Офіційний веб сайт

Цикл наукових праць "Динаміка пучків частинок високих енергій у кристалічних структурах: керування параметрами пучків та властивостями гамма-випромінення"

р54

Автори:

Довбня А.М. , Ганенко В.Б., Гриненко А.А., Касилов В.І., Коваленко Г.Д., Маслов М.І., 

Мороховський В.Л., Трутень В.І., Фомін С.П., Шраменко Б.І.

 

Представлена Національним науковим центром "Харківський фізико-технічний інститут", НАН України.

 

Метою роботи є дослідження ефектів у розсіянні та випромінюванні, що обумовлені особливостями динаміки пучків релятивістських частинок у кристалічних структурах, та вивчення можливостей використання цих ефектів для створення джерела інтенсивного гамма-випромінення із заданими властивостями, а також для поворотів пучків заряджених частинок високих енергій зігнутими кристалами.

На основі отриманих фундаментальних результатів та розроблених новітніх експериментальних методик і технологій зроблено пропозиції щодо їх практичного використання, а саме, для створення джерела інтенсивного гамма-випромінення з широким спектром можливого застосування, і зокрема, при створенні джерела позитронів для лінійних суперколайдерів, запропоновано новий стохастичниймеханізм повороту заряджених частинок ультрависоких енергій за допомогою зігнутих кристалів, який був успішно реалізований на прискорювачі SPS.

Результати відповідають вищому світовому рівню робіт в галузі фізики взаємодії частинок високих енергій з речовиною, а з окремих напрямків вони є пріоритетними.

За матеріалами роботи опубліковано 1 монографію, 2монографічних огляди, 7 оглядів в наукових журналах та збірках статей, 91 оригінальна стаття у провідних вітчизняних та зарубіжних наукових журналах (з них - 74 статті в журналах, що входять в базу даних SCOPUS) та отримано 10 авторських свідоцтв.

Надіслати коментар

Коментарі

Prof. A. Radyushkin

This cycle represents a new direction in the physics of interaction of high-energy particles with matter, in particular, with crystals, in which an essential influence on the electrodynamic processes comes from the dynamics of the beam of relativistic charged particles in matter. It should be emphasized that the results of the investigation represented in the papers of the cycle may have extensive practical applications, in particular, for controlling the particle beams in accelerators, for rotation of the beams of negatively charged high-energy particles, for decreasing the halo of the beams, the creation of positron sources for future electron-positron colliders, for the development and construction of intensive radiation sources in the X-ray and gamma-ray range needed in medical applications and element analysis of materials.
The large amount of theoretical and experimental results obtained by the authors of the cycle allows to assert the existence of the world-wide acknowledged Kharkov scientific school in the study of electrodynamic processes initiated by high-energy particles. This is evidenced by the participation of authors of the cycle in international collaborations and experiments at many facilities, both in the former USSR (Dubna, Protvino) and beyond its borders, in Switzerland (CERN), in France (Lyon), membership in program committees of international conferences in this field, and participation in their work.
In conclusion, I want to stress that this particular direction that was initiated in fact by the authors about 40 years ago and developed by them up to present time, is one of a rather few directions in fundamental physics in which Ukraine has priority and is an unconditional and acknowledged world leader. Awarding the Prize to this cycle of papers would serve as an action of a well-deserved acknowledgment of the authors’ achievements also in Ukraine and a good incentive for a further development of this direction by the authors.
Summarizing, my opinion is that the cycle “Dynamics of High-Energy Particle Beams in Crystalline Structures: Control of Beam Parameters and Gamma-Ray Properties”, by the authors A.N. Dovbnya, V.B. Ganenko, A.A. Greenenko, V.I. Kasilov, G.D. Kovalenko, N.I. Maslov, V.L. Morokhovskii, V.I. Truten, S.P. Fomin, B.I. Shramenko deserves awarding the State Prize of Ukraine in the Field of Science and Technology.

Sincerely Yours,
Anatoly Radyushkin
Senior Staff Scientist and Professor of Physics
Thomas Jefferson National Accelerator Facility, USA
Fellow of American Physical Society
Senior Humboldt Fellow of Federal Republic of Germany
Outstanding Virginia Scientist of the Year 2004

Проф. А.П. Потылицын

Представленный цикл работ включает в себя пионерские работы по исследованию процессов излучения ультрарелятивистских электронов и позитронов в ориентированных монокристаллах, выполненные в 70-х годах прошлого века. В результате теоретических и экспериментальных исследований был обнаружен эффект каналирования позитронов высокой энергии, а также ориентационная зависимость аннигиляции позитронов. Эти результаты легли в основу нового направления в области взаимодействия релятивистских электронов и позитронов с кристаллами, которое в дальнейшем успешно развивалось в ведущих ускорительных лабораториях в СССР, Европе, США и Японии.
Авторами представляемого цикла работ были предсказаны стохастический механизм поворота релятивистских частиц изогнутыми кристаллами, а также эффект подавления излучения ультрарелятивистских электронов в тонком слое вещества (так наз. эффект Терновского-Шульги-Фомина). В ряде экспериментов, выполненных в ЦЕРН (например, NA63), эти эффекты были подтверждены экспериментально.
В ходе выполнения работ, вошедших в представленный цикл, авторы достигли значительных успехов в развитии экспериментальной базы ННЦ ХФТИ и уникальных методик (измерение спектрально-угловых распределения гамма-излучения по комптоновскому рассеянию, позволяющее исключить влияние эффекта множественности фотонов, измерение выхода электроядерных реакций методом послойного травления, получение пучка поляризованных фотонов с регулируемыми параметрами).
Цикл работ «Динамика пучков высоких энергий в кристаллических структурах: управление параметрами пучков и свойствами гамма-излучения» выполнен на мировом уровне, получил широкое международное признание и, безусловно, заслуживает присуждения Государственной премии Украины.

А.П. Потылицын,
Профессор, д.ф.-м.н., зав. кафедрой Прикладной физики
Национального исследовательского Томского политехнического университета,
вице-президент Международного общества по радиационной физике
(International Radiation Physics Society)

Проф. А.Ф. Тулинов

Выдвинутый на соискание Государственной премии Украины в области науки и техники цикл работ «Динамика пучков частиц высоких энергий в кристаллических структурах: управление параметрами пучков и свойствами гамма-излучения», авторов А.Н. Довбня, В.Б. Ганенко, А.А. Гриненко, В.И. Касилов, Г.Д. Коваленко, Н.И. Маслов, В.Л. Мороховский, В.И. Трутень, С.П. Фомин и Б.И. Шраменко, представляет собой результат успешного единения широко известной харьковской теоретической школы квантовой электродинамики высоких энергий в веществе, основу которой заложили академики НАН Украины А.И. Ахиезер и Н.Ф. Шульга, и мощной, а в свое время во многом уникальной, ускорительной базы и харьковской школы экспериментальной физики, у истоков которой стояли академики К.Д. Синельников и А.К. Вальтер. Результатом этого действительно плодотворного единения харьковских теоретиков и экспериментаторов стало обнаружение и изучение целого ряда явлений и эффектов, возникающих при прохождении релятивистских заряженных частиц через кристаллы, в том числе, обнаружение излучения релятивистских каналированых позитронов, излучение надбарьерных частиц и много других интересных эффектов, которые объединяет между собой единая физика, а именно, влияние динамики пучков релятивистских частиц в ориенированных кристаллах на процессы рассеяния и излучения.
В сложное с экономической точки зрения для отечественной науки время после распада СССР высокий авторитет харьковской группы и большой опыт исследований по физике взаимодействия частиц высоких энергий с веществом позволил им успешно войти в широкую международную коллаборацию и продолжить свои исследования на ускорителях ведущих мировых научных центров, таких как ЦЕРН, СЛАК, Дармштадт и другие. Об этом свидетельствует целый ряд результатов, полученных по инициативе и при активном участии участников выдвигаемого цикла работ на ускорителе ЦЕРН в последние годы, в частности, экспериментальное обнаружение эффекта подавления тормозного излучения в тонком слое вещества (эффект Терновского-Шульги-Фомина), стохастического механизма поворота пучков заряженных ультравысоких энергий с помощью изогнутых монокристаллов (механизм Гриненко-Шульги) и другие.
Мы хорошо знаем результаты исследований, вошедших в вышеупомянутый цикл работ не только по публикациям в ведущих отечественных и зарубежных журналах – на протяжении нескольких десятков лет результаты этих работ регулярно докладываются на проводимой в МГУ ежегодной Международной конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами.
Считаем, что результаты исследований выдвигаемого цикла работ имеют высокий мировой уровень, способствуют повышению международного авторитета украинской науки, и его авторы безусловно заслуживает присуждения Государственной премии Украины в области науки и техники.

Профессор физфака МГУ,
Главный научный сотрудник НИИЯФ МГУ
А.Ф. Тулинов

Prof. V.Guidi

Concerning the work " Dynamics of High Energy Particle Beams in Crystalline Structures: Control of Beam Parameters and Gamma-Ray Properties"
by A.N. Dovbnya, V.B. Ganenko, A.A. Greenenko, V.I. Kasilov, G.D.Kovalenko,
N.I. Maslov, V.L. Morokhovskii, V.I. Truten', S.P. Fomin and B.I. Shramenko

Respectable President and Members of the Committee, I have been involved in the research on coherent interactions of particles in crystals since more than a decade and I have personally interacted with many members of the National Science Center “Kharkov Institute of Physics and Technology” of the National Academy of Science of Ukraine.
With its research, the group at “Kharkov Institute of Physics and Technology” has opened new direction in physics of high energy particle interaction with matter, which is characterized by a great influence of relativistic charged particle dynamics in matter on the secondary electrodynamics processes, such as a coherent scattering on atomic strings of a crystal lattice, channeling and above-barrier electron and positron radiation, electro- and photo-nuclear reactions and many others.
Based on exchange of reciprocal expertise, I have been impressed by the quantity and quality experimental and theoretical work that was carried out by this group. As an example, I was enchanted to listen the invited talk “On Ultrarelativistic Electron Radiation in Thin Targets” recently given by S.P. Fomin at the VIII International Symposium on radiation from relativistic electrons in periodic structures, which was the best contribution of the conference, according to my preference.

On the strength of the above considerations there is no exaggeration to claim that A.N. Dovbnya, V.B. Ganenko, A.A. Greenenko, V.I. Kasilov, G.D. Kovalenko,
N.I. Maslov, V.L. Morokhovskii, V.I. Truten’, S.P. Fomin, B.I. Shramenko
are talented researchers that achieved outstanding results in physics and they certainly deserving of State Prize of Ukraine in the Field of Science and Technology.

Yours sincerely,
Prof. Vincenzo Guidi,
Ferrara University, Italy

Prof. Ulrik I. Uggerhøj, CERN

Concerning the CERN experiments on the suppression of radiation in a thin layer of matter (Ternovskii-Shul’ga-Fomin) effect

On behalf of the CERN NA63 collaboration, it is a pleasure for me to recommend highly the group of Ukrainian physicists, represented by prof. S. Fomin. During many years we have collaborated closely with the Kharkov group in the field of radiation emission from ultrarelativistic particles. This collaboration has led to numerous publications and books on their part, but it has also been extremely fruitful to the CERN NA63 collaboration. In fact, several of our latest publications [1-8] have been inspired and guided by our mutually beneficial communication. We sincerely hope that this kind of cooperation will continue, and since we hold their competencies in the greatest esteem, we furthermore warmly recommend the group represented by prof. S. Fomin for the State Prize of Ukraine in the Field of Science and Technology.

[1] H.D. Hansen, U.I. Uggerhøj, C. Biino, S. Ballestrero, A. Mangiarotti, P. Sona, T. Ketel and Z.Z. Vilakazi: Is the electron radiation length constant at high energies?, Phys. Rev. Lett. vol. 91, 014801 (2003)

[2] H.D. Hansen, U.I. Uggerhøj, C. Biino, S. Ballestrero, A. Mangiarotti, P. Sona, T. Ketel and Z.Z. Vilakazi: The LPM effect for multi-hundred GeV electrons, Phys. Rev. D vol. 69, 032001 (2004)

[3] U.I. Uggerhøj, H.D. Hansen, K. Jessen, H. Knudsen, E. Uggerhøj, C. Scheidenberger, C. Biino, M. Clement, N. Doble, K. Elsener, L. Gatignon, P. Grafstrom, P. Sona, A. Mangiarotti and S. Ballestrero: Strong suppression of nuclear-charge changing interactions for 18 TeV/c In ions channeled in a bent Si crystal, Phys. Lett. B vol. 619, 240 (2005)

[4] U.I. Uggerhøj: The interaction of relativistic particles with strong crystalline fields, Reviews of Modern Physics vol. 77, 1131 (2005)

[5] U.I. Uggerhøj, H. Knudsen, S. Ballestrero, A. Mangiarotti, P. Sona, T.J. Ketel, A. Dizdar, S. Kartal and C. Pagliarone: Formation length effects in very thin targets, Phys. Rev. D vol. 72, 112001 (2005)

[6] H.D. Thomsen, K. Kirsebom, H. Knudsen, E. Uggerhøj, U.I. Uggerhøj, P. Sona, A. Mangiarotti, T.J. Ketel, A. Dizdar, M. Dalton, S. Ballestrero and S. Connell (CERN NA63): On the macroscopic formation length for GeV photons, Phys. Lett. B vol. 672, 323 (2009)

[7] H.D. Thomsen, J. Esberg, K.K. Andersen, M. Lund, H. Knudsen, U.I. Uggerhøj, P. Sona, A. Mangiarotti, T.J. Ketel, A. Dizdar, S. Ballestrero and S.H. Connell (CERN NA63): Distorted Coulomb field of the scattered electron, Phys. Rev. D, vol. 81, 052003 (2010)

[8] K.R. Hansen, J. Esberg, H. Knudsen, M. Lund, H.D. Thomsen, U.I. Uggerhøj, S.P. Møller, P. Sona, A. Mangiarotti, T.J. Ketel, A. Dizdar and S. Ballestrero (CERN NA63): Restricted energy loss of ultrarelativistic particles in thin targets - a search for deviations from constancy, Nucl. Instr. Meth. B vol. 268, 1412 (2010)

Yours faithfully.
Ulrik I. Uggerhøj
Spokesman for the CERN NA63 collaboration
CERN, PH Division, CH-1211 GENEVE 23
SWITZERLAND
E-mail : Ulrik.Uggerhoj@cern.ch

І.І. Залюбовський

Цикл робіт «Динаміка пучків частинок високих енергій у кристалічних структурах: керування параметрами пучків та властивостями гамма-випромінення» (автори: А.М. Довбня, В.Б. Ганенко, А.А. Гриненко, В.Й. Касілов, Г.Д. Коваленко, М.І. Маслов, В.Л. Мороховський, В.І. Трутень, С.П. Фомін, Б.І. Шраменко) є вагомим внеском харківської школи фізиків в світову скарбницю науки. Створення півстоліття тому в УФТІ найпотужнішого у Європі лінійного прискорювача електронів ЛПЕ-2 ГеВ відкривало великі перспективи для розвитку фізики високих енергій в Україні. Завдяки натхненній наполегливій праці авторів циклу було досягнуто прецизійних параметрів пучків релятивістських електронів і позитронів, що дозволило провести низку досліджень когерентних ефектів при взаємодії пучків таких часток з монокристалами. Відкриття явища каналювання релятивістських позитронів на прискорювачі ЛПЕ-2 ГеВ ХФТІ у 1971 році, подальші теоретичні та експериментальні дослідження процесів при проходженні пучків прискорених частинок крізь орієнтовані кристали відкрили новий напрямок у фізиці взаємодії частинок високих енергій з речовиною, що характеризується суттєвим впливом динаміки пучка релятивістських заряджених частинок у речовині на супроводжувальні електродинамічні процеси.
Піонерські експериментальні та теоретичні роботи, а також визначальний вклад в подальший розвиток цього напрямку, дозволили харківській школі фізиків, засновниками якої є академіки НАН України О.І. Ахієзер та М.Ф. Шульга, на протязі десятиріч займати провідне місце в світі в цій галузі фізики та зробити цілу низку відкриттів нових явищ і ефектів, що мають важливе значення як для поглибленого розуміння фізичних процесів в таких системах, так і можливого практичного використання цих ефектів. На основі цих результатів було розроблено пропозиції щодо створення інтенсивного джерела гамма-квантів, що має широке коло застосування і планується до використання при створенні джерела позитронів для майбутніх лінійних суперколайдерів. Запропоновано механізм стохастичного розсіяння заряджених частинок ланцюжками атомів зігнутого кристала (механізм Гриненка-Шульги), який був нещодавно підтверджений експериментально на прискорювачі SPS CERN. Використання цього механізму відкриває нові можливості по відхиленню пучків як позитивно, так і негативно заряджених частинок ультрависоких енергій за допомогою зігнутих кристалів. У 2005-2009 роках в CERN колаборацією NA63 було підтверджено передбачений в ХФТІ ефект пригнічення гальмівного випромінювання у тонкому шарі речовини, який у світовій літературі тепер має назву ефекту Терновського-Шульги-Фоміна.
Отримані результати відповідають вищому світовому рівню робіт і сприяють зростанню авторитету української науки в світі. Автори циклу робіт безумовно заслуговують на присудження їм Державної премії України у галузі науки і техніки.
Приємно відзначити, що всі автори циклу є випускниками Харківського національного університета.

Ілля Іванович Залюбовський
Перший проректор з наукової роботи,
Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна,
доктор фізико-математичних наук, професор,
член-кореспондент НАН України ,
Лауреат Державної премії України у галузі науки і техніки

Xavier Artru

In support of the application of a team of the Karkhov Institute of Physics and Technology for a prize recognizing its work in the field of high-energy interactions of charged particles in oriented crystals

My colleagues from Lyon and Orsay have a very fruitful and almost 20-years old collaboration with the team of Karkhov Institute of Physics and Technology, in the field of crystal-assisted positron sources. Besides, for me, it was stimulating to prepare with them a Physics Report on the application of carbon nanotubes in X-ray and high-energy phyics.

The Kharkov team brought their deep theoretical experience about channelling radiation. For instance S. Fomin pointed us the dominating contribution of the “above barrier” electrons. In our first channelling radiation experiment at Orsay we obtained a surprising w-shaped rocking curve which had in fact been obtained before in a pioneering experiment of the Kharkov team measuring the angular distribution of photons. The knowledge of this rocking curve is important for the optimisation of a crystal-assisted positron source.

The Karkhov team also made many theoretical works on scattering and radiation of particles in amorphous matter and oriented crystals. They predicted the restoration of Bethe-Heitler regime (i.e., a suppression of the Landau-Pomeranchuk-Migdal effect) for thin targets long before the experimental observation at SLAC. This effect, known as the Ternovskii-Shul’ga-Fomin effect, is important to consider in the design of high-energy particle detectors. It can be extended to Chromodynamics, for the bremsstrahlung of quark and gluons in nuclear matter.

The coherent interaction of charged particles with atomic strings in crystals is a speciality of excellence of the Karkhov team. The deflection of a particle beam by bent crystal in axial orientation, proposed by Greenenko and Shul’ga and confirmed experimentally, is a promising solution for the collimation of the LHC beam, which will become a very difficult question at nominal luminosity.

Other effects, which have at least a theoretically interest, have been predicted by the Kharkov team, for instance rainbow scattering, chaotic motions. Unusual features of the angular distribution and polarisation of radiation triggered by the “doughnut scattering” are worth checking experimentally and may be applied to the production of high-energy polarized gamma rays (I was co-author of this work).

I do not list other pioneering works in channelling, which were made before I started to work in this subject. Also I do not speak about their works in accelerator physics, in which I am not specialized. What I listed above seems to me important enough, so that I strongly support the attribution of the State Prize of Ukraine in the Field of Science and Technology to this team.

Xavier Artru

Director of Research,
Institut de Physique Nucléaire de Lyon,
CNRS/IN2P3 and Université de Lyon.
Domaine Scientifique de la Doua.- 4, rue Enrico Fermi,
F-69622 Villeurbanne cedex, France.
Tel: +33 (0)4 72 43 10 61, Fax: +33 (0)4 72 44 80 04.
e-mail: x.artru@ipnl.in2p3.fr

Achim Richter, INP Darmstadt, Germany

In honor of their contribution to
DYNAMICS OF HIGH ENERGY PARTICLE BEAMS IN CRYSTALLINE STRUCTURES: CONTROL OF BEAM PARAMETERS AND GAMMA-RAY PROPERTIES

The interaction of relativistic electron and positron beams with the constituents of an aligned crystal has become subject of numerous investigations which have been initiated theoretically as well experimentally in early 1971 by a group of physicists at the Kharkov Institute of Physics and Technology consisting of V.L. Morokhovskii, G.D. Kovalenko, I.A. Grishaev, V.I. Kasilov, B.I. Shramenko and others.
The work of the Kharkov group opened a new direction in physics of high energy particle interaction with matter, which is characterized by a great influence of relativistic charged particle dynamics on secondary electrodynamics processes, such as a coherent scattering on atomic strings of a crystal lattice, channeling and above-barrier electron and positron radiation, electro- and photo-nuclear reactions and others.
Due to its pioneering experimental and theoretical work and the essential contribution to the further development of this direction of science the Kharkov school of physics held during decades the leading position in the world in this field of physics. This is supported by subsequent additional investigations carried out at various accelerators of the leading world science centers such as SLAC (Stanford, USA), JINR (Dubna, Russia), IHEP (Protvino, Russia), CERN (Geneva, Switzerland) and especially also at the Superconducting Darmstadt Linear Electron Accelerator S-DALINAC at Darmstadt Germany, where one of the above listed Kharkov scientists (V.L. Morokhovskii) was involved over many years in the investigation of processes with relativistic electrons in various crystals, e.g. diamonds, leading to an extension of the field to adjacent phenomena as Parametric X-rays or Coherent Bremsstrahlung documented in ten publications in refereed journals.
It is a real merit that the Kharkov group deserves since they extended the field of their original investigation by making at least partially use of advanced facilities including modern designed accelerators, advanced detectors and electronics accompanied by state of the art data processing techniques which clearly exhibited the striking agreement between experiment and theory. As a matter of fact the experimental findings could be predicted so accurately that one can state now that this field of physics is well understood and can precisely be predicted – a merit of the KIPT group of scientists which is proposed for the award.
I therefore support strongly the the proposal of bestowing the State Prize of the Ukraine upon the scientists mentioned in the headline of this letter.

Achim Richter
Professor Emeritus of Physics
Institute of Nuclear Physics
Schlossgartenstrasse 9
64289 Darmstadt
GERMANY

О.Б. Шпеник

Цикл робіт «Динаміка пучків частинок високих енергій в кристалічних структурах: управління параметрами пучків і властивостями гамма-випромінювання» автори А.М. Довбня, В.Б. Ганенко, А.А. Гриненко, В.І. Касілов, Г.Д. Коваленко, М.І. Маслов, В.Л. Мороховський, В.І. Трутень, С.П. Фомін, Б.І. Шраменко висувається на здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки 2010 року як багаторічне дослідження, що має величезний вплив на розвиток наукових уявлень про фундаментальні процеси взаємодії заряджених частинок високих енергій з речовиною і фактично формує новий науковий напрям.

Цей новий в світовій науці напрямок створено, значною мірою, за участі авторів, у становлення і розвиток якого вони внесли і продовжують вносити вагомий внесок ось вже протягом 40 років. Це і перші роботи, в яких було експериментально виявлено і теоретично пояснено відмінність у випромінюванні релятивістських електронів і позитронів в кристалах, що обумовлена різним характером руху цих частинок у полі кристалічних осей і площин, і експериментальне підтвердження теоретично передбаченого в ННЦ ХФТІ (Н.Ф. Шульгою) явища інтенсивного випромінювання «надбарьерних» частинок. Це також дослідження впливу розсіювання частинок на їх випромінювання, яке призвело до відкриття ефекту придушення випромінювання в тонкому шарі речовини, що отримав назву ефекту Терновського-Шульги-Фоміна і прогноз явища стохастичного розсіювання заряджених частинок в орієнтованих кристалах, на основі якого можливо відхиляти негативно заряджені частинки високої енергії з допомогою кристалів. Цей ефект нещодавно був експериментально підтверджений у ЦЕРН.

Хотілося б відзначити провідну роль ННЦ ХФТІ як наукового центру у підтримці високого рівня досліджень в галузі експериментальної та теоретичної фізики атомного ядра в Україні. Фізики-ядерники із Інституту електронної фізики НАН України протягом багатьох років співпрацюють з ННЦ ХФТІ в питаннях підтримки та модернізації ядерно-фізичного обладнання, формування напрямків прикладних та фундаментальних досліджень. Студенти та молоді науковці проходили практику і підвищували свою кваліфікацію на базі наукових лабораторій ННЦ ХФТІ, долучаючись до досліджень за новими науковими напрямами.

Отримані авторами циклу успіхи стали можливими завдяки, з одного боку, створення та постійного вдосконалення експериментальної бази харківського наукового центру, що дозволило авторам створити необхідні для досліджень пучки електронів і позитронів і унікальні експериментальні методики, а з іншого, створення теорії цих явищ під керівництвом академіків НАН України А.І. Ахієзера та Н.Ф. Шульги. Плідний взаємний вплив теорії та експерименту в рамках одного наукового центру, дозволило забезпечити необхідний фундамент для перевірки та розвитку теоретичних моделей і підходів, цілеспрямоване планування досліджень і надійність одержуваних результатів.

Вважаємо, що цикл робіт «Динаміка пучків частинок високих енергій в кристалічних структурах: управління параметрами пучків і властивостями гамма-випромінювання» автори А.М. Довбня, В.Б. Ганенко, А.А. Гриненко, В.І. Касілов, Г.Д. Коваленко, М.І. Маслов, В.Л. Мороховський, В.І. Трутень, С.П. Фомін, Б.І. Шраменко заслуговує на присудження Державної премії України в галузі науки і техніки.

Директор Інституту електронної фізики,
академік НАН України О.Б. Шпеник

Зав. відділу фотоядерних процесів,
доктор фіз.-мат. наук В.Т. Маслюк

м. Ужгород

John Seeman et al. (SLAC, Stanford, USA)

It is our great pleasure to support the application named
"DYNAMICS OF HIGH ENERGY PARTICLE BEAMS IN CRYSTALLINE STRUCTURES: CONTROL OF BEAM PARAMETERS AND GAMMA-RAY PROPERTIES"
by A.N. Dovbnya, V.B. Ganenko, A.A. Greenenko, V.I. Kasilov, G.D. Kovalenko, N.I. Maslov, V.L. Morokhovskii, V.I. Truten', S.P. Fomin and B.I. Shramenko from the National Science Center "Kharkov Institute of Physics and Technology"National Academy of Science of the Ukraine for the State Prize of Ukraine in the Field of Science and Technology.

The sequence of technical work embraces a period of about 40 years and represents the inception and development of a new scientific subject, namely, the physics of charged particle interaction with an ordered structure of single-crystal atomic nuclei. The investigations by the above authors allowed them to see new and significant physical effects. These successful investigations were preceded by the creation of both positron and electron beams at the NSC KIPT (Kharkov, Ukraine) S-Band accelerator. These beams had precision parameters, namely monochromaticity and angular divergence, which satisfied the conditions of particle channeling in single crystals.

A close relationship between theoretical and experimental studies has permitted the authors to detect for the first time and explain a number of new effects in oriented single crystals. Among them, we would like to mention those which are important for the practical applications:
• an increase (as compared to an amorphous target) in spectral-angular density of gamma-radiation by factors of 25 to 30 in the nuclear-active region of the spectrum (15 to 20 MeV) at channeling of 1.5 GeV electrons in a silicon single crystal, the conversion efficiency increasing in this case with a growth in the particle energy;
• a 5.3-fold increase in the ratio of the number of annihilation y-quanta to bremstrahlung y-quanta in the region of the 800 MeV annihilation peak as 1 GeV channeled positrons were moving through the crystal;
• an increase in the nuclear reaction yields in the passage of electrons through the crystal;
• a control of particle beam trajectories by bending the single crystal or by rotating the single crystal axis (plane).

All of these features of gamma sources based on single crystals, such as the conversion efficiency, the narrow directionality, the monochromaticity, and the polarization were attained without a rise of the heat in the single crystal converter. It makes such converters useful for both purely scientific purposes and various radiation technologies.

Given this large body of work, we highly recommend the State Prize of Ukraine in the Field of Science and Technology to A.N. Dovbnya, V.B. Ganenko, A.A. Greenenko, V.I. Kasilov, G.D. Kovalenko, N.I. Maslov, V.L. Morokhovskii, V.I. Truten', S.P. Fomin and B.I. Shramenko.
With very best regards,

Dr. Anatoly Krasnykh
Microwave Engineer, Klystron Division, SLAC

Dr. Thomas Markiewicz
Accelerator Research Department, SLAC

Dr. John Seeman
Deputy Director Accelerator Directorate, SLAC

S. Nesenenko

Dear Ladies and Gentlemen,
in a series of works done by a group of physicists
(V.L. Morokhovskii, G.D. Kovalenko, I.A. Grishaev, V.I. Kasilov,
B.I. Shramenko et al.) at the KIPT in Kharkiv (Ukraine),
which is nominated for the State Prize of Ukraine in the Field of Science and Technology,
among other results the experimental discovery of
the relativistic positron channeling phenomenon as well as
the follow-up study of the influence of the beam dynamics
on a relativistic particle radiation in aligned crystal
belong to the most important. The obtained results have initiated
the development of a new direction in physics of high energy
particle interaction with matter, which is characterized by a great
influence of relativistic charged particle dynamics in matter
on the secondary electrodynamics processes
(coherent scattering on atomic strings of a crystal lattice,
channeling and abovebarrier electron and positron radiation just to name a few).

The mentioned theoretical and experimental results of the group
at the KIPT allowed them to determine the optimal
thickness of crystal converter for gamma-source (photo-nuclear
reactions, Compton scattering etc.), what plays an essential role
in the practical utilization of such type of gamma-radiation sources in
a number of applications. Some aspects of the dynamics of ultra relativistic
charged particle beam in a crystal is predicted in works of A.A. Greenenko and
N.F. Shul'ga on stochastic mechanism of high energy particles turning by a bent crystal.
This mechanism was successfully observed, for both positively and negatively
charged particles, in CERN experiment in 2008. The theory of multiple scattering
effect on radiation of ultra relativistic electrons in crystalline and amorphous
matter is successfully developed by Shul'ga and Fomin. In particular, the effect
of the suppression of radiation in a thin layer of matter, which an analog of the
Landau-Pomeranchuk-Migdal effect, was predicted. Confirmed by the experimental results
obtained in CERN during 2005-2009, the mentioned effect was named by
the Ternovskii-Shul'ga-Fomin effect.

The participation of the authors of the series in different kinds of
international projects, experiments as well as the constant invitations
to contribute to the international conferences and schools in this
area of physics definitely show that the scientists nominated for the
State Prize of Ukraine in the Field of Science and Technology are well-known in
the physical community and thier results are of high scientific
level, what the impressive list of publications in
the top scientific journals in the area proves.

Sincerely Yours,
Sergiy Nesenenko

*****************************************************
Dr. Sergiy Nesenenko
Fachbereich Mathematik, Technische Universitaet Darmstadt, Darmstadt, Germany

Д.А. Овсянников

Совокупность (цикл ) работ отражает «2 стороны медали»:
1. Создание на ускорителе ЛУ-2ГэВ пучков электронов и позитронов энергией 1 ГэВ с прецизионными параметрами (dЕ/Е ~ 1% и малой угловой расходимостью =1*10-4 радиан).
2. Изучение динамики е-/е+ частиц и генерация гамма-излучения высокой энергии при каналировании пучков этих частиц в ориентированных монокристаллах.
В 80-х годах эти работы были продолжены сначала в ОИЯИ (Дубна) и ИФВЭ (Протвино), а в 90-х годах и до настоящего времени в СЕRN, где поставлены эксперименты (с использованием монокристаллов) для:
- создания источника позитронов для будущих коллайдеров, поворот пучков положительно и отрицательно заряженных частиц с помощью монокристаллов;
- генерация гамма-излучения частицами супервысоких энергий в веществе.
Авторы цикла работ являются известными в мире учёными и результаты их работ широко представлены в печати, а также доложены на различных международных симпозиумах и конференциях.
Представленный цикл работ по глубине, фундаментальности и значимости для науки как экспериментальных, так и теоретических результатов соответствует высоким стандартам мирового уровня и заслуживает присуждения Государственной премии Украины в области науки и техники.

Д.А. Овсянников
Заведующий кафедрой Теории систем
управления электрофизической аппаратуры
Санкт-Петербургского государственного университета,
доктор физико-математических наук, профессор

Гість Петренко В.В.

Эффект каналирования позитронов и электронов с энергией 1 Гэв в монокристаллах, впервые обнаруженный при такой энергии группой харьковских физиков с участием авторов данного цикла работ на ускорителе ЛУЭ-2 ГэВ, послужил толчком к бурному развитию теоретических и экспериментальных исследований физики взаимодействия релятивистских частиц с монокристаллами в ряде научных центров бывшего СССР и за рубежом. Авторами данного цикла работ выявлен целый ряд новых и важных особенностей динамики заряженных частиц в упорядоченной среде и свойств их вторичного электромагнитного излучения.
Экспериментальные исследования выполнены в рекордно широком диапазоне толщин монокристаллов ( от десятков микрон до десятков миллиметров ), что позволило определить оптимальную толщину монокристалла, которая обеспечивает максимальный коэффициент преобразования энергии электронов в энергию гамма-излучения Особенно следует отметить результаты по увеличению эффективности конвертирования электронов в гамма-излучение, в частности, по многократному увеличению ( в 25-30 раз ) спектрально-угловой плотности гамма-излучения в ядерноактивной области спектра, что открывает возможности создания на этой основе источников гамма-излучения с уникальными характеристиками по монохроматичности и остронаправленности. Такие источники из ориентированных монокристаллов чрезвычайно важны и могут быть использованы для увеличения выхода нейтронов и других продуктов ядерных реакций, а также для практических применений в разных областях радиационной физики.
Экспериментальная программа исследований была сопряжена с весьма трудной проблемой создания пучков позитронов и электронов высоких энергий на ускорителе ЛУЭ-2 ГэВ с прецизионными параметрами по монохроматичности и угловой расходимости. В результате выполнения целого ряда целевых научно-технических разработок на высоком научном и инженерном уровне такие пучки в сжатые сроки были созданы, что и определило успех и приоритет выполнения экспериментальных исследований и всего цикла работ в целом.
Полученные авторами теоретические и экспериментальные результаты носят основополагающий научный характер, сохраняют за собой приоритет теоретических подходов и экспериментальных разработок в этой области физики. По актуальности, обоснованности, практической значимости и апробированности международной общественностью полученные авторами научные результаты
соответствуют мировому уроню, а по ряду показателей превосходят его.
Cчитаю, что за выдающиеся научные результаты, обобщённые в представленном цикле работ, и за оказанное стимулирующее влияние этого цикла работ на развитие физики взаимодействия излучений с веществом авторский коллектив заслуживает присуждения Государственной премии Украины в области науки и техники 2010г.

Петренко В.В.
Профессор, доктор физико-математических наук,
Заслуженный деятель науки РФ
РНЦ «Курчатовский институт», Москва

Гість Г. Б. Варламов

В циклі робіт, які висувається на здобуття Державної премії України, внесено значний влад в розуміння фізичних процесів, які протікають при проходженні релятивістських електронів і позитронів через монокристали.
Також було відкрито явище каналювання релятивістських позитронів при проходженні крізь орієнтовані монокристали, передбачено та експериментально досліджено ряд орієнтаційних ефектів у електродинамічних процесах, таких як анігіляційне випромінення канальованих позитронів, когерентне розсіяння на ланцюжках атомів кристалу, гальмівне випромінення канальованих та надбар’єрних електронів та позитронів у кристалах.
Отримані та оприлюднені результати дозволили розробити пропозиції щодо створення інтенсивного джерела гамма-квантів, яке пройшло успішну апробацію на прискорювачі CERN і буде використано при створенні джерела позитронів для майбутніх лінійних суперколайдерів. Це вагомий науковий результат українських вчених, який підкріплений 10 авторськими свідоцтвами.
Результати, представлені в роботі «Динаміка пучків частинок високих енергій у кристалічних структурах: керування параметрами пучків та властивостями гамма-випромінення», відповідають вищому світовому рівню робіт в галузі фізики взаємодії частинок високих енергій з речовиною, а по окремих напрямках ці результати є пріоритетними, а автори роботи заслуговують присудження державної премії України в галузі науки і техніки.

Проректор НТУУ «КПІ» з науково-педагогічної роботи
доктор технічних наук, професор,
Заслужений діяч науки і техніки України Г. Б. Варламов

Гість Таважнянский Леонид Леонидович

В цикле работ, который выдвигается на соискание Государственной премии Украины, открыто ряд новых явлений: каналирование релятивистских позитронов при прохождении через ориентированные монокристаллы; теоретически предсказан и экспериментально подтвержден в CERN в 2005-2009 годах на пучках электронов и позитронов с энергией до 300 ГэВ эффект подавления тормозного излучения в тонком слое вещества (в научной литературе получил название эффекта Терновского-Шульги-Фомина).
Важнейшей составляющей представляемого цикла работ является развитие ускорительной и измерительной экспериментальной базы в ХФТИ, и, в первую очередь, создание пучков электронов и позитронов с прецизионными параметрами по интенсивности, монохроматичности и угловой расходимости. Для проведения указанных экспериментальных работ группой специалистов под руководством А.Н. Довбни был выполнен целый ряд фундаментальных исследований и разработок новых ускоряющих систем и устройств, тем самым сделан значительный вклад в развитие теории и техники ускорителей электронов высоких энергий.
Полученные результаты отвечают мировому уровню работ в области физики взаимодействия частиц высоких энергий с веществом, а также внесли значительный вклад в развитие новых методов формирования пучков электронов и позитронов высоких энергий.
По материалам цикла работ опубликованы: 1 монография, 2 монографических обзора, 7 обзоров в научных журналах и сборниках статей, 91 оригинальная статья в ведущих отечественных и зарубежных научных журналах (из них 74 статьи в журналах, которые входят в базу данных SCOPUS) и получено 10 авторских свидетельств.

Ректор Национального технического
Университета «ХПИ», д-р техн. наук,
профессор, заслуженный деятель науки
и техники Украины, лауреат
Государственной премии Украины Л.Л.Таважнянский

Проф. М.Ф. Шульга

Я добре знайомий з циклом робіт «ДИНАМІКА ПУЧКІВ ЧАСТИНОК ВИСОКИХ ЕНЕРГІЙ У КРИСТАЛІЧНИХ СТРУКТУРАХ: КЕРУВАННЯ ПАРАМЕТРАМИ ПУЧКІВ ТА ВЛАСТИВОСТЯМИ ГАММА-ВИПРОМІНЕННЯ», який висунутий Національним науковим центром «Харківський фізико-технічний інститут» на здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки 2010 року. До цього циклу робіт увійшли результати багаторічної наукової роботи добре відомих у світи вчених в галузі фізики процесів взаємодії частинок великої енергії з кристалічними структурами. У циклі робіт представлені результати світового рівня, серед яких особливо відмічу:
- експериментальне відкриття у 1971 році явища каналювання релятивістських позитронів в орієнтованих кристалах;
- передбачення стохастичного механізму відхилення пучків частинок ультравеликої енергії вигнутими кристалами (цей механізм був експериментально підтверджений на прискорювачі ЦЕРН у 2008 році);
- теоретичне передбачення та експериментальне підтвердження ефекту інтенсивного випромінювання релятивістських електронів при їх надбар`єрному русі у полі ланцюжків атомів кристалу.
Ці експерименти відкривають нові можливості керування параметрами пучків частинок, властивостями їх гама-випромінювання, створення інтенсивного джерела позитронів для майбутніх суперколайдерів. Все це сприяє підвищенню авторитету української науки у світі.
Отримання всіх експериментальних результатів, які увійшли до циклу робіт, було б неможливим без створення та постійного удосконалення прискорювальної техніки, пучків електронів та позитронів, необхідних для проведення прецизійних експериментів по взаємодії частинок з орієнтованими кристалами.
Отримані авторами даного циклу робіт результати пройшли добру апробацію у багатьох ведучих наукових центрах світу. Зокрема в останні роки було поставлено ряд спеціальних експериментів на прискорювачах ЦЕРН (м.Женева, Швейцарія) та СЛАК (м.Стенфорд, США) по перевірці передбачених авторами циклу робіт ефектів, які підтвердили передбачені ефекти. Про це неодноразово доповідалося на щорічних зборах НАН України Президентом Національної академії наук України академіком Б.Є.Патоном, Віце-президентом НАН України академіком А.Г.Наумовцем та академіком-секретарем відділення ядерної фізики та енергетики НАН України академіком І.М.Неклюдовим.
Вважаю, що автори даного циклу наукових праць – А.М. Довбня, В.Б. Ганенко, А.А. Гриненко, В.І. Касилов, Г.Д. Коваленко, М.І.Маслов, В.Л. Мороховський, В.І. Трутень, С.П. Фомін, Б.І. Шраменко , який представлений Національним науковим центром «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України безумовно заслуговують присудження їм Держаної премії України в галузі науки і техніки в 2010 році.

Лауреат Державної премії України
в галузі науки і техніки,
академік НАН України, професор М.Ф.Шульга

Гість Водопьянов Александр Сергеевич

В цикле работ, который выдвигается на соискание Государственной премии Украины, было открыто явление каналирования релятивистских позитронов при прохождении через ориентированные монокристаллы, предсказан и экспериментально исследован ряд ориентационных эффектов в электродинамических процессах, таких как аннигиляционное излучение каналированных позитронов, когерентное многократное рассеяние на цепочках атомов кристалла и тормозное излучение каналированных и надбарьерных электронов и позитронов в кристаллах. На основе этих результатов были разработаны предложения относительно создания интенсивного источника гамма-квантов с широким кругом возможных применений. В частности, прошла успешную апробацию на ускорителе CERN идея использования кристаллического конвертора при создании источника позитронов для будущих линейных ускорителей; предсказан и исследован механизм стохастического рассеяния заряженных частиц цепочками атомов изогнутого кристалла, который был экспериментально подтвержден на ускорителе SPS CERN в 2008 году. Применение этого механизма открывает новые возможности по отклонению пучков не только положительно, но и отрицательно заряженных частиц ультравысоких энергий с помощью изогнутых кристаллов. В цикл вошли также работы по теории влияния многократного рассеяния на излучение ультрарелятивистских частиц в веществе, в которых, в частности, был предсказан эффект подавления тормозного излучения в тонком слое вещества. Этот эффект, являясь близким аналогом эффекта Ландау-Померанчука-Мигдала, должен учитываться при разработках ускорителей и детекторов частиц сверхвысоких энергий. После детального экспериментального исследования, проведенного в CERN в 2005-2009 годах на пучках электронов и позитронов с энергией до 300 ГэВ, и успешного подтверждения предсказаний теории этот эффект в мировой научной литературе получил название эффекта Терновского-Шульги-Фомина. Общефизическая суть этого электродинамического эффекта указывает на то, что он должен имеет свой аналог и в квантовой хромодинамике при взаимодействии кварков и глюонов.
Полученные результаты отвечают высшему мировому уровню работ в области физики взаимодействия частиц высоких энергий с веществом, а по отдельным направлениям эти результаты являются приоритетными, что содействует повышению авторитета украинской науки в мире. Об этом свидетельствует большое количество публикаций в ведущих научных журналах, приглашение авторов цикла для участия в международных конференциях и симпозиумах, а также для участия в международных проектах и экспериментах в этой области физики.

Заместитель директора
Лаборатории Физики Высоких Энергий ОИЯИ,
доктор физ.- мат. наук,
профессор, академик Российской Академии
Естественных Наук А.С. Водопьянов

Гість Машкаров Юрий Григорьевич

Благодаря пионерским экспериментальным и теоретическим роботам, а также значительному вкладу в дальнейшее развитие этого направления, харьковская школа физиков, основателями которой являются академики НАН Украины А.И. Ахиезер и Н.Ф. Шульга, на протяжении десятилетий занимает одно из ведущих мест в мире в этой области физики. Об этом свидетельствует участие специалистов ХФТИ в постановке и проведении экспериментов на ускорителях частиц высоких энергий в ведущих мировых центрах, таких как SLAC (Стенфорд, США), ОИЯИ (Дубна, Россия), ИФВЭ (Протвино, Россия), CERN (Женева, Швейцария) и других.
В цикле работ, который выдвигается на соискание Государственной премии Украины, было открыто явление каналирования релятивистских позитронов при прохождении через ориентированные монокристаллы, предсказан и экспериментально исследован ряд ориентационных эффектов в электродинамических процессах, таких как аннигиляционное излучение каналированных позитронов (Г.Д. Коваленко, В.Л. Мороховский, Б.И. Шраменко и др.), когерентное многократное рассеяние на цепочках атомов кристалла и тормозное излучение каналированных и надбарьерных электронов и позитронов в кристаллах (В.Л. Мороховский, Г.Д. Коваленко В.И. Касилов, Б.И. Шраменко, Н.И. Маслов, В.Б. Ганенко, А.А. Гриненко, В.И. Трутень, С.П. Фомин, Н.Ф. Шульга). На основе этих результатов были разработаны предложения относительно создания интенсивного источника гамма-квантов с широким кругом возможных применений. В частности, прошла успешную апробацию на ускорителе CERN идея использования кристаллического конвертора при создании источника позитронов для будущих линейных суперколлайдеров (Н.И. Маслов, С.П. Фомин, Б.И. Шраменко и др); предсказан и исследован механизм стохастического рассеяния заряженных частиц цепочками атомов изогнутого кристалла (А.А. Гриненко, Н.Ф. Шульга), который был экспериментально подтвержден на ускорителе SPS CERN в 2008 году.
Полученные результаты отвечают высшему мировому уровню работ в области физики взаимодействия частиц высоких энергий с веществом, а по отдельным направлениям эти результаты являются приоритетными.

Профессор кафедры информатизации государственного управления Харьковского регионального института государственного управления Национальной академии государственного управления при Президенте Украины, доктор физ.- мат. наук, профессор Ю.Г. Машкаров