Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына
Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Заседание семинара состоится в режиме видеоконференции по ссылке.

Получение редких короткоживущих частиц, как, например, экзотических ядер или высоко-заряженных ионов, представляет из себя очень сложную задачу. Поэтому наиболее эффективным способом их исследования является сохранение таких частиц. Тяжело-ионные накопительные кольца позволяют сохранять стабильные или радиоактивные высоко-заряженные ионы в сверхвысоком вакууме в течение продолжительного времени и проводить с ними эксперименты на стыке атомной, ядерной, плазменной и астрофизики.
До недавнего времени существовало два ускорительных центра, позволяющих как производить экзотические ядра, так и сохранять их в накопительных кольцах. Это GSI Helmholtz Center в Дармштадте (Германия) и Institute of Modern Physics в Ланджу (Китай). Экспериментальное накопительное кольцо ESR в GSI и экспериментальное кольцо-охладитель CSRe в IMP позволяют подготавливать пучки вторичных ионов при энергиях в несколько сотен МэВ/нуклон. При этом в ESR возможно эффективное торможение пучков до низких энергий вплоть до 4 МэВ/нуклон (β=0.1). Манипуляции с пучками, такие, как торможение, банчирование, накопление и особенно охлаждение, в комбинации с использованием высоко-технологического экспериментального оборудования делают накопительные кольца универсальными инструментами. К числу возможных внутренних мишеней относятся атомы, электроны, фотоны. В будущем предлагается использовать также ионы и нейтроны. Физические задачи, исследуемые на кольцах, имеют весьма разносторонний и часто междисциплинарный характер. В данном докладе мы остановимся на представлении последних результатов, полученных на ESR в рамках фазы-0 научной программы FAIR.
В первую очередь мы остановимся на измерении бета-распада полностью ионизированного ²⁰⁵Tl в связанное состояние. Атомы ²⁰⁵Tl⁰⁺ стабильны, но при обдирке всех электронов ²⁰⁵Tl⁸¹⁺ распадается с периодом полураспада около 200 дней. Этот эксперимент был предложен около 35 лет назад и был, наконец, проведен весной 2020 года. На сегодняшний день ESR является единственной установкой, позволяющей проводить подобные исследования атомно-ядерных процессов, которые, в свою очередь, имеют значение для синтеза элементов в космических плазмах.
Кроме того, мы уделим внимание эффективному торможению пучков до низких энергий в комбинации с тонкими, безоконными газовыми мишенями. Торможение такого рода позволяет изучать протонно-индуцированные реакции с радиоактивными ядрами в обратной кинематике в непосредственной близости окна Гамова астрофизического p-процесса. Сечение захвата протонов на пучке коротко-живущих ¹¹⁸Te было измерено в 2020 г году. Необходимой основой этих экспериментов является знание атомных сечений захвата электрона полностью ободранными ядрами, которые затем используются как репер для получения неизвестных ядерных сечений.
Результаты проведенных экспериментов мы обсудим не только в контексте исследовательских программ в GSI/FAIR, но также и в мировом значении, поскольку новые данные явились своеобразным толчком к запуску сразу несколько новых проектов. Отдельное внимание мы уделим расширению экспериментальных возможностей за счет строительства специализированных низко-энергетических колец, позволяющих сохранять и охлаждать радиоактивные пучки при ранее недоступных низких энергиях. Так в 2021 году впервые были проведены исследования на подобной установке CRYRING в GSI. Низко-энергетические кольца предложены также в ISOLDE at CERN, TRIUMF, LANL, а также в JINR (Дубна).