ВІДДІЛ ФІЗИКИ ВАЖКИХ ІОНІВ

     Відділ фізики важких іонів cтворений у 1989 р. на базі лабораторії процесів глибоких перебудов ядер, що існувала у складі відділу ядерних реакцій ІЯД з 1986 р. До 2015 р. відділ очолював д.ф.-м.н., проф. Адам Тихонович Рудчик. З 2015 р. завідувачем відділу став д.ф.-м.н. Олег Анатолійович Понкратенко.

    Основні напрямки досліджень:
     експериментальне дослідження ядерних реакцій на пучках легких і важких іонів при взаємодії з легкими ядрами;
     взаємодія легких ядер. Процеси при зіткненнях ядер;
     механізми ядерних реакцій;
     прояви впливу структури ядер на процеси їхньої взаємодії;
     деформація і кластеризація ядер у процесах розсіяння і реакцій;
     теоретичний опис і апроксимація ядро-ядерної взаємодії. Оптичний потенціал. Потенціал подвійної згортки;
     енергетична залежність ядро-ядерної взаємодії;
     ізотопічні ефекти у ядро-ядерній взаємодії. Залежності від маси та заряду;
     взаємодія нестабільних та екзотичних ядер;
     взаємодія у кінцевому стані. Вихідний канал реакції як джерело інформації про взаємодію ядер. Унікальність такої інформації для нестабільних ядер;
     фізика малонуклонних систем. Дослідження збуджених станів легких ядер за допомогою кореляційних експериментів.

     Основні наукові досягнення.
     Виконано серію експериментальних робіт з вимірювання перерізів ядерних реакцій, процесів пружного та непружного розсіяння легких ядер; із вивчення ядро-ядерних процесів та структури стабільних і нестабільних (екзотичних) ядер в основних та збуджених станах при взаємодії іонів бору, вуглицю, азоту і кисню з легкими ядрами. Експериментальні вимірювання здійснювались на циклотроні У-240 ІЯД, а також на циклотроні Варшавського університету С?200Р. Більшість експериментальних даних отримано вперше.
     Виконано аналіз експериментальних даних за методом зв?язаних каналів реакцій (МЗКР) з урахуванням процесів потенціального розсіяння ядер в основних та збуджених станах, збудження частинкових і колективних мод руху ядер, реорієнтації ядер з ненульовим спіном, одно- та двоступеневих передач нуклонів і кластерів. Для розрахунків спектроскопічних амплітуд нуклонів і кластерів в ядрах розроблено оригінальну методику в рамках трансляційно-інваріантної моделі оболонок (ТІМО).
     З аналізу даних за МЗКР отримано нові відомості про:
    потенціали ядро-ядерної взаємодії (у тому числі для нестабільних та рідкісних ядер 8Li, 8Be, 10Be, 14C, 13N, 15N, 16N, 17N, 15O, 17O, 18O тощо);
    довжини деформації легких ядер та спектроскопічні характеристики нуклонів і кластерів у досліджуваних ядрах;
    одно- та двоступеневі передачі нуклонів і кластерів, їхні внески до перерізів реакцій та процесів розсіяння ядер; процеси реорієнтації ядер та їхній вплив на перерізи пружного та непружного розсіяння ядер.

     У результаті систематичного та порівняльного аналізу великого масиву експериментальних даних з пружного розсіяння ядер масами від 2 до 40 а.о.м. побудовано параметричні функції, що адекватно апроксимують енергетичну залежність положень дифракційних максимумів та мінімумів диференційних перерізів пружного розсіяння та значень цих перерізів у відповідних максимумах та мінімумах.
     Побудовано ядерні енергетично залежні потенціали взаємодії з урахуванням дисперсійних співвідношень між дійсною і уявною частинами потенціалу для пар ядер 12С + 16O, 16O + 16O, 12C + 12C, 6Li + 12C та ін., що забезпечують задовільний опис експериментальних даних пружного розсіяння в діапазоні значень енергії зіткнення від 1 до 200 МеВ/нуклон.

Відділ фізики важких іонів, 2017 р. Сидять зліва направо: Ю. М.  Степаненко, А. А. Рудчик. Стоять зліва направо: В. В. Улещенко, А. П. Ільїн, А. Т. Рудчик, Г. С. Соломенко, О. А. Понкратенко, Вал. М. Пірнак

     Отримано нові відомості про збуджені стани та резонанси ізотопів гелію та літію. Частину рівнів виявлено вперше.
     Наукові результати, отримані у відділі, лягли в основу 16 кандидатських та 2 докторських дисертацій, захищених співробітниками відділу.

     Перспективи подальших досліджень.
    У рамках експериментального й теоретичного дослідження ядерних реакцій з виходом нестабільних ядер – продуктів реакцій при взаємодії пучків іонів 10,11B, 12,13C, 14,15N, 16,18O з ядрами 6,7Li, 9Bе, 10,11B, 12,13,14C при енергіях 5 - 10 МеВ/нуклон передбачається отримання експериментальних даних диференціальних перерізів реакцій з виходом нестабільних ізотопів, отримання інформації про структуру до­сліджуваних ядер, їхню деформацію чи кластеризацію, отримання інформації про взаємодію ядер, визначення параметрів оптичних потенціалів взаємодії нестабільних ядер в основних та збуджених станах дослідження залежностей перерізів розсіяння та відповідних потенціалів ядро-ядерної взаємодії від енергії зіткнення, мас та зарядів ядер, дослідження одно-та двоступеневих механізмів ядерних реакцій.
    Заплановано теоретичні дослідження в рамках єдиного цілісного підходу взаємодії легких ядер у широкому діапазоні енергій зіткнення з включенням до єдиного опису процесів пружного та непружного розсіяння, реакцій передач, з урахуванням фундаментальних фізичних принципів, зокрема принципу причинності, що накладає обмеження на оптичний потенціал у вигляді дисперсійних співвідношень між його дійсною та уявною частинами.

     Державні премії.
    Державна премія України в галузі науки і техніки 1985 р. за результатами роботи по розробці та впровадженню джерела важких
іонів на циклотроні У-240 та дослідженню ядерних реакцій з важкими іонами (А. Т. Рудчик).
    Державна премія України в галузі науки і техніки 2019 р. за наукову роботу «Структура та взаємодія атомних ядер в пружних, непружних і радіоактивних процесах» (О. А. Понкратенко).

    У відділі працює 14 співробітників: 2 доктори та 7 кандидатів фіз.-мат. наук, 1 професор, 3 старших наукових співробітники, 1 аспірант.

     Міжнародне співробітництво.
    Співробітники відділу уже протягом багатьох років успішно співпрацюють з такими зарубіжними ядерними центрами: Лабораторією важких іонів Варшавського університету. Циклотроном С200-Р (Варшава, Польща); Інститутом ядерної фізики ім. Г. Неводнічанського (Краків, Польща); Національним центром ядерних досліджень (Варшава, Польща); Університетом штату Флорида (Таллахассі, Флорида, США); Університетом штату Техас (Texas A&M University) (Колледж-Стейшен, Техас, США); Російським дослідницьким центром «Інститут Курчатова» (Москва, Росія).

    Результати досліджень співробітників відділу регулярно публікуються у фахових періодичних виданнях (у тому числі Phys. Rev. C, Eur. Phys. J. A, Nucl. Phys. A) та представляються на вітчизняних та міжнародних наукових конференціях. Опубліковано понад 300 робіт.
    Було опубліковано монографію: О.Ф. Немец, В.Г. Неудачин, А.Т. Рудчик, Ю.Ф. Смирнов, Ю.М. Чувильский. Нуклонные ассоциации в атомных ядрах и ядерные реакции многонуклонных передач. (К.: Наук. думка, 1988) 488 с.