Физика частиц и полей. Эксперимент
На накопителе ВЭПП-2М с детектором КМД-2 выполнялись прецизионные измерения сечения процесса e+e и e+e4, проводимые в рамках совместных международных работ по изучению аномального магнитного момента мюона. Итоговый результат сравнения теории и эксперимента сегодня может быть сформулирован таким образом: измеренное значение аномального магнитного момента мюона весьма мало отличается от предсказания Стандартной Модели (на 22.5 стандартных отклонения), что накладывает серьезные ограничения на свойства новых, пока необнаруженных взаимодействий.
В эксперименте с детектором СНД на е+е-коллайдере ВЭПП-2М проводился поиск процесса +-0. Модели нарушения изоспиновой симметрии предсказывают, что этот переход идет за счет механизма --смешивания +-0. Измеренная вероятность процесса B(3=(1,010,360,540,34)10-4 согласуется с предсказанием модели - смешивания в пределах ошибок измерений. Полученный результат имеет важное значение при изучении изотопической инвариантности сильных взаимодействий. (ИЯФ СО РАН)
На установке ИСТРА+ завершено исследование распада K-00 на полной статистике (252 тыс. событий). Измерены параметры Вайнберга распада: g,h,k. Результаты эксперимента значительно превосходят по точности все предыдущие и особенно актуальны в свете новых расчётов распадов K→3π в киральной пертурбативной теории. В этом же эксперименте получены результаты по изучению распада Ke-0 на статистике 550 тыс. событий, что превышает мировую статистику. Измерен наклон векторного формфактора f+(q2) +=0,0286 0,0008(стат.)0,0006(сист.), точность измерения является лучшей в мире. (ИФВЭ, ИЯИ РАН)
На установке КМН по поиску зарядовой асимметрии параметров наклона графика Далитца для распадов К±®pp0p0, установлено, что параметр асимметрии не превышает 2×10-3, что является наиболее сильным ограничением на данную величину. (ИФВЭ)
В исследовании процессов образования экзотических мезонных состояний на установке ВЕС помимо ранее обнаруженного состояния с массой 1,7 ГэВ с экзотическими квантовыми числами, запрещенными для системы кварк-антикварк, наблюдался и изучен новый процесс π-p→η’π0n с преобладанием состояний с неэкзотическими квантовыми числами JPC=2++. Результат свидетельствует о гибридной природе состояния с массой 1,7 ГэВ. (ИФВЭ)
При анализе снимков ксеноновой пузырьковой камеры ДИАНА и больших пузырьковых камер в спектре эффективных масс системы странного K0_мезона и протона (K0p), образованной в реакции К+ +XeK0p и нейтринных и антинейтринных взаимодействиях на ядрах, обнаружены узкие резонансы с массами, соответственно, М=(15392) МэВ (ширина Г<9 МэВ со статистической значимостью более 4-х стандартных ошибок) и М=(15335)МэВ, что указывает на возможность существования системы из пяти кварков  , экзотического пятикваркового +-бариона–пентакварка. Существование пентакварка, являющегося представителем нового класса частиц, можно считать установленным. (ИТЭФ)
В эксперименте NA48/1 (ЦЕРН) обнаружен новый распад KS 0e+e- ,основанный на анализе 4,21010 событий. Это измерение позволило оценить параметр |aS|, входящий в феноменологическое выражение для интерференции прямой и непрямой CP-нарушающих компонент в данном распаде. С учетом найденного значения |aS | это подтверждает доминирование нарушающей компоненты в механизме распада KL0e+e-. (ОИЯИ)
В эксперименте NA50 (ЦЕРН) по поиску эффектов образования кварк-глюонной плазмы, проведено детальное исследование зависимости рождения J/ от величины поперечного импульса в протон-ядерных и ядро-ядерных столкновениях. Найдено, что для центральных столкновений ядер свинца выход J/ подавлен более сильно по сравнению с ожидаемым при всех значениях поперечного импульса, что даёт основание говорить о появлении нового механизма процесса при большом сжатии ядер, возможно связанным с образованием кварк-глюонной плазмы. (ИЯИ РАН)
В эксперименте BELLE на коллайдере KEKB впервые обнаружен редкий радиационный распад B. Измерение относительной вероятности и исследование адронной динамики в этом распаде важно для построения новых моделей, описывающих распад В-мезонов. (ИТЭФ)
В эксперименте ZEUS (DESY) при изучении инклюзивного рождения -мезонов впервые удалось подтвердить наличие морских странных кварков в протоне. (НИИЯФ МГУ)
На установке HERA-B завершен набор данных (около 370 миллионов событий), получаемых при взаимодействии протонов с энергией 920 ГэВ с ядрами. Реконструировано 300 тысяч событий с рождением J/ψ мезонов. Получены предварительные данные по рождению и различным дифференциальным характеристикам очарованных мезонов, J/ψ и ψ’, Υ мезонов. Проведен анализ данных по поиску распада D0→μ+μ-. Полученный верхний предел на вероятность этого распада, нарушающего сохранение аромата в нейтральных токах, в настоящее время является лучшим в мире. (ИТЭФ)
На ускорителе COSY (Юлих, Германия) впервые исследована реакция рождения каон–антикаонной пары на протоне с образованием дейтрона и определено полное сечение этой реакции вблизи порога. Одновременный анализ угловых и массовых распределений для конечных частиц показал, что два каона преимущественно рождаются в s-волне, что соответствует p-волне между дейтроном и каонной системой. Полученные данные интерпретируются как наблюдение скалярного мезона a0+(980). (ИЯИ РАН)
В рамках международного проекта "Борексино" проведены фоновые измерения на прототипе – сцинтилляционном спектрометре CTF, в результате которых получены новые ограничения на эффекты за рамками Стандартной модели: время жизни нуклона -- τ(ninv)>1.81025лет, τ(pinv)> 1.11026 лет; магнитный момент солнечных pp- и 7Be-нейтрино -- (5.510-10)µB; время жизни нейтрино относительно распада vНvL+ -- cm/mv1.5103 cэB-1.
Завершен эксперимент по исследованию двойного бета-распада германия-76, проведенный в рамках коллаборации Москва - Гейдельберг. Выполнен полный анализ полученных данных. Получено лучшее ограничение на период безнейтринного двойного бета-распада - T1/2 ³1,55 1025 лет (90% C.L.). (РНЦ КИ)
Физика атомного ядра
Продолжались эксперименты по синтезу элементов с Z=115 и Z=113. При облучении мишени из 243Am ионами 48Ca зарегистрировано два типа цепочек распадов, состоявших из четырех и пяти последовательных -распадов и завершавшихся спонтанным делением. Определены энергии и периоды полураспадов девяти новых изотопов. Свойства распада этих ядер указывают на последовательные -распады нуклидов, являющихся дочерними продуктами распада изотопов элементов 115 и 113.
На реакторе ИБР-2 проведен эксперимент по объяснению природы эффекта нарушения пространственной четности при взаимодействии поляризованных тепловых нейтронов с ядрами свинца. Было показано, что нарушающий пространственную четность эффект вращения спина нейтрона обусловлен наличием p-резонанса у изотопа 207Pb, а не у изотопа 204Pb, как было обнаружено в предшествующих, по-видимому, ошибочных работах. (ОИЯИ)
Завершены измерения основных характеристик мюонного катализа в дейтерий-тритиевых смесях в зависимости: от плотности (φ=0.2÷0.9 LHD), температуры (T=20÷800 K) и концентрации трития (Сt=17÷70 %). Получены результаты зависимости скорости цикла λс от температуры смеси и концентрации трития. (РФЯЦ, ВНИИЭФ, ОИЯИ)
В эксперименте ФЕНИКС на коллайдере RHIC получены первые данные по выходам заряженных частиц и 0-мезонов c большими поперечными импульсами в столкновениях ядер дейтерия и золота при энергии в системе центра масс 200 ГэВ. Результаты кардинально отличаются от аналогичных данных в Au + Au-столкновениях, что подтверждает гипотезу о том, что подавление выходов частиц с большими поперечными импульсами, обнаруженное ранее по выходу 0 при Au + Au- взаимодействиях, связано с образованием кварк-глюонной фазы состояния материи. (ИФВЭ, РНЦ КИ)
Выполнен анализ экспериментальных данных по рождению фотонов в столкновениях ядер свинца при энергии пучка 158 ГэВ/нуклон (энергия в системе центра масс  =17 ГэВ на пару нуклонов), полученных в международном эксперименте WA98 в ЦЕРН с помощью электромагнитного калориметра LEDA (РНЦ КИ), состоящего из 10080 детекторных каналов. Обнаружено электромагнитное излучение в столкновениях ядер сверхвысоких энергий – выделены прямые фотоны в центральных столкновениях Pb+Pb при энергии пучка 158 ГэВ/нуклон. Измерен энергетический спектр прямых фотонов, что позволило оценить начальную температуру горячего сгустка, которая составила более 250 МэВ. Впервые в мире измерены бозе-эйнштейновские корреляции прямых фотонов – в этих же центральных взаимодействиях. Оценены пространственно-временные размеры горячего сгустка, корреляционный радиус которого составил 5.5 фм. По амплитуде корреляционной функции найдены выходы прямых фотонов в области малых поперечных импульсов, недоступной для измерения статистическим методом. (РНЦ КИ)
Измерения, выполненные на поляризованных пучках в синхрофазотроне ОИЯИ с энергией до 9 ГэВ, подтвердили наличие больших D-волновых эффектов при фpaгментации тензорно-поляризованных дейтронов в кумулятивные пионы. Из результатов следует, что спиновая зависимость рождения пионов на скоррелированной нуклонной паре определяется в основном структурой мезонного облака. (ОИЯИ)
На пучке меченых поляризованных фотонов с энергией 650–1500 МэВ в рамках коллаборации ГРААЛЬ (Гренобль, Франция) исследовано двойное фоторождение нейтральных пионов на протоне. Измерены дифференциальные и полные парциальные сечения для этого процесса и асимметрия от пучка с линейной поляризацией фотонов. Впервые установлено существование резонанса в полном сечении этого процесса при энергии выше 1 ГэВ, который интерпретируется как селективное возбуждение Р11 и D13 нуклонных резонансов. (ИЯИ РАН)
В совместном российско-японском эксперименте на синхроциклотроне ПИЯФ РАН исследовалась поляризация вторичных протонов от реакции (p,2p) с протонами S-оболочек ядер 6Li, 12C, и 40Ca, обладающих различной ядерной плотностью в эффективной области pp-взаимодействия в ядре. Исследовалась также зависимость поляризации в реакции (p,2p) с S - протонами ядра 12С от величины переданного ядру импульса. Измеренные значения поляризации в обоих каналах спектрометра оказались меньше значений поляризации в свободном pp-рассеянии. Причем величина этой разницы зависит от ядерной плотности и не зависит от кинематических условий эксперимента, что указывает на модификацию матрицы протон-протонного рассеяния в ядерной среде. (ПИЯФ РАН)
Завершена обработка совместного (ДубнаКарлсруэ) эксперимента по измерению сечения нейтронного захвата при энергиях нейтронов, характерных для звездных условий, на радиоактивном изотопе 147Pm, представляющем важную точку ветвления на пути s-процесса. С использованием новых данных проведен анализ ветвления s-процесса при А=147/148, получена оценка плотности нейтронов на стадии импульсного слоевого горения гелия в красных гигантах малых масс (ОИЯИ).
В эксперименте на ускорителе тяжелых ионов (Дармштадт, Германия) ключевым элементом экспериментальной установки является детектор отдачи протонов "ИКАР", разработанный в ПИЯФ РАН. В эксперименте измерены в инверсной кинематике сечения малоуглового упругого рассеяния протонов с энергией 0.7 ГэВ на ядрах 6Li, 8Li, 9Li, 11Li. Показано, что ядра 6Li, 8Li, и 9Li имеют близкие значения средне-квадратичных радиусов ядерной материи: Rm=2,42,5 фм, в то время как радиус ядра 11Li больше: Rm»3,4 фм. Это свидетельствует о том, что ядро 11Li состоит из ядерного кора с радиусом Rc=2,5 фм и нейтронного гало с радиусом Rh»6,0 фм. (ПИЯФ РАН)
В эксперименте NA50 на ускорителе SPS (ЦЕРН) закончена обработка данных по испусканию одного и двух нейтронов при ультра-периферическом взаимодействии ядер свинца с различными ядрами (Pb, Sn, Cu, Al, C) при энергии 30 ГэВ на нуклон. Измеренные сечения процесса с испусканием одного нейтрона хорошо согласуются с теоретическими расчетами электромагнитной диссоциации ядер, однако для испускания двух нейтронов теория даёт существенно меньшие значения. Проведены измерения на пучке ядер индия при энергии 158 ГэВ на нуклон. Впервые наблюдалось множественное испускание высокоэнергичных квазимонохроматичных нейтронов от одного до четырех в одном акте взаимодействия. (ИЯИ РАН)
Физика космических лучей и нейтринная астрофизика
Анализ совокупности данных, полученных в крупных подземных экспериментах по изучению потока нейтрино от Солнца (Хлор-аргоновый эксперимент, SAGE, GALLEX, SuperKamiokande, SNO) и от реакторов (KamLAND), привел к выводу о существовании эффекта нейтринных осцилляций, что, с учетом влияния вещества Солнца на вероятность перехода электронных нейтрино в нейтрино другого типа (эффект МихееваСмирноваВольфенстейна), решило многолетнюю проблему дефицита солнечных нейтрино. (ИЯИ РАН)
На Байкальском глубоководном нейтринном телескопе НТ-200 получено новое ограничение на интенсивность природного диффузного потока нейтрино, которое в диапазоне энергий от 10-104 ТэВ составляет E2.F(nu)<1.3.10-6 см-2с-1ср-1ГэВ для величины суммарного потока нейтрино всех типов и находится в области теоретически предсказываемых значений. Получено наиболее сильное ограничение на поток электронных антинейтрино в области резонанса с энергией E=6.3.106 ГэВ, которое составляет F(nu)<5.6.10-20 см-2c-1ср-1ГэВ-1. (ИЯИ РАН, НИИЯФ МГУ, НИИПФ ИГУ)
Закончена обработка экспериментальных данных, полученных в первом (2000-2001 гг.) антарктическом стратосферном полете спектрометра АТИК. Построены энергетические спектры семи основных групп ядер первичных космических лучей от протонов до железа в области энергий от 100 ГэВ до 100 ТэВ. (НИИЯФ МГУ)
На установке «Ковер» Баксанской нейтринной обсерватории в эксперименте по изучению влияния электрического поля атмосферы в периоды гроз на интенсивность вторичных космических лучей получены данные, которые могут быть интерпретированы как проявление убегающих электронов, ускоренных в гораздо более сильном поле противоположного знака вблизи облачного слоя. Это первое прямое экспериментальное указание на то, что предсказываемые теорией убегающие электроны реально существуют. (ИЯИ РАН)
Анализ направлений прихода космических лучей, зарегистрированных Якутской установкой ШАЛ, обнаруживает значимую (больше  ) анизотропию в интервале энергии (1-2).1019 эВ, характеризуемую избыточным потоком частиц, максимум которого находится в области небесной сферы с координатами 1.7h<<3.7h; 45º<<60º. Такой характер анизотропии ожидается, если вклад внегалактических источников в наблюдаемый поток космических лучей возрастает с ростом энергии Е и становится преобладающим при E>1019 эВ над вкладом галактических источников. (ИКФИА СО РАН)
В рамках разработанного сценария двухэтапного коллапса железных ядер массивных звезд предложена интерпретация событий, наблюдавшихся 23 февраля 1987 года в подземном сцинтилляционном детекторе LSD за 4.7 часа до регистрации нейтрино от сверхновой SN1987A детекторами IMB, Kamiokande и БПСТ (Баксанский подземный сцинциляционный телескоп), как эффекта, инициированного потоком электронных нейтрино, испускаемых на первой стадии коллапса. (ИЯИ РАН, ИТЭФ)
Полученный на установке МГУ ШАЛ спектр по числу мюонов с энергией >10 ГэВ совместно со спектром по числу электронов позволил установить ограничения на представленность различных групп ядер в первичных космических лучах до и после излома (при ~3.1015 эВ) в рамках модели адронных взаимодействий QGSJET. Показано, что диффузионная модель позволяет воспроизвести не только спектры отдельных групп ядер, полученные на установке KASCADE, но и энергетический спектр всех частиц в диапазоне 1014-1018 эВ.
Во время серии крупных вспышек на Солнце в конце октября - ноябре 2003 года на спутнике КОРОНАС-Ф получена уникальная информация о солнечных нейтронах, -излучении с энергией до 100 МэВ, электронах с энергией до 12 МэВ, протонах с энергией до 300 МэВ, а также о вариациях потока и спектра частиц в радиационных поясах Земли. (НИИЯФ МГУ)
При исследовании ускорения космических лучей на фронте ударной волны, порожденной взрывом сверхновой, показано, что максимальная энергия ускоренных частиц сильно зависит от скорости ударной волны и может достигать 1017 Z эВ в молодых сверхновых и падать до 1010 Z эВ в конце стадии Седова эволюции остатка сверхновой (Z – заряд ускоряемого иона). Форма усредненного энергетического спектра космических лучей, инжектированных из остатков сверхновых в межзвездную среду, близка к E-2. (ИЗМИРАН)
Показано, что измерения распределения поверхностной яркости по видимому диску остатка сверхновой SN 1006, выполненные в рентгеновском диапазоне (2–10 КэВ) космической обсерваторией Chandra, полностью согласуются с предсказаниями нелинейной теории ускорения космических лучей в остатках сверхновых. (ИКФИА СО РАН)
Физика и техника ускорителей и других ядерно-физических установок
В сотрудничестве с китайскими коллегами были спроектированы и построены установки электронного охлаждения на 35 кВ и 300 кВ (ЭХ-35 и ЭХ-300, соответственно) для комплекса ускорителей тяжелых ионов в Ланчжоу. В 2003 году установка ЭХ-35 была собрана и испытана в Китае, а установка ЭХ-300 прошла испытания в ИЯФ и выслана в Китай. Установка ЭХ3-300, работающая при токе 3 ампера, включила в себя много новых решений, разработанных в ИЯФ СО РАН, и не имеет аналогов в мире.
По контракту с Центром СИ BESSY-2 спроектирован, изготовлен и успешно испытан сверхпроводящий поворотный магнит с максимальным полем 9.35 Тесла и радиусом поворота порядка метра. Поворотный магнит с такими параметрами изготовлен впервые в мире и является крупным шагом вперёд на пути создания компактных магнитов с предельно высокими полями для источников синхротронного излучения. (ИЯФ СО РАН)
Впервые суммарная продолжительность работы базовых установок (нуклотрона, циклотронов У-400 и У-400М, фазотрона и реактора ИБР-2) превысила 14 000 часов. На нуклотроне впервые с помощью модернизированного криогенного ионизатора «Крион-2» обеспечена инжекция и ускорение пучков высокозарядных ионов (Ar16+ и Fe24+) с высокой интенсивностью. Стабильная и эффективная работа ионных источников с пучком ионов 48Са при рекордно низком расходе этого дорогостоящего изотопа (0.8 мг/час) обеспечила 5250 часов работы циклотрона У-400 для успешного синтеза 115 элемента. Около 30% работы фазотрона было направлено на лечение онкологических больных (98 чел. за год). (ОИЯИ)
Плановое время работы ускорителя У-70 в двух сеансах составило 2024 часа с интенсивность до 1,65·1013 прот/цикл. Впервые в рабочем режиме реализован медленный вывод высокоинтенсивного пучка на установку ФОДС-2, что позволило создать уникальный пучок поляризованных протонов с энергией 40 ГэВ. Смонтировано «теплое» электрофизическое оборудование на канале сепарированных К-мезонов и пусковые работы на канале запланированы на 2004 год. Осуществлен физический пуск элементов нового линейного ускорителя - инжектора бустера на энергию 30 МэВ (УРАЛ-30М) и получен коэффициент прохождения пучка близкий к 100% в цепочке: ионная пушка-согласующий канал-секция С1-секция С2. (ИФВЭ)
Ускорительный комплекс ТВН ИТЭФ отработал 4050 час. В бустерном синхротроне УК увеличена энергия ускоренных ионов С4+ до 370 МэВ/а.е.м. В накопительном кольце У-10 достигнута интенсивность накопленного пучка ядер углерода >1010 частиц, превышающая интенсивность инжектируемого пучка более чем в 40 раз. В Центре ПЛТ 91 онкологический больной получил курс лучевой терапии. На сегодняшний день в Центре прошли облучение 3642 больных. (ИТЭФ)
Общая продолжительность работы ускорителя Московской мезонной фабрики составила 2400 часов для обеспечения физической программы, комплекса протонной терапии и производства радиоизотопов для медицины. Достигнута эффективность работы ускорителя свыше 95% за рабочую смену при интенсивности пучка 100 мкА. На стенде получена рекордная интенсивность пучка поляризованных ионов Н- 3.8 мА в импульсе при длительности 180 мкс и частоте следования 5 Гц. Выполнены первые измерения на нейтронном времяпролётном спектрометре РАДЭКС: измерены потоки быстрых и промежуточных нейтронов в интервале энергии от 1 кэВ до 2 МэВ на 50-метровой пролетной базе и спектры гамма-излучения с энергией до 1.5 МэВ. (ИЯИ РАН)
Новая аппаратура и методики, использование методов
ядерной физики в других областях науки и технологий
Обнаружено явление задержки мартенситных превращений в сплаве Cu-Al-Ni в процессе его облучения нейтронами реактора, а также устойчивое уменьшение температур мартенситных переходов с нарастанием флюенса нейтронов. Данные свидетельствуют о разупорядочении кристаллической структуры сплава и нарушении когерентности межфазных границ при облучении. Данные могут быть использованы для прогнозирования работы устройств из материалов с памятью формы в нейтронных полях. (ПИЯФ РАН)
На модернизированной установке ГОЛ-3 достигнут существенный прогресс в увеличении времени удержания плазмы при высокой ионной температуре. При плотности плазмы (1-3)1021м-3 найдены условия, при которых плазма оставалась макроскопически устойчивой, а полученное время жизни плазмы (порядка 1 мс) соответствовало расчетному для многопробочной ловушки в условиях эксперимента. Высокая ионная температура (больше 1 кэВ) является следствием быстрого коллективного нагрева ионов при инжекции мощного электронного пучка в гофрированную ловушку (ИЯФ СО РАН).
Проведены эксперименты по исследованию одной из физических схем газодинамического термоядерного синтеза, в котором обжатие и нагрев термоядерной мишени осуществляется с помощью заряда химического взрывчатого вещества. В экспериментах 2.5 мг дейтериево-тритиевой смеси (DТ) сжималось до плотности 100г/см3 и было нагрето до температуры Т0.35 кэв. Полная энергия, переданная (DТ) газу от заряда химической взрывчатки, составила ~ 100 кдж, а достигнутый нейтронный выход 21013 н. Для такой массы (DТ) смеси полученные параметры инерциального синтеза в настоящее время являются рекордными. (РФЯЦ ВНИИЭФ)
В рамках проблемы “Физика очага землетрясений и физика разрушения горных пород” на экспериментальном комплексе СКАТ-ТКОС реактора ИБР-2 проведены измерения структуры, текстуры, а также упругих, деформационных и тепловых свойств поликристаллического кварцита при одновременном воздействии деформирующего усилия и температуры до 620˚С. Впервые проведено комплексное исследование пород с разных глубин литосферы. Установлено, что основным фактором, контролирующим анизотропию упругих свойств оливиносодержащих мантийных пород при высоких всесторонних давлениях (выше 200 МПа), является кристаллографическая текстура оливина (ОИЯИ)
Пространственно-когерентные свойства Х-пинча как источника рентгеновского излучения в области длин волн 2-5+Å применены для получения рентгеновских изображений слабопоглощающих биологических объектов с использованием методов фазового контраста. Получены изображения ряда биологических объектов. Выполнены первые эксперименты по радиографии объектов с использованием излучения в жесткой области спектра (с длинами волн короче 1 Å). (ФИАН)
Расширен диапазон исследованных термодинамических и кинематических свойств ударно-сжатого жидких аргона и ксенона в мегабарной области давлений с применением полусферического криогенного устройства. На прямой ударной волне измерены плотность жидкого аргона 4.4 г/см3 и температура 23200 К при давлении ударного сжатия 126 ГПа. В отраженной ударной волне достигнута плотность сжатого жидкого аргона 6,4 г/см3 при давлении 300 ГПа. Измерена плотность жидкого ксенона 11 г/см3 и температура 32000 К при давлении ударного сжатия 175 ГПа. Измерена температура ударного сжатия жидкого ксенона в области давлений до 95 ГПа на длине волны 430 нм, а в двух экспериментах при давлениях ~ 95 ГПа и 175 ГПа с помощью высокоскоростного 4-х канального пирометра на длинах волн 406, 498, 550 и 600 нм. В отраженной ударной волне достигнута плотность ксенона 13.4 г/см3 при давлении ударного сжатия Р=340 Гпа. (РФЯЦ ВНИИЭФ)
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
Академик-секретарь Отделения академик Е.П.Велихов
Теория информации,
научные основы информационно-вычислительных систем и сетей,
системный анализ
Подготовлена промышленная версия компилятора языка С, обеспечивающего генерацию эффективного кода для цифрового процессора обработки сигналов с широким командным словом. В составе компилятора реализован оптимизирующий постпроцессор, который обеспечивает распараллеливание ассемблерного кода при помощи перебора планов выполнения по методу динамического программирования. (НИИСИ РАН)
Разработана системная методика построения математических моделей оптимизации развития мультимодальных транспортных сетей, учитывающая поведенческие, организационные, экономические и технологические факторы. На ее основе построена экспериментальная модель для анализа и прогнозирования развития сети межгородских автомобильных магистралей РФ, использованная при оценке эффективности инвестиционных проектов реконструкции автомобильных магистралей. (ИСА РАН)
Исследованы с общих позиций оптимальные необратимые процессы в термодинамических и микроэкономических системах. Найдены оценки минимальных затрат энергии для процессов разделения заданной производительности, обобщены на микроэкономические системы соотношения термодинамики необратимых процессов: условия взаимности Онзагера и принцип минимальной диссипации Пригожина для стационарного состояния открытых систем. (ИПС РАН)
Получена асимптотическая верхняя граница для скорости кодов, свободных от перекрытий. Эта граница улучшает известные оценки скорости таких кодов. Для защиты от несанкционированного копирования построены коды с простым алгоритмом идентификации. Метод построения таких кодов позволил существенно улучшить известные результаты для кодов с “цифровыми водяными знаками”. (ИППИ РАН)
Проведена разработка экспериментального программного комплекса обнаружения лиц на изображениях с целью включения ЦПТ РАН в состав участников проекта компании ХьюлеттПаккард по созданию систем организации, хранения и поиска фотоизображений в фотоколлекциях. (ЦПТ РАН)
Предложен новый класс статистических критериев, эффективность которых при тестировании генераторов случайных чисел на несколько порядков выше, чем у лучших известных алгоритмов. Результат сравним с мировым. (ИВТ СО РАН).
Искусственный интеллект, системы распознавания образов,
системы принятия решений при многих критериях
Разработаны методы и алгоритмы оценивания параметров нелинейных моделей систем формирования изображений по малому числу наблюдений. Задача решается на основе сформулированного в ИСОИ РАН принципа согласованности оценок. Предложены методы решения ряда задач оптимизации, основанные на использовании генетических алгоритмов. Разработаны параллельные алгоритмы, ориентированные на использование высокопроизводительных многопроцессорных вычислительных систем. (ИСОИ РАН)
Разработана методика сравнительной оценки алгоритмов выделения границ, реализованная в системе PICASSO и основанная на использовании специального набора искусственно синтезированных тестовых изображений. Предложена 2D-классификация основных типов границ, которые представлены в наборе тестов, сгенерированных с помощью специального редактора изображений, являющегося частью системы PICASSO. Протестировано 6 детекторов границ. Исследованы глобальные методы обработки изображений. (НИИСИ РАН)
Разработан комплекс моделей для имитации атак, объединенных в многоуровневой формальной модели представительного множества атак. Описание проведено в терминах семейства взаимодействующих грамматик, связанных операцией подстановки в грамматиках. Модель позволяет описывать формально большое разнообразие распределенных атак на различных уровнях детальности. Реализован программный прототип системы и проведено его исследование. (СПИИ РАН)
Разработаны основные положения теории метрических пространств множеств и мультимножеств с мерой. Предложены новые виды метрик между измеримыми множествами и мультимножествами, исследованы их особенности и свойства. Введены новые понятия сходимости последовательностей измеримых множеств и мультимножеств почти всюду, по мере, по метрике на пространствах с полной мерой. Рассмотрены метрические и топологические свойства этих пространств. Предложены методы решения задач классификации и упорядочения объектов, которые могут существовать в нескольких «копиях» с отличающимися значениями количественных и качественных признаков. (ИСА РАН)
Создан исследовательский прототип системы, предназначенный для изучения возможностей преодоления проблемы смысловой неадекватности на основе введения в интеллектуальные компьютерные системы Базы понятий, соотносящей слова как имена понятий с содержанием или сущностью этих понятий. (ИППИ РАН)
Разработаны логические и алгоритмические средства для анализа данных посредством интеллектуальных систем, реализующих машинное обучение в базах фактов позитивных и негативных прецедентов изучаемых эффектов. Логические средства реализованы в решателях задач посредством автоматизированных правдоподобных рассуждений, образованных комбинированием индукции, аналогии и абдукции (принятие гипотез о причинах изучаемых эффектов посредством объяснения начального состояния базы фактов). (ВИНИТИ)
Получено теоретическое описание формирования недавно обнаруженных регулярных структур в локально нагреваемой стекающей жидкой пленке. Использовался оригинальный метод частиц для несжимаемой жидкости, распространенный на случай вязкой теплопроводной жидкости с переменным поверхностным натяжением. Проведено численное моделирование конкретного эксперимента. Сравнение результатов показало хорошее качественное и количественное согласие. (ИВМ СО РАН)
На основе анализа целей решаемых задач построены деревья решений, позволяющие осуществлять выбор как конкретной парадигмы нейронной сети (персептрона, RBF-сети, сети метода динамических ядер, самоорганизующихся карт Кохонена), так и ее архитектуры (входных, выходных и промежуточных слоев, методов нормировки, кодирования и т.д.). (ЦИТП РАН)
Разработаны и исследованы качественно новые экономико-математические модели макроэкономической динамики национального дохода региона на основе учета взаимодействия спроса и предложения в рамках уравнения состояния непрерывной модели "вход-выход": модели, содержащие обратные связи в виде карлемановского сдвига временного аргумента; модели, содержащие обратные связи в виде функций Вольтерра; нелинейные математические модели динамики национального дохода. (ИИПРУ КБНЦ РАН)
Системы автоматизации, математические методы исследования сложных управляющих систем и процессов. CALS-технологии
Разработан адаптивный алгоритм поиска оптимального управления дискретной системой с новым типом регулятора в виде временного интервала. За счет этого регулятора достигается большая гибкость в настройке на решаемую задачу. Доказано свойство релаксационности алгоритма и предложен ряд его модификаций. С использованием разработанного алгоритма проведены расчеты оптимальной стратегии развития на модели региона. (ИПС РАН)
Разработаны теоретические и методологические основы информационной безопасности компьютерных систем общего назначения. Формализована модель этой системы, сформулирован критерий защищенности, разработаны модели целостности и конфиденциальности компьютерной системы. Выполнена оценка методов реализации на основе инфраструктуры операционных систем общего назначения. Модель защищенности, включающая в себя драйвер ядра и установочный модуль, реализована на базе операционной системы Windows NT. (ННГУ)
Разработано математическое и программное обеспечение для прогнозирования функционирования транспортных систем крупных городов, включающее модели оценки межрайонных корреспонденций, модального расщепления передвижений по видам транспорта, распределения корреспонденций по транспортному графу. Проведена калибровка модели по реальным данным для транспортной сети Московской агломерации (г. Москвы и ближайших пригородов). (ИСА РАН)
Предложен и разработан принципиально новый и эффективный метод ввода информации в мобильные устройства с помощью пространственных жестов руки, удерживающей мобильное устройство. Жесты "улавливаются" с помощью полупроводниковых инерциальных сенсоров, встроенных в мобильное устройство, и затем выделяются с помощью специальных алгоритмов обработки. Предлагаемый подход естественно дополняет традиционные методы ввода информации в мобильные вычислительные устройства (функциональные клавиши, перьевой - stylus - и голосовой ввод), значительно расширяет их функциональные возможности и является универсальным средством ввода информации. (ИППМ РАН)
Нейроинформатика и биоинформатика
Разработан метод перекодировки бинарных образов в представление в виде векторных нейронов, позволяющий преодолеть негативное влияние корреляций между исходными образами на объем нейросетевой памяти. Переход к векторно-нейронному представлению бинарных образов и использование разработанной ранее параметрической нейронной сети устраняют корреляции и дают экспоненциальное (по параметру перекодировки) увеличение объема ассоциативной памяти.
Разработан фазово-независимый вариант параметрической нейронной сети (ПНС). По объему памяти и помехоустойчивости фазово-независимая ПНС незначительно уступает наилучшим показателям, достигнутым для ПНС-архитектуры в общем случае, зато наиболее предпочтительна с точки зрения реализации ПНС в виде устройства.
Разработаны схемы и модели многоагентных Интернет-систем. Модели предполагают, что многоагентная система состоит из нескольких эволюционирующих подпопуляций агентов, распределенных на узлах Интернета. Разработаны схемы индивидуального обучения Интернет-агентов на основе нейронных сетей (обучение методом обратного распространения ошибки) и метод обучения с подкреплением (с использованием gradient-descent Sarsa-метода). Модели реализованы в виде компьютерных программ. (ИОНТ РАН)
Разработаны методики построения по результатам томографических исследований компьютерных биомоделей в STF формате для различных областей медицины и создана минерал-полимерная композиция для изготовления методом лазерной стереолитографии биосовместимых и биоактивных имплантантов со структурой, подобной структуре костной ткани. (ИПЛИТ РАН)
Найдены новые сигналы регуляции у бактерий и архей. С помощью разработанного алгоритма на суперкомпьютере МВС-1000М (в МСЦ РАН) впервые в мировой генетической науке найдены сигналы аттенюаторной регуляции у альфа- и бета-протеобактерий и даже у грам-положительных бактерий; предсказаны совершенно новые регуляторные системы, основанные на прямом взаимодействии малых молекул с регуляторными структурами РНК в бактериях и археях, которые подтверждены экспериментально.
Получены прямые данные о том, что паннексины действительно формируют щелевые контакты, являющиеся одним из наиболее распространенных механизмов межклеточных взаимодействий у человека и у других позвоночных. Впервые показано, что изолированные нейроны сохраняют способность к избирательному образованию электрических связей, подробно изучены условия, при которых такая избирательность поддерживается или пропадает. Выяснено, что внутринейронные инъекции синтетической мРНК, кодирующей один из паннексинов, специфично влияют на селективность образования электрических связей в нервной системе моллюска, что прямо подтверждает избирательность формирования электрических связей в зависимости от набора белков щелевых контактов. (ИППИ РАН)
Глобальные и интегрированные информационно-телекоммуникационные
системы и сети
Разработано и внедрено программное обеспечение городских (гражданских) компьютерных систем, включающее: систему мониторинга технического состояния городской компьютерной сети; подсистему предоставления услуг IP-телефонии; расчетно-статистическую и биллинговую систему Nadmin; подсистему управления Абонентом своими услугами; специализированную ГИС для компьютерной сети; подсистему поддержки хостинга сайтов абонентов системы телекоммуникаций "Ботик". (ИПС РАН)
Разработана архитектура распределенной системы организации научных расчетов на основе новой модели использования распределенных информационно-алгоритмических ресурсов (ИАР) посредством специальных агентов доступа к ИАР. (ИСА РАН)
Построены два новых алгоритма множественного доступа, не имеющие недостатков, свойственных ранее известным алгоритмам. Новые алгоритмы являются стабильными и отличными от алгоритма ALOHA. Пропускная способность первого из этих алгоритмов ограничена сверху величиной 0,256 пакетов на окно. Второй алгоритм более мощный, чем первый, может работать в канале с захватами и множественным приемом и имеет пропускную способность 0,2891 пакета при тех же условиях, что и первый алгоритм. Все результаты получены для случая пуассоновского входного трафика. (ИППИ РАН)
Создана модель полиномиальной нейронной сети с трёхслойной архитектурой, самонастраивающейся по обучающей базе данных, благодаря чему минимизируется число синаптических связей, необходимых для экономного описания и запоминания понятий и оптимальной классификации генетических данных. Предложенные сети эффективны в задачах распознавания речевых команд и морских объектов, а также прогнозирования градоопасности облаков по отраженным радиолокационным сигналам. (СПИИ РАН)
Архитектура, системные решения и программное обеспечение информационно-вычислительных комплексов новых поколений
Разработан комплекс инструментальных программных средств и методик создания интегрированных медицинских информационных систем ТЕХНОЛОГИЯ ИНТЕРИН, на базе которых реализован и успешно эксплуатируется ряд медицинских информационных систем крупных учреждений здравоохранения. (ИПС РАН)
Разработаны и апробированы новые методы оптимизаций двоичного кода для целевой архитектуры широкого командного слова, что позволяет реализовать новые идеи в области высокопроизводительных архитектур, обеспечивая полную совместимость с созданным программным обеспечением. При проведении цикла этих работ впервые в мировой практике были применены методы аппаратной поддержки технологии двоичной компиляции. (ИМВС РАН)
Предложены варианты реализации супер-ЭВМ на отечественной элементной базе, ориентированные на инженерные расчеты и моделирование трехмерных физических процессов. Выявлен представительный набор задач с регулярным распределением данных в памяти. В этих задачах проанализированы структуры потоков данных между компонентами иерархии памяти вычислительного узла и между вычислительными узлами. Предложена конструкция вычислительного узла на базе арифметического сопроцессора; параметры вычислительного узла оптимизированы на классе рассматриваемых задач при заданных технологических ограничениях. Оценена эффективность супер-ЭВМ на представительном наборе задач. (НИИСИ РАН)
Разработана компьютерная система, позволяющая пользователю создавать ситуативные базы данных для конкретной прикладной области и осуществляющая обработку ситуативной информации, создание ситуативной базы данных, автоматическую генерацию лексического словаря и первичной семантико-синтаксической информации. В ходе работ создана ситуативная база данных для голосового управления летательным объектом. (СПИИ РАН)
Разработана архитектура и система команд масштабируемого векторного процессора, входящего в состав мультиархитектурной вычислительной суперсистемы. Предложенная архитектура векторного процессора не имеет аналогов в мировой практике и позволяет достичь высокой эффективности при решении хорошо векторизуемых задач с большим удельным весом сложных векторных функций. В мультиархитектурной суперсистеме невекторизуемые или плохо векторизуемые задачи, или соответствующие фрагменты задач решаются в скалярной многопроцессорной подсистеме, тесно связанной с векторным процессором через общую полупроводниковую память. Масштабирование векторного процессора и скалярной подсистемы, иерархическое построение памяти обеспечивают, во-первых, хорошее согласование с алгоритмами широкого круга научно-технических задач, а во-вторых, эффективное использование высокочастотных современных и перспективных СБИС. (ИСА РАН)
Разработана архитектура высокопроизводительной информационно-вычислительной системы на новых принципах организации высокопараллельных вычислительных процессов. Представленная архитектура не имеет аналогов в мире и защищена патентом РФ. Создан макет данной архитектуры на программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС) фирмы АЛЬТЕРА, подтвердивший основные отличительные качества новой архитектуры. (ИПИ РАН)
Разработан, теоретически обоснован и экспериментально проверен метод структурно-процедурных вычислений в многопроцессорных вычислительных системах с массовым параллелизмом и программируемой архитектурой. (НИИ МВС ТРТУ)
Разработан и создан образец базового многопроцессорного модуля универсального суперкомпьютера с массовым параллелизмом. Базовый модуль является многопроцессорной вычислительной системой, аппаратно и программно совместимой с другими аналогичными базовыми модулями и с современными компьютерами. Это позволяет получить производительность разработанного суперкомпьютера на самом высоком современном мировом уровне в десятки и сотни терафлопс. Базовый модуль содержит 16 макропроцессоров, 64 элементарных процессора, имеет производительность 2,5×1010 опер/с при тактовой частоте 50 МГц, размещен на плате размером 250х330 мм2 и потребляет 30 Вт. Для создания модуля разработана и создана на основе ПЛИС-технологии макропроцессорная элементная база: макропроцессор, контроллер распределенной памяти и макрокоммутатор. (НИИ МВС ТРТУ)
Элементная база микроэлектроники, наноэлектроники и квантовых компьютеров. Материалы для микро- и наноэлектроники. Микросистемная техника. Твердотельная электроника
Исследована новая схемотехника на основе динамической КМОП-логики с восстановлением исходного состояния после прохождения волны обработки данных. В процессе исследований разработаны правила проектирования устройств микропроцессоров с применением новой схемотехники. (ИМВС РАН)
На основе метода молекулярно-лучевой эпитаксии GaAs на подложках с ориентацией {111}А решена проблема формирования планарных p-n переходов с использованием лишь одной легирующей примеси кремния (без использования второй электрически активной примеси). (ИСВЧПЭ РАН)
Исследованы фазовые переходы в системе кремний – имплантированный кислород. Предложен подход к решению задачи моделирования процесса ионного синтеза захороненных оксидных слоёв. Полученные результаты позволят оптимизировать технологические режимы SIMOX- процесса.
На основе открытых «сэндвич»-структур Si-SiO2-W с толщиной оксида порядка десятков нанометров, изготовлены макеты элементов матрицы энергонезависимой электрически перепрограммируемой памяти на самоформирующихся проводящих наноструктурах. Выявлено принципиальное различие в форме вольт-амперных характеристик для приборных структур на кремнии различного типа проводимости Полученные данные позволяют улучшить конструкцию элементов памяти данного типа. (ИМИ РАН)
Разработаны новые методы диагностики многокомпонентных газовых сред. На примере спектроскопической диагностики выхлопов авиационных двигателей продемонстрировано, что широкодиапазонный CO-лазер обладает существенно лучшими возможностями.
Разработаны новые методы модификации пористых материалов с применением сверхкритических сред и формирования и очистки пористых минерал-полимерных композитов с целью создания материалов для направленной регенерации костных тканей и имплантантов нового поколения. (ИПЛИТ РАН)
Впервые в отечественной практике созданы полностью автоматизированные установки плазмо-иммерсионной имплантации бора и фосфора для формирования сверхмелких р-п переходов с глубиной залегания от 100 до 10 нм и установка для плазмо-стимулированного осаждения сложных диэлектрических покрытий с эллипсометрическим контролем параметров осаждаемых слоев in situ и одновременным контролем состава плазмы методом оптической эмиссионной спектроскопии в диапазоне длин волн 400 – 820 нм.
Разработан томограф плазмы на основе эмиссионной спектроскопии, позволяющий проводить измерения 2D-распределения концентрации активных радикалов и ионов в плазмохимических реакторах микроэлектроники.
Впервые создан автономный источник ионов с радиально расходящимся пучком и распыляемой мишенью для осаждения пленок диэлектрических и композиционных материалов, включая магнитные. (ФТехнолИ РАН)
|
