Фундаментальні дослідження:

• Квантова електродинаміка в сильних електромагнітних полях.
• Взаємодія зарядженої частинки із замагніченим електронним газом.
• Дослідження умов виникнення та протікання високовакуумних високоградієнтних пробоїв у прискорювальних елементах.
• Плазмові процеси в джерелах іонів і магнетронів імпульсного типу.
• Дослідження зміни мікроструктури та еволюції дефектної структури мультикомпонентних сплавів реакторної техніки у процесі довгострокового нейтронного опромінення багаторівневим числовим моделюванням
• Інтегроване багаторівневе моделювання механічних властивостей конструктивних реакторних матеріалів під дією опромінення.
• Процеси взаємодії прискорених іонів і електронів МеВ-них енергій з речовиною.
• Іонна імплантації та імітаційні експерименти з дослідження впливу опромінення на конструкційні матеріали ядерної енергетики.
• Фізичні принципи генерації та формування інтенсивних пучків як позитивних так і негативних газових та металевих іонів для високоенергетичних іонних прискорювачів.
• Дослідження процесів нерівноважної плазми і розробка плазмових технологій виробництва водню для інтегрованих ядерно-водневих систем
• Дослідження фізико-хімічних властивостей водень-абсорбційних матеріалів перспективних для гібридних енергетичних систем і відновлювальних джерел енергії

Прикладні дослідження

• Рентгенівський фазовий контраст на базі компактних джерел рентгенівського випромінювання.
• Технологія і застосування ядерного скануючого мікрозонду.
• Технологія і застосування протонно-променевої літографії.
• Дослідження механізмів впливу водню на фізичні властивості конструкційних матеріалів для атомної енергетики.
• Розробка нових високодисперсних композиційних матеріалів з високими характеристиками радіаційної стійкості та фізико-хімічними властивостями
• Ядерно-фізичні методи локального аналізу для виконання задач ядерної криміналістики, характеризації, датування та збереження артефактів культурної спадщини.

Науково-технічні розробки

• Установка фазоконтрастної томографії для ранньої діагностики онкологічних, серцево-судинних захворювань.
• Експериментальна установка для отримання водню шляхом розщеплення природного газу в високочастотному (ВЧ) та над-високочастотному (НВЧ) розрядах при атмосферному тиску.
• Зондформуючі системи з корекцією аберацій для установок протонно-променевої літографії, що дасть можливість поліпшити їх роздільну здатність за рахунок зменшення сфокусованого пучка до розмірів <10 нм
• Рентгенівські дифракційні ґратки для фазоконтрастних томографів наступного покоління, які створюються з метою дослідження радіаційних дефектів реакторних матеріалів та ранньої діагностики онкологічних захворювань.
• Експериментальний стенд і відпрацювання технології для модифікації поверхні каналу повномірного ствола калібру 30 мм для підвищення його ресурсу живучості методом магнетронного розпилення імпульсами високої потужності.
• Інжектор іонів берилію (та іонів інших металів), його впровадження в іонний імплантер та прискорення пучка іонів берилію до енергії 20-120 кеВ для забезпечення технологічного процесу виготовлення фотоприймачів в діапазоні ІЧ спектру для систем наведення.
• Випробування технології магнетронного розпилення туго-плавких матеріалів імпульсами високої потужності у вакуумі для отримання зносостійких та корозійностійких покриттів з покращеними фізико-механічними властивостями.

ЯДЕРНА ФІЗИКА, ФІЗИКА ВИСОКИХ ЕНЕРГІЙ І ФІЗИКА ПЛАЗМИ

В Інституті прикладної фізики НАН України в рамках нового проекту ЦЕРН, який передбачає будівництво електрон-позитронного колайдера на енергію 3 ТеВ ( проект CLIC ), на основі виконаних експериментів на установці DC sparc в ЦЕРНі встановлено один із можливих механізмів виникнення ВЧ-пробоїв у прискорювальних структурах при надвисоких градієнтах електричних полів. Виконані дослідження спектрів плазми при ВЧ-пробоях та проведений аналіз зразків надчистої міді модулів прискорювальних структур на аналітичному прискорювальному комплексі ІПФ НАН України виявили ключову роль розчиненого у міді водню в ініціюванні пробоїв. Отримані дані будуть використані в технології виготовлення прискорювальних структур колайдерів наступного покоління

(акад. НАН України Сторіжко В.Ю., чл.-кор. НАН України Мирошніченко В.І., Мордик С.М., Бугай О.М., Крамченков А.Б.)

Проведено теоретичні розрахунки та експериментальні вимірювання залежності виходу характеристичного рентгенівського випромінювання для Zr, Ti, Cu в діапазоні енергій протонного пучка від 800 кеВ до 1,5 МеВ. Аналіз отриманих результатів показав, що експериментальні результати добре збігаються з теоретичними.
Створено джерело квазімонохроматичного рентгенівського випромінювання на базі електростатичного прискорювача іонів. Для фокусування іонного пучка на конвертері використовується дублет електростатичних квадрупольних лінз.
(академік НАН України Сторіжко В.Ю., Бугай О.М., Денисенко В.Л, Вершинський С.О.)

Запропоновано розв’язання фундаментальної і невирішеної наразі «проблеми редукції» в квантовій механіці, тобто миттєвої зміни опису квантового стану (хвильової функції) об’єкта, що відбувається при вимірюванні. Доведено, що внутрішня динаміка хвильового пакета є суттєво нелінійною і описується рівняннями гідродинамічного типу. Перше з них – це рівняння неперервності, а друге має форму рівняння динаміки для надплинної рідини, що за певних умов і приводить до редукції хвильової функції.

(чл.-кор. НАН України Фомін П.І.)

Вперше побудовано релятивістську теорію резонансів, пов'язаних з виходом віртуальної частинки на масову оболонку, для процесів фотонарождення електрон-позитронних пар у полi ядра та розсіювання електрона на фотоні в імпульсному лазерному полі. Доведено, що для типових імпульсних лазерів, використовуваних на прискорювачах SLAC ( Стенфорд, США ), Брукхейвенскої національної лабораторії (США) та FAIR ( Дармштадт, Німеччина ) резонансні поперечні перерізи можуть на декілька порядків величини перевищувати відповідні поперечнi перерізи без зовнішнього поля. Розроблено та внесено на розгляд програму досліджень з перевірки квантової електродинаміки в сильних імпульсних лазерних полях у зазначених центрах.
Пропонована теорія розвиває фундаментальні уявлення щодо взаємодії сильних лазерних полів з речовиною.

(Рощупкiн С.П., Лебедь О.А., Ворошило О.І., Недорешта В.М.)

РАДІАЦІЙНЕ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО, ФІЗИКА КОНДЕНСОВАНОГО СТАНУ

Встановлено, що для однокомпонентної кристалічної системи з сумірними та несумірними масштабами розповсюдження збурень внаслідок сумісної дії опромінення та термічно стимульованого перемішування флуктуації довжини стрибка вибитих атомів приводять до мікроструктурних перетворень з формуванням дисипативних структур з розподілом атомної густини вздовж атомних площин. Встановлено наявність конкуренції регулярної та стохастичної компонент потоку опромінення. Регулярна складова потоку перешкоджає упорядкуванню, в той часі як стохастична компонента, що характеризує розкид частинок за енергіями, сприяє походженню атомного упорядкування.
Проведено узагальнення моделі опису процесів утворення хвильових структур на поверхні мішеней при іонному розпиленні із врахуванням розкиду кута розпилення. Показано, що скорельованість флуктуацій кута розпилення зменшує область глибини проникнення та середнього кута розпилення зі зміною орієнтації поверхневих структур. Встановлено, що скейлінгова динаміка процесів структуроутворення окрім основних енергетичних параметрів задається інтенсивністю флуктуацій кута розпилення та радіусом їх кореляцій. Досліджено процеси зміни морфології поверхні кремнія при розпиленні іонами аргону з енергією від 1 до 100 кеВ. Встановлено скейлінгові характеристики для процесу зміни висоти поверхні, отримано показник шорсткості та росту.

(Харченко Д.О.)