Победитель конкурса

 дипломных работ имени Р.В.Хохлова

 

Современные фемтосекундные лазерные системы открывают новые уникальные возможности для исследования взаимодействия оптического излучения с веществом. В первую очередь это связано с возможностью предельной концентрации энергии во времени (вплоть до нескольких оптических циклов) и в пространстве (вплоть до размеров порядка длины волны). Благодаря такой концентрации амплитуда электромагнитной волны существенно превышает внутриатомное поле (~10⁹ В/см в атоме водорода), что, в свою очередь, в корне меняет всю картину протекающих при взаимодействии физических процессов. В частности, за несколько первых оптических циклов формируется так называемая фемтосекундная лазерная плазма, обладающая совокупностью совершенно уникальных характеристик: твердотельной плотностью и высокой кратностью ионизации атомов при температуре электронов в миллионы градусов.

В настоящее время прогресс лазерной техники привел к появлению тераваттных (1 ТВт=10¹² Вт) и петаваттных (1 ПВт=1000 ТВт) фемтосекундных лазерных систем, формирующих оптические поля с интенсивностью, превышающей релятивистской предел (осцилляторная энергия электрона превышает его энергию покоя ~511 кэВ). Это позволило инициировать в фемтосекундной лазерной плазме ядерные реакции с регистрацией мощных потоков нейтронов, позитронов, гамма-квантов.

Исследования свойств фемтосекундной лазерной плазмы были инициированы на кафедре общей физики и волновых процессов физического факультета МГУ профессором Сергеем Александровичем Ахмановым в конце 80-х годов. За прошедшее время был выполнен целый ряд пионерских работ по управлению спектральными, временными и угловыми характеристиками некогерентных рентгеновских импульсов, излучаемых плазмой, по наблюдению поверхностных плазменных волн, по исследованию свойств фемтосекундной лазерной плазмы, формируемой в наноструктурированных мишенях и др.

В 1997 году в лаборатории сверхсильных световых полей кафедры общей физики и волновых процессов были начаты исследования возможности возбуждения так называемых низколежащих ядерных переходов в фемтосекундной лазерной плазме. Интерес к возбуждению таких уровней в лазерной плазме связан с новыми методиками прямого возбуждения и ядерной спектроскопии низколежащих ядерных переходов; с возможностью когерентной гамма-генерации на низколежащих переходах метастабильных ядерных изотопов; наконец, с новыми методиками разделения изотопов. По сравнению с плазмой, создаваемой более длинными лазерными импульсами, эффективность возбуждения ядерных уровней в фемтосекундной лазерной плазме существенно возрастает вследствие твердотельной плотности ядер и высокой температуры электронов. Логическим следствием широкого комплекса теоретических, численных и натурных экспериментов, проводимых лабораторией, явилось наблюдение в конце 1998 – начале 1999 года гамма-распада низколежащего уровня стабильного изотопа ¹⁸¹Ta с энергией 6.238 кэВ, возбужденного в плотной горячей плазме, созданной фемтосекундным лазерным импульсом. Уже в этих экспериментах, будучи студентом 4-5-го курсов, Олег Чутко принял самое активное участие и по праву стал соавтором публикаций в научных журналах и докладов на конференциях.

Целью экспериментов, легших в основу дипломной работы О.В.Чутко, явилось изучение кинетики распада низколежащего ядерного состояния ¹⁸¹Та. Помимо собственно проведения эксперимента и трудоемкой, кропотливой обработки данных, Олег выполнил ряд оценок и расчетов некоторых особенностей процесса возбуждения низколежащих ядерных состояний в плотной горячей плазме. Среди основных результатов дипломной работы можно выделить:

§         измерение кинетической кривой распада низколежащего уровня 6,238 кэВ Ta-181, возбуждаемого в плотной горячей лазерной плазме;

§         получение оценки дисперсии шума и достоверности получаемых результатов;

§         численную оценку возможности выключения конверсионного канала распада в горячей высокоионизованной лазерной плазме.

Дипломная работа Олега Чутко явилась не просто подтверждением его потенциала в науке, но и позволила проявить себя как уже сформировавшегося научного работника, одинаково эффективно использующего натурный и численный эксперимент в своих исследованиях. В настоящий момент Олег поступает в аспирантуру физического факультета МГУ.