Реферат: Стенограмма защиты Белогуровым Сергеем Геннадьевичем диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук на заседании диссертационного совета Д. 201. 002. 01 при Федеральном государственном унитарном предприятии

СТЕНОГРАММА


защиты Белогуровым Сергеем Геннадьевичем диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

на заседании диссертационного совета Д.201.002.01

при Федеральном государственном унитарном предприятии

«Государственный научный центр Российской Федерации –

Институт Теоретической и Экспериментальной Физики»

25 мая 2004 года


Присутствовали члены диссертационного совета:


М.В. Данилов, доктор ф.-м. наук, член-корр. РАН (председатель) 01.04.23

А.Г. Долголенко, доктор ф.-м. наук (зам. председателя) 01.04.23

Ю.Т. Киселев, доктор ф.-м. наук (зам. председателя) 01.04.16

В.В. Васильев, кандидат ф.-м. наук (ученый секретарь) 01.04.01

Ю.Г. Абов, доктор ф.-м. наук, член-корр. РАН 01.04.16

А.С. Барабаш, доктор ф.-м. наук 01.04.16

А.И. Голутвин, доктор ф.-м. наук, профессор 01.04.23

Г.В. Данилян, доктор ф.-м. наук, член-корр. РАН 01.04.16

В.П. Канавец, доктор ф.-м. наук 01.04.01

В.В. Куликов, доктор ф.-м. наук 01.04.01

Е.М. Лейкин, доктор ф.-м. наук, профессор 01.04.23

Г.А. Лексин, доктор ф.-м. наук, профессор 01.04.16

Л.Б. Окунь, доктор ф.-м. наук, академик 01.04.02

Ф.М. Сергеев, доктор ф.-м. наук, профессор 01.04.16

В.Т. Смолянкин, доктор ф.-м. наук, профессор 01.04.23


Приглашены:


В.А. Смирнитский, доктор ф.-м. наук (ИТЭФ)

В.А. Дитлов, канд. ф.-м. наук (ИТЭФ)

В.Н. Корноухов, канд. ф.-м. наук (ИТЭФ)

^ Председательствующий – М.В. Данилов, доктор физ.-мат. наук, член-корр. РАН, председатель диссертационного совета:


- Мы начинаем заседание диссертационного совета, которое посвящено защите диссертации Белогуровым Сергеем Геннадьевичем. Это экспериментальная работа. Кворум есть. Прошу ученого секретаря сообщить совету необходимые данные о соискателе.


В.В. Васильев – ученый секретарь диссертационного совета:

Соискатель Белогуров Сергей Геннадьевич, 1971 года рождения, закончил МИФИ в 1994 г., диплом с отличием, в 1997 г. закончил аспирантуру ИТЭФ, работает в ИТЭФ с мая 1997 г. по настоящее время в должности научного сотрудника, имеет 29 научных работ, 11 – по теме диссертации, кандидатские экзамены сдал успешно: иностранный язык – отлично (27.04.96), философия – отлично (14.04.95), специальность – отлично (16.12.03).

Тема диссертации «Исследование свойств жидкостных ионизационных и кристаллических сцинтилляционных детекторов, содержащих в рабочей среде ядра-мишени D и 176Yb, с целью их применения для регистрации нейтрино» утверждена на заседании № 1 НТС 26.12.2003 г. Специальность 01.04.01 – приборы и методы экспериментальной физики. Научный руководитель – д.ф.-м.н. А.С. Барабаш. Представленная диссертация теме соответствует, рассмотрена на секции НТС № 2 (протокол № 3) 19 апреля 2004 г., диссертация рекомендована к защите. Диссертация принята к защите 20 апреля 2004 г., автореферат разослан 23 апреля 2004 г.

Официальные оппоненты:

Безруков Леонид Борисович, д.ф.-м.н., ИЯИ РАН.

Акимов Дмитрий Юрьевич, к.ф.-м.н., ИТЭФ.

Отзывы оппонентов представлены, положительны. Ведущая организация – НИИЯФ МГУ. Отзыв положительный. Никаких препятствий к защите нет. Можно переходить к докладу.


С.Г. Белогуров в своем докладе излагает наиболее важные результаты, полученные в диссертации (стенограмма доклада прилагается).


Председательствующий М.В. Данилов:

- Какие вопросы будут к соискателю?


Ю.Т. Киселев, доктор физ.-мат. наук:

Какая плотность жидкого дейтерометана?


С.Г. Белогуров:

0.5 г/см3.


Ю.Т. Киселев, доктор физ.-мат. наук:

А можно ли использовать дейтерометан в качестве квазидейтронной мишени на протонном пучке, не закипит ли жидкость?


С.Г. Белогуров:

Протонный пучок необходимо ввести в жидкостную камеру. Если удастся сделать тонкую, но прочную стенку, которая с одной стороны не выгорит под действием пучка, а с другой не приведет к сильному падению энергии протонов, то в принципе можно, по поводу закипания необходимо сделать оценки, исходя из плотности пучка, теплоемкости и теплопроводности метана. Навскидку я ответить не могу.


Ю.Т. Киселев, доктор физ.-мат. наук:

Да, надо считать.


В.В. Куликов, доктор физ.-мат. наук:

Что получится, если использовать не дейтерометан, а чистый дейтерий?


С.Г. Белогуров:

Это будет абсолютно другой эксперимент. Во-первых, плотность газообразного дейтерия низка, а сбор ионизационных электронов возможен только в газообразном дейтерии, и то при высоких давлениях происходит локализация электронов. Тем не менее, имеются предложения, например у А.С. Барабаша, по использованию газовой камеры на дейтерии, но это гораздо меньшие плотности мишени.


Л.Б. Безруков, доктор физ.-мат. наук:

Вы упомянули, что Вы выступали перед ИКАРУСОМ, как они отнеслись к возможности применения смеси дейтерометана и аргона?


С.Г. Белогуров:

Идея жидкого дейтерометана была сформулирована 20 лет назад А.С. Барабашом. С 1996 года ИКАРУС рассматривает эту идею в своих публикациях. Т.е. сама идея не была для них новостью, а о свойствах среды они ничего не знали. Они с интересом выслушали мое сообщение, обсудили, как изменятся свойства детектора при переходе к смеси. Они также задали интересный вопрос, который скорее всего решается, но ответа на который пока нет - как отделить аргон от дейтерометана по завершении эксперимента.


Л.Б. Безруков, доктор физ.-мат. наук:

А не возникает ли каких-то технических проблем?


С.Г. Белогуров:

Возникает, например, такая проблема. Смесь должна быть непрозрачна для сцинтилляционного света. Т.е. невозможно будет применять времяпроекционное измерение координаты в направлении дрейфа со стартом по сцинтилляции. Однако, как показывают оценки, при том пороге в 5 МэВ, который используется в эксперименте, измерение третьей координаты возможно по чисто ионизационному сигналу. Добавлю, что еще не запущена в полном объеме аргоновая версия, т.е. дейтерометан – это перспектива реальная, но отдаленная.


Л.Б. Безруков, доктор физ.-мат. наук:

А можно ли использовать сместитель спектра?


С.Г. Белогуров:

Без дополнительного исследования нельзя.


В.Н. Корноухов, канд. физ.-мат. наук:

Какие максимальные кристаллы Yb:YAG или Yb;YAP доступны сейчас?


С.Г. Белогуров:

Насколько я знаю, 20 см длиной и диаметром до 70 мм.


В.Н. Корноухов, канд. физ.-мат. наук:

Какова стоимость кристаллов?


С.Г. Белогуров:

Зависит от технологии – от 100 до 1500 долларов за см3. При массовом производстве в десяток тонн, цена будет ближе к нижнему пределу. Это дорогие эксперименты.


Д.Ю. Акимов, канд. физ.-мат. наук:

Вопрос по прочитанному, известно, что корректным методом измерения формы импульса является однофотонный. Почему вы применили метод усреднения индивидуальных импульсов?


С.Г. Белогуров:

В люминесцентной физике, особенно для анализа кинетики релаксации энергии в веществе, действительно применяется однофотонный метод, и это правильно. Однако наши работы были ориентированы на изучение свойств, необходимых при построении детекторов. В современных низкофоновых экспериментах принята практика записи с помощью стробирующего АЦП выходного импульса ФЭУ. В диссертации дается краткое обсуждение соотношения этих методов, более подробное изучение можно и нужно выполнить в будущем в рамках того или иного сцинтилляционного низкофонового эксперимента. Достоинством нашего метода является то, что анализируются импульсы, аналогичные тем, что будут наблюдаться в эксперименте. Мы не предлагаем использовать этот метод для изучения кинетики. При усреднении, для нахождения временной привязки использовался численный аналог формирователя со следящим порогом, что аналогично одной из разновидностей однофотонного метода.


Председательствующий М.В. Данилов:

Есть ли еще вопросы? Нет. Попросим выступить научного руководителя.


А.С. Барабаш, доктор физ.-мат. наук – научный руководитель:

Вкратце излагает свой отзыв. (Отзыв научного руководителя прилагается)


Председательствующий М.В. Данилов:

- По принятому порядку, следующий – отзыв ведущей организации.


В.В. Васильев – Ученый секретарь Совета:

Кратко зачитывает главную часть отзыва.

Отзыв составили: заведующий отделом физических проблем квантовой электроники НИИЯФ МГУ, заведующий кафедрой оптики и спектроскопии физического факультета МГУ доктор физ.-мат. наук, профессор В.В. Михайлин и профессор кафедры оптики и спектроскопии физического факультета МГУ доктор физ.-мат. наук А.Н. Васильев. Отзыв обсужден на объединённом семинаре ОФПКЭ НИИЯФ и кафедры оптики и спектроскопии физического факультета МГУ, утвержден директором НИИЯФ МГУ, доктором физ.-мат. наук, профессором М.И. Панасюком. (Отзыв прилагается)


Председательствующий М.В. Данилов:

- В отзыве содержатся некоторые замечания. У Вас есть возможность ответить.


С.Г. Белогуров:

- Поскольку целью работы было получение информации о новых типах детекторов, что необходимо для планирования экспериментов, было отдано предпочтение всестороннему описанию свойств, а не подробность изложения теоретических представлений.

- Во втором замечании речь идет вот о чем: при исследовании люминесценции форма сцинтилляционного импульса определяется методом счета фотонов, а в низкофоновых экспериментах записывается оцифрованный сигнал со стробирующих АЦП. В диссертации вкратце обсуждено соотношение этих методов в интересующем нас приближении. Более подробный анализ возможен в будущем в рамках подготовки к какому-либо низкофоновому сцинтилляционному эксперименту. Кстати, подобный вопрос был уже задан Д.Ю. Акимовым.

- Практически все иностранные обозначения на рисунках продублированы по-русски в подписях к рисункам.


Председательствующий М.В. Данилов:

- Теперь выписка из протокола заседания секции НТС и отзывы на автореферат.


В.В. Васильев – Ученый секретарь Совета:


- В деле имеется выписка из протокола № 3 заседания секции № 2 НТС ИТЭФ от 19 апреля 2004 г. Здесь рассматривается коротко содержание диссертации, которое мы уже прослушали. Отмечается научная новизна и практическая ценность работы. Отмечается вклад диссертанта. Диссертация полностью удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к кандидатским диссертациям, и рекомендована к защите. Председатель секции – д.ф.-м.н. В.Д. Хованский. Ученый секретарь секции – к.ф.-м.н. Е.И. Тарковский. Теперь отзывы на автореферат. Первый отзыв, из Белорусского государственного университета, составил кандидат физ.-мат. наук Г.Ю. Дробышев. Кратко зачитывает отзыв (отзыв прилагается). Второй отзыв из ОИЯИ, составили доктора физ.-мат. наук Ю.К. Акимов и Ю.А. Батусов. Кратко зачитывает отзыв (отзыв прилагается). И последний, третий отзыв из МИФИ, составил заведующий кафедрой ЭМЯФ Заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор физ.-мат. наук В.А. Григорьев. Кратко зачитывает отзыв (отзыв прилагается).


Председательствующий М.В. Данилов:

- Теперь заслушаем официальных оппонентов. Леонид Борисович Безруков, пожалуйста, Вам слово.

Л.Б. Безруков, доктор физ.-мат. наук - официальный оппонент - Я с интересом прочитал диссертацию, она очень сильно перекликается с работами, ведущимися в нашем институте (ИЯИ РАН), в частности, мы участвовали в проекте LENS, в котором изученный С.Г. Белогуровым подход очень серьезно рассматривался. Далее зачитывает свой отзыв. (Отзыв прилагается).


Председательствующий М.В. Данилов:

- Второй оппонент. Пожалуйста, Дмитрий Юрьевич Акимов.


Д.Ю. Акимов, кандидат физ.-мат. наук – официальный оппонент – зачитывает свой отзыв. (Отзыв прилагается).


Председательствующий М.В. Данилов:

- Оба отзыва оппонентов положительны. У Вас есть возможность ответить на замечания.

С.Г. Белогуров:

По замечаниям Л.Б. Безрукова:

- Да, это недочет, должен был быть двойной индекс.

- В указанной ссылке приведены линии изолированных ионов, Наблюдаемые пики близки к некоторым линиям Lu2+ и Lu+. Однако надо понимать, что в кристалле уровни смещаются и относительные интенсивности меняются, в частности, из-за изменения симметрии, поэтому про Lu делается предположение, а не утверждение, расписывать в диссертации все эти обстоятельства мне показалось нецелесообразным.


И по замечаниям Д.Ю. Акимова:

-«Электронные свойства» – это устойчивый термин в физике атомных и ионных столкновений и в физике жидкости, обозначающий все, что относится к генерации, транспорту и исчезновению избыточных электронов.

-«альфа ионизация» – этот термин я встретил в литературе, и он мне понравился своей компактностью.

- В использованном методе измерения скорости дрейфа, электроны входят в жидкость из газа, где рождаются вследствие ионизации альфа частицами. При слишком низкой температуре плотность газа мала и ионизационный заряд недостаточен для измерений.

Поэтому измерения при 95 К были невозможны. Необходимо добавить, что из-за высокой плотности ионизации на следах альфа-частиц в жидкости весь заряд рекомбинирует.


Председательствующий М.В. Данилов:

Переходим теперь к общей дискуссии. Есть желающие выступить? Кто имеет какие-либо замечания? Замечаний нет. Тогда предоставляем соискателю заключительное слово.

С.Г. Белогуров:

- В своем заключительном слове я, безусловно, хочу поблагодарить научного руководителя, а также оппонентов, которые внимательно изучили диссертацию, и я хочу процитировать благодарственную часть диссертации, в которой перечислены люди, которые существенно помогли по ходу работы. Некоторые из них здесь присутствуют.

«Автор глубоко признателен … своим российским и итальянским коллегам и соавторам, в первую очередь, В.Ф. Кузичеву, Р.Р. Саакяну, В.Д. Ашиткову, И.Н. Николаевой, Ю.Л. Гришкину, Г.Н. Смирнову, С.И. Коновалову, Д. Бресси, Д. Каруньо, П. Антонини, П. Сантилли и Д Ианнуцци за конструктивную атмосферу и неоценимую помощь. Отдельное спасибо профессорам А. Руббиа (ICARUS), М. Мошиньскому, В. Чарнацкому и А. Петросяну, д-рам Р. Шипо, И. Каменских, П. Янгу и К. Каттадори (LENS) за их внимание к работе автора и предоставленные материалы и оборудование».

Спасибо всем за внимание.


Председательствующий М.В. Данилов:

Переходим к тайному голосованию.


В.В. Васильев – Ученый секретарь Совета:

- Надо избрать счетную комиссию. Предлагается следующий состав: В.В. Куликов, Е.М. Лейкин, Г.А. Лексин. Есть возражения? Давайте проголосуем. Кто «за»? Единогласно. Проголосовавших «против» и воздержавшихся нет. Можно перейти к раздаче бюллетеней.


(Счетная комиссия избирает своим председателем В.В. Куликова, проверяет наличие кворума, проводит подсчет голосов, оформляет протокол голосования и выносит его на утверждение.)


Председательствующий М.В. Данилов:

- Слово предоставляется председателю счетной комиссии В.В. Куликову.

Председатель счетной комиссии В.В. Куликов:

- Позвольте объявить результаты тайного голосования:


состав Совета 24 чел.

присутствовали 15 чел.

из них докторов наук по профилю диссертации 2 чел.

выдано бюллетеней 15

осталось не розданных бюллетеней 9

оказалось бюллетеней в урне 15

«за» 15

«против» 0

недействительных бюллетеней 0

Прошу утвердить протокол голосования.


Председательствующий М.В. Данилов:

- Прошу членов диссертационного совета проголосовать за утверждение протокола счетной комиссии. (Голосуют.) Протокол счетной комиссии утверждается единогласно. Теперь мы должны принять Заключение совета по диссертации С.Г. Белогурова, проект которого составила комиссия в составе членов совета А.Г. Долголенко, В.П. Канавца и В.В. Куликова. Проект Заключения был роздан членам диссертационного совета перед началом заседания, и поэтому нет необходимости его зачитывать. Я предлагаю утвердить предложенный проект Заключения. Кто «за»? (Голосуют.). Утверждается единогласно.


Диссертационный совет Д.201.02.01 постановляет:


1. На основании тайного голосования диссертационного совета («за» - 15, «против» - 0, недействительных бюллетеней нет) считать, что диссертация С.Г. Белогурова " Исследование свойств жидкостных ионизационных и кристаллических сцинтилляционных детекторов, содержащих в рабочей среде ядра-мишени D и 176Yb, с целью их применения для регистрации нейтрино " соответствует требованиям, предъявляемым п. 8 Положения ВАК к диссертациям на соискание ученой степени кандидата наук, и присудить Белогурову Сергею Геннадьевичу ученую степень кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.01 – приборы и методы экспериментальной физики.


2. Принять приведенное ниже Заключение диссертационного совета, подготовленное комиссией в составе членов совета А.Г. Долголенко, В.П. Канавца и В.В. Куликова, в соответствии с п. 31 Положения ВАК. (Заключение принято единогласно).


В последние годы достигнут существенный прогресс в экспериментальной физике нейтрино. Открытие нейтринных осцилляций выдвигает на передний план новый класс задач, связанных с определением природы массы нейтрино, определением типа иерархии масс и их абсолютных значений, а также параметров смешивания. Для решения этих фундаментальных задач необходимо дальнейшее развитие методов регистрации нейтрино. Одной из перспективных тенденций является внедрение в рабочее вещество детектора специфических ядер-мишеней, взаимодействие нейтрино с которыми обладает характерными особенностями (позволяющими отбирать полезные события) и имеет большое сечение. Важным требованием является достаточно высокое энергетическое разрешение.

В данной диссертации исследуются свойства новых классов детекторов, содержащих в рабочей среде ядра D и 176Yb: ионизационный детектор на жидких дейтерометане и аргон-дейтерометановых смесях и кристаллический сцинтилляционный детектор на основе Yb:YAG и Yb:YAP. Дейтерий позволяет регистрировать солнечные нейтрино борного цикла и антинейтрино от реактора. Среди всех ядер-мишеней дейтрон обладает наибольшим сечением, приходящимся на единицу массы вещества мишени. Характерной особенностью ядра дейтерия является наличие двух каналов взаимодействия с нейтрино – через заряженные токи и через нейтральные. Причем сечения взаимодействия по каждому из каналов и, особенно, их отношение могут быть рассчитаны с высокой точностью, что очень важно для корректной интерпретации результатов измерений. 176Yb имеет низкий порог взаимодействия с нейтрино и позволяет регистрировать солнечные нейтрино pp-цикла. В обоих случаях имеются сигнатуры, позволяющие отличать нейтринные события от фоновых. В исследуемых детекторах возможно также определение энергии легких продуктов реакций – электронов и позитронов, которая пропорциональна энергии нейтрино.


^ Основные результаты диссертации состоят в следующем:


1) Исследованы электронные свойства газообразных дейтерометана и метана: определена средняя энергия образования электрон-ионной пары, измерены скорости дрейфа электронов, проведен анализ изотопных эффектов. В результате получена информация, необходимая для понимания элементарных процессов в детекторах на дейтерометане.


2) Исследованы электронные свойства жидкого дейтерометана и его смесей с аргоном: измерены выход ионизационного заряда с треков релятивистских электронов и скорость дрейфа электронов, обнаружен изотопный эффект в скорости дрейфа. Показано, что изученные среды пригодны для использования в детекторах и создана необходимая база для разработки новых детекторов нейтрино.


3) Проанализированы радиационные изменения в Ar-CD4/CH4 детекторах и вопросы их пожарной безопасности. Полученные данные существенны для выбора режимов эксплуатации таких детекторов.


4) Исследованы люминесцентные свойства новых сцинтилляторов Yb:YAG и Yb:YAP: определены зависимости относительного световыхода charge transfer (CT)и инфракрасной (ИК) сцинтилляции от температуры, содержания Yb и качества образцов, определены времена высвечивания CT и ИК сцинтилляции. Результаты этих исследований важны как для разработки детекторов, так и для люминесцентной физики.


5) Определены абсолютные световыходы сцинтилляторов Yb:YAG и Yb:YAP и исследованы их спектрометрические свойства. Продемонстрирована перспективность этих детекторов для нейтринной физики.

В диссертации представлена широкая и ясная картина физических процессов, происходящих в детекторах и применены оригинальные экспериментальные методы. Результаты исследований, лежащих в основе диссертации, неоднократно докладывались на российских и международных конференциях, а также на рабочих совещаниях международных коллабораций и опубликованы в ведущих научных журналах.

Автореферат правильно отражает содержание диссертации.

Диссертация С. Г. Белогурова полностью удовлетворяет требованиям ВАК и содержит новые результаты, имеющие существенное значение для экспериментальной физики нейтрино.


Председательствующий М.В. Данилов:

- Разрешите от имени членов диссертационного совета поздравить Белогурова Сергея Геннадьевича с успешной защитой диссертации и пожелать ему в дальнейшей работе новых научных достижений.

На этом заседание диссертационного совета объявляю закрытым.


Председатель диссертационного совета,

доктор физ.-мат. наук, член-корреспондент РАН М.В. Данилов


Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат физ.-мат. наук В.В. Васильев


Со стенограммой ознакомлен С.Г. Белогуров

31 мая 2004 г.