УДК 002.63: 539.17: 681.3

ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И
ЭЛЕКТРОННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ ИНТЕРНЕТ

© 2000 г. И.Н.Бобошин, А.В.Варламов, В.В.Варламов, Е.М.Иванов, М.Е.Степанов, В.В.Чесноков

По материалам доклада [1] на Всероссийской объединенной конференции
"Технологии информационного общества - Интернет и современное общество"
(Санкт-Петербург, 20 - 24 ноября 2000 г.).

Обсуждаются некоторые новые возможности ядерно-физических исследований, открывающиеся на основе использования современных баз ядерных данных. Основное внимание уделяется тому, что во многих случаях новые технологии обработки данных, прежде всего развитые базы данных, позволяют получать оригинальные научные результаты и решать уникальные проблемы, которые в отсутствие таких баз данных не могли быть не только решены, но и поставлены. Кратко описаны некоторые из баз ядерно-физических данных, созданных ранее в Центре данных фотоядерных экспериментов НИИЯФ МГУ и размещенных в настоящее время на Web-сервере (http://depni.npi.msu.su/cdfe) ЦДФЭ, а также основные принципы работы с ними с использованием возможностей ИНТЕРНЕТ.

Введение

    Проблема развития и совершенствования информационных технологий - общая для различных областей человеческой деятельности. Научные исследования в целом (ядерно-физические, в частности) лишь одна из них. Состояние дел в этой области в последние годы характеризуется стремительным ростом объемов получаемой, анализируемой и используемой информации с одновременным повышением требований к ее точности и надежности. Это непосредственно связывает эффективность научных исследований с прогрессом в области информационных технологий.
    Организация различного рода электронных библиотек, баз и банков данных, развитие и совершенствование методов обработки и использования данных не только при анализе результатов выполненных экспериментов, но и при планировании и подготовке новых, а также - при моделировании экспериментов, которые по тем или иным причинам не могут быть осуществлены - все это создает основу для проведения как фундаментальных, так и прикладных исследований на качественно новом уровне.
    Во многих случаях современные информационные технологии обработки данных, прежде всего развитые базы данных, позволяют получать и новые научные результаты, решать в некоторых случаях уникальные проблемы, которые в отсутствие таких баз данных не могли быть не только решены (в силу огромных трудозатрат или в принципе), но и поставлены. Настоящий доклад посвящен описанию опыта использования баз ядерно-физических данных, созданных ранее в Центре данных фотоядерных экспериментов (ЦДФЭ) НИИЯФ МГУ для решения ряда оригинальных ядерно-физических исследовательских задач.
    Стремительное развитие в последние годы различных сетевых технологий, прежде всего Интернет, самым непосредственным образом приближает базы данных, созданные в специализированных организациях, к конкретному пользователю и создает ему условия для реализации многих недоступных ранее возможностей. В этой связи в докладе представлены базы данных ЦДФЭ, размещенные на Web-сервере (http://depni.npi.msu.su/cdfe), и кратко описаны методы работы с ними.

1. Основные объекты ядерной физики

    Основными объектами ядерно-физических исследований являются атомные ядра, особенности их строения и свойства, а также процессы (реакции и радиоактивные распады), в которых ядра превращаются друг в друга.
    Ядро атома представляет собой сложную систему также сложным образом взаимодействующих частиц - нуклонов. Эта система может находиться во многих различных энергетических состояниях, лишь одно из которых - основное - устойчиво. Остальные - возбужденные - возникают (и через какое-то время (время жизни) распадаются) вследствие внешних воздействий на ядро в ядерных реакциях или вследствие определенных внутриядерных процессов в радиоактивных превращениях (распадах).
    Каждое из ядерных состояний характеризуется целым рядом параметров, таких, например, как энергия, спин, четность, время жизни, квадрупольный момент, изоспин и другие.
    Реакция (см. далее таблицу 1) представляет собой процесс превращения некоторого ядра-мишени в другое конечное в результате того, что ядро-мишень поглощает какую-то налетающую частицу, например фотон, нейтрон, протон, дейтрон, -частицу, а испускает другую частицу (или несколько других частиц). Распада представляет собой самопроизвольный переход некоторого исходного радиоактивного ядра в другое после испускания какого-либо (-, - и др.) излучения.
    Процессы перехода ядра из одного состояния в другое описываются с помощью таких параметров, как энергия, мультипольность, коэффициенты смешивания и ветвления и другие. Для описания процессов превращения одних ядер в другие в распадах или реакциях используется большой набор характеристик, таких как выход и сечение реакции, угловые, энергетические, зарядовые и массовые распределения их продуктов, вероятность и период полураспада радиоактивного распада и многие другие.
    Созданию и поддержанию больших массивов именно таких ядерно-физических данных посвящена деятельность специальных организаций - Центров ядерных данных различных стран.

2. Массивы ядерных данных

    Мировая сеть (Nuclear Data Centres Network) Центров ядерных данных сложилась под эгидой Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ). Россию в этом международном (Австрия, Венгрия, Китай, Корея, Россия, США, Украина, Франция, Япония) сотрудничестве представляют четыре организации - Центр данных о строении атомного ядра и ядерных реакциях (ЦАЯД) РНЦ "Курчатовский институт", Москва, Центр ядерных данных (ЦЯД) ГНЦ "Физико-энергетический институт", Обнинск, Центр ядерно-физических данных (ЦФЯД) ВНИИЭФ, Саров и ЦДФЭ НИИЯФ МГУ. Скоординированно подготавливая определенные разделы массивов ядерных данных, Центры затем объединяют их и организуют работу с данными таких международных массивов с помощью тех или иных банков или баз данных, часть из которых представлена в Интернет.
    В настоящее время поддерживаются (пополняются и/или обновляются) следующие основные международные массивы ядерно-физических данных:

• Банк данных о ядерных реакциях в системе EXFOR (EXchange FORmat): свыше 100000 работ, около 1000000 наборов данных, свыше 500 Мбт информации;
• Банк данных об атомных ядрах в системе ENSDF (Evaluated Nuclear Structure Data File): около 2500 нуклидов, свыше 120 Мбт информации;
• Банк справочно-библиографической информации по ядерной физике: свыше 100 Мбт информации.

    В ЦДФЭ на основе этих международных массивов было создано несколько информационно-поисковых систем и баз данных, которые достаточно широко использовались и продолжают использоваться для повышения эффективности как фундаментальных и прикладных ядерно-физических исследований.

3. Базы ядерных данных и
новые возможности ядерно-физических исследований

    Совершенно очевидно, что сами по себе базы и банки данных представляют собой всего лишь "склады готовой продукции". Образно говоря, это - всего лишь большое количество "полочек с четкими ярлычками", по которым эта продукция рассортирована, и большое количество "хорошо обученных курьеров", быстро находящих заказанную информацию и оперативно доставляющих ее заказчику.
    Но когда простое количество этих атрибутов становится достаточно большим, оно - количество - согласно известным философским законам переходит в качество. Если говорить точнее, количество так и остается количеством, но, становясь определенно большим, оно создает условия для рождения нового качества: развитые базы и банки данных, обладающие мощными поисковыми системами, открывают новые возможности работы с данными.
    Эти новые возможности можно условно разделить на 2 группы, одну из которых составят достаточно простые (но, тем не менее, новые) возможности нетривиального поиска данных, а вторую - достаточно оригинальные возможности получения новых данных, которые без этих возможностей по тем или иным причинам не могут быть получены.

3.1. Нетривиальный поиск данных

    К этому разделу специфических возможностей развитых баз и банков данных могут быть отнесены такие, реализация которых иными средствами, например традиционными библиотечными (каталоги, рубрикаторы, кумулятивные указатели, атласы, реферативные журналы и т.п.) оказывается либо в принципе невозможной, либо исключительно трудоемкой, то есть практически невозможной, например:

• поиск данных по специфическим признакам;
• отбор реакций с определеным конечным ядром;
• отбор пар уровней с совпадающими (близкими) энергиями в различных ядрах;
• поиск данных по совокупности многих признаков.

    Новые открывающиеся возможности могут быть проиллюстрированы рядом примеров задач, успешно решенных в ЦДФЭ.

    Поиск данных по специфическим признакам. Во многих фундаментальных и прикладных исследованиях возникают задачи поиска в ядрах всей периодической системы элементов уровней с определенными характеристиками, например со спином-четностью J^P , энергией E, временем жизни T_1/2 или другими. Такие задачи в принципе могут быть решены старыми условно "библиотечными" методами, однако общее количество нуклидов (~ 2500) делает их чрезвычайно трудоемкими даже в случае наличия одного наиподробнейшего атласа ядерных состояний. Подобный запрос к базе данных является настолько тривиальным, что не требует иллюстрации. Единственное, что следует отметить, это некоторые ограничения возможностей такого поиска, связанные с несовершенством самой базы данных. Так, например, в получивших широкое распространение уже в Интернет базах данных по структуре ядер Национального центра ядерных данных США [2] и Университета Лунда (Швеция) [3] такой запрос может быть легко организован, но лишь для указанного определенного ядра. Для каждого нового ядра должен быть выполнен новый запрос. Этого недостатка лишена реляционная база данных по структуре ядер NESSY (New ENSDF Search System) [4], созданная в ЦДФЭ: для всех ядер периодической таблицы элементов запрос описанного типа может быть обработан с одного захода.

    Отбор реакций с определеным конечным ядром. Эта задача в принципе не может быть решена без соответствующей базы данных, поскольку в распространенных печатных библиотечных справочниках, перечисленных выше, имеются сортировки ядерных реакций по ядрам-мишеням, налетающим частицам и даже частицам вылетающим, однако абсолютно отсутствуют сортировки по конечному ядру. С помощью соответствующей базы данных о ядерных реакциях такой запрос обрабатывается также элементарно.
    Важность обработки подобных запросов можно проиллюстрировать следующим примером. При полете космического аппарата все элементы его конструкции облучаются самыми различными частицами и ионами. При этом в этих элементах происходят самые разные реакции и образуются разнообразные ядра-продукты. Многие из них оказываются радиоактивными и испускают вторичное  -, - или -излучение, которое может оказывать отрицательное влияние на прецизионную электронику на борту аппарата. Конкретный запрос подобного типа касался реакций (Таблица 1) с образованием в качестве конечного ядра ⁶⁰Co (T_1/2 = 1925.1 дня), и был обработан с помощью базы данных по ядерным реакциям за минимальное время.

Таблица 1

Фрагмент запроса к базе данных по реакциям: "Конечное ядро ⁶⁰Co".

    Из приведенного ниже фрагмента результата поиска отчетливо видно, что если поиск данных по относительно простым реакциям типа (n,), (n,p), (n,), (d,p) или (t,He-3) без компьютерных банков или баз данных хотя и с большими трудностями, но может быть проведен, по остальным (сложным многочастичным) реакциям он практически безнадежен. По приведенным результатам специалисты, зная величины сечений перечисленных реакций, легко сделают вывод, что больше всего в описанной выше примере могут "мешать" изотопы никеля, входящие, например, в состав нержавеющей стали. Замена стальных элементов конструкций на, например, пластмассовые ситуацию улучшает.

    Отбор пар уровней с совпадающими (близкими) энергиями в различных ядрах. Очень часто в различных исследованиях и приложениях возникает задача нахождения в ядрах уровней с совпадающими или близкими значениями энергии. Поскольку такие значения приводятся в атласах или базах данных с различными погрешностями задача отыскания уровней, удовлетворяющих конкретному критерию, с помощью каких-либо печатных изданий является "нечеловечески" трудной. Для упоминавшейся выше реляционной базы данных по ядерной спектроскопии NESSY /4/ описанный запрос является стандартным. Далее на Рис. 6 приводится поисковая форма для запроса относительно уровней, энергия которых с разбросом 2 кэВ равна 2000 кэВ, а на Рис. 7 - результат поиска (данные на 15 строках обо всех известных ядрах, в которых имеются уровни с энергией от 1998 до 2002 кэВ).
    Более того с помощью базы данных NESSY столь же легко может быть осуществлен и совершенно нестандартный поиск аналогичной информации в еще более трудных условиях. Так для целей исследований резонансного поглощения  -квантов атомными ядрами необходимо знать уровни, энергия которых не просто равна энергии уровня какого-то другого ядра (или соответственно испускаемого с этого уровня  -кванта), а равна этой энергии с учетом отдачи ядра. Учет такой отдачи должен учитывать те обстоятельства, что у легкого ядра она будет больше, чем у тяжелого ядра, а для процессов испускания и поглощения  -кванта соответствующие поправки имеют разные знаки. В базе данных NESSY реализована система "цепных запросов", в которой результат предыдущего запроса автоматически становится входным предписанием для следующего. При такой системе информация об уровнях всех известных ядер обрабатываются последовательно.

    Поиск данных по совокупности многих признаков. В качестве примеров задач, требующих реализации поиска данных по совокупности многих признаков можно привести следующие.
    Для решения некоторых проблем ядерной экологии необходимо проследить цепочки распадов каждого из специально указанных радиоактивных изотопов (всего около 250 нуклидов) и привести такую информацию, как мода распада и конечное ядро, а также времена жизни и коэффициенты ветвления для каждого распада. Поскольку конечное ядро для большинства распадов может являться исходным ядром для последующего, реализуется схема связанных распадов. Появление некоторого стабильного ядра в качестве конечного ядра некоторой цепочки означает ее конец. Таблица результатов такого поиска содержит данные о более 500 элементарных распадов.
    Для математического моделирования некоторых проблем утилизация отходов АЭС необходимо осуществить поиск специфических ядер, при котором удовлетворялись бы следующие условия:

• необходимо указать все уровни с известными гамма-распадами так, чтобы сумма интенсивностей для каждого уровня равнялась 1;
• найти и обозначить все метастабильные состояния;
• определить, испытывает ли ядро радиоактивный распад (основного или возбужденных состояний), если да, то указать его моды, времена жизни и средние энергии возбуждения конечных ядер;
• дать наиболее полный перечень таких состояний.

    В результате обработки таких цепных запросов было обнаружено большое количество ядер с необходимыми свойствами.

3.2. Получение новых данных

    Наличие достаточно развитой базы данных позволяет всю их совокупность анализировать с некоторых единых позиций, что невозможно в том случае, когда авторы отдельных исследований располагают лишь своими, а также лишь некоторыми другими результатами. Такой анализ во многих случаях позволяет на основании имеющихся данных получить о всей их совокупности новую информацию, которая, в свою очередь, может быть использована для уточнения (исправления, дополнения, улучшения качества) и каждого отдельного результата.
    Многие и разнообразные преимущества подходов к научным исследованиям, основанных на использовании баз данных, могут быть с известной долей условности систематизированы следующим образом:

• выявление систематических закономерностей на основе совместного анализа результатов многих экспериментов;
• получение наиболее точного и надежного результата на основе объединенной оценки результатов различных экспериментов с учетом систематических закономерностей;
• оценка результатов экспериментов, которые по тем или иным причинам не были (не могут быть) проведены.

3.2.1. Выявление систематических закономерностей

    При проведении сложных научных (любых, в частности, например, физических или, конкретнее, ядерно-физических) используются достаточно сложные методики, результаты уже в процессе набора статистики подвергаются некоторой предварительной обработке (суммирование отдельных серий, выбраковка "выбитых точек", нормировка результатов относительных измерений на какие-то стандарты и др.). В этой связи очень часто возникают условия для того, чтобы в аналогичные результаты, полученные несколько отличными друг от друга методиками вносились так называемые систематические погрешности, которые авторам некоторого конкретного эксперимента могут быть и не видны (все исследователи стараются не копировать условия других экспериментов, а выполнить свой эксперимент так, чтобы он был лучше других). Присутствие таких погрешностей проявляется лишь тогда, когда "сходятся вместе" достаточно большое количество экспериментальных результатов, и выясняется, что они не очень хорошо согласуются друг с другом. Такие результаты как раз "сходятся" в развитых базах данных, вследствие чего и возникает возможность достаточно качественного анализа таких погрешностей, выяснения их источников и причин и разработки методов их устранения. Естественно, что после того, как выяснилось, какие именно погрешности и каким именно способом могут быть устранены, их устранение приводит к повышению точности и надежности тех результатов, из которых такие систематические погрешности устраняются.
    Без большого количества ядерно-физических подробностей может быть приведен пример подобной деятельности по устранению систематических погрешностей в измерениях сечений реакций под действием  -квантов.
    Такие измерения имеют одну специфическую сложность: отсутствие пучков моноэнергетических фотонов. Эту трудность экспериментаторы решают несколькими способами, как аппаратными, так и математическими.
    Аппаратные методы предусматривают создание специальных установок и проведение измерений на них такими способами, чтобы можно было с определенными допущениями считать, что фотоны, вызывающие реакцию, являются квазимоноэнергетическими, то есть имеют энергетический спектр, форма которого с той ли иной степенью условности может рассматриваться как близкая к форме, например, гауссиана (функция Гаусса) или лоренциана (функция Лоренца) с относительно небольшой шириной.
    Математические методы заключаются в том, что измерения производятся с помощью фотонов так называемого тормозного излучения, спектр которых является сплошным с формой, которая достаточно хорошо рассчитывается. После измерения на таком пучке фотонов не самого сечения реакции, а ее выхода (величины, значения которой пропорциональны интегралу от произведения сечения реакции на спектр налетающих фотонов), сечение реакции рассчитывается из выхода путем решения неустойчивой обратной задачи одним из нескольких специально разработанных методов таким образом, чтобы рассчитанное сечение оказалось приблизительно соответствующим квазимоноэнергетическому эффективному спектру фотонов.
    Поскольку таких аппаратных и математических методов несколько, и они, естественно, по тем или иным параметрам и критериям, отличаются друг от друга, то в определенном смысле (прежде всего, с точки зрения интерпретации) отличаются друг от друга и сами экспериментальные результаты. Это иллюстрируется "банком данных" для сечения некоторой реакции на рис. 1а. Из рис. 1а видно, что все сечения измерены достаточно точно (имеют относительно небольшие статистические погрешности), однако различия между ними уровень статистических погрешностей превышают.
 

Рис. 1. Сравнение сечения реакции 208Pb( ,xn), оцененного по результатам 8 экспериментов (а), полученных в различных условиях, с данными эксперимента (б), выполненного с помощью пучка меченых фотонов.

    Рис. 1б иллюстрирует то, что удалось сделать [5] с разбросом данных, обусловленным, прежде всего, не их статистической точностью, а именно с наличием систематических погрешностей (описанных выше и некоторых других). На рис. 1б результат специальной обработки всех сечений приведенного на рис. 1а "банка данных" сравнивается с результатом фактически единственного, очень сложного и исключительно дорогого эксперимента, в котором основных систематических погрешностей удалось избежать. Видно, что, вообще говоря, этого эксперимента можно было бы и не проводить: достаточно аккуратная (может быть и не менее сложная, но уж, наверняка, в огромное число раз более дешевая) компьютерная обработка полученных ранее данных приводит к близкому как по амплитуде, так и по форме, а также и по уровню статистических погрешностей результату, из которого систематические погрешности, по существу, исключены.
 
 

3.2.2. Получение результатов, которые по тем, или иным
причинам не были (не могут быть) получены в экспериментах

    Возможность получения подобных результатов с помощью развитых баз данных связана с еще одной проблемой исследования ядерных реакций, которая в отличие от рассмотренных выше "аппаратной" и "математической" столь же условно может быть названа "методической".
    Дело в том, что информация о той или иной реакции существенно зависит от экспериментальной методики, которая была использована для ее изучения. Любая реакция (Таблица 1) - это совокупность ядра-мишени, налетающей частицы, вылетающей частицы (или вылетающих частиц) и конечного ядра (или конечных ядер). Вот с присутствием в этом кратком описании реакции нескольких возможностей ("или") и создает много проблем.
    Наиболее распространенным методом выделения той или иной реакции является прямая регистрация вылетающей частицы. Это осуществляется путем применения для нужной частицы определенного детектора, чувствительного именно к интересующей исследователя частице (и нечувствительного (малочувствительного) к другим. При попадании в рабочий объем детектора соответствующей частицы детектор вырабатывает определенный сигнал, параметры которого (амплитуда, форма, время появления относительно некоторого реперного сигнала и т.д.) затем обрабатываются специальными анализирующими системами. Проблема заключается в том, что во многих случаях при выполнении определенных, прежде всего энергетических, соотношений детектируемая частица может происходить не из единственной изучаемой реакции, но и из некоторых других.
    Так, например, для большинства ядер сразу несколько фотоядерных реакций имеют небольшие и близкие значения энергетических порогов. Вследствие этого простая прямая регистрация лишь одного продукта реакции (n, p, d, t,  и др.) приводит к тому, что в эксперименте получают информацию, как правило, не о сечениях отдельных исследуемых реакций, а лишь об их суммах с сечениями некоторых других реакций. При исследовании фотонейтронных реакций путем прямой регистрации нейтронов в эксперименте, как правило, получается информация лишь о полной фотонейтронной реакции

(,xn) = (,n) + (,np) + 2s(,2n).

    В фотопротонном канале вследствие достаточно высоких энергетических порогов сечений реакций с испусканием двух протонов, как правило, получается информация также о сечении полной фотонейтронной реакций, которая представляет собой сумму сечений

(,xp) = (,p) + (,pn).

    Известен метод (менее точный, более сложный) - метод наведенной активности, в котором проблема "или" решается тем, что в эксперименте по характерному типу радиоактивного распада фиксируется конечное ядро, вместе с которым частица (или комбинация частиц), вылет которой приводит к превращению известного ядра-мишени именно в данное конечное ядро.
    Однако во многих случаях применение и этого метода не решает обсуждаемую проблему. Так, например, в случае ядер ^63,65Cu прямое измерение сечений реакций с образованием одного-двух нуклонов с помощью активационной методики оказывается невозможным или неэффективным [6], поскольку конечными ядрами являются (таблица 2) стабильные ядра или изотопы с очень большим периодом полураспада.

Таблица 2

Данные о конечных ядрах различных фотоядерных реакций на ядрах ^63,65Cu.

    Единственной возможностью в таких случаях оказывается использование [6, 7] соответствующих линейных комбинаций, составленных как из известных, так и неизвестных сечений реакций, например, таких ((,np) = (,pn), написание определяется лишь тем, какая из двух частиц проявляется в обсуждаемом канале):

(,np) = [(,n) + (,np)] - (,n),

(,pn) = [(,p) + (,pn)] - (,p),

(,2n) = ¹/₂[(,xn) - (,n) - (,np)],

(,p) = [(,p) + (,np)] - (,np)].

    В отличие от ситуации со средними и тяжелыми ядрами фоторасщепление легких ядер имеет существенно многочастичный характер. Он заключается в том, что при достаточно больших энергиях налетающих  -квантов энергетически возможным может оказаться целый ряд различных процессов с образованием в конечном состоянии одного и того же набора частиц: под воздействием налетающей частицы ядро не просто испускает какую-то частицу продукт, а по-существу, разваливается на "составные" части. Определение сечений отдельных каналов реакций при этом оказывается очень сложным.
    Так, например, в эксперименте по фоторасщеплению ядра ⁷Li с регистрацией единственной частицы, например, протона, без совпадений с другими частицами сечение полной фотопротонной реакции (,хp) будет фактически представлять собой [8] сумму не только сечений некоторых собственно протонных реакций (,p), (,np), (,2np), но даже и чисто нейтронной (,2n) реакции (вследствие неустойчивости конечного ядра реакции ⁷Li(,2n)⁵Li относительно распада на p +  ). При фоторасщеплении ядра ⁶Li -квантами с энергией E30 МэВ одновременно будут осуществляться несколько многочастичных реакций, которые можно сопоставить некоторым полным реакциям, сечения которых могут быть измерены прямо. Сечения выделенных четырех неизвестных реакций могут быть объединены вместе с некоторыми известными с систему четырех линейных уравнений

(,xn) =  (,nd³He) + (,n2pt) + 2(,2np³He) + 2(,2n2pd)

(,xd) =  (,nd³He) +  (,pdt) +  (,2n2pd)

(,xt) =  (,n2pt) +  (,t³He) +  (,pdt)

(,x³He) =  (,nd³He) +  (,t³He) +  (,2np³He),

которая может быть успешно разрешена.
    Получение данных о сечениях реакций, которые не были (а часто не могли быть!) получены в эксперименте открывает большие (огромные?!) возможности для новых исследований.
    Так, например, определение полного набора одно- и многочастичных реакций фоторасщепления ядер ^6,7Li позволило впервые на основании экспериментальных данных всего о некоторых известных сечениях реакций количественно оценить масштаб так называемого "конфигурационного расщепления гигантского дипольного резонанса атомных ядер" - явления, открытие которого сотрудниками НИИЯФ МГУ было зарегистрировано несколько лет назад.
    Без лишних подробностей суть явления заключается в следующем. В сечениях реакций под действием фотонов наблюдается мощный максимум - гигантский дипольный резонанс. Он имеет большую ширину (область энергий разброса возбуждаемых состояний) за счет действия целого ряда эффектов, "разбрасывающих" ядерные состояния. Один из них - конфигурационное расщепление - разброс энергий состояний ядра, которые распадаются по разному в различные конфигурации конечного ядра. Главное - различие двух типов переходов в ядре: из полностью заполненных внутренних оболочек ядра на его же внешние оболочки, которые заполнены частично и из этих внешних частично заполненных оболочек (из ядра в окружающее пространство).
    Экспериментальное исследование этого эффекта оказывается чрезвычайно сложным, поскольку для этого одновременно нужно иметь информацию о том, с каких именно уровней исходного ядра идут переходы, частицы каких именно энергий с этих уровней испускаются и на каких именно уровнях конечного ядра эти переходы заканчиваются. В связи с этим экспериментальные исследования подобного типа выполнены для считанного числа ядер.
    Однако для многих ядер, в частности в описанном выше случае легких ядер ^6,7Li, возможен принципиально иной путь исследования данного эффекта. Особенность ситуации заключается в том, что оба ядра лития представляют собой систему из сильно связанной  -частицы (ядра ⁴He) и двух (в случае ядра ⁶Li) или трех (в случае ядра ⁷Li) нуклонов на внешних оболочках ядра. Вследствие этого обстоятельства два описанных выше типа переходов в этих ядрах имеют очень характерное различие: при переходах из внешних оболочек  -частица внутри ядра продолжает существовать, а при переходах из внутренних оболочек разваливается. Следовательно формирование из одного полного набора всех одно- и многочастичных реакций (полученных, как было описано выше, с помощью соответствующих линейных комбинаций и систем линейных уравнений) двух наборов - в одном среди продуктов реакций -частица в явном виде присутствует (рис. 2), а в другом нет - позволяет получить все необходимые параметры, прежде всего сечения, обеих компонент (высокоэнергетичной (_вэ) и низкоэнергетичной (_нэ)) исследуемого расщепления гигантского резонанса.
 

Рис. 2. Перечень реакций, формирующих низкоэнергетичную (нэ) компоненту и высокоэнергетичную (вэ) компоненты изоспинового расщепления ГДР ядер 6,7Li.

Это было сделано [8], были получены (таблица 3) соответствующие сечения, соотношения компонент и другие данные, подтвердившие теоретические предсказания эффекта.

Таблица 3

Параметры высокоэнергетичных (_вэ) и низкоэнергетичных (_нэ) компонент конфигурационного расщепления ГДР ядер ^6,7Li.

    Очевидно, что как оценки неизвестных сечений реакций с помощью линейных комбинаций или систем линейных уравнений неизвестных и известных сечений, так и другие описанные выше исследования требуют достаточно полных базы данных, содержащих как экспериментальные, так и оцененные (проанализированные по всей совокупности экспериментальных) данные.
    Такие базы данных были созданы в Центре данных фотоядерных экспериментов НИИЯФ МГУ довольно давно [9, 10], претерпели несколько этапов собственного обновления и обновления вычислительной техники (от ЕС ЭВМ до IBM/PC), были использованы для большого количества разнообразных ядерно-физических исследований, подобных кратко описанным в настоящем докладе. Такие исследования проводились сотрудниками как НИИЯФ МГУ, так и ряда других организаций, для которых по их запросам в ЦДФЭ осуществлялись поиски данных и готовились необходимые массивы.
    Несколько лет назад в связи со стремительным развитием Интернет и его вторжением в разные сферы жизни общества, в том числе и в области науки и высшего образования, основные базы данных ЦДФЭ НИИЯФ МГУ были размещены на Web-сервере [11-13], что сделало их доступными для удаленных пользователей и открыло для них практически все возможности баз данных, описанные в настоящем докладе. Именно это и послужило причиной представления данного доклада на конференции, посвященной роли Интернет в современном обществе.

4. Web-сервер ЦДФЭ НИИЯФ МГУ (http://depni.npi.msu.su/cdfe)

    В настоящее время в разделе "On-line Services" сервера ЦДФЭ размещены (рис. 3) следующие базы ядерных данных:

• параметры гигантского дипольного резонанса (ГДР) атомных ядер и сечения фотоядерных реакций: свыше 1600 разделов с данными об энергиях, амплитудах, ширинах, формах, некоторых интегральных характеристиках гигантских резонансов в сечениях реакций, графики сечений и соответствующие им таблицы числовых значений 1100 реакций, подготовленные на основе международного банка данных системы EXFOR (EXchange FORmat);
• параметры основных состояний (массы, дефекты масс, энергии связи, спины и четности) и распространенности большинства (около 300) изотопов стабильных ядер;
• энергетические пороги основных фотоядерных реакций;
• справочно-библиографическая информация и краткий реферат в кодах о более 5000 экспериментальных работ по фото- и электрорасщеплению ядер, реакциям радиационного захвата частиц, опубликованных за период с 1955 года по настоящее время;
• каталог сечений ядерных реакций под действием заряженных частиц, включающий в себя свыше 11000 разделов международного банка данных системы EXFOR, содержащих результаты около 14000 измерений;
• реляционная база данных по ядерной спектроскопии NESSY (New ENSDF Search SYstem), созданная в ЦДФЭ на основе международного банка данных системы ENSDF (Evaluated Nuclear Structure Data File) и содержащая сведения об уровнях и переходах между ними для всех известных нуклидов.

    Для основных баз данных с помощью СУБД MySQL под управлением ОС Linux разработаны и реализованы (Рис. 4) поисковые системы (Search Engines), позволяющие эффективно отбирать из соответствующей базы данных необходимую информацию.
    После отбора необходимых данных о сечениях реакций в базах данных параметров гигантского дипольного резонанса и каталога сечений реакций под действием заряженных частиц пользователь может просмотреть (рис. 5) и перекачать их в свой компьютер не только в графическом (файл "*.gif"), но и числовом виде (файл "*.txt").
    Для реляционной базы данных по ядерной спектроскопии NESSY разработана система нескольких стандартных запросов с соответствующими поисковыми возможностями. На рис. 6 представлена форма запроса об уровнях ядер с совпадающими (близкими) значениями энергии, на рис. 7 - результат такого поиска (присутствие строк с одинаковой информацией обусловлено наличием в базе данных нескольких различных наборов данных, содержание выведенных полей которых совпадает).

  Литература

1. Бобошин И. Н., Варламов А. В., Варламов В. В., Иванов Е. М., Степанов М. Е., Чесноков В.В. Ядерно-физические исследования и электронные информационные ресурсы Интернет. Технологии информационного общества - Интернет и современное общество: материалы Всероссийской объединенной конференции. Санкт-Петербург, 20 - 24 ноября 2000 г., -СПб., 2000, ISBN 5-288-02778-1, с. 102.
2. Burrows T.W. Nucl.Instr. & Meth., A286 (1990) 595.
3. Ekstrom L. P. and Spanier L. Progress Report on Nuclear Data Activities in Sweden for 1989. KDK-110, NEANDC(OR) - 162/U, INDC(SWD) - 23/L. Stockholm, 1990, p. 16.
4. Boboshin I. N, Varlamov V.V. Nuclear Instruments and Methods, A369 (1996) 113.
5. Варламов В. В., Ефимкин Н. Г., Ишханов Б. С., Сапуненко В. В. Оценка сечений фотоядерных реакций с помощью метода редукции в условиях значительных систематических погрешностей. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерные константы, 1 (1993) 52.
6. Варламов В. В., Ефимкин Н. Г., Ишханов Б. С. , Сапуненко В. В., Степанов М. Е. Изоспиновое расщепление дипольного гигантского резонанса ядра ⁶³Cu. Ядерная физика, 58 (1995) 387.
7. Варламов В. В., Степанов М. Е. Исследование особенностей распада гигантского дипольного резонанса ядер ^20,22Ne по нейтронному и протонному каналам. Известия РАН, серия физическая, 64 (2000) 610.
8. Varlamov V. V., Stepanov M. E.. The Giant Dipole Resonance Parameters fron the Advanced Photonuclear Data Bases. IX Seminar "Electromagnetic Interactions of Nuclei at Low and Medium Energies" (Moscow, 20 - 22 September). Institute for Nuclear Research Russian Academy of Science. Moscow, Russia, 2000, p. 78.
9. Варламов В. В., Ишханов Б. С., А.П.Черняев, Сургутанов В. В. Автоматизированная система научной информации по ядерной физике. Вестник МГУ. Физика, Астрономия. 27 (1986) 102 - 105.
10. Бобошин И. Н., Варламов В. В., Ишханов Б. С., Сургутанов В. В., Черняев А. П. Фактографические банки данных как средство автоматизации научных исследований. Современные проблемы информатики, вычислительной техники и автоматизации. Всесоюзная конференция. Тезисы докладов, ВИНИТИ, -М., 1988, с. 38.
11. Бобошин И. Н., Варламов А. В., Варламов В. В., Руденко Д. С., Степанов М. Е.. Web-сервер ЦДФЭ НИИЯФ МГУ: базы ядерно-физических данных в гипертекстовом представлении. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерные константы, № 2 (1999) 99.
12. Бобошин И. Н., Варламов А. В., Варламов В. В., Руденко Д. С., Степанов М. Е.. Ядерные данные для научных исследований в Интернет. "Интернет и современное общество", II Всероссийская научно-методическая конференция, Санкт-Петербург, 29 ноября - 3 декабря 1999 г., Издательство Санкт-Петербургского университета, 1999, с. 57.
13. Бобошин И. Н., Варламов А. В., Варламов В. В., Марков Н. С., Руденко Д. С., Степанов М. Е., Чесноков В. В. Базы научных данных по физике атомных ядер и ядерных реакций. "Электронные библиотеки: перспективные методы и технологии, электронные коллекции". Сборник докладов Второй Всероссийской научной конференции (Протвино, 26 - 28 сентября 2000 г.). ГНЦ ИФВЭ, Протвино, Россия. ISBN 5-88738-029-2, 2000, с. 39.

  Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований: грант № 99-07-90015.

NUCLEAR RESEARCH AND INTERNET ELECTRONIC INFORMATIONAL RESOURCES

I. N. Boboshin, A. V. Varlamov, V. V. Varlamov, E. M. Ivanov, M. E. Stepanov, V. V. Chesnokov

Some new nuclear research possibilities opened by using of the modern nuclear databases are discussed. The main attention is devoted to that in many cases the new data processing technologies first of all advanced databases assist to one to obtain original scientific results and solve unique problems could not be solved and moreover formulated without such databases. Some of nuclear databases produced at the Moscow State University Institute of Nuclear Physics Centre for Photonuclear Experiments Data (Centr Dannykh Fotoyadernykh Eksperimentov - CDFE) and at present put upon the CDFE Web-site (http://depni.npi.msu.su/cdfe) are briefly described together with the main principals of operation of them using INTERNET.

Центр данных фотоядерных экспериментов
Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В.Скобельцына
Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова

Поступила в редакцию 19.01.2001.