучей сверхвысоких энергий. Экспериментальная база лаборатории – Астрофизический комплекс МГУ-ИГУ, расположенный в Тункинской долине в 50 км от озера Байкал. В составе комплекса входит ряд установок для регистрации широких атмосферных ливней регистрации (ШАЛ) от космических лучей и гамма-квантов (рис.1):
Установка Тунка-133 – регистрация ШАЛ по черенковскому свету, площадь – 3 км 2 , энергетический порог 10 15 эВ.
Установка TAIGA-HiSCORE-28 – регистрация ШАЛ по черенковскому свету, площадь 0.25 км 2 , энергетический порог 10 14 эВ.
Установка Тунка-Grande – регистрация заряженных частиц ШАЛ (электроны, мюоны), площадь – 1 км 2 , энергетический порог 10 16 эВ.
Тунка-REX – регистрация ШАЛ по радиоизлучению, 64 антенны на площади 3 км 2 .
TAIGA-IACT – атмосферный черенковский телескоп с а анализом изображения.

Ведутся работы по созданию гамма-обсерватории мирового уровня TAIGA (Tunka Advanced Instrument for cosmic rays and Gamma Astronomy).

Лаборатория 1.5 (Лаборатория теоретических и экспериментальных исследований взаимодействий и переноса излучения в различных средах)

Заведующий: д.ф.-м.н. Татьяна Михайловна Роганова, тел. 495-939-36-82, rogatm@yandex.ru
Основное направление работы лаборатории – теоретические и экспериментальные исследования взаимодействий и переноса излучений в различных средах. Это направление включает в себя создание детекторов излучения, получение и анализ экспериментальных данных экспериментов OPERA, СФЕРА, NEWs, SHIP и др., участниками которых являются сотрудники лаборатории, а также численное моделирование физических процессов в атмосфере Земли, астрофизических объектах и межгалактическом пространстве. Во время выполнения курсовой работы вы сможете познакомиться с современными экспериментами, подготовить обзор литературы по выбранной вами теме и научитесь работать с современной измерительной аппаратурой, которая используются нами при анализе экспериментальных данных. Студенты, участвующие в исследованиях нашей лаборатории, имеют возможность работать на современном автоматизированном комплексе по сканированию ядерных эмульсий, поехать в командировку в Италию для участия в международных экспериментах, подготовить выступления на конференциях, в том числе и на международных, и/или статьи для публикации в научных журналах.

1. Поиск частиц холодной темной материи (WIMP) c помощью наноэмульсий, Nano Imaging Tracker в эксперименте NEWSdm.

WIMP(Weakly Interacting Massive Particles ) – частицы, являющиеся кандидатами на роль частиц темной материи. Предполагается, что наша Галактика окружена гало WIMP, с диапазоном рассматриваемых масс 0.4 — 1000 ГэВ.

Рис.1 Схема экспериментальной установки NEWSdm в подземной лаборатории Gran Sasso.

Рис.2. Идея прямого детектирования WIMP основана на предположении о том, что Земля в процессе своего движения вместе с Солнечной системой “обдувается” ветром WIMP со средней скоростью около 220 км/сек, и WIMP будут упруго взаимодействовать с веществом детектора с образованием ядер отдачи, энергии и направления которых предполагается определять с помощью ядерных эмульсий, размер зерен в которых составляет 20 – 40 — 60 нм. Рис. 3. В НИИЯФ имеются сканирующие микроскопы, которые можно использовать для сканирования ядерных эмульсий для различных физических задач.

2. Поиск частиц Легкой Темной Материи (Light Dark Matter, LDM) и частиц вне Стандартной Модели в ускорительных экспериментах SHiP и SND@LHC в CERN.

Рис.4 Схема эксперимента SHiP (Search for Hidden Particles) на кольце SPS . Пучок протонов с энергией 400ГэВ направляется на мишень из вольфрама и молибдена, где рождаются множество различных частиц, в том числе LDM. Рис. 5. Регистрация частиц проводится в эмульсионном детекторе, с помощью которого треки частиц события восстанавливаются с микронной точностью. Рис.6. Процессы, в результате которых могут рождаться частицы LDM. Рис. 7 . Процессы взаимодействия частиц LDM с веществом детектора посредством смешивания т.н. «темного фотона» с фотоном Стандартной Модели. События, вызванные фоновыми тау-нейтрино и LDM в поле Энергия-Псевдобыстрота: найдены признаки, по которым можно выделить события, связанные с легкой темной материей. Рис.8. Детектор эксперимента SND@LHC, основным элементом которого является эмульсионная камера. Предполагается регистрировать нейтрино и, возможно, частицы вне Стандартной Модели, которые являются продуктами взаимодействия протонных пучков в коллайдере LHC.

Научное направление II. Космическая физика».

Лаборатория 2.1 (Лаборатория магнитосфер планет)

Заведующий: — проф., д.ф.-м.н., Игорь Иванович Алексеев, 8(495)939-10-36, alexeev@dec1.sinp.msu.ru, ЛКВЭ, к. 311в
Основное направление работы лаборатории – теоретическое и численное моделирование физических процессов на Солнце, в гелиосфере, в магнитосферах планет солнечной системы и за ее пределами. Наш раздел физики космоса – космическая электродинамика, токовые слои и процессы пересоединения магнитных полей, ускорение космических лучей при различных взрывных процессах в космосе. Во время выполнения курсовой работы вы подготовите обзор литературы по выбранной вами теме и познакомитесь с одним из программных комплексов, которые используются нами в современных моделях. При наличии определенного усердия и удачи вы, совместно с сотрудниками ЛМП, подготовите материал для выступления на конференции и/или публикации в научном журнале.

Лаборатория 2.2 (Лаборатория космофизических исследований)

Заведующий: д.ф.-м.н. Владимир Владимирович Калегаев, тел. 939-19-15, klg@dec1.sinp.msu.ru.
Лаборатория занимается изучением физических процессов и явлений, происходящих, главным образом, на Солнце и в области космического пространства внутри орбиты Земли. Основные направления исследований ЛКФИ:

• Механизмы формирования магнитных полей и течений в конвективной зоне Солнца
• Закономерности формирования солнечных активных областей; солнечные вспышки и механизмы ускорения энергичных частиц; солнечные космические лучи;
• Изучение свойств корональных источников межпланетной плазмы по данным рентгеновских и ВУФ наблюдений и их использование в моделировании солнечного ветра на околоземной орбите;
• Галактические космические лучи;
• Взаимодействие солнечного ветра с магнитосферой Земли;
• Структура и динамика магнитного поля, потоков плазмы и энергичных частиц в магнитосфере;
• Геомагнитная возмущенность: магнитные бури и магнитосферные суббури;
• Радиационные пояса Земли;
• Оценка радиационных условий на борту космических аппаратов
• Механизмы солнечно-земных связей: воздействие солнечной активности на околоземное космическое пространство;
• Космическая погода;
• Анализ спутниковых данных, прогнозирование физических условий в околоземном космическом пространстве.

Студенты, выполняющие курсовые работы в лаборатории, имеют возможность участвовать в грантах РФФИ и РНФ, в крупных международных и национальных научных проектах. В состав лаборатории входит группа, осуществляющая прием и обработку данных космических миссий Метеор-М, Электро-Л, Ломоносов. Студенты и сотрудники лаборатории имеют возможность участвовать в обработке и оперативном анализе спутниковых данных.

Лаборатория 2.3 (Лаборатория радиационного мониторинга)

Заведующий: к.ф.-м.н. Владислав Ильич Оседло

Лаборатория 2.4 (Лаборатория космического материаловедения)

заведующий: д.ф.-м.н. Лев Семёнович Новиков
Лаборатория создана в НИИЯФ МГУ в 1965 году, в настоящее время лабораторию возглавляет д.ф.-м.н., профессор, Лауреат Премии Правительства Российской Федерации Новиков Лев Симонович (+7 495 939-10- 07, novikov@sinp.msu.ru)

В лаборатории ведутся экспериментальные и расчетно-теоретические исследования по следующим основным направлениям:

• радиационные воздействия на материалы и элементы оборудования космических аппаратов;
• формирование объемного заряда в диэлектриках и электроразрядные явления;
• электризация космических аппаратов в окружающей плазме;
• разрушение материалов атомарным кислородом верхней атмосферы Земли;
• моделирование высокоскоростных ударов частиц метеорной материи и космического мусора;
• применение наноматериалов и нанотехнологий в космической технике;
• изучение стойкости материалов к воздействию космической среды на борту орбитальных станций.

Сотрудниками лаборатории выполнены многочисленные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в интересах ведущих предприятий космической отрасли.

15 эВ (С.Н. Вернов, Г.Б. Христиансен, Г.А. Куликов);

исследованы радиационные пояса Земли (С.Н. Вернов, А.Е. Чудаков, А.И. Лебединский);

предсказано обрезание энергетического спектра космических лучей при энергии 10 19 — 10 20 эВ (Г.Т. Зацепин, В.А. Кузьмин);

предсказано, по данным широких атмосферных ливней, нарушение скейлинга адронных взаимодействий при переходе от ускорительных энергий к сверхвысоким (Г.Б. Христиансен, Н.Н. Калмыков, Б.А. Хренов);

создан новый прибор — ионизационный калориметр, позволяющий измерять энергию элементарных частиц с большой точностью, получивший распространение во всем мире (Н.Л. Григоров, В.С. Мурзин);

получен спектр и угловое распределение мюонов космических лучей при сверхвысоких энергиях с указанием на возможность прямого рождения мюонов (Г.Т. Зацепин, И.В. Ракобольская, Н.Н. Калмыков);

наблюдено явление выстроенности высокоэнергичных адронов в акте ядерного взаимодействия и экспериментально подтвержден эффект Ландау — Померанчука — Мигдала в эксперименте «Памир» (И.В. Ракобольская, И.П. Иваненко, Т.М. Роганова, Л.Г. Свешникова и сотрудники ФИАН);

обнаружен дефицит солнечных нейтрино с помощью впервые предложенного метода галлий-германиевых детекторов (Г.Т. Зацепин);

изучена аномальная компонента космических лучей и идентифицировано ее зарядовое состояние, близкое к состоянию однократно-ионизованных атомов (М.И. Панасюк, Н.Л. Григоров).

Сотрудники кафедры космических лучей и физики космоса

Сотрудники кафедры являются лауреатами премий:

С.Н. Вернов, Г.Т. Зацепин, А.Е. Чудаков, Г.Б. Христиансен — Ленинской премии; Г.Т. Зацепин — Сталинской и Государственной премий; Г.Т. Зацепин, Н.Н. Калмыков, Л.И. Сарычева, М.И. Панасюк — Ломоносовских премий.
Кафедра активно участвовала в Федеральной целевой программе «Интеграция» по темам «Исследование космических лучей предельно высоких энергий с помощью установок широких атмосферных ливней» и «Физика атмосферы, ближнего космоса и космических лучей», в Федеральной целевой научно-технической программе по разделу «Фундаментальная ядерная физика» и приоритетных направлениях Министерства науки.

Научная работа кафедры тесно связана с международными научными центрами. Коллектив, руководимый проф. Л.И. Сарычевой, сотрудничает с Брукхейвенской национальной лабораторией (США) и с Европейским центром ядерных исследований (ЦЕРН), проф. И.В. Ракобольская — с рядом институтов Японии и Лодзинским университетом, проф. Н.Н. Калмыков — с Ядерно-физическим исследовательским центром г. Карлсруэ и Лабораторией CУБATEK университета г. Нанта (Франция), проф. А.П. Кропоткин — с университетом штата Мериленд (США), проф. Г.Т. Зацепин — с Национальной лабораторией Гран-Сассо (Италия), проф. С.Н. Кузнецов — с Университетом Алкала (Испания) и с Институтом экспериментальной физики Словацкой академии наук, проф. М.И. Панасюк — с Институтом космических исследований (Австрия) и университетом г. Киля (Германия).

Кафедра активно участвует в организации и проведении международных и Всероссийских конференций, а также Европейского симпозиума по космическим лучам (совместно с НИИЯФ МГУ).

Сотрудники кафедры читают общие лекционные курсы:

• Ядерная физика (для студентов геологического факультета МГУ) — проф. И.В. Ракобольская.
• Ядерная физика (для студентов астрономического отделения физфака МГУ) — проф. Л.И. Сарычева.
• Численные методы — доц. В.И. Галкин.

Специальные курсы кафедры:

• Электронные приборы для ядерной физики (доц. С.И. Свертилов).
• Взаимодействие излучения с веществом (ст.преп. Е.А. Мурзина).
• Физика высоких энергий и элементарные частицы (проф. Л.И. Сарычева).
• Современные методы нелинейного анализа сложных систем (синергетика) (проф. А.П. Кропоткин).
• Введение в физику космических лучей (проф. И.В. Ракобольская).
• Нейтрино и нейтринная астрофизика (доц. Б.И. Горячев).
• Солнечно-земные связи (проф. М.И. Панасюк).
• Космические лучи сверхвысоких энергий (проф. Н.Н. Калмыков).
• Фундаментальные взаимодействия и космические лучи (проф. Л.И. Сарычева).
• Физика межпланетного и околоземного пространства (проф. И.С. Веселовский).
• Гамма-астрономия высоких энергий и рентгеновская гамма-астрономия (доц. В.И. Галкин, доц. С.И. Свертилов).

Кафедра организовывала научные и студенческие экспедиции на Памир и в район озера Байкал для обслуживания установок по космическим лучам. Студенческая практика в рамках международного сотрудничества проходила в ЦЕРНе, Брукхейвене и Университете Васеда (Япония).

На кафедре работают уникальные практикумы — специальный ядерный практикум, практикум по космическим лучам, практикум по ядерной электронике с обработкой сигнала в реальном времени.

Источник