Временем создания Лаборатории короткоживущих ядер ОФВЭ можно считать май
1964 года, когда под руководством
Эммануила Ефремовича Берловича
в составе Лаборатории Физики Высоких Энергий (ЛФВЭ) филиала Ленинградского Физико-Технического Института был образован Сектор ядерной спектроскопии.
(смотрите
Историю Лаборатории короткоживущих ядер -
в книге "ОФВЭ – страницы истории",
страница 92)
(
Фотогалерея Лаборатории короткоживущих ядер).
В настоящее время основным инструментом в исследовании структуры ядра, а также в решении многих важных проблем ядерной астрофизики являются установки, базирующиеся на масс-сепараторах в линию c ускорителями различных налетающих частиц и использующие пучки получаемых радиоактивных ядер для проведения различных физических экспериментов.
Одним из наиболее эффективных и универсальных методов производства интенсивных радиоактивных ионных пучков изотопов широкого набора различных элементов
Периодической системы является метод
ISOL ("изотоп-сепаратор в линию"), использующий пучки протонов большой интенсивности с энергией около 1 ГэВ.
Лидирующими в мире установками такого типа являются
ISOLDE (CERN, Швейцария) и
ISAC (TRIUMF, Канада).
Первая в СССР ISOL установка
ИРИС (Исследование Радиоактивных Изотопов на Синхроциклотроне), созданная в
ПИЯФ в 1975 г.,
в течение длительного времени являлась единственной действующей ISOL установкой на постсоветском пространстве.
Инициатором создания установки ИРИС был проф.
Э.Е. Берлович,
возглавлявший базирующуюся на ней Лабораторию короткоживущих ядер в период 1964 -1977 гг.
Позднее Лабораторией руководили
Г.Д. Алхазов (1978-1992 г.г.)
и
Д.М. Селиверстов (1993-2002 г.г.).
С 2003 года Лабораторию возглавляет В.Н. Пантелеев.
Установка ИРИС начала работать в линию с пучком протонов энергии 1 ГэВ синхроциклотрона ПИЯФ в конце 1975 года. Изначально основным направлением
исследований в Лаборатории короткоживущих ядер на установке ИРИС было изучение короткоживущих нуклидов, удаленных от области бета-стабильности,
с использованием различных исследовательских методов ядерной спектроскопии. На первом этапе была проведена серия экспериментов по детальному изучению
ядер в экзотических областях, обнаружению новых изотопов, измерению атомных масс и как следствие этих исследований было осуществлено определение
участка границы протонной стабильности ядер. После 1980 года были проведены обширные исследования силовых функций бета-распада нейтроно-дефицитных
ядер в области изотопов редкоземельных элементов с использованием гамма-спектрометра полного поглощения.
В 1983 году в сотрудничестве с Институтом спектроскопии (во главе с
В.С. Летоховым) были получены первые экспериментальные
результаты по сверхтонкой структуре и изотопическим сдвигам нейтроно-дефицитных ядер на высоко чувствительной лазерной установке, построенной
в экспериментальном зале системы ИРИС.
В экспериментах использовалась новая методика резонансной фотоионизационной лазерной спектроскопии. Благодаря очень высокой чувствительности метода удалось провести эксперименты с короткоживущими изотопами,
ранее не доступными для лазерно-спектроскопических измерений.
В 1988 году в лаборатории короткоживущих ядер была предложена
концепция лазерного ионного источника масс-сепаратора с ионизатором в виде горячей металлической полости
(В.Н. Пантелеев, Г.Д. Алхазов и Э.Е. Берлович) и в 1991 г. были проведены первые эксперименты: была впервые измерена
силовая функция бета-распада
152Ho. В настоящее время лазерный ионный источник такого типа уже используется во многих ведущих ядерных центрах
(
ISOLDE, TRIUMF, GANIL и др.). Главными преимуществом лазерного ионного источника является, помимо высокой эффективности,
изобарная (в некоторых случаях и изомерная) селективность, обусловленная резонансным характером фотоионизации.
Лазерный ионный источник был успешно применён на ИРИСе не только для производства ионных пучков экзотических нуклидов,
но и непосредственно для лазерно-спектроскопических измерений важнейших характеристик ядра – изменений среднеквадратичных зарядовых радиусов,
спинов и электромагнитных моментов основных и изомерных состояний ядер (Yb, Tm, Tl. Bi и др.).
Со второй половины 2000-х гг. на ИРИСе и на ISOLDE (ЦЕРН) реализуется скоординированная программа по исследованию ядер в районе свинца
с помощью метода спектроскопии в лазерном источнике (laser in-source photoionization spectroscopy), позволившая максимально эффективно
использовать возможности обеих установок (отметим, что в этих экспериментах на ISOLDE одну из ведущих ролей играют сотрудники лаборатории
короткоживущих ядер). Получены данные для более чем сотни ядер, обнаружены интересные и неожиданные эффекты, существенно меняющие представления
об эволюции и сосуществовании форм ядра. Наиболее значимые результаты опубликованы в таких престижных изданиях,
как
Nature, Nature Physics и Physical Review Letters.
Мишенно-ионное устройство является очень важным узлом ISOL систем, поэтому в течение всего времени функционирования установки ИРИС на ней
проводятся работы по разработке и изготовлению высокоэффективных ионных источников и мишеней. Научные исследования лаборатории не ограничиваются
работами, проводимыми только на установках ИРИС. Лаборатория успешно сотрудничает с хорошо известными ядерными центрами,
такими как
ISOLDE (CERN, Швейцария),
GANIL (Orsay, Франция),
LNL (Италия).
Разработка мишенно-ионных устройств очень важна с точки зрения использования масс-сепараторов для производства радионуклидов для
медицинских целей (
ПЭТ-диагностика и лечение некоторых видов онкологических заболеваний). Медицинская программа Лаборатории короткоживущих
ядер включает в себя участие в проекте по созданию Радиоизотопного комплекса на базе циклотрона
Ц-80.
В лаборатории продолжаются работы по совершенствованию и дальнейшему развитию установки ИРИС и базирующегося на ней лазерного комплекса.
Создана и функционирует новая универсальная лазерно-спектроскопическая система для исследования новых областей нейтроно-избыточных и
нейтронно-дефицитных ядер.
В 2007 г. начата разработка нового проекта ISOL установки –
ИРИНа (Исследование Радиоактивных Изотопов на Нейтронах) на реакторе
ПИК для
получения и исследования высокоинтенсивных пучков нейтроно-избыточных ядер, получаемых в делении
235U тепловыми нейтронами.
В настоящее время подготовлены и согласованы с потенциальным изготовителями технические задания на все основные узлы установки –
внутриканальную ионооптическую систему масс-сепаратора, масс-сепаратор с ионными трактами, лазерную установку и горячую камеру
специальной конструкции.
(См. информацию о
"Проекте лазерно-ядерном комплексе ИРИНА на реакторе ПИК" в приложении "Научные среды" газеты "Гатчинская правда").
Дополнительную информацию можно найти в разделе «Основные направления работ в ОФВЭ ПИЯФ»:
Исследование ядер вдали от области бета стабильности на установке ИРИС.
Проект РИЦ-80. (Радиоактивные Изотопы на Циклотроне Ц-80.
Проект ИРИНА. (Исследование Радиоактивных Изотопов на Нейтронах.