В работе проведено исследование гидрида гафния в качестве поглотителя для реакторов на быстрых нейтронах. Отмечено высокое значение сечения поглощения нейтронов, которое сохраняется для всех изотопов гафния, образующихся в ходе нейтронного облучения в реакторе. Однако существует риск разложения гидрида гафния в диапазоне 600‒700°С, что соответствует рабочей температуре поглотителей в реакторах на быстрых нейтронах. Предложен подход, позволяющий снизить выделение водорода из гидрида гафния, заключающийся в нанесении на него защитного покрытия оксида гафния. Проведены отжиги образцов гидрида гафния до температур 1200°С в установке синхронного термического анализа в гелии. Началу десорбции водорода соответствует температура 640°С. Показано полное выделение водорода при температуре 1200°С. При отжиге образцов с нанесенными покрытиями показано значительное снижение выделения водорода при низких температурах. Разработана специальная установка, позволяющая проводить термические испытания гидридных материалов в среде жидкого натрия. Проведены отжиги гидрида гафния в жидком натрии при 700°С. Синхронный термический анализ образцов после выдержки в натрии показал снижение газовыделения, что связано с повышением толщины оксидного слоя на поверхности образцов.

Методом Монте-Карло для вихревой системы выполнен расчет отклика слоистого высокотемпературного сверхпроводника, содержащий радиационные центры пиннинга, на токовый импульс микросекундной длительности. Проанализированы две различные формы импульса: прямоугольный и треугольный импульс. Показано, что форма отклика приближенно совпадает с формой исходного импульса. Исследован эффект “эха”, наблюдаемый во внешнем магнитном поле после выключения внешнего тока. Показано, что увеличение эффективности пиннига радиационными дефектами оказывает влияние на проявление эффекта, при этом интенсивность “эха” уменьшается.

Для решения актуальных задач в области физики частиц и прикладных исследований создаются ускорительные комплексы на базе синхротронов, включающие каскадную инжекционную цепочку ускорителей. В ее состав входят источники ионов, инжекторы, бустеры и основные кольцевые ускорители, а также каналы перевода и транспортировки пучка. Эффективная работа синхротронного ускорителя предполагает проведение комплекса работ по коррекции замкнутой орбиты пучка. Для этих целей разрабатывается программное обеспечение, позволяющее автоматизировать проводимые процедуры коррекции. В статье описаны поставленные задачи и способы их решения на этапе разработки программного обеспечения системы коррекции замкнутой орбиты пучка в кольцевых ускорителях и накопителях частиц на примере бустерного синхротрона комплекса NICA. Методы и алгоритмы, использованные при создании программного комплекса, адаптированы таким образом, чтобы программы могли применяться без значительных доработок на различных ускорителях частиц.

Координатно-трековый детектор ДЕКОР предназначен для регистрации заряженных частиц космических лучей под большими зенитными углами. На данный момент анализ измерений установки выполняется вручную, что сказывается на производительности. Применение методов глубокого машинного обучения позволяет автоматизировать процесс обработки и увеличить выборку обработанных данных. Описанные в статье архитектуры искусственных нейронных сетей (ИНС) показали высокую точность в подсчете множественности мюонов в данных установки ДЕКОР. Приведены оценки работы ИНС на событиях с различной множественностью мюонов: при количестве частиц 5–6 точность составила 1 трек, а более 100 частиц – 7.

Разработан прототип усилителя с рабочей частотой f = 2.8 ГГц, предназначенный для импульсного ВЧ питания мощных усилительных клистронов. Разработана блок-схема усилителя, предложены топологии плат для каждого усилительного модуля. Произведена сборка и настройка макетов усилительных модулей. Выполнена сборка макета усилителя и проведены его испытания.

Описывается метод калибровки установки УРАН, имеющей тонкие сцинтилляционные детекторы, по совместным событиям регистрации широких атмосферных ливней с установкой НЕВОД-ШАЛ. Приводятся результаты реконструкции параметров широких атмосферных ливней по данным установки УРАН, полученные с учетом калибровочных коэффициентов.

Созданные на сегодня фокусирующие кристаллические устройства подходят для применений на ускорителях тераэлектронвольтного класса, поскольку имеют малые поперечные размеры. Чтобы увеличить аксептанс устройства предлагается прибор, состоящий из нескольких кристаллов, собранных в массив. В работе приводятся результаты тестирования нового устройства на пучке У-70.

Основные характеристики структур типа замороженного и квази-замороженного спина, такие как направление инвариантной оси и спин-тьюн, были рассчитаны в рамках спинорного формализма. В силу того, что радиальные возмущения поля играют основную роль с точки зрения систематических ошибок в эксперименте по поиску Электрического Дипольного Момента (ЭДМ), различие обоих типов структур было рассмотрено в этом отношении. Была исследована возможность исключения нелинейной добавки к частоте спин-прецесии при изменении направления инжекции в квази-замороженной структуре. Также был получен закон сложения частот для структуры общего вида с возмущениями поля в радиальном, вертикальном и продольном направлениях.

В работе рассматривается использование скачкообразного прохождения критической энергии для обеспечения стабильности пучка в коллайдере NICA. Описываются особенности барьерной и гармонической ускоряющих ВЧ станций, и их влияние на динамику продольного движения частиц. Изучение этих особенностей призвано расширить понимание процесса прохождения критической энергии.

Циклотронный комплекс ДЦ-140, создаваемый в Лаборатории ядерных реакций (ЛЯР), предназначен для проведения широкого круга прикладных исследований с использованием ускоренных пучков тяжелых ионов – радиационная физика твердого тела, разработка и производство трековых мембран (ядерных фильтров), изучение радиационной стойкости электронных компонентов и ряд других актуальных задач. Для проведения экспериментов ускоритель должен обеспечивать получение ускоренных пучков ионов с двумя фиксированными энергиями – 2.1 МэВ/нуклон и 4.8 МэВ/нуклон в диапазоне масс от Ne до Bi и интенсивностью до 10¹² част./c (для ионов Xe) на мишени. В соответствии с рабочей диаграммой циклотрона ДЦ-140 источник ионов должен обеспечивать получение пучков ионов с отношением массы к заряду в диапазоне A/Z = 5–8 (Ne⁴⁺–Bi³⁸⁺).

В статье 1967 г. академик АН СССР А.Д. Сахаров сформулировал три необходимых условия, которым должен был удовлетворять процесс бариогенеза, чтобы материя и антивещество в первичной Вселенной производились с разной скоростью. Толчком к формулировке послужило открытие космического фонового излучения и нарушения CP-четности в системе нейтральных К-мезонов. Тремя необходимыми условиями Сахарова являются: несохранение барионного числа; нарушение зарядовой симметрии C- и CP-симметрии; взаимодействие вне теплового равновесия. Если они существуют, то электрический дипольный момент (ЭДМ) частиц нарушают P- и T-симметрию, а значит, согласно теореме CPT, их существование может быть связано с нарушением CP-симметрии. Стандартная модель (СМ) элементарных частиц позволяет учитывать CP-нарушение через матрицу Кабиббо−Кабаяши−Масакавы, однако предсказанные ею значения ЭДМ, например, для нейтрона лежат в диапазоне от 10^–33 до 10⁻³⁰e см. Однако теория суперсимметрии предсказывает наличие ЭДМ гораздо большей величины (на уровне 10⁻²⁹−10⁻²⁴e см). Таким образом, ЭДМ элементарных частиц является чувствительным индикатором физики за пределами СМ. В настоящее время чисто электростатические накопители и со смешанными электрическими и магнитными полями все чаще используются не только в атомной физике, биологии и химии [1], но и в предлагаемых экспериментах по поиску электрического дипольного момента [2]. Предположительно, наиболее успешный эксперимент по поиску ЭДМ может быть основан на измерении прецессии спина для изучения ЭДМ. Частота прецессии спина измеряется в электрическом поле, параллельном и антипараллельном магнитному полю. Изменение измеренной частоты спиновой прецессии будет свидетельствовать об ЭДМ.

Структуры IH (Inter digital H-type) и SPR (Split Ring) применяются для ускорения ионов на участке низких энергий и используются при относительно низких значениях рабочей частоты. Представлена процедура выбора параметров Трубок Дрейфа (ДТ) для достижения высокой ВЧ эффективности и одновременного подавления действия дипольной паразитной составляющей электрического поля при заданной электрической прочности. С помощью современного программного обеспечения в электростатическом 3D приближении накоплена база данных вариантов ДТ по шести свободным геометрическим параметрам. Выбор конечного варианта осуществляется с помощью последовательной интерполяции базы данных. Для расчета динамики частиц в выбранных вариантах ДТ выводятся также коэффициенты Фурье разложения ускоряющего поля на оси.

Рассмотрены некоторые результаты проектирования линейного ускорителя электронов на энергию 8 МэВ, связанные с моделированием двухсекционной ускоряющей структуры и вводов высокочастотной мощности. Исследована динамика пучка электронов в ускорителе с помощью программы BEAMDULAC-BL. По результатам проведена настройка электродинамической модели ускоряющей структуры с вводами мощности, получены значения электродинамических характеристик.

Курчатовский комплекс теоретической и экспериментальной физики НИЦ “Курчатовский институт” разрабатывает источник ионов многопучковой установки для проведения экспериментов по экспресс-анализу радиационной стойкости конструкционных материалов ядерных и термоядерных реакторов. Воспроизведение процессов, происходящих в реакторе, требует облучения образцов конструкционных материалов двумя или тремя ионными пучками [Fedin P.A. et al. // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1686. P. 012073]. Облучение одним из видов тяжелых ионов (Fe²⁺, Ti²⁺, Co²⁺ и др.) и одним из типов легких ионов (H⁺/He⁺) мишени будет происходить в одной и той же камере одновременно. Для генерации пучков легких ионов разрабатывается компактный ионный источник с разрядной камерой на основе запредельного волновода, устанавливаемый на высоковольтной платформе. Статья содержит описание конструкции источника легких ионов и предварительные результаты по генерации пучка ионов гелия.

Данная работа посвящена определению оптических свойств тканей органов желудочно-кишечного тракта человека в спектральном диапазоне 400–620 нм. Измерение спектров диффузного отражения и пропускания проводилось при помощи спектрофотометра с интегрирующей сферой Hitachi U-3400. Определение коэффициента поглощения и редуцированного коэффициента рассеяния производилось обратным методом добавления-удвоения. Полученные результаты оптических свойств были сопоставлены с имеющимися литературными данными.

В статье проанализирована биоэффективность применения наночастиц золота (AuНЧ) сферической формы размером 50 нм в сочетании с облучением протонами в дозе 30 Гр (энергия 150 МэВ) с целью усиления цитотоксического эффекта бинарной терапии. Анализ проведен в опытах in vivo на примере модельного беспозвоночного животного из подотряда ракообразные Daphnia magna. Изучено биораспределение AuНЧ в организме животного и проанализирован биохимический эффект раздельного и сочетанного с облучением действия AuНЧ. Обнаружено накопление AuНЧ в кишечнике D. magna, а также в формирующихся яйцах и эмбрионах следующего поколения. МТТ- и МДА-тестом выявлено усиление наночастицами цитотоксического действия облучения.

В работе представлены результаты исследования физико-химических характеристик и радиосенсибилизирующих свойств нового типа наночастиц фторида лютеция (LuF₃), как перспективного нанорадиосенсибилизатора при облучении рентгеновскими лучами клеток меланомы линии B16/F10. В рамках данной работы нами проведен комплексный анализ функциональных характеристик синтезированных наночастиц LuF₃, анализ их цитотоксичности, а также продемонстрировано их радиосенсибилизирующее действие in vitro. Показано, что наночастицы LuF₃ имеют гидродинамический диаметр менее 200 нм, а полученный на их основе коллоидный золь обладает высокой стабильностью за счет использования биосовместимого стабилизатора- цитрата аммония. Наночастицы LuF₃ обеспечивают цитотоксический и радиосенсибилизирующий эффект по отношению к клеткам меланомы в концентрациях от 116 мг/мл и выше, через снижение их метаболической активности и мембранного митохондриального потенциала, а также инициации апоптоза. Такой наноматериал может лечь в основу при создании перспективных современных подходов повышения эффективности лучевой терапии.

Онкологические заболевания, являющиеся одной из основных причин смерти во всем мире, требуют максимально избирательного лечения с минимизацией побочных эффектов. Иммунотерапия с использованием антител, распознающих иммунные контрольные точки, является перспективным подходом, но ограничена такими проблемами, как недостаточное проникновение противоракового средства в опухоль и, соответственно, терапевтическая резистентность раковых клеток. Применение биосовместимых и биоразлагаемых микрочастиц карбоната кальция в качестве носителей лекарственных средств позволяет решить эту проблему благодаря возможности инкапсулировать биомолекулы и контролировать их высвобождение, тем самым повышая их терапевтическую эффективность и снижая побочные эффекты. Настоящее исследование посвящено оптимизации синтеза микрочастиц карбоната кальция и загрузки в них, с использованием метода копреципитации, модельного белка – бычьего сывороточного альбумина. Разработанные подходы позволили получить белковые носители с улучшенными морфологическими характеристиками и достичь эффективности их загрузки белком превышающей 90%.

Данная работа посвящена современным методам исследования трехмерной наноструктуры биоматериалов и биологических объектов на основе сканирующей зондовой нанотомографии – объединения зондовой микроскопии и ультамикротомии, и флуоресцентной микроскопии. В работе представлены результаты экспериментов по изучению трехмерной наноструктуры композитных скаффолдов на основе фиброина шелка Bombyx Mori и микрочастиц внеклеточного матрикса, полученных из децеллюляризованной ткани печени. Подобные скаффолды обладают значительным потенциалом для использования в задачах регенеративной медицины. Показано, что методы зондовой нанотомографии позволяют эффективно анализировать трехмерную наноструктуру микровключений и их морфологические параметры, влияющие на биологическую активность изделий.

Пластиковые сцинтилляторы на основе полистирола и других полимеров винил ароматического ряда (поливинилтолуол, поливинилксилол и др.) нашли свое применение в сцинтилляционных детекторах благодаря малому времени высвечивания, низкой стоимости и относительной легкости изготовления. С другой стороны, такие материалы обладают небольшой величиной световыхода. Для придания полимерной матрице сцинтилляционных свойств и увеличения световыхода пластиковые сцинтилляторы обычно допируют флуоресцентными органическими красителями. В последние годы значительный интерес вызывают исследования, направленные на использование в качестве допантов для пластиковых сцинтилляторов на основе полимерных матриц полупроводниковых нанокристаллов (квантовых точек). Одними из наиболее перспективных для этой цели материалов считаются перовскитные нанокристаллы состава CsPbBr₃ и квантовые точки состава CdSe/ZnS (ядро/оболочка). Эти материалы обладают большими квантовыми выходами, имеют высокие атомные номера и могут быть интегрированы в полимерные матрицы, сохраняя при этом свои структурные и оптические свойства. Указанные свойства квантовых точек позволяют предположить, что допирование ими пластиковых сцинтилляторов способно значительно улучшить световой выход и увеличить радиационную стойкость приборов на их основе. В настоящей работе мы предлагаем метод химического дизайна пластиковых сцинтилляторов, допированных квантовыми точками, исследуем свойства их радиолюминесценции и опишем оптимальные параметры изготовления композитных сцинтилляторов методом радикальной полимеризации пара-метилстирола.

Резонаторы на основе пористого кремния (ПК) представляют интерес в качестве основы гибридных фотолюминесцентных (ФЛ) систем с точки зрения как фундаментальных, так и прикладных исследований. Одним из наиболее перспективных типов люминофоров для создания таких гибридных систем являются полупроводниковые квантовые точки (КТ) благодаря их узкому спектру ФЛ наряду с широким спектром поглощения. В зависимости от строения и параметров гибридной системы, в них возможно образование поляритонных состояний или модификация ФЛ свойств люминофора. В настоящей работе продемонстрировано сужение спектра ФЛ КТ состава CdSe/ZnS (ядро/оболочка) в 4.4 раза и ускорение спонтанного излучения в 3.7 раза в микрорезонаторе из ПК по сравнению с аналогичными параметрами КТ, находящихся в растворе. Наблюдаемые изменения ФЛ свойств КТ обусловлены взаимодействием “свет–вещество” между собственной модой микрорезонатора и экситонами КТ. Полученные результаты открывают путь к созданию новых фотонных и оптоэлектронных устройств.

В работе проведено исследование закономерностей лазерного нагрева наночастиц оксида железа в зависимости от их размеров, формы и агрегации на субклеточном уровне. Измерение температуры проводилось с помощью флуоресцентной термометрии с временным разрешением на основе красителя родамина С. Полученные температуры оказались свыше 100°С, что создает благоприятные условия для инициации программируемой клеточной гибели опухолевых клеток при лазерной гипертермии.

Разработка инновационных методов флуоресцентной детекции на основе оптически кодированных микросфер разных цветов и размеров является актуальным направлением многопараметрической детекции и диагностики широкого круга заболеваний. Так, технология xMAP американской компании Luminex основана на использовании полистироловых микросфер, окрашенных двумя или тремя органическими флуорофорами в различных соотношениях, каждая из которых обладает уникальными спектральными характеристиками. Несмотря на способность детектировать до 80 белков или последовательностей ДНК в одной тестовой системе, необходимость использования специального оборудования только этой компании для мультиплексного анализа и характерные недостатки органических флуорофоров (большой Стоксовый сдвиг, фотовыцветание при лазерном возбуждении) ограничивают применения этой технологии. Целями настоящего исследования были дизайн и создание микросфер, кодированных полупроволниковыми квантовыми точками. Карбоксилированные меламин-формальдегидные микросферы двух размеров были оптически кодированы квантовыми точками двух цветов, иммобилизованых на поверхности микросфер методом послойной адсорбции противоположно заряженных полиэлектролитов. В результате были получены шесть популяций микросфер, имеющих разные размеры и/или уникальные оптические коды, обладающие стабильностью и гомогенностью в водных растворах в течение длительного времени. Анализ полученных микросфер методами динамического светорассеяния, эпифлуоресцентной микроскопии и проточной цитометрии показал их пригодность для многопараметрического анализа. При этом, использование для оптического кодирования квантовых точек позволило исключить фотодеградацию сигнала и обеспечило возможность возбуждения всех популяций одной и той же длиной волны излучения при эффективном разделении сигналов от микросфер в разных каналах стандартного проточного цитометра.

Радиофармацевтические лекарственные препараты (РФЛП), специфичные в отношении простат-специфического мембранного антигена (ПСМА), являются крайне перспективными для проведения радиолигандной терапии рака предстательной железы. Цель работы – изучить общетоксические свойства РФЛП ²²⁵Ас-ДОТА-ПСМА при его однократном внутривенном введении лабораторным животным (“острая” токсичность). Было показано, что введение РФЛП ²²⁵Ас-ДОТА-ПСМА мышам и крысам (самцам и самкам) в дозах, равных 100, 200 и 500 кБк/кг, было удовлетворительно перенесено животными. Значимых признаков интоксикации или гибели животных не отмечалось. При аутопсии животных патоморфологических изменений внутренних органов и тканей не выявлено. У мышей, получавших ²²⁵Ас-ДОТА-ПСМА в дозах 200 и 500 кБк/кг, было отмечено снижение массы слюнных желез на 8-15% по сравнению с контрольной группой (p > 0.05).

Нанокристаллы галогенидов свинца, имеющие структуру минерала перовскита (ПНК), привлекают все большее внимание благодаря своим превосходным оптическим и физическим свойствам, которые делают их перспективными для создания жидкокристаллических дисплеев, светоизлучающих диодов, солнечных концентраторов и базовых элементов систем для квантовых вычислений. Первоначально синтез ПНК осуществляли с применением олеиновой кислоты и олеиламина в качестве органических поверхностных лигандов, и получаемые таким образом материалы не обладали достаточной коллоидной и фото-стабильностью для практических применений. Эту проблему удалось частично преодолеть применением в качестве лигандов фосфоновых кислот и некоторых других типов молекул. Однако, в этом случае зачастую наблюдается неполное протекание реакции, в результате чего часть прекурсоров металлов остается в продукте, что в свою очередь приводит к постепенной деградации оптических свойств ПНК. В настоящей работе мы демонстрируем эффективное применение метода дополнительной очистки растворов ПНК CsPbBr₃, полученных в ходе коллоидного синтеза с применением тетрадецилфосфоновой кислоты в качестве лиганда, методом гель-проникающей хроматографии. В результате такой процедуры удалось удалить излишки непрореагировавших прекурсоров из синтезированных нанокристаллов, что позволило добиться сохранения высокой величины квантового выхода флуоресценции ПНК в течение 6 месяцев с момента их синтеза. Полученные результаты открывают перспективы создания более эффективного материала для применения в области квантовых технологий и, в частности, для создания источников единичных фотонов.

В настоящей работе были получены несколько серий тонких нанокластерных пленок тантала, осажденных на кварцевый кристалл, и были измерены их массы с помощью кварцевого датчика массы. В каждой серии пленки имели характерный размер частиц от 1.5 до 6.5 нм. Результат измерения массы показал, что отношение осажденной массы к налетающему объему кластеров различается для разных размеров. Также в работе была предложена и исследована физическая модель процесса осаждения частиц для объяснения наблюдаемого эффекта. По результатам моделирования оказалось, что фокусировка частиц практически не меняется с размером, а также очень слабо зависит от начальной скорости частиц. Был сделан вывод о том, что основной причиной вышеописанного эффекта может являться различие в коэффициенте прилипания частиц разных размеров. Было предложено проверить это предположение посредством дополнительных экспериментов.