Взаимодействие реальных и виртуальных фотонов с ядрами и нуклонами в резонансной области энергий. НЕДОРЕЗОВ В. Г. Институт ядерных исследований РАН. - презентация

1 Взаимодействие реальных и виртуальных фотонов с ядрами и нуклонами в резонансной области энергий. НЕДОРЕЗОВ В. Г. Институт ядерных исследований РАН

2 Основные направления (А.М.Балдин):[70-е годы] - Оптическая анизотропия ядер и нуклонов, - Правила сумм и спиновые свойства нуклона - Адронизация фотонов в асимптотической области энергий, Be Cu Pb

3 Виртуальные фотоны Рассеяние электронов и тяжелых ионов более высокая мультипольность взаимодействия, заметный вклад компоненты с продольной поляризацией Электромагнитный форм-фактор: ds/dW = ds/dW Mott x [(F1 gN )2 +t (F2 gN )2 + 2t ( F1 gN +F1 gN )2 tan2 (q/2)] t = Q2 /4MN2, F1,2 g,p = 2/3 F1,2 u - 1/3 F1,2 d - 1/3 F1,2 s, F1,2 gN = 2/3 F1,2 d - 1/3 F1,2 u - 1/3 F1,2 s

4 Спектры виртуальных фотонов В.Недорезов, Ю.Ранюк. Фотоделение ядер за гигантским резонансом «Наукова Думка» (1989). l – multipolarity, electromagnetic fine structure constant, С L - structure function: С L = 2(E e –E l = E1, С L = 0 l = M1, С L = 8/3 [(E e –E for l = E2, С L depends on the nuclear size and charge Z=92

5 Кулоновская диссоциация b > b min = R i + R t (incident + target) Поток виртуальных фотонов Спектр виртуальных фотонов (интегрированный по b), Z = Z t [Л.Е.Лазарева, С.М.Поликанов, B.Berman ] beam target ?

6 Среднее число фотонов, поглощаемых в столкновениях Au + Au (RHIK) и Pb + Pb (LHC) b – impact parameter LO – leading order I.A.Pschenichnov, EMIN 2006

7 В области нуклонных резонансов: - основной результат последних трех лет ИЯИ РАН(Москва) - ГРААЛЬ (Гренобль) - МАМИ (Майнц). Измерены параметры оптической анизотропии нуклонов и проведена экспериментальная проверка фундаментальных правил сумм. Показано, что сечения полного поглощения фотонов одинаковы для протона и нейтрона не только в асимптотической области энергий, но и в области нуклонных резонансов.

8 Полное сечение фотопоглощения на протоне и нейтроне (Армстронг-1972 г.)

9 Амплитуда комптоновского рассеяния фотона на нуклоне и дисперсионные соотношения: f = e* e f 1 (w) + i w e* x e f 2 (w) e - калибровочно инвариантный оператор ЕМ поля, - спиновый оператор нуклона. f1(0) = - (a / Z 2 / M ), f2(0) = (a k 2 / 2M 2 ), М – масса, a = e 2 /4 = 1/137, eZ – электрический заряд, k - аномальный магнитный момент нуклона Дисперсионные соотношения : f 1 (0) = - ( / Z 2 / M ) + 2 /2 2 tot (w)/f( ) d f2(0) = ( k 2 / 2M 2 ) + 2 /2 2 tot ( )/ ) d, tot ( ) = 3/2 ( ) + 1/2 ( ), tot ( ) = 3/2 ( ) - 1/2 ( ), Правила сумм : Герасимов С.Б. и др.: ГДХ: Y = ( 3/2 ( ) + 1/2 ( )) d = 2 2 k 2 /M 2 Балдин А.М.

10 В совместном эксперименте ИЯИ РАН - ИЯФ СО РАН обнаружено отклонение от принципа аддитивности в полных сечениях фотопоглощения, позднее подтвержденное в JLAB. Получено указание на вклад нелинейных квантово- электродинамических эффектов. В случае деления ядер – актинидов реальными фотонами этот вклад для области нуклонных резонансов составляет около 30%. ядра с Z 2 > 1

11 Сечения фотоделения и полного фотопоглощения ядер - актинидов. I.Pshenichnov,e.a. Eur.Phys.J.A24:69-84, I.Pshenichnov Кривая из точек – свободный протон Сплошная кривая – актиниды Разные точки – ядра от Be до U

12 Метод обратного комптоновского рассеяния ЛАЗЕР (hw = 2.34 эВ) Пучок фотонов Пучок электронов Е = 140 МэВ Е = 2.5 ГэВ Be ЗЕРКАЛО интенсивность (фотон/сек): Аргон (ультрафиолет) 10 7 СО 2 (инфракрасный) На свободных электронах Рециркулятор 10 15

13 Мощные фемтосекундные лазерные импульсы лазерные импульсы В.П.Кандидов е.а. Кв.Эл-ка 39,3 (2009) 205. В.П.Кандидов е.а. Кв.Эл-ка 39,3 (2009) 205. Длительность импульсов – – с Энергия 10 мДж – 26 Дж Пиковая мощность 0,2 – 200 ТВт Интенсивность – Вт/см 2 Длины волн 0,248; 0,527; 0,800; 1,06; 1,24 мкм Нелинейное взаимодействие со средой 1 см 30 мкм

14 Общая схема лазерно-индуцированных ядерных процессов А.Б.Савельев (МГУ) Интенсивность лазерного излучения стремительно растет, одновременно растет и энергия получаемых электронов. Уже сейчас получены пучки электронов с энергией свыше 1 ГэВ, пучки протонов и многозарядных ионов с энергией свыше 50 МэВ на нуклон. Спектры вторичных частиц (расчет) при мощности лазерного излучения 1ПВт.

15 Первые результаты МГУ ИЯИ РАН (2011) E = 15 мДж Т=50 фс Р= 2.10^18 Вт/см^2 D=4 мкм F= 10 Гц E Pb

16 Научный совет по электромагнитным взаимодействиям ядер: «Исследование ядерной материи и астрофизических процессов на пучках фотонов, электронов и релятивистских тяжелых ионов» Программа работ по состоянию на г., включая международные проекты, в которых участвуют российские ученые Прецизионные измерения амплитуд фоторождения мезонов на свободных и связанных нуклонах. Спиновые структурные функции и формфакторы нуклонов, мезонов, гиперонов, легчайших ядер. Реальные и виртуальные фотоны. Эволюция сильных взаимодействий с изменением расстояний (виртуальности) фотонов. Изучение свойств нестабильных ядер методом рассеяния электронов, включая астрофизические аспекты. Исследование гигантских резонансов и кластерных эффектов. Фотонейтронные реакции с высокой множественностью, фото- и электроделение ядер. Изучение ядерных эффектов при взаимодействии интенсивных электромагнитных полей с веществом на пучках релятивистских ионов, электронов и импульсных фемтосекундных тераватных лазеров.Нелинейные эффекты КЭД и многофотонные обмены. Прикладные исследования с использованием фотоядерных методов. Системы безопасности. Детектирование взрывчатых веществ и делящихся материалов, медицинская диагностика и терапия. Компьютерные базы данных по электромагнитным взаимодействиям. MAMI (Mainz), GRAAL (ESRF) МАХ (LUND) C25-Р (ФИАН) CEBAF (USA) DORIS(DESY (Gamburg) ВЭПП-3,4, Новосибирск, NUSTAR (GSI), CERN (Женева) ELISe (FAIR) Микротрон НИИЯФ МГУ Нуклотрон ОИЯИ Лазер... Физфак МГУ

17 Недорезов Владимир Георгиевич, профессор, д.ф.-м.н., ИЯИ РАН, Москва – Ишханов Борис Саркисович, профессор, д.ф.-м.н НИИЯФ МГУ, Москва- Малахов Александр Иванович, профессор, д.ф.-м.н., ЛФВЭ ОИЯИ, Дубна Зарубин Павел Игоревич, д.ф.-м.н. ЛФВЭ ОИЯИ, Дубна - ученый секретарь Буров Валерий Васильевич, профессор, д.ф.-м.н. ЛТФ ОИЯИ, Дубна Варламов Владимир Васильевич, профессор, д.ф.-м.н НИИЯФ МГУ, Москва Герасимов Серго Борисович, д.ф.-м.н., ОИЯИ, Дубна Главанаков Игорь Владимирович,, д.ф.-м.н, НИИЯФ ТПУ, Томск Гуревич Григорий Манович, д.ф.-м.н. ИЯИ РАН, Москва Камерджиев Сергей Павлович, профессор, д.ф.-м.н., ФЭИ, Обнинск Кречетов Юрий Федорович, д.ф.-м.н, НИИЯФ ТПУ, Томск Курепин Алексей Борисович, д.ф.-м.н. ИЯИ РАН, Москва Лебедев Андрей Иванович, д.ф.-м.н. ФИ РАН, Москва Львов Анатолий Иосифович, к.ф.-м.н, ФИ РАН, Москва Николенко Дмитрий Митрофанович, к.ф.-м.н, ИЯФ СО РАН, Новосибирск Петрунькин Виктор Алексеевич, к.ф.-м.н. ФИ РАН, Москва Савельев-Трофимов Андрей Борисович, профессор, д.ф.-м.н, Физфак МГУ, Москва Садовский Сергей Анатольевич, к.ф.-м.н, ИФВЭ, Протвино Стибунов Виктор Николаевич, д.ф.-м.н, НИИЯФ ТПУ, Томск Сокол Гарри Арсентьевич, д.ф.-м.н. ФИ РАН, Москва Таратин Александр Михайлович, д.ф.-м.н. ЛВЭ ОИЯИ, Дубна Топорков Дмитрий Константинович, д.ф.-м.н, ИЯФ СО РАН, Новосибирск Шведунов Василий Иванович, профессор, д.ф.-м.н НИИЯФ МГУ, Москва Чулков Леонид Владимирович, к.ф.-м.н. РНЦ КИ, Москва Урин Михаил Генрихович, профессор, д.ф.-м.н.,МИФИ, Москва