Вышел в свет седьмой номер международного электронного научного журнала Natural Science Review, который был учрежден Объединенным институтом ядерных исследований. Тематический спектр выпуска охватывает актуальные проблемы компьютерных наук, физики высоких энергий и конденсированного состояния, математической физики, ускорительной и ядерной физики, а также биологических и химических дисциплин. Ряд публикаций включен в специальную подборку, приуроченную к 70-летию Института.
Статья коллектива авторов Лаборатории информационных технологий ОИЯИ «Многофункциональный информационно-вычислительный комплекс ОИЯИ» представляет систематическое описание МИВК — центрального элемента вычислительной инфраструктуры Института, объединяющего грид‑ и облачные платформы, суперкомпьютер «Говорун» с гиперконвергентной архитектурой и иерархические системы хранения данных. Показана ключевая роль комплекса в обеспечении экспериментов на LHC (включая один из ведущих в мире грид-сайтов Tier 1 для CMS), на ускорительном комплексе NICA и в нейтринных проектах, а также описана интеграция гетерогенных ресурсов через платформу DIRAC. В статье обсуждаются перспективы развития комплекса в связи с ростом объемов данных от HL‑LHC и NICA, включая модернизацию инженерной инфраструктуры и создание долговременных хранилищ.
В исследовании «Рассеяния ядер на мишенях 12C и 27Al в полной теории Глаубера» авторы из НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ провели прямые вычисления сечений рассеяния ядер на ядрах с использованием подхода Глаубера. Метод производящего функционала, развитый авторами, позволил выполнить прямые аналитические вычисления сечений рассеяния ядер в рамках теории Глаубера с суммированием всех порядков многократного рассеяния. В статье рассчитаны сечения реакций и взаимодействий для ряда ядер пучка, рассеивающихся на мишенях из углерода-12 и алюминия-27. Путем сравнения расчетных значений с экспериментальными данными были определены среднеквадратичные радиусы распределения ядерной плотности. Полученные данные для мишеней находятся в хорошем согласии с известными экспериментальными результатами.
В совместной работе ученых из ОИЯИ, исследовательских центров Беларуси, Чехии и Вьетнама «Структуры, магнитные состояния и индуцированные давлением явления в сложных наноразмерных магнитных оксидах» представлен обзор результатов нейтронографических и рентгеновских исследований кристаллической и магнитной структуры наночастиц лантан-стронциевых манганитов, а также ферритов цинка и кобальта в широком диапазоне температур и давлений. В наноструктурированных манганитах выявлено формирование наночастиц, состоящее из ферромагнитного ядра и антиферромагнитной оболочки. Воздействие высокого давления позволяет целенаправленно регулировать их магнитные характеристики за счет уменьшения объемной доли ферромагнитного ядра и соответствующего увеличения доли антиферромагнитной оболочки. В исследованных ферритах установлено распределение атомов по кристаллографическим позициям и выявлены кислородные вакансии. Показано, что приложение высокого давления индуцирует в них фазовый переход из кубической шпинельной фазы в орторомбическую постшпинельную, который сопровождается ослаблением магнитного упорядочения. В работе продемонстрированы существенные отличия свойств наноразмерных форм магнитных оксидов от их объемных аналогов и проанализированы физические механизмы, обусловливающие эти различия.
В работе «Распределение высокозарядных элементов в речных отложениях Нила (Египет) и Зарафшона (Таджикистан) по данным инструментального нейтронно-активационного анализа» международного коллектива из ОИЯИ, Университета Бухареста (UB), Геологического института Румынии (IGR), Агентства по атомной энергии Египта (EAEA), Института водных проблем, гидроэнергетики и экологии НАНТ, Университета Менуфии (MU), а также Национального института физики и ядерной инженерии имени Хория Хулубея (IFIN HH) методом инструментального нейтронно-активационного анализа изучено распределение высокозарядных элементов (Sc, Zr, La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Tm, Yb, Hf, Th, U) и несовместимых элементов Co и Ni в донных отложениях рек Нил и Зарафшон. С помощью дискриминантных диаграмм и статистических тестов показано, что отложения обеих рек имеют преимущественно фельзитовое (кислое) происхождение, близкое к составу верхней континентальной коры. Однако нильские осадки обнаруживают заметную примесь мафического (основного) материала, что авторы связывают с выносом базальтов с Эфиопского нагорья через Голубой Нил. Работа демонстрирует возможности нейтронно-активационного анализа для геохимической корреляции речных осадков и реконструкции их источников даже для удаленных и геологически различных регионов.
В обзоре исследователей из НИИЯФ МГУ имени Д. В. Скобельцына «Операторы SMEFT в редких процессах с рождением нескольких топ-кварков» рассматриваются работы, посвященные получению ограничений на коэффициенты Вильсона операторов SMEFT (Standard Model Effective Field Theory, рус. эффективная теория поля Стандартной Модели) размерности шесть с использованием процессов рождения трех и четырех топ-кварков. Авторы статьи обозначают основные результаты и проблемы в данной области, а также приводят краткое введение в формализм SMEFT и обсуждают проблему возможного нарушения пертурбативной унитарности.
В выпуске также представлена работа исследователей из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) «Взаимодействия экзотических нейтралино, образующих темную материю, с нуклонами в U(1) расширениях МССМ, происходящих из E6 ТВО». В данной статье авторы рассмотрели ограничения на взаимодействия самых легких экзотических нейтралино в рамках конкретного расширения минимальной суперсимметричной Стандартной модели (МССМ) с дополнительной калибровочной симметрией U(1)N (SE6SSM), в котором единственная дискретная симметрия запрещает наиболее опасные операторы, нарушающие барионные и лептонные числа, а также недиагональные переходы между ароматами на уровне древесных амплитуд. В такой модели легчайшее экзотическое нейтралино может образовывать значительную часть темной материи. Авторы вычисляют сечения спин-независимого и спин-зависимого рассеяния такого нейтралино на нуклонах и сравнивают их с современными экспериментальными ограничениями, полученными в экспериментах LUX-ZEPLIN и IceCube. Показано, что для широкой области параметров модели (при массе нейтралино до 1,1 ТэВ) предсказываемые сечения рассеяния оказываются значительно ниже существующих ограничений, что оставляет сценарий феноменологически допустимым и перспективным для дальнейших поисков.
Авторы из Лаборатории теоретической физики ОИЯИ опубликовали работу, посвященную исследованию коллективной ядерной динамики «Гигантский дипольный резонанс и связанные с ним возбуждения, зависящие от спина». В этой работе зависящее от времени уравнение Хартри-Фока решено методом Моментов Функции Вигнера с учетом спиновых степеней свободы. Энергии и приведенные вероятности Kπ = 0—, 1— и 2— возбуждений вычислены для ядра 164Dy. Показано, что спиновые степени свободы приводят к возникновению электрического спин-дипольного резонанса. Исследуются его свойства и связь с Гигантским Дипольным Резонансом. В работе также обсуждается расщепление спинового M2-резонанса, вызванное деформацией ядра. Полученные результаты сравниваются с имеющимися экспериментальными данными и другими теоретическими исследованиями.
Также в выпуске опубликована работа «Симметрии безмассовой КХД» Андрея Смилги (лаборатория Subatech, Университет Нанта), представляющая собой педагогический обзор точных теоретических результатов в квантовой хромодинамике с безмассовыми кварками. В статье последовательно рассматривается конформная симметрия классического действия и ее аномальное нарушение квантовыми эффектами, такими как размерная трансмутация и конформная аномалия, а также киральная симметрия. Отдельное внимание уделено решеточной регуляризации: обсуждается проблема фермионных дублеров и ее решение с помощью операторов Гинспарга–Вильсона и Нойбергера, сохраняющих киральную симметрию на решетке. Обзор адресован широкому кругу физиков-теоретиков и студентов, интересующихся фундаментальными свойствами КХД.
В выпуске представлена работа «Контролируемая иммобилизация наночастиц серебра на трековых мембранах» коллектива авторов из ОИЯИ и Университета «Дубна». Публикация посвящена разработке быстрого метода контролируемого осаждения наночастиц серебра на поверхность пористых трековых мембран путем фильтрации коллоидного раствора. Предложен простой критерий, учитывающий конвективный и диффузионный перенос частиц в порах, который позволяет прогнозировать эффективность удержания наночастиц и управлять их распределением. Эксперименты на мембранах с диаметром пор от 0,1 до 7 мкм подтвердили модель, показав, что варьированием перепада давления можно регулировать как среднюю плотность частиц, так и их локализацию (равномерное покрытие или концентрация у входа в поры). Результаты имеют значение для создания композитных материалов и сенсорных систем, в том числе работающих на эффекте гигантского комбинационного рассеяния света.
В обзоре «Суперсимметрия в ЛТФ: недавние достижения» сотрудниками ЛТФ ОИЯИ обсуждается прогресс в исследовании актуальных вопросов классической и квантовой теории поля с расширенной суперсимметрией, в которых центральное место занимает явно суперсимметричное описание. В статье рассмотрены две ключевые проблемы: суперполевая формулировка теории полей высших спинов в четырехмерной N=2 суперсимметричной теории поля и квантовая структура шестимерных суперкалибровочных теорий. В обоих случаях определяющую роль играет мощный метод гармонического суперпространства, обеспечивающий явную суперсимметрию и калибровочную инвариантность. Показано, что для N=(1,1) суперсимметричной теории Янга–Миллса в шести измерениях однопетлевые расходимости полностью сокращаются вне массовой поверхности, а двухпетлевые пропорциональны классическим уравнениям движения. Для теории полей высших спинов построены явные суперполевые действия и их обобщения на суперконформный и AdS-случаи.
Также в выпуске опубликована работа «Поиск легкой темной материи и проявлений темного сектора на ускорителе SPS СERN в эксперименте NA64» коллаборации NA64 (при участии исследователей из ОИЯИ, ЦЕРН, Национального института ядерной физики (INFN), Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich), Боннского университета и других научных центров), посвященная поиску легкой темной материи и частиц скрытого сектора на пучках электронов, позитронов, мюонов и пионов на ускорительном комплексе SPS в ЦЕРН. В статье описана методика эксперимента на мишени с регистрацией дефицита энергии, обеспечивающая высокую чувствительность к слабо взаимодействующим частицам с массами в области меньше ГэВ. На основе данных, накопленных в 2016–2023 годах, установлены наиболее строгие на сегодняшний день ограничения на параметры темного фотона и легкой темной материи в широкой области масс, а также получены пределы на аксионоподобные частицы, Z’-бозоны и другие взаимодействия.
Коллектив исследователей из ОИЯИ, Академии научных исследований и технологий Египта (ASRT), Университета Минии, Казахского национального университета имени Аль-Фараби (КазНУ), Института ядерной физики Республики Казахстан (ИЯФ), а также Института физики и Высшей школы науки и технологий (GUST) Вьетнамской академии наук и технологий представили статью «Температурно-зависимая конформационная перестройка пептида амилоид-бета 42 в липидных бислоях», посвященную исследованию воздействия температур на структуру пептида Aβ42 (связанного с болезнью Альцгеймера) в липидных мембранах. С помощью спектроскопии и компьютерного моделирования авторы показывают, что при переходе мембраны из плотной (гель-фаза) в более текучую, жидкокристаллическую структуру пептид приобретает больше α-спиральных участков, глубже проникает в бислой, а доля рыхлых и β-форм, склонных к агрегации, снижается. Таким образом, физическое состояние мембраны служит важным регулятором конформации Aβ42, что важно для понимания ранних стадий амилоидных патологий.
Также в выпуске опубликована работа «Классификация мюонных треков от распадов чармония и пионных треков в модели детектора SPD с использованием нейронных сетей» исследователей из ОИЯИ и Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (МГУ), которая исследует проблемы идентификации мюонов в модели детектора SPD на коллайдере NICA с помощью методов машинного обучения. Задача различения мюонов и пионов в области импульсов 1,5–2,5 ГэВ/с осложнена сходством их сигналов в трековых системах. Авторы применили глубокую нейронную сеть с оптимизацией эволюционным алгоритмом, использующую кинематические и трековые характеристики. Классификатор достигает высокой точности при сохранении 99 % мюонов и отклонении 48 % пионов, а при более жестком отборе подавляет до 95,7 % пионного фона, что продемонстрировано на реконструкции распадов J/ψ → μ⁺μ⁻.
Авторами из Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ представлена обзорная работа «Импульсные быстрые реакторы», посвященная анализу характерных особенностей реакторов типа ИБР. Авторы подчеркивают основные достоинства реакторов такого типа, такие как высокая пиковая плотность потока нейтронов, относительная дешевизна по сравнению с ускорительными источниками, а также недостатки, например, нестабильность колебаний мощности, сложность конструкции и ограниченность областей применимости. Предлагается описание концептуального проекта реактора третьего поколения «НЕПТУН», который решает проблему нестабильностей и открывает новые возможности для исследований с использованием нейтронных пучков.
На данный момент открыт прием публикаций для восьмого номера Natural Science Review (июль – сентябрь 2026 года). Авторы также приглашаются к подаче статей и обзоров для сборника в честь 70-летия ОИЯИ, которые будут публиковаться в номерах в 2026 году.
