Квантовая нуклеоника

НАПРАВЛЕНИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛАБОРАТОРИИ

Направления исследований

• Теоретические исследования различных управляемых радиационных процессов в атомных ядрах и ядерных ансамблях (процессов контролируемого высвобождения энергии долгоживущих ядерных изомеров в форме гамма-лучей, рассеяния рентгеновского излучения на ядрах с конверсией в спонтанное или стимулированное гамма-излучение, когерентные эффекты при взаимодействии рентгеновского излучения с ядрами, управление динамикой возбуждения и де-возбуждения ядер, селективное возбуждение ядер и др.);
• разработка физических основ построения квантового генератора когерентного электромагнитного излучения нанометрового и субнанометрового диапазона длин волн на радиационных ядерных переходах.

В настоящее время эти задачи активно разрабатывается в рамках одного из интенсивно развивающихся направлений современной квантовой нуклеоники ‑ нового раздела физики, распространяющего идеи и методы квантовой электроники атомов и световых фотонов на атомные ядра и гамма-кванты. Результаты исследований важны не только с точки зрения перспектив получения нового физического результата, но также полезны для многочисленных приложений, включающих радиационную онкологию, гамма-голографию, нанотехнологию, ядерную энергетику и т. д. Гамма-лазерный процесс ввел бы в практику новый тип цепной реакции стимулированных ядерных излучательных переходов с высвобождением запасенной ядерной энергии “чистым” образом в виде вспышки когерентного гамма-излучения, без образования побочных радиоактивных отходов.

Основные достижения

В результате проведенных исследований была разработана оригинальная концепция получения когерентного гамма-излучения при содействии отдачи в охлажденных ансамблях свободных ядер. Было показано, что использование ядерной отдачи открывает, в отличие от стандартных схем оптических лазеров, совершенно новые возможности, свойственные исключительно радиационным процессам с достаточно жесткими фотонами в глубоко охлажденных атомных ансамблях. Среди них:

• возможность установления скрытой инверсии населенности состояний в ансамбле свободных ядер, возникающей без избытка возбужденных ядер над невозбужденными;
• возможность осуществления некогерентной рентгеновской накачки ядерного ансамбля по так называемой двухуровневой схеме (аналогичной известной трехуровневой схеме оптических лазеров, но без необходимости в третьем вспомогательном уровне), равно как и по антистоксовой схеме, использующей ядерную энергию долгоживущих изомеров;
• возможность анизотропного квантового усиления однонаправленного потока гамма-фотонов без отражающих зеркал, и т.п.

Основные публикации

1. Л.А. Ривлин, Авторское свидетельство № 621256 с приоритетом от 10 января 1961 года (Бюллетень изобретений СССР, № 23, стр. 220, 1979).

2. Л.А. Ривлин. Гамма-лазер, функционирующий при содействии отдачи свободных ядер. Квантовая электроника, т. 27 (3), 189-206, 1999

3. J.J. Carroll, S.A. Karamian, L.A. Rivlin, A.A. Zadernovsky, “X-ray driven gamma emission”, Hyperfine Interactions, v. 135, pp. 3-50, 2001.

4. Л.А. Ривлин, "Ядерный гамма-лазер: эволюция идеи", Квантовая электроника, 37 (8), 723-744, 2007.

5. A.A. Zadernovsky, “Gamma-ray laser with hidden population inversion of nuclear states”, Laser Physics, v. 17, No 4, pp.316-323, 2007.

6. L.A. Rivlin, A.A. Zadernovsky, “Nuclear gamma-ray laser: a comparative analysis of various schemes”, Laser Physics, 20 (5), pp. 971–976, 2010.

Публикации за последние 5 лет:

1. Л.А. Ривлин, “Кинематика бозонов в двумерной потенциальной яме”, Квантовая электроника, 36 (1), 90-93, 2006.

2. A.A. Zadernovsky, “Excitation of nuclei by photon beams carrying orbital angular momentum”, Laser Physics, v. 16, No 4, pp.571-575, 2006.

3. Л.А. Ривлин, “Об индуцированном ВУФ излучении атомарного гелия в бозе-эйнштейновском конденсате. 1.”, Квантовая электроника, 36 (2), 95-100, 2006.

4. Л.А. Ривлин, “Об индуцированном ВУФ излучении атомарного гелия в бозе-эйнштейновском конденсате. 2.”, Квантовая электроника, 36 (4), 329-332, 2006.

5. A.A. Zadernovsky, “Gamma-ray laser with hidden population inversion of nuclear states”, Laser Physics, v. 17, No 4, pp.316-323, 2007.

6. A.A. Zadernovsky, “Stimulated gamma emission in an active medium with hidden inversion”, Laser Physics, v. 17, No 5, pp.751-754, 2007.

7. Л.А. Ривлин, "O гамма-спектрах ядер металла в кластере металлокарбона", Квантовая электроника, 37 (7), 674-678, 2007.

8. Л.А. Ривлин, "Ядерный гамма-лазер: эволюция идеи", Квантовая электроника, 37 (8), 723-744, 2007.

9. Л.А. Ривлин, "О черенковском рентгеновском излучении электронов в углеродных нанотрубках", Квантовая электроника, 37 (9), 893-894, 2007.

10. Л.А. Ривлин, "Об опытной проверке гипотезы о состоянии ''мегаатома'' в бозе-эйнштейновском конденсате", Квантовая электроника, 38 (4), 388-390, 2008.

11. Л.А. Ривлин, "О гравитационно-тормозном инициировании фазового перехода газа в бозе-конденсат", Квантовая электроника, 38 (1), 92-94, 2008.

12. Л.А. Ривлин, ""Микроволновая" техника для атомов", Квантовая электроника, 38 (12), 1163–1165, 2008.

13. A.A. Zadernovsky, “Two-quantum stimulated emission of gamma radiation”, Laser Physics, 19 (4), pp. 739–744, 2009.

14. Л.А. Ривлин, «О гипотетическом гигантском сужении радиационных линий атомов и ядер в бозе-эйнштейновском конденсате», Квантовая электроника, 39 (6), 591–595, 2009.

15. Л.А. Ривлин, «Динамика накачки и усиления гамма-излучения в ядерной среде со скрытой инверсией населенности», Квантовая электроника, 39 (12), 1125–1130, 2009.

16. L.A. Rivlin, A.A. Zadernovsky, “Nuclear gamma-ray laser: a comparative analysis of various schemes”, Laser Physics, 20 (5), pp. 971–976, 2010.

17. Л.А. Ривлин, «Лазерное ускорение нейтронов (физические основы)», Квантовая электроника, 40 (5), 460–463, 2010.

18. Л.А. Ривлин, «О передаче гамма-изображений по волноводным модам кристалла», Квантовая электроника, 40 (2), 163–166, 2010.