Description



7.3.7 Обоснование целесообразности выполнения заявки - в данной графе
указываются следующие сведения:

7.3.7.1 Научная проблема, на решение которой направлен проект.

Одной из проблем является природа подпорогового рождения частиц в столкновениях релятивистких ядер в экспериментах мегапроекта «Комплекс NICA» (Nuclotron based Ion Collider fAcility). Ко второй научной фундаментальной проблеме относится поиск признаков критической точки сильно взаимодействующей материи в рамках нового подхода на основе МО к выбору в класса событий с определенным объемом для анализа кумулянтов высоких порядков для сохраняющихся величин в ядро-ядерных столкновениях.
Методология проекта представляет собой синергию оригинальных теоретических разработок и Монте Карло (МК) моделирования релятивистских ядро-ядерных столкновений с использованием различных генераторов событий, машинного обучения и ИИ для оптимизации разрабатываемых детекторов, предназначенных для поиска предсказанных новых эффектов. Дополнительно,
воникает возможность практических приложений -- как разрабатваемых методик детектирования частиц так и современных подходов к анализу данных, для нового вида диагностики - протонной томографии (pCT), отличающейся от рентгеновской по своей природе взаимодействия с веществом.
Таким образом, структурной особенностью проекта являются 4 тесно связанные направления, которые отражены и в названии: цифровые технологии (включающие в себя МК, МО и ИИ), детекторные технологии, теоретические оригинальные идеи и практические приложения для диагностики (pCT).


7.3.7.2 Актуальность проблемы, научная значимость решения проблемы.


Мегапроект «Комплекс NICA» (Nuclotron based Ion Collider fAcility) был представлен на заседании правительственной комиссии по инновациям и высоким технологиям, проведенном Председателем Правительства Российской Федерации В. В. Путиным 5 июля 2011 года в ОИЯИ, в Дубне. 27 апреля 2016 г. вышло распоряжение Правительства Российской Федерации от № 783-р "О подписании Соглашения между Правительством Российской Федерации и международной межправительственной научно-исследовательской организацией Объединенным институтом ядерных исследований о создании и эксплуатации комплекса сверхпроводящих колец на встречных пучках тяжелых ионов NICA".

В данном проекте научная новизна, актуальность, так и научная значимость, определяются следующими факторами:
➢Необходимостью теоретического анализа процессов на начальных стадиях адронных столкновений, корреляций и флуктуаций различных величин, которые могут явиться признаком критического поведения и сигналом перехода между состояниями адронной материи.
➢ Физикой образования мультикварковых флуктонов в легких ядрах и изучением подпорогового рождения частиц и кумулятивных явлений в новой кинематической области центральных быстрот и больших поперечных импульсов в экспериментах MPD и SPD на коллайдере NICA
➢Необходимостью эффективного представления данных современного эксперимента с помощью технологий ИИ и машинного обучения.
➢Разработками быстродействующего детектора редких процессов на основе микроканальных пластин (МКП).
➢Новыми важными приложениями в области модельных проработок протонного томографа (на основе кремниевых пиксельных детекторов) для его использования в методах медицинской диагностики при адронной терапии.
➢Возможная практическая значимость (применимость) ожидаемых результатов определяется как их использованием непосредственно в фундаментальных исследованиях в экспериментах на коллайдере NICA так и в возможной реализации опытных модулей протонного томографа нового типа для целей медицинской диагностики.


Актуальность

Настоящий проект направлен на решение комплекса взаимосвязанных задач, актуальность которых обусловлена подготовкой к сбору и анализу данных на коллайдере NICA (ОИЯИ, Дубна), а также фундаментальными проблемами физики сильных взаимодействий при высоких барионных плотностях. Не менее актуальна и часть проекта, связанная с медицинскими приложениями физики высоких энергий к разработке протонного томографа.

1. Модификация старта физической программы эксперимента MPD на коллайдере NICA, заключающаяся в регистрации Xe+W столкновений на фиксированной W мишени при энергии на нуклон-нуклонную пару sqrt(s_NN}=2.87 ГэВ, открывает возможность к детальному измерению эффекта подпорогового рождения антипротонов [B.N.Kalinkin et al., Acta Physica Polonica B9, 5, 1978, P.393-400; A. Gillitzer et al., Progress in Particle and Nuclear Physics, Volume 30, 1993, Pages 97-99] в условиях набора большой статистики. Подпороговое рождение антипротонов должно обеспечиваться некими коллективными эффектами внутри сталкивающихся ядер, прецизионное измерение позволит ограничить модели, описывающие такие проявления коллективности.
2. Модель мультипомеронного обмена и рождение странности. Несмотря на успехи модели мультипомеронного обмена (ММПО) в описании множественности и корреляций при высоких энергиях [V. Kovalenko et al., Universe 8, 2022], стандартная реализация ММПО использует механизм Швингера, который не воспроизводит термальное поведение поперечных спектров в мягкой области и недостаточно точно описывает рождение странных частиц. Интеграция механизма рождения странности по подходу Galoyan, Ribon и Uzhinsky [A. Galoyan et al., Nucl. Theor. 37, 2018; arXiv:1810.09973] в схему ММПО для энергий NICA является нерешённой задачей. Создание единой самосогласованной модели, описывающей одновременно общие характеристики взаимодействий и повышенное производство странной материи, критически важно для поиска кварк-глюонной плазмы и фазового перехода, в там числе в диапазоне энергий коллайдера NICA.

3. Голографическое уравнение состояния. Традиционные методы решёточной КХД имеют ограничения при высоких барионных плотностях, характерных для коллайдера NICA. Альтернативой выступает голографический подход на основе дуальности AdS/CFT [I. Y. Aref'eva et al., JHEP 2021; R. Rougemont, Rep. Prog. Phys. 2024]. Несмотря на прогресс в построении голографических уравнений состояния, их практическое применение в численном моделировании эволюции системы затруднено. В частности, требуется согласование голографической термодинамики с уравнением состояния адронного газа и учёт потенциалов странности. Группой СПбГУ реализовано внедрение голографических УС в коды релятивистской гидродинамики MUSIC и vHLLE [A. V. Anufriev, V. N. Kovalenko, Phys. Part. Nucl., 2025], однако исследование корреляционных переменных и флуктуаций с использованием анизотропных голографических метрик в области энергий NICA требует дальнейшего изучения..

4. Вычислительная инфраструктура. Обработка данных экспериментов MPD, SPD и BM@N требует развитой вычислительной инфраструктуры. Объёмы генерируемой информации огромны, и для их эффективной обработки требуются ресурсы, выходящие за рамки возможностей локальных кластеров. Особая актуальность возникает в связи с тем, что BM@N уже активно ведет сбор данных, и ожидаются первые данные с эксперимента MPD в ближайшие 2 года. Также, активно ведется производство монте-карловских данных SPD и MPD и их обработка.

Научная значимость проекта определяется тем, что результаты исследования могут дать информацию о процессах, предшествующих стадии образования кварк-глюонной плазмы, и позволят выявить скрытые свойства барионно-плотной материи. Оригинальные методы наблюдения новых физических явлений — перколяции и слияния кварк-глюонных струн, флуктонов, голографической термодинамики — интенсивно развиваются в СПбГУ. Детальные экспериментальные исследования флуктуаций и дальних корреляций, предложенные ранее СПбГУ, входят в физические программы экспериментов ALICE на БАК, NA61/SHINE на SPS и MPD/SPD на NICA.

Общая научная значимость проекта определяется также разработкой вычислительной инфраструктуры, которая обеспечит доступ коллаборациям NICA к дополнительным вычислительным ресурсам и ускорит анализ данных. И наконец, практическая составляющая проекта, нацеленная на разработку
и создание модели прототипа протонного томографа, является также социально-значимой.

7.3.7.3 Конкретная задача в рамках проблемы, на решение которой направлен
проект, ее масштаб

В рамках настоящего проекта коллектив исполнителей ставит целью выполнение нескольких взаимосвязанных задач, направленных на создание комплексной теоретической и вычислительной платформы для анализа данных экспериментов на коллайдере NICA. Каждая из задач обладает собственной научной новизной и предполагает применение передовых методов моделирования, что позволит получить новые знания о физике сильных взаимодействий в экстремальных условиях.
Работа над данными задачами и применение передовых методов моделирования тесно связаны с разработкой и оптимизацией детектирующих систем, предназначенных для экспериментальной проверки теоретических гипотез.

1) Моделирование многонуклонных флуктуаций и подпорогового рождения частиц. Цель данной задачи — разработать и верифицировать новую модель подпорогового рождения адронов, основанную на концепции многонуклонных флуктуаций (флуктонов). Данная модель будет применена для анализа данных будущего эксперимента MPD, в частности, для сеанса Xe+W при √s = 2.87 ГэВ, где ожидается рождение протонов в подпороговом режиме в количестве, доступном для регистрации

2) Развитие модели мультипомеронного обмена с учетом механизма рождения странности. Данная задача нацелена на модификацию и развитие существующей расширенной модели мультипомеронного обмена для корректного описания процессов рождения странности в ядро-ядерных столкновениях, в том числе при энергиях коллайдера NICA, где важным является учет околопорогового рождения странных частиц.

3) Применение гидродинамического моделирования с использованием различных уравнений состояния, в т.ч. голографических, для предсказания поведения ядерной материи в области в окрестности фазового перехода КГП-адронный газ

4) Развитие грид-инфраструктуры СПбГУ и полноценная интеграция в грид-сети ОИЯИ, коллаборации MPD, SPD и BM@N

5) Моделирование и анализ данных средствами ИИ и машинного обучения(МО) для разработки детектора на МКП с низким уровнем шумов. Разработка быстродействующего детектора редких процессов на основе микроканальных пластин (МКП).
6) Оптимизация выбора классов событий числа нуклонов-участников (Npart) на основе применения МО по данным Монте Карло генераторов с целью минимизации тривиальных объемных флуктуаций при оценке величин кумулянтов высоких порядков,
7) Создание прототипа модели протонного томографа.

7.3.7.4 Научная новизна поставленной задачи, обоснование достижимости
решения поставленной задачи и возможности получения запланированных
результатов.

Научная новизна проекта определяется тем, что результаты исследования могут дать информацию о процессах, предшествующих стадии образования кварк-глюонной плазмы, и позволят выявить скрытые свойства барионно-плотной материи. Оригинальные методы наблюдения новых физических явлений — перколяции и слияния кварк-глюонных струн, флуктонов, голографической термодинамики — интенсивно развиваются в СПбГУ. Детальные экспериментальные исследования флуктуаций и дальних корреляций, предложенные ранее СПбГУ, входят в физические программы экспериментов ALICE на БАК, NA61/SHINE на SPS и MPD/SPD на NICA. Общая научная значимость проекта определяется также разработкой вычислительной инфраструктуры, которая обеспечит доступ коллаборациям NICA к дополнительным вычислительным ресурсам и ускорит анализ данных. И наконец, практическая составляющая проекта, нацеленная на разработку
и создание модели прототипа протонного томографа, является также социально-значимой

7.3.7.5 Современное состояние исследований по данной проблеме.


В области физики тяжелых ионов актуальной задачей остается описание подпорогового рождения адронов в ядро-ядерных столкновениях. Экспериментальные данные по рождению антипротонов и К-мезонов в подпороговой области [G. Q. Li et al., Phys. Rev. C 49, 1994; A. Schriiter et al., Z. Phys. A 350, 1994; A. T. D'yachenko, J. Phys. G 26, 2000; V. I. Komarov et al., J. Phys. G 30, 2004; A. A. Baldin et al., Nucl. Phys. A 519, 1990] демонстрируют расхождения с предсказаниями стандартных каскадных и гидродинамических моделей. Особый интерес представляет запланированный сеанс эксперимента MPD [MPD Collaboration, Eur. Phys. J. A 58, 2022] на коллайдере NICA со столкновениями Xe+W при энергии √s = 2.87 ГэВ, где ожидается значительный вклад коллективных эффектов. Теоретическое описание таких процессов требует учета многонуклонных корреляций. Подход, основанный на концепции флуктонов и кумулятивных процессов, развитый в СПбГУ [V. V. Vechernin, Phys. Part. Nucl. 54,528–535 2023; V. Vechernin, S. Yurchenko Int.J.Mod.Phys.E 33 (2024) 11, 2441022], позволяет объяснить аномалии в спектрах, не описываемые в рамках однонуклонных приближений. Однако систематическое применение модели флуктонов для анализа данных NICA требует дальнейшей разработки и интеграции в генераторы событий.
Развитие модели мультипомеронного обмена (ММПО) позволило описать такие характеристики, как множественность и корреляции с поперечным импульсом при высоких энергиях [V. Kovalenko et al., Universe 8, 2022; E. Andronov et al., Theor. Math. Phys. 216, 2023]. Тем не менее, стандартная реализация ММПО использует механизм Швингера, который не воспроизводит термальное поведение поперечных спектров в мягкой области. Была была предложена термальная модификация ММПО, улучшающая согласие с данными ALICE. Важной нерешенной проблемой остается корректное описание рождения странных частиц. Существующие подходы требуют учета специфических механизмов рождения странности, таких как модель, предложенная Galoyan, Ribon и Uzhinsky [A. Galoyan et al., Nucl. Theor. 37, 2018; arXiv:1810.09973], которая пока не была интегрирована в схему мультипомеронного обмена для энергий NICA.

Коллаборацией NA49 в серии измерений Pb-Pb при 20–158 АГэВ (Ga´zdzicki et al., J. Phys. G 30, S701, 2004) обнаружено резкое изменение отношения K+/π+ не наблюдаемое в pp-столкновениях и указывающее на специфику эволюции релятивистской ядерной материи. Предполагается, что уравновешивание новой материи с барионами вызывает перенос энтропии [Gazdzicki, Gorenstein, hep-ph/9803462, 1998], где выход пионов характеризует энтропию, а каонов — странность [Letessier, Rafelski, Eur. Phys. J. A 35, 221, 2008]. Исследование фазового поведения деконфайнмента при ненулевых барионных потенциалах через адронные соотношения критически важно для понимания свойств кварк-глюонной материи [Kitazawa et al., Phys. Rev. D 65, 091504(R), 2002].
Важным инструментом изучения фазовой структуры служат флуктуации наблюдаемых [Abelev et al., ALICE Coll., Phys. Rev. Lett. 110, 152301, 2013], особенно связанные с фазовыми переходами [Shi, Jeon, Phys. Rev. C 72, 034904, 2005]. Однако тривиальные объемные флуктуации маскируют динамические эффекты, как показано в струнных моделях pp-столкновений [Capella, Krzywicki, Phys. Rev. D 18, 4120, 1978; Capella et al., Phys. Lett. B 81, 68, 1979], где корреляции в разнесенных быстротных окнах [Amelin et al., Phys. Rev. Lett. 73, 2813, 1994] зависят от флуктуаций числа струн. Для устранения этой зависимости предложены сильно-интенсивные величины, инвариантные к объему и его флуктуациям. Среди них лишь два семейства, Σ[A,B] и Δ[A,B], чувствительны к динамике при учете первых и вторых моментов [Gazdzicki, Mrowczynski, Z. Phys. C 54, 127, 1992; Gorenstein et al., Phys. Rev. C 88, 024907, 2013]. Переменные Σ уже применены для анализа дальних корреляций по множественности и pT [Gorenstein, Gazdzicki, Phys. Rev. C 84, 014904, 2011], демонстрируя перспективность подхода [Andronov, Theor. Math. Phys. 185, 1383, 2015; Belokurova, Vechernin, Theor. Math. Phys. 200, 1094, 2019; Andronov, Vechernin, Phys. Part. Nuclei 51, 337, 2020; Белокурова, Вечернин, ЭЧАЯ 54, 3, 2023], что делает их исследование в рамках эксперимента MPD NICA особенно актуальным.
Продолжение исследований возможностей феноменологической модели слияния цветных кварк-глюонных струн остается в фокусе работ Лаборатории физики сверхвысоких энергий.
Известно, что изучение флуктуаций и корреляций различных наблюдаемых в процессах множественного рождения частиц при высоких энергиях дает информацию о самом начальном этапе взаимодействия адронов, отвечающем наибольшей плотности образующейся кварк-глюонной материи [Glasma flux tubes and the near side ridge phenomenon at RHIC / A. Dumitru [и др.] // Nuclear Physics A. — 2008. — Т. 810, No 1. — С. 91—108.]. Это позволяет получить уникальные данные о новых объектах, образующихся на этом этапе, в том числе о кварк-глюонных струнах и струнных кластерах.
К сожалению, в настоящее время квантовая хромодинамика (КХД), которая весьма успешно применяется для описания жестких (с большими передачами импульса) процессов сильного взаимодействия, не позволяет получить количественное описание процессов множественного рождения частиц в мягкой области, так как в этой области неприменима теория возмущений. Для количественного описания мягких процессов, вклад которых в полное сечение рассеяния адронов высоких энергий является доминирующим, широко используется (в том числе и во всех существующих монтекарловских генераторах событий, таких как PYTHIA, VENUS, HIJNG, AMPT, EPOS и др.) имеющая качественное обоснование в рамках КХД модель кварк-глюонных (цветных) струн [Jets in small-pT hadronic collisions, universality of quark fragmentation, and rising rapidity plateaus / A. Capella [и др.] // Physics Letters B. — 1979. — Т. 81, No 1. — С. 68—74; Kaidalov A. The quark-gluon structure of the pomeron and the rise of inclusive spectra at high energies // Physics Letters B. — 1982. — Т. 116, No 6. — С. 459—463; Casher A., Kogut J. B., Susskind L. Vacuum polarization and the absence of free quarks // Phys. Rev. D. — 1974. — Т. 10. — С. 732—745.].
В этой модели предполагается, что сильное взаимодействие происходит в два этапа: на первом этапе между партонами сталкивающихся адронов за счет процессов пересоединения цветовых потоков (color reconnection) происходит формирование протяженных объектов — трубок, заполненных цветным глюонным полем (color flux tubes), которые, если пренебречь их поперечными размерами по сравнению с продольными, можно рассматривать как одномерные струны. На втором этапе происходит распад струн с образованием адронов (адронизация).
Такая картина находит свое обоснование в результатах, получаемых монтекарловскими симуляциями стандартной КХД на решетке [Bissey F., Signal A. I., Leinweber D. B. Comparison of gluon flux-tube distributions for quark-diquark and quark-antiquark hadrons // Phys. Rev. D. — 2009. — Дек. — Т. 80, вып. 11. — С. 114506. — DOI: 10 . 1103 / PhysRevD . 80 . 114506. —// Flux tubes in the QCD vacuum / P. Cea [и др.] // Phys. Rev. D. — 2017. — Июнь. — Т. 95, вып. 11. — С. 114511. — DOI: 10 . 1103 / PhysRevD . 95 . 114511.], которые подтверждают ослабление фоновых флуктуаций глюонного поля, отвечающих за возникновение явления конфаймента, в области вдоль линии соединяющей кварк и антикварк (дикварк).

При большой плотности струн в поперечной плоскости, например, при ядро-ядерных столкновениях и/или сверхвысоких энергиях LHC, необходимо учитывать взаимодействие между ними [Biro T. S., Nielsen H. B., Knoll J. Color Rope Model for Extreme Relativistic Heavy Ion Collisions // Nucl. Phys. B. — 1984. — Т. 245. — С. 449—468.; Bialas A., Czyz W. Conversion of Color Field Into QQ Matter in the Central Region of High-energy Heavy Ion Collisions // Nucl. Phys. B. — 1986. — Т. 267. — С. 242—252. ]. Для случая взаимодействия тяжелых ядер М.А.Брауном и К.Пахаресом [Braun M. A., Pajares C. Particle production in nuclear collisions and string interactions // Phys. Lett. B. — 1992. — Т. 287. — С. 154—158.; Braun M., Pajares C. A Probabilistic model of interacting strings // Nucl. Phys. B. — 1993. — Т. 390. — С. 542—558.] была предложена модель слияния (перколяции) первичных струн до начала их фрагментации как способ учета процессов взаимодействия между ними. Важными следствиями данного подхода являются уменьшение множественности рождающихся частиц и увеличение среднего поперечного импульса по сравнению с моделью независимых струн [Amelin N. S., Braun M. A., Pajares C. Multiple production in the Monte Carlo string fusion model // Phys. Lett. B. — 1993. — Т. 306. — С. 312—318.].
Еще одним следствием модели слияния струн является увеличение выхода странных частиц при большой плотности струн в ядро-ядерных столкновениях [Strangeness enhancement and string fusion in nucleus-nucleus collisions / Phys. Lett. B. — 1995. — Т. 344. — С. 301—307.; Ferreiro E. G., Pajares C. Strangeness enhancement in the string fusion model code // J. Phys. G /1997. — Т. 23. — С. 1961—1968.].
Учет процессов слияния струн был также включен в генератор событий DIPSY в виде формирования так называемых “цветных веревок” (color ropes), приводящих к увеличенному выходу странных частиц [Effects of Overlapping Strings in pp Collisions / C. Bierlich [и др.] // JHEP. —2015. — Т. 03. — С. 148. — DOI: 10 . 1007 / JHEP03(2015 ) 148. — arXiv: 1412.6259 [hep-ph].].

Тривиальные объемные флуктуации, упомянутые выше, маскируют результаты численного анализа кумулянтов высоких порядков для сохраняющихся величин [G.Feofilov, Net-Proton High-Order Cumulants in Event-by-Event Studies in High Energy A+A Collisions at NICA" , ЭЧАЯ, Том 57, выпуск 3, 2026 год, принято в печать]. Данный анализ кумулянтов высоких порядков для сохраняющихся величин имеет важное значение для поиска критической точки ядерной материи, планируемого на коллайдере NICA. Поэтому требуются дополнительные усилия по выбору классов событий центральных ядро-ядерных столкновений. В рамках проекта планируется провести на основе данных Монте Карло генераторов оптимизацию выбора классов событий путем использования МО для анализа числа нуклонов-- участников. Для выбранных таким образом классов событий будут сделаны новые оценки кумулянтов и выполнено сравнении с широко используемыми подходами.

И в заключение этого описания современного состояния исследований отметим, что ключевой проблемой моделирования остается уравнение состояния (УрС) ядерной материи. В рамках АДС/КХД-подхода активно развивается голографическая дуальность между кварк-глюонной плазмой и черными бранами в AdS5 [Gubser, Nellore, Phys. Rev. D 78, 086007, 2008]. Учет анизотропии метрик позволяет воспроизвести экспериментальную зависимость множественности от энергии [Aref'eva, Golubtsova, JHEP 04, 011, 2015] и изучать фазовую диаграмму КХД [Aref'eva, Rappu, JHEP 1805, 206, 2018]. Данное голографическое УрС внедрено в гидродинамическое моделирование авторами проекта [Anufriev, Kovalenko, arXiv:2504.20207v1; arXiv:2510.03157v1; arXiv:2511.6943253v1], что позволяет анализировать финальные адронные спектры и роль критических флуктуаций. В рамках проекта предполагается использовать связку «голография+гидродинамика» для исследования адронных соотношений и корреляционных переменных, что позволит оценить чувствительность наблюдаемых к фазовому поведению анизотропной голографической термодинамики.

Надо также подчеркнуть, что обработка данных экспериментов MPD и SPD требует развитой вычислительной инфраструктуры. Опыт участия СПбГУ в грид-проектах LHC (ALICE) [ALICE Collaboration, JINST 2008] обеспечивает необходимую экспертизу. В период 2021–2025 гг. кластер СПбГУ был модернизирован: осуществлен переход на современный стек, проведена интеграция с инфраструктурой эксперимента SPD [SPD Collaboration, Nat. Sci. Rev. 2024]. Однако полная интеграция в единую грид-сеть коллайдера NICA (MPD, SPD, BM@N), включая настройку доступа к данным через EOS/Xrootd и поддержку многопоточных задач, требует завершения работ по унификации протоколов авторизации и обеспечения высокой пропускной способности каналов связи.




Роль компьютерной томографии (КТ) в медицинской диагностике на современном этапе
Современная медицина немыслима без высокотехнологичных методов диагностики, среди которых компьютерная томография (КТ) занимает особое место. Информация, полученная с помощью этого метода, существенно расширяет возможности врачей различных специальностей в выявлении и дифференциации заболеваний на ранних стадиях, постановке и уточнении диагноза, а также в процессе проведения различных манипуляций. Введение КТ в клиническую практику стало настоящим прорывом, позволив не только повысить качество диагностики, но и оптимизировать лечебный процесс, снизить количество инвазивных процедур и улучшить прогноз для пациентов.
На сегодняшний день возможности использования КТ существенно расширяются. Особое место этот метод занимает у врачей, занимающихся проблемами опорно-двигательного аппарата. Помимо визуализации костных структур и их оценки стала возможна оценка плотности костной ткани [5].
Обязательной становится КТ и в онкологии при поражении различных органов и систем. В настоящее время КТ применяется при заболеваниях дыхательной системы [2, 3, 8], ЛОР-органов [4], мочеполовой системы, репродуктивной системы, головного мозга, эндокринологии [6] и др.
Особое место КТ нашла в стоматологии, где на основании полученных данных возможно уточнение имеющегося диагноза, визуализация скрытых кариозных полостей, визуализации анатомии корневых каналов, изучение области периапикальных тканей, изменение костных структур для планирования будущей имплантации, диагностика пародонтита и др. [1, 7].
Однако существующие недостатки современных методов КТ создают условия для совершенствования технологий и внедрения новых разработок.
1)Баранов И.А., Титова Л.А., Беленова И.А., Комарова Ю.Н., Ростовцев В.В., Толстых Е.М., Маркс С.И., Ищенко Н.В., Гончарова А.Ю., Иванова А.С. Возможности конусно-лучевой компьютерной томографии в диагностике хронического пародонтита в комбинации со специальным программным обеспечением // Институт стоматологии. 2024. № 1 (102). С. 30-31.
2)Бормышев А.В., Морозова Т.Г. Анализ возможностей специализированного программного обеспечения для кт-диагностики и прогнозирования синдрома острого легочного повреждения // В книге: Невский радиологический форум. Сборник тезисов XVI международного конгресса. Санкт-Петербург, 2025. С. 77-78.
3)Кондакова М.Н., Елькин А.В., Гаврилов П.В., Суханов Д.С., Евсеев П.Ю. Спиральная компьютерная томография в решении диагностических и терапевтических задач при туберкулезе органов дыхания // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2016. Т. 14. № 3. С. 18-23.
4)Кривопалов А.А., Глазьев И.Е., Пискунов И.С., Шамкина П.А., Эргашев М.О. спиральная компьютерная томография в диагностике одонтогенного Сверхнечелюстного синусита: предикторы неосложненных и осложненных форм //Современные проблемы науки и образования. 2019. № 6. С. 181.
5)Мельников А.А., Дьяченко В.В., Шубин И.В., Никитин А.Э., Созыкин А.В., Аверин Е.Е. Современные подходы и возможности оценки минеральной плотности костной ткани методом количественной компьютерной томографии (обзор литературы) // Consilium Medicum. 2021. Т. 23. № 4. С. 372-381.
6)Приваленко А.А., Зайцев К.С., Бурякина С.А., Тарабаева Н.В., Китаев С.М., Кухтиков К.В. Применение нейросетевого подхода для анализа снимков компьютерного томографа при заболеваниях надпочечников // International Journal of Open Information Technologies. 2025. Т. 13. № 8. С. 128-142.
7)Пую Дарья Анатольевна, Анализ причин отлома эндодонтических инструментов в корневом канале зуба - дополнительная мотивация к внедрению новейших технологий,Национальная ассоциация ученых (НАУ) №11(7)2015/Медицинские науки
8)Соколина И.А. Различные проявления саркоидоза внутригрудных лимфоузлов и легких при компьютерной томографии высокого разрешения // Практическая пульмонология. 2016. № 4. С. 48-58.



7.3.7.6 Предлагаемые методы и подходы, общий план работы на весь срок
выполнения проекта.


Для реализации перечисленных задач, в проекте будет применяться системный подход, который включает в себя теоретический анализ, в сочетании с численным монте-карло моделированием, процессов столкновений ядер при высоких энергиях с образованием кварк-глюонной материи, сравнительный анализ с использованием доступных монте-карло генераторов чувствительности к новым фундаментальным явлениям для различных наблюдаемых, использование для моделирования существующих инфраструктурных проектов обработки больших данных, таких как “HybriLIT” Heterogeneous Platform и ГРИД, анализом применимости результатов данного гранта по доступу к большим данным к реализации в области медицинской физики, а также анализом на основе модельных расчетов требований к регистрации редких процессов и к проблемам оптимизации технологии изготовления новых детектирующих систем.
Методология проекта представляет собой синергию оригинальных теоретических разработок и Монте Карло (МК) моделирования релятивистских ядро-ядерных столкновений с использованием различных генераторов событий, машинного обучения и ИИ для оптимизации разрабатываемых детекторов, предназначенных для поиска предсказанных новых эффектов. Дополнительно,
воникает возможность практических приложений -- как разрабатваемых методик детектирования частиц так и современных подходов к анализу данных, для нового вида диагностики - протонной томографии (pCT), отличающейся от рентгеновской по своей природе взаимодействия с веществом.
Таким образом, структурной особенностью проекта являются 4 тесно связанные направления, которые отражены и в названии: цифровые технологии (включающие в себя МК, МО и ИИ), детекторные технологии, теоретические оригинальные идеи и практические приложения для диагностики (pCT).




7.3.7.7 Имеющийся у коллектива исполнителей научный задел по проекту (в
данном пункте заполняется текстовое описание задела).


Научная активность коллектива Лаборатории физики сверхвысоких энергий за последние годы сфокусирована на ключевых проблемах физики тяжелых ионов и сильных взаимодействий, что напрямую соответствует тематике исследования на коллайдере NICA.
В контексте Монте-Карло моделирования имеется следующий задел. Основное направление исследований состояло в развитии модели взаимодействующих цветовых струн. В рамках этой модели были получены предсказания для быстротных корреляций множественности, оцениваемых по сильно-интенсивной флуктуационной наблюдаемой [Phys.Atom.Nucl. 85 (2022) 6, 1063-1070; MDPI Physics 5 (2023) 2, 636-654; Theor.Math.Phys. 216 (2023) 3, 1265-1277; Phys.Part.Nucl.Lett. 20 (2023) 6, 1496-1499], было дано описание азимутальной анизотропии, возникающей в протон-протонных взаимодействиях с большой множественностью за счет взаимодействия струн и взаимодействия рождающихся частиц со струнной средой [MDPI Physics 6 (2024) 1, 264-289; Phys.Part.Nucl. 55 (2024) 4, 874-878]. Учет взаимодействия между цветовым струнами привел к концепции модельной фазовой диаграммы сильновзаимодействующей материи с учетом коллективных эффектов, возникающих из-за взаимодействия струн [Universe 9, 106 (2023)]. Были получены результаты для флуктуационных наблюдаемых, включающих в себя поперечные импульсы частиц [Phys.Part.Nucl. 53 (2022) 2, 117-121; Phys.Atom.Nucl. 86 (2023) 6, 1354-1361; Phys.Part.Nucl. 54 (2023) 3, 412-417; Phys.Part.Nucl. 55 (2024) 4, 916-919], а также для комбинантов множественности, объясняющие их осциллирующее поведение в зависимости от ранга комбинанта [Universe 10 (2024) 2, 56]. Было проведено моделирование с применением методов машинного обучения с целью описания ближних корреляций при фрагментации струны [Int.J.Mod.Phys.E 34 (2025) 10, 2550036; Phys.Part.Nucl.Lett. 22 (2025) 1, 90-94]. Кроме того, работы по Монте-Карловскому моделированию в контексте эксперимента MPD на коллайдере NICA осуществлялись в рамках Грантов ОИЯИ в рамках Программы целевого финансирования научно-исследовательских работ научных групп, сотрудничающих в рамках мегапроекта «Комплекс NICA» в 2023 и в 2024 году.

За последние 5 лет исполнителями проекта был выполнен существенный объем работ по усовершенствованию и расширению модели мультипомеронного обмена (ММПО).
Выявлено и устранено ключевое ограничение стандартной ММПО, связанное с неудовлетворительным описанием спектров рождающихся частиц в мягкой области (механизм Швингера давал гауссоподобное поведение вместо термального). Внедрена идея о флуктуациях натяжения цветовых струн от события к событию (по типу нормального распределения), что позволило получить новую термальную функцию распределения.
В рамках модели предложен способ учета рождения и распадов резонансов. Введено предположение о рождении всего спектра адронов с весовым фактором, соответствующим термальному распределению. Достигнуто качественное согласие с экспериментальными данными по спектрам идентифицированных легких адронов (пионы, каоны, протоны) в pp-столкновениях при энергиях БАК. Произведено обобщение модели на протон-ядерные (pA) и ядро-ядерные (AA) взаимодействия.
В рамках новой модели ММПО вычислены сильноинтенсивные величины Σ[Pt,Nch] и Δ[Pt,Nch]. Получены предсказания поведения сильноинтенсивных переменных как функций энергии и центральности для pp, pA и столкновений. Выявлено, что переменные немонотонно зависят от центральности, причем положения экстремумов у Σ и Δ не совпадают.

Коллективом исполнителей НИР был выполнен значительный объем работ по адаптации и внедрению голографических уравнений состояния (УС) для численного моделирования эволюции кварк-глюонной плазмы (КГП). Сформированный задел обеспечивает методическую и вычислительную готовность коллектива к решению задач предлагаемого проекта в области энергий коллайдера NICA. Основные достижения включают:
Калибровка голографических моделей на основе решеточной КХД. Решена проблема неприменимости перспективных голографических подходов (модели И. Я. Арефьевой с анизотропными метриками) для моделирования реальных экспериментов.
Выдвинута и обоснована гипотеза о независимости фазового поведения ядерной материи от малых кварковых масс в модели, что позволило провести настройку свободных параметров путем фитирования результатов решеточной КХД для физических масс легких мезонов.
Применен подход с альтернативным деформационным фактором метрики и алгоритмом настройки модели с использованием методов машинного обучения. Обеспечена интеграция голографического УС в гидродинамические коды (MUSIC и vHLLE). Обеспечено согласование голографического УС с уравнением адронного газа (в схеме Купера-Фрая) для корректного моделирования фриз-аута и адронной эволюции.

Научная группа обладает уникальным многолетним опытом создания, модернизации и эксплуатации распределённой вычислительной инфраструктуры для обработки данных международных экспериментов в области физики высоких энергий. С 2002 года в СПбГУ ведутся работы по развитию грид-инфраструктуры; с 2007 года университет входит в консорциум RDIG (Российская распределённая инфраструктура для интенсивных операций с данными) (в дальнейшем RDIG-M)
В период 2008–2024 гг. специалисты СПбГУ координировали работу всех российских вычислительных сайтов эксперимента ALICE в рамках мировой системы WLCG.
Кластер СПбГУ физически перемещён в современный ЦОД «Михайловская дача», подключён к сетям IPv4/IPv6, имеет связь с НИЦ Курчатовский институт, ОИЯИ и LHCONE через 10-Гбитный канал.
Проведён полный перевод программного стека на современные ОС (Rocky 9) и системы управления заданиями (SLURM, ARC7). Реализован переход на современные системы аутентификации: протестирована и внедрена поддержка OIDC/WLCG Token, получены сертификаты от центров сертификации RDIG и ОИЯИ. На кластере СПбГУ настроен доступ к программному обеспечению экспериментов MPD, SPD, BM@N через CvmFS; протестирована авторизация и доступ к данным по протоколу EOS/Xrootd. Выполнена интеграция очередей SLURM и ARC7 для задач ОИЯИ; кластер переведён в режим непрерывной работы в GRID-среде эксперимента SPD.
Результаты работ опубликованы в рецензируемых журналах, входящих в «Белый список» и базы Scopus/WOS (в том числе Physics of Particles and Nuclei, Physics of Atomic Nuclei, Universe, MDPI Physics, Theoretical and Mathematical Physics, International Journal of Modern Physics E).

Научная группа обладает значительным опытом в области применения методов машинного обучения (МО), в частности искусственных нейронных сетей (ИНС), для анализа данных физики высоких энергий и оптимизации детекторных систем. Основной фокус исследований - оценка прицельного параметра столкновений тяжелых ионов и реконструкция геометрии взаимодействия на основе сигналов детекторов на микроканальных пластинах (МКП), предназначенных для установки на коллайдере NICA.
В серии публикаций (Руднев, Галактионов, Валиев, 2023–2025 гг.) группа продемонстрировала эффективность использования сверточных и полносвязных нейронных сетей для пособытийного анализа данных. Ключевым достижением стало доказательство того, что ИНС способны извлекать скрытые признаки из «сырых» данных детектора, включая пространственное распределение частиц и данные о времени пролета (ToF) с разрешением порядка 50 пс, без необходимости явной реконструкции траекторий или идентификации частиц. Это позволит существенно упростить алгоритмы обработки данных в реальном времени.Особое внимание в последних работах уделено проблеме зависимости моделей от исользуемого для целей обучения генератора Монте-Карло (QGSM, EPOS, PHQMD).
Исследования показали, что стандартные подходы к обучению на смешанных выборках или использованию классических методов снижения размерности (PCA, автоэнкодеры) не обеспечивают достаточной обобщающей способности. В ответ на это группа разработала и апробировала архитектуру глубокой реконструкционной нейронной сети (DRNN). Данный метод, сочетающий задачи регрессии и реконструкции входных данных, позволил снизить генераторную смещенность моделей на 34% и достичь устойчивой работы с данными от различных генераторов событий, что критически важно для подготовки к реальным экспериментам.
На основе полученных результатов группа сформировала научно обоснованные требования к конфигурации будущих детекторов NICA. Было показано, что оптимальные технические характеристики (временное разрешение ~100 пс, внешний радиус ~25 см, количество чувствительных элементов 32–50) обеспечивают максимальное качество реконструкции параметров столкновения и не зависят от конкретной модели генератора событий. Эти данные уже используются разработчиками детекторной системы в качестве эталонной конфигурации.
Таким образом, текущий научный задел включает в себя как теоретическое обоснование методов доменной адаптации нейросетей в физике тяжелых ионов, так и практические результаты оптимизации детекторного оборудования. Накопленный опыт работы с данными МКП и разработанные алгоритмы DRNN создают прочную основу для дальнейшего расширения исследований на задачи оценки числа спектаторов и перехода к анализу реальных экспериментальных данных на NICA.


В состав исполнителей проекта включиличь молодые преподаватели кафедры прикладной кибернетики Математико-механического факультета СПбГУ -- профессор Тимур Назировиа Мокаев, специалист в области нелинейной динамики, теории устойчивости, скрытых колебаний и хаотических режимов, а также математического моделирования и методов искусственного интеллекта, и профессор Руслан Назирович Мокаев, специалиста в области нелинейной динамики, теории устойчивости, дифференциальных включений и математического моделирования сложных динамических систем. Совместная работа должна дать синергический эффект в анализе сложных динамических систем, относящимся как к области процессов множественного рождения частиц в столкновениях релятивистких ядер, так и задачами синхронизации, локализации аттракторов, границами глобальной устойчивости, а также с применением аналитико-численных и ИИ-подходов к управлению и исследованию сложных моделей.

К задаче создания прототипа модели протонного томографа подключилась Дарья Анатольевна Пую, доцент Кафедры стоматологии Медицинского институа СПбГУ, молодой специалист с опытом работы в традиционной рентгеновской компьютерной томографии. Последнее важно для запланирванного этапа сравнительного анализа результатов диагностических исследований на имеющихся фотонных томографах и выработки рекомендаций для разрабатываемой концепции протонного томографа.

В работах по анлизу проблемы шумовых импульсов детекторов на МКП в проекте участвует Константин Аркадьевич Никифоров, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры моделирования электромеханических и компьютерных систем, специализирующийся в области разработки цифровых моделей, многомасштабного моделирования систем на основе автоэлектронной эмиссии с применением метода конечных элементов, метода частиц (частицы-в-ячейке), методов вычислительной квантовой химии (DFT).
Перечень основных публикаций члена коллектива исполнителей НИР К.А. Никифорова по теме заявляемой НИР за 2021-2026 гг. содержит работы, связанные с исследованием энергетического спектра автоэлектронной эмиссии и вольт-амперных характеристик в различных режимах: импульсном и стационарном, при микро- и макроскопическом межэлектродном расстоянии, в условиях электрического пробоя и в предпробойных условиях. На основе анализа полученных экспериментальных данных разработаны многомасштабные математические модели, учитывающие морфологию эмиссионной поверхности по методам сканирующей туннельной, атомно-силовой и просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноструктурному микроанализу.Особенностью численного моделирования с применением метода конечных элементов и метода частицы-в-ячейке, атомномасштабных вычислительных моделей для прогнозирования свойств и характеристик эмиссионных систем является учет многомасштабности процессов, протекающих при электронной эмиссии. Одной из основных проблем многомасштабного моделирования является необходимость стыковки множества разнородных моделей, описывающих поведение и свойства сложных систем на различных уровнях детализации. Количество разномасштабных уровней детализации при моделировании зависит от сложности структуры и формы эмиттера. Эти уровни также разделены по трем основным функциям, которые электрическое поле одновременно выполняет в автоэлектронных системах — генерирующей, ускоряющей и транспортной. Междисциплинарное сочетание классических и квантовых подходов в моделировании автоэмиссионных систем на различных масштабах объединяет различные по своей сути алгоритмы описания поведения наноструктурных систем электронной эмиссии на различных иерархических уровнях — от нано- и мезо- до микро- и макроуровня — и позволяет соединять постановки 1D-, 2D- и 3D-задач в междисциплинарном подходе. Последнее может помочь в поиске способа минмизации шумов МКП детекторов, предназаначенных для регистрации редких событий.






7.3.7.8 Детальный план работы на каждый год выполнения проекта с
ключевыми промежуточными итогами НИР.
1-й год проекта
1) Внедрение N-нуклонных конфигураций в процесс генерации ядер в Монте-Карло генераторах событий. Настройка соотношения вероятностей образования таких конфигураций по сравнению с имеющимися данным по кумулятивному рождению пи-мезонов
2) Изучение и реализация подхода ограниченного фазового объема для странности для расчета вероятностей рождения странных частиц. Модификация существующего кода расширенной мультипомеронной модели для включения нового механизма. Проведение расчетов для столкновений pp и AA в широком диапазоне энергий и сравнение с доступными экспериментальными данными.
3) Анализ соотношений выходов заряженных адронов при моделировании релятивистских столкновений тяжелых ядер в различных областях фазовой диаграммы КХД
4) Реализация первых расчетов монте-карловских данных SPD уровня продакшн на кластере СПбГУ, интегрированном в грид ОИЯИ. При поддержке со стороны ОИЯИ, интеграция стораджа СПбГУ в распределенную СХД ОИЯИ SPD/EOS.
5) Создание модели прототипа протонного томографа, состоящего из трековых плоскостей и цифрового трекового калориметра и оптимизация геометрических параметров этой модели по результатам транспорта протонов c энергией в диапазоне 80 - 300 МэВ через слои калориметра.
Экспериментальные исследования в рамках Проекта с использованием телескопа монолитных активных пиксельных сенсоров (МАПС). Будут изучены процессы образования кластеров сработавших пикселей детекторов МАПС. Также планируется получить распределения кластерной множественности и сделать оценки размеров кластеров при облучении сенсоров МАПС пучками протонов.
6) Моделирование и анализ данных средствами ИИ и машинного обучения(МО) для разработки детектора на МКП с низким уровнем шумов. Разработка быстродействующего детектора редких процессов на основе микроканальных пластин (МКП).




2-й год проекта
1) Оценка выходов подпороговых антипротонов, рожденных за счет рассеяния на N-нуклонных конфигурациях. Генерация событий в настроенных моделях с учетом отклика установки MPD
Оценка требуемой статистики для измерения подпороговых антипротонов в условиях эксперимента MPD
2) В рамках расширенной модели мультипомеронного обмена, детальный расчет выходов и спектров странности в условиях экспериментов на коллайдере NICA для pp и AA-стколкновений.
3) Анализ корреляций поперечного импульса и множественности в релятивистских ядро-ядерных столкновениях с применением анизотропных голографических уравнений состояния при энергиях коллайдера NICA.
4) Обеспечение полноценной интеграции и участие кластера СПбГУ в монте-карловском моделировании и обработки данных MPD, SPD и BM@N коллайдера NICA. Развитие систем мониторинга.
5) Разработка алгоритма реконструкции треков, который характеризуется не только высокой эффективностью, но и высоким быстродействием:
а) на основе клеточного автомата. Реконструкция треков в протонном томографе на основе кремниевых пиксельных детекторов с помощью алгоритма клеточных автоматов. Сравнение эффективности реконструкции треков для различных материалов поглотителей цифрового трекового калориметра и принятие решение о выборе оптимального материала и геометрии калориметра.
Экспериментальные исследования наработки радионуклидов в различных материалах поглотителей цифрового трекового калориметра.
6) Применение ИИ и машинного обучения(МО) для оптимизаци детектора на МКП с низким уровнем шумов.
7) Анализ проблемы минимизации уровня собственных шумов детекторов на МКП для использования в качестве триггера редких событий вылета частиц в области, кинематически запрещенной для случая столкновений нуклонов.
8) Анализ эффективности работы детекторов на основе МКП на коллайдере NICA с использованием данных МК генераторов событий (например, EPOS4, UrQMD (LHC) и других) и GEANT моделирования и МО (задача второго года).
9) Испытания быстрой многоканальной электроники считывания и оцифровки сигналов с нового детектора на МКП с рекордным низким уровнем собственных шумов вместе с пилотным вариантом нового детектора на МКП. (задача второго года).






Layman's description

Основная информация о содержании работ по данному 1-ому этапу НИР .

По 4-м тесно связанным направлениям данного проекта на первом этапе были выполнены следующие работы:
1) В рамках подготовки к анализу данных коллайдера NICA и на основе концепции образования в сталкивающихся ядрах так-называемых "флуктонов" -- сверхплотных конфигураций ядерной материи, проведено моделирование многонуклонных флуктуаций и подпорогового и околопорогового рождения антипротонов и кумулятивных процессов. Подтверждена гипотеза об универсальности механизмов рождения частиц с различным кварковым составом.
Продолжено развитие расширенной модели мультипомеронного обмена и реализован учет околопорогового рождения странных и мультистранных частиц при энергиях NICA. Для гидродинамического моделирования эволюции кварк-глюонной плазмы разработано голографическое уравнение состояния, расширяющее термодинамику за счет учета химических потенциалов странности и электрического заряда.
Проанализированы адронные спектры в центральных ядро-ядерных столкновениях и подтверждена гипотеза об универсальности механизмов рождения частиц с разным кварковым составом в диапазоне энергий SPS–LHC.
Обеспечена стабильная интеграция и работа кластера СПбГУ в систему GRID ОИЯИ в рамках эксперимента SPD.

2) Выполнены работы по анализу данных средствами ИИ для разработки детектора на МКП с низким уровнем шумов, а также по
разработке и верификации нейросетевого подхода к оценке прицельного параметра в событии столкновения тяжёлых ионов. Результаты показывают перспективность физически интерпретируемого нейросетевого подхода к определению параметров столкновений тяжёлых ионов: предложенная схема связывает ограниченную информацию детектора с основными физическими характеристиками события. Метод актуален для
международных экспериментов в физике тяжёлых ионов (в т.ч. RHIC, LHC).
3) В генератор событий UrQMD4 внедрена модель кумулятивного рождения частиц на основе флуктонного механизма. Модификация UrQMD с введением в состав ядер флуктонов предсказывает получения кумулятивных частиц в области высоких значений кумулятивных переменных, что может быить проверено на коллайдере NICA. Изучение нарушения изотопической симметрии в рамках модифицированной версии генератора UrQMD4 для столкновений 40Ar+45Sc, 12C+12C показало перспективность детектора MPD на коллайдере NICA для исследования данного явления также и в столкновениях ядер d+d, Xe+Xe, Bi+Bi, Xe+W.
4) Экспериментальные результаты по протонной томографии рСТ. Основной задачей протонного томографа является получение трёхмерного изображения пространственного распределения тормозной способности опухолевого образования внутри тела пациента по отношению к протонам. Это будет способствовать точному определению энергии протонного пучка ускорителя в методах протонной терапии. Планируемая ошибка в определении максимальной дозы на опухоли (пик Брэгга) составит порядка 0.5 мм (современные диагностические методы компьютерной томографии дают ошибки в 6-20 мм). На первом этапе работ был проанализирован опыт группы университета Бергена по созданию протонного томографа на основе монолитных активных пиксельных сенсоров (МАПС - детекторы). В итоге, в СПбГУ была предложена более совершенная концепция, включающая в себя передние трековые плоскости (перед пациентом), задние трековые плоскости (после пациента) и цифровой трековый калориметр (ЦТК).

Key findings for the stage (in detail)

Основные результаты получены по следующим четырем тесно связанным направлениям проекта:

1) теоретические оригинальные идеи
=========================
1. Внедрение N-нуклонных конфигураций (флуктонов) и верификация МК-генераторов
Проведен анализ выполнения законов сохранения (энергии, электрического, барионного и лептонного зарядов) в генераторах EPOS4, UrQMD, PHQMD и PYTHIA для энергий NICA. Выявлены существенные нарушения законов сохранения в EPOS4 и PHQMD (зависящие от прицельного параметра), что ограничило их применение для изучения подпороговых эффектов.
Модифицирован исходный код генератора UrQMD: часть пар нуклонов заменена на компактные двухнуклонные (флуктоны F) с барионным числом B=2. Введено три типа флуктонов (NN, PN, PP). Реализован алгоритм распада флуктона. Введен новый класс столкновений F+N→N+N+N.
Проведено моделирование подпорогового и околопорогового рождения антипротонов и кумулятивных процессов в ядро-ядерных столкновений.
Произведена начальная настройка параметров, связанных с флуктонов. Сделан обзор литературы по подпороговому рождению и кумулятиву
(с точки зрения подходящих экспериментальных данных).
Ведется работа по внедрению флуктонов в генератор SMASH.

2. Развитие модели мультипомеронного обмена (ММПО) и механизмов рождения странности
В рамках модели мультипомеронного обмена вычислена величина эффективного натяжения струны, проведено успешное сравнение с феноменологическими подходами, основанными на анализе экспериментальных данных.
Модифицирован подход для учета флуктуаций эффективного натяжения струны вокруг его среднего значения (с учетом требований КХД-конфайнмента). Показано, что учет этих флуктуаций оказывает существенное влияние, особенно для мультистранных частиц, и позволяет улучшить описание выходов в ядро-ядерных столкновениях в широком диапазоне энергий.
Произведена модификация модели ММПО, включающая подход Galoyan-Ribon-Uzhinsky для расчета вероятностей рождения странных частиц в ограниченном фазовом объеме для странных и мультистранных частиц. Проведена верификация на экспериментальных данных pp и AA столкновений в диапазоне энергий NICA/SPS.
Проанализированы отношения средней плотности поперечной энергии для мезонов (φ, K, π) в диапазоне √sNN = 39 ГэВ – 5.44 ТэВ. Подтверждена гипотеза об универсальности механизмов рождения частиц с различным кварковым составом.

3. Гидродинамическое моделирование столкновений ядер с голографическим уравнением состояния (УрС)
Разработан метод расширения голографической термодинамики за счет учета химических потенциалов странности и электрического заряда. Свободные параметры модели откалиброваны с помощью методов машинного обучения (ML) на основе данных решеточной КХД (LQCD). Разработанное голографическое УрС интегрировано в гидродинамические коды MUSIC и vHLLE. Выполнено численное моделирование полного цикла эволюции (фреймворки iEBE-MUSIC и SMASH-vHLLE).
Рассчитаны спектры по быстроте, поперечному импульсу и поперечной массе для каонов, пионов, протонов и лямбда-барионов при энергиях SPS и RHIC, проведено сравнение с экспериментальными данными.

4. Моделирование эффектов нарушения изотопической симметрии.
Проанализированы данные, опубликованные экспериментом NA61/SHINE и другими коллаборациями по отношению выходов каонов (заряженных к нейтральным) R_K и выяленным статистически значимым отклонением от единицы (значимость 4.7σ – 5.3σ) в диапазоне энергий NICA-SPS, что соответствует нарушению изотопический симметрии в сильных взаимодействиях. Проанализирован и сделан обзор имеющихся в литературе различных механизмов и подходов, которые могут давать вклад в этот эффект (массы кварков, электромагнитные взаимодействия, пороговые явления при распадах, дисбаланс рождения u и d кварков). В рамках модифицированной модели UrQMD, основанной на параметризованном нарушении симметрии при разрыве струн (P(u):P(d)=3:1), проведено моделирование нарушения изотопической симметрии в столкновении Ar+Sc, Xe+Xe, Xe+W, Bi+Bi, C+C при энергиях соответствующих российским ускорителям NICA, У70, У1000.
Произведена оценка требований к статистике и разрешению детектора MPD для исследования явления в будущих экспериментальных данных.

5. Моделирование локального нарушения P-четности в сильных взаимодействиях.
Выполнено исследование условий для локального нарушения пространственной четности, генерации топологического заряда и кирального дисбаланса, оценка наблюдаемых сигнатур.
Обосновано применение методов парциально-волнового анализа (ПВА) для выделения сигнала расщепления поляризаций в дилептонных каналах распада легких векторных мезонов (ρ,ω→e+e−,μ+μ−). Определены оптимальные кинематические переменные (инвариантная масса, pT, углы вылета в системе Готфрида-Джексона) для эффективного разделения вкладов различных поляризационных состояний на фоне низкого уровня комбинаторного адронного фона.
Сформулировано предложение по поиску эффектов расщепления поляризаций в адронных распадах с использованием многочастичных корреляционных методов, однако показано, что они осложнены необходимостью количественной оценки искажений угловых распределений вследствие адронных перерассеяний на поздних стадиях эволюции среды. Продемонстрирована необходимость привлечения микроскопических транспортных моделей для корректного учета фоновых процессов.
Произведено обоснование оптимального энергетического диапазона для NICA для данного типа исследования. Проведен критический анализ энергетической зависимости эффектов кирального дисбаланса. Обосновано, что сверхвысокие температуры (LHC) приводят к тепловому и магнитному экранированию CP-нечетных доменов. В то же время, среда с высокой барионной плотностью стабилизирует локальные домены и максимизирует плотность топологических флуктуаций. Сделан фундаментальный вывод о приоритетности поиска данных эффектов на коллайдерах средних энергий (NICA, SPS, FAIR, RHIC BES, У70, У1000), где достигается оптимальный баланс для регистрации эффектов локального несохранения четности в сильных взаимодействиях. Полученные теоретические результаты и оценки формируют методическую базу для будущих анализов данных детекторов MPD и SPD (NICA).

6. Исследование сильно-интенсивных переменных и минимизация объемных флуктуаций

Разработан систематический подход к конструированию сильно-интенсивных переменных, устраняющих зависимость от флуктуаций числа источников в рамках модели независимых источников. На основе анализа совместных кумулянтов наблюдаемых множественностей и свойств эмиссии единичного источника аналитически вычислены независимые комбинации второго (Σ, Δ), третьего (Γ) и четвертого (Υ ) порядков. Особое внимание уделено наблюдаемой 4-го порядка Υ (Upsilon) и строгому определению условий, при которых флуктуации числа источников полностью сокращаются.
Построена сильно-интенсивная переменная для анализа вперед-назад быстротных корреляций множественностей. Проведен анализ влияния конфигураций цветовых струн на эти корреляции, что закладывает теоретическую основу для получения предсказаний переменных Γ и Upsilon
для энергий LHC (эксперимент ALICE).
Обоснована критическая проблема искажения кумулянтов высших порядков (негауссовых флуктуаций сохраняющихся величин: электрического заряда, странности, барионного числа) тривиальными объемными флуктуациями. Показано, что использование множественности заряженных частиц для отбора классов центральности существенно искажает сигналы критической точки. Предложен и теоретически обоснован метод минимизации этих эффектов путем перехода от множественности заряженных частиц к числу нуклонов-участников (Npart) при определении начальных условий столкновения.

7. Разработка модели d-d взаимодействия в рамках классического глауберовского подхода
Дейтрон-дейтронное взаимодействие исследовалось в рамках глауберовского подхода с учётом отличия от случая столкновений тяжелых ядер (в частности, симметричное расположение нуклонов относительно центра масс дейтрона). Получены оценки влияния свойств взаимодействия на нуклонных масштабах на флуктуации числа нуклонов-участников и числа нуклонных столкновений. Разработан алгоритм монте-карловского (МК) моделирования процесса рассеяния дейтронов. Были получены выражения для среднего значения и дисперсии числа раненых нуклонов, дисперсии общего числа нуклонов-участников, среднего значения и дисперсии числа нуклонных столкновений для dd взаимодействия при фиксированном значении прицельного параметра. Также были оценены вероятности двух последовательных столкновений нуклона из одного дейтрона с двумя нуклонами другого дейтрона и вероятности взаимодействия двух нуклонов одного дейтрона с двумя нуклонами другого при
фиксированном значении прицельного параметра.

8. Развитие грид-инфраструктуры СПбГУ и интеграция с ОИЯИ
Обеспечена стабильная интеграция в GRID ОИЯИ в рамках эксперимента SPD уровня продакшн на кластере СПбГУ (что подтверждено в коллаборации). Ведется подготовка стораджа СПбГУ для работы в распределенной СХД ОИЯИ (EOS). Обеспечено функционирование внутренней сети кластера на полной скорости (10 Гбит). Проведено масштабное сетевое тестирование внешнего 10-гигабитного канала (до ОИЯИ) и подтверждены его скоростные характеристики в многозадачных нагрузках. Реализована авторизация и аутентификация удаленных пользователей на основе не только X.509 сертификатов, но и токенов в трех экспериментах ОИЯИ. Кластер успешно подключен к грид-инфраструктуре MPD+BM@N (основанной на middleware DIRAC), обеспечена стабильная одновременная работа с экспериментом SPD и локальными пользователями.



2) цифровые технологии (включающие в себя МК, МО и ИИ),
=======================================

В отчётном периоде выполнены работы по разработке и верификации
нейросетевого подхода к событийной оценке прицельного параметра (b) в
столкновениях тяжёлых ионов. Результаты, достигнутые в соответствии с
поставленными задачами этапа НИР, представлены ниже.

Задача 1. Подготовка модельных данных и моделирование детекторной системы.
Сформированы модельные данные о столкновениях Au+Au при энергии √s_NN =
11 ГэВ, полученные с помощью двух независимых генераторов событий — QGSM
и EPOS — по 200 000 событий на каждый генератор. Диапазон прицельного
параметра 0 < b < 16 фм; распределение событий по b выбрано
реалистичным, с учётом геометрической зависимости вероятности
столкновения. Из событий извлекалась информация о вторичных заряженных
частицах и их импульсах; при моделировании ограниченного акцептанса
учитывалось попадание частиц в геометрию детектора. В качестве модели
детекторной системы рассматривалась конфигурация на основе
микроканальных пластин (МКП), рассматриваемая для применения в
экспериментах на коллайдере NICA: два кольца по разные стороны от точки
столкновения (внешний радиус 25 см, внутренний радиус 2,5 см, расстояние
от точки столкновения 4 м, временное разрешение 50 пс).

Задача 2. Оценка прицельного параметра по полной (4π) информации о событии.
Исследовано качество восстановления прицельного параметра при
доступности полной информации о событии в геометрии 4π, что позволяет
оценить предельное качество восстановления и сравнить различные
представления данных. Рассмотрены три представления события: (i)
двумерное изображение 40×40 пикселей — проекция углового распределения
частиц на плоскую сетку; (ii) массив характеристик отдельных частиц
3×1600 (время пролета, косинус угла вылета, знак продольной компоненты
импульса); (iii) набор из 10–20 физических наблюдаемых (множественность,
угловые и времяпролетные распределения, передне-задняя асимметрия). В
качестве моделей применялись сверточные нейронные сети (1–2 сверточных
слоя + полносвязные слои), архитектура ResNet, полносвязные сети и
архитектура «deep reconstruction neural network» (DRNN). Наилучший
результат (RMSE 0,49 фм для QGSM и 0,58 фм для EPOS) получен сверточной
сетью для представления 3×1600. Для оценки качества применялась метрика
RMSE с определением статистической неопределённости bootstrap-методом
(10 000 выборок; неопределённость RMSE порядка 0,01–0,02 фм)

Задача 3. Исследование устойчивости алгоритмов к выбору модели генерации
событий.
Показано, что при обучении сети на данных одного генератора и
тестировании на другом качество восстановления существенно ухудшается:
для представления 3×1600 ошибка возрастает с 0,50 до 1,68 фм (обучение
на QGSM, тест на EPOS) и составляет 1,43 фм в обратном направлении;
аналогичная зависимость наблюдается для других представлений. Это
демонстрирует, что высокая точность внутри одного модельного набора не
гарантирует переносимости алгоритма на экспериментальные данные.
Предложено и проверено решение: смешивание событий двух генераторов в
обучающем наборе (соотношение 1:1) в сочетании с архитектурой DRNN
позволяет существенно снизить чувствительность к выбору генератора —
RMSE составляет 0,66 фм (тест на QGSM) и 0,62 фм (тест на EPOS), т.е.
качество восстановления на независимых модельных наборах становится близким.

Задача 4. Построение физически интерпретируемого промежуточного
представления события.
Показано, что набор физических наблюдаемых содержит значительную часть
информации, необходимой для восстановления прицельного параметра: при
включении множественности RMSE составляет 0,50 фм (QGSM) и 0,61 фм
(EPOS), при её исключении — 0,66 и 0,83 фм соответственно. Проведён
SHAP-анализ значимости признаков: множественность заряженных частиц
является доминирующим признаком (относительный вклад 0,68 для QGSM и
0,64 для EPOS), остальные наблюдаемые (времяпролетные характеристики,
угловые распределения, асимметрии) обеспечивают дополнительную
информацию. Важно, что общая структура значимости наблюдаемых
сохраняется для двух независимых моделей генерации, что подтверждает
физическую обоснованность предложенного представления.

Задача 5. Проверка двухэтапной схемы оценки прицельного параметра по
данным детектора с ограниченным акцептансом.
Разработана и проверена двухэтапная процедура: на первом этапе нейронная
сеть восстанавливает по данным детектора (вход — массив 3×150: время
пролета, номер ячейки, номер кольца) десять физических наблюдаемых
(полная множественность заряженных частиц, числа частиц в передней и
задней полусферах, абсолютная передне-задняя асимметрия, средний косинус
угла вылета, среднее и среднеквадратичное время пролета, 10-й, 50-й и
90-й процентили распределения времени пролета); на втором этапе
прицельный параметр оценивается по реконструированным (а не истинным)
наблюдаемым. Качество первого этапа: RMSE полной множественности 67
частиц (QGSM) и 174 частицы (EPOS), среднего косинуса угла 0,066 и 0,047
соответственно. Показано, что введение промежуточного физически
интерпретируемого слоя не приводит к существенной потере точности по
сравнению с прямым восстановлением: 0,69 фм против 0,68 фм (QGSM) и 1,60
фм против 1,53 фм (EPOS) при обучении/тестировании на отдельных наборах;
для смешанных данных — 0,73/1,60 фм (двухэтапная схема) против 0,73/1,61
фм (прямой метод).
 Задача 6. Исследование N-нуклонных кластеров ядерной материи6.1          Внедрение N-нуклонных конфигураций в процесс генерации ядер в Монте-Карлогенератор событий UrQMD4. Настройка соотношения вероятностей образования 2N конфигураций по сравнению с имеющимися данным по кумулятивному рождению пи-мезонов и протонов

В генератор событий UrQMD4внедрена модель кумулятивного рождения частиц на основе флуктонного механизма.Для этого добавлены новые частицы — флуктоны F,а также каналы взаимодействия F+N и F+F, с сохранением барионного числа, заряда иэнергии-импульса в каждом узле. Состояния корреляций формируются с измеренным изоспиновым составом (np:pp:nn≈90:5:5), что согласуется с экспериментальными данными по короткодействующим корреляциям.

Модель настроена по данным для p+C при 12 ГэВ/с. В столкновениях Au+Auпри √sNN ​​= 4.5 и √sNN​​ = 8 ГэВ в области x>1.7 модифицированная модель показывает увеличенное количество кумулятивных протонов по сравнению со стандартной версией UrQMD. Этот избыток растёт с x и достигаетобласти x = 2.5–3.2. Это — ожидаемая сигнатура многонуклонных корреляций,отсутствующая в стандартной версии UrQMD.

Мы продемонстрировали, чтомодификация UrQMD с введением в состав ядер флуктонов  дает возможность получения кумулятивныхчастиц в области высоких значений кумулятивных переменных.

6.2          Моделирование столкновения ядер Xe и W при энергиях NICA с использованием PHQMD, UrQMD4 и UrQMD4-mod

Предложенная намим одификация UrQMD4-mod, учитывающая наличие в ядрах флуктонов, увеличивает выход антибарионов (ˉp, ˉn, ˉΛ, ˉΣ) в подпороговой области в 2–3 раза.

В генераторе PHQMDобнаружено нарушение сохранения энергии, величина ошибки зависит от прицельного параметра.

Выход ˉΛ в UrQMD4,UrQMD4-mod и в PHQMD примерно на порядок меньше выхода ˉp и ˉn.

Различия в изменениисуммарной множественности протонов и нейтронов в UrQMD4, UrQMD4-mod  и PHQMD обусловлены разной динамикой рождениягиперонов, в основном Λ и Σ.

Результаты моделированиявыхода Λ-гиперонов с помощью модели UrQMD4-mod, учитывающей наличие в ядрах флуктонов, по-видимому, лучше соответствует результатам экспериментов BM@N, где предсказания транспортных моделей (DCM-SMM, UrQMD и PHSD) систематически превышают измеренные выходы. Поскольку PHQMD дает заметно завышенный выход посравнению с UrQMD 4.0, выход Λ-гиперонов в этом генераторе, по-видимому, сильно завышен по сравнению с экспериментальными данными.

Часто используемое предположение о равенстве среднего выхода протонов и нейтронов ⟨p⟩=⟨n⟩ в диапазоне энергий NICA не выполняется. При этом PHQMD, UrQMD4 и UrQMD4-mod дают близкие значения для ⟨p⟩ илидля ⟨n⟩ вобласти √sNN  от 2.6 до 5ГэВ, но их предсказания начинают сильно расходиться при увеличении √sNN  до 9 ГэВ.

6.3          Изучение нарушенияизотопической симметрии при столкновении ядер

Представлены результаты Монте-Карло моделирования в рамках стандартной и модифицированной версий генератора UrQMD4 для столкновений 40Ar+45Sc, 12C+12C,продемонстрировано преимущество симметричных систем для независимой проверки данного эффекта. Произведена оценка потенциала детектора MPD на коллайдере NICAдля исследования данного явления в столкновениях d+d, Xe+Xe, Bi+Bi, Xe+W. Сформулированытребования к статистике, разрешению по импульсу и идентификации частиц, а также возможные стратегии анализа данных для верификации нарушения изоспиновой симметрии в новых энергетических диапазонах.

6.4          Корректировка формул C, P, T симметрий для киральных полей

Операции зарядового сопряжения С, пространственной инверсии (четности) Р иинверсии времени Т играют важную роль в современной квантовой теории поля. Однакоформулы для операторов C, P и T были получены в период зарождения квантовойтеории поля еще до открытия киральной асимметрии слабых взаимодействий. Мы показали,что они либо неприменимы для киральных операторов, либо содержат ошибки вформулах или их интерпретации. Показано, что стандартные формулы CPT сопряжения неприменимы в кирально-несимметричных теориях. Исправлены квантовополевые формулы преобразований Лоренца и C, P, T сопряжений спиноров. Они обеспечивают правильную унитарность или антиунитарность дискретных преобразований и киральность результатов.


Научная и практическая значимость по направлению 2.
Полученные результаты показывают перспективность физически
интерпретируемого нейросетевого подхода к определению параметров
столкновений тяжёлых ионов: предложенная схема связывает ограниченную
информацию детектора с физическими характеристиками события и позволяет
независимо исследовать и сопоставлять восстановленные величины с
экспериментальными данными, что критически важно при переходе от
модельных данных к данным экспериментов (в частности, на коллайдере
NICA). Метод не требует явной реконструкции траекторий и идентификации
частиц, что расширяет возможности анализа событий с использованием
детекторов на МКП.
Исследование с применением технологий искусственного интеллекта
 выполнено в области физики высоких энергий / ядерной физики
(физика столкновений тяжёлых ионов), где технологии искусственного
интеллекта выступают в качестве инструмента для решения конкретной
исследовательской задачи — событийной оценки прицельного параметра
столкновений тяжёлых ионов, который не может быть измерен напрямую и
восстанавливается по признакам события, связанным с его начальной
геометрией (множественность заряженных частиц, угловые и времяпролетные
распределения).

Для решения задачи используются уже имеющиеся (стандартные) технологии ИИ:

сверточные нейронные сети (CNN) с одним-двумя сверточными слоями и
полносвязными слоями;
архитектура ResNet для анализа двумерных представлений событий;
полносвязные нейронные сети (MLP) для работы с наборами физических
наблюдаемых;
архитектура «deep reconstruction neural network» (DRNN) для
построения представления события, устойчивого к изменению источника
данных (модели генерации);
метод SHAP для количественной оценки значимости признаков
(физических наблюдаемых) при восстановлении скрытого параметра события.

Результат исследования вносит вклад в область ядерной и физики высоких
энергий: предложен и проверен на модельных данных двух независимых
генераторов (QGSM, EPOS) физически интерпретируемый нейросетевой метод
восстановления параметров столкновений (прицельного параметра) по данным
детектора с ограниченным акцептансом на основе микроканальных пластин,
рассматриваемого для экспериментов на коллайдере NICA (Дубна).
Результаты могут быть использованы при планировании и анализе
экспериментов по изучению свойств ядерного вещества в экстремальных
условиях (определение центральности событий, геометрии столкновений) и
представляют интерес для смежных задач анализа больших массивов данных
физики высоких энергий.




3) детекторные технологии,
===================1.    Разработан малошумящий детектор на МКП, предназначенный  для регистрации редких процессов с вылетом частиц в кинематически запрещенную область, который предалагается использовать  в качестве триггера для регистрации кумулятивных частиц в ядро-ядерных столкновениях на пучках коллайдера  NICA. 2.    Представлена оптимизированная конструкция, которая  обеспечивает устойчивость к синфазным  электромагнитным наводкам.  3. Выполнены проверка  и настройка работы четырехканального блока электроники на быстрых компараторах, что позволило обеспечить высокую эффективность регистрации космических лучей (на уровне 95+-5 %.

4) практические приложения для диагностики -- протонная томография (pCT)
==================================================.

4.1. Создание общей концепции протонноготомографа

Проведен анализ имеющихсяна сегодняшний день разработок в области протонной томографии. Основной задачейпротонного томографа является получение трёхмерного изображенияпространственного распределения тормозной способности опухолевого образованиявнутри тела пациента по отношению к протонам. Путем измерений координат и углов,под которыми протон входит в тело пациента, и соответствующих углов и координатна выходе из тела, а также при  знанииэнергии протона,  можно идентифицировать  наиболее вероятная траектория и потери энергиипротонов вдоль неё. Проделав эти измерения для множества протонов, можнореконструировать пространственное распределение тормозной способностиоблучаемого объекта. На первом этапе работ был проанализирован опыт группыуниверситета Бергена по созданию протонного томографа на основе монолитныхактивных пиксельных сенсоров (МАПС - детекторы). В итоге, в СПбГУ былапредложена более совершенная концепция, включающая в себя передние трековыеплоскости (перед пациентом), задние трековые плоскости (после пациента) ицифровой трековый калориметр (ЦТК). Все трековые плоскости будут содержатьдетекторы МАПС, работа с которыми интенсивно ведется в СПбГУ. Такая концепцияпозволить с большой точностью проследить треки отдельных протонов и определятьих остаточную энергию, после прохождения тканей и органов пациента. Такимобразом, будет получена информация об относительных энергетических потеряхпротонов в теле пациента, что будет способствовать точному определению энергиипротонного пучка ускорителя в методах протонной терапии. Планируемая ошибка вопределении максимальной дозы на опухоли (пик Брэгга) составит порядка 0.5 мм(современные диагностические методы компьютерной томографии дают ошибки в 6-20мм). 

 

4.2. Создание модели прототипа протонноготомографа, состоящего из трековых плоскостей и цифрового трекового калориметра.Моделирование трекового калориметра протонного томографа.

 

В рамках работ по созданию протонноготомографа на основе детекторов МАПС была разработана программа теоретических иэкспериментальных исследований. Была создана модель цифрового трековогокалориметра (ЦТК) для протонного томографа. ЦТК включал в себя слои Монолитных АктивныхПиксельных Сенсоров (МАПС), созданных по технологии КМОП, чередующихся со слоямипоглотителей из различных материалов (выбор материала и его толщины определялсяпутем моделирования). Высокая степень гранулярности пиксельных сенсоровпозволяет регистрировать и разделять большое количество протонных треков вкаждом цикле считывания данных, а их рекордное быстродействие удовлетворяеттребованию протонной томографии с высокой частотой сканирования ( >10 МГц),что сводит к минимуму время облучения пациента. Для предложенной концепции ЦТК, былопроведено моделирование транспорта протонов через его слои. На основе анализатранспорта протонов с энергиями 150 МэВ и 200 МэВ (выбранные наиболее частоиспользуемые энергии из диапазона работы современных ускорителей, используемыхв протонной терапии онкологических заболеваний) через слои калориметра былиоптимизированы геометрические параметры предложенной модели. Это позволиловыбрать материал поглотителя цифрового трекового калориметра и оптимизироватьего толщину. В итоге оптимальным оказался никелевый поглотитель с толщиной 1.5мм. С использованием данного поглотителя была показана экономия в МАПСдетекторах, используемых при построении протонного томографа. Другимоптимальным материалом с точки зрения дешевизны и минимума дополнительнойрадиационной нагрузки на пациента, оказался алюминий толщиной 3.5 мм. Был также разработан алгоритмреконструкции треков на основе клеточного автомата. Данный алгоритм сочетает всебе высокую эффективность восстановления прямых треков и высокое быстродействиев их реконструкции. Применяя указанный алгоритм, получили высокую эффективностьреконструкции протонных треков (90%) для широкого пучка диаметром 20 мм. Прискорости считывания МАПС ~5-10 мкс-1 для достижения такого количества частиц всобытии потребуется интенсивность протонного пучка ~10^6 с-1. Для узкого«карандашного» пучка (диаметр 2 мм), а также при более высокой интенсивностипротонного пучка (100 протонов в событии) эффективность алгоритма не будетпревышать 50%, а время обработки может составлять несколько часов. Важный практическийвывод по результатам данного моделирования – использование протонных пучков сширокой апертурой.

На следующем этапе исследований, было выполнено моделирование всегопротонного томографа с учетом трековых плоскостей и ЦТК, с применением веществвходящих в состав организма человека. Это так называемые фантомы: кости, жир,мозг, вода, воздух. Диапазон энергий протонов был расширен и составил от 125МэВ до 250 МэВ (граничные энергии современных ускорителей, используемых впротонной терапии онкологических заболеваний). Был разработан алгоритм повосстановление начальной энергии протонов в ЦТК, были получены карты тормозныхспособностей протонов в веществе фантомов: кости, жир, мозг, вода, воздух. В итоге былаполучена остаточная энергия после прохождения указанных фантомов и оцененоэнергетическое разрешение этого метода. Варьирование энергии ускорителя позволило найти нижний предел поразрешению ЦТК. Также было проведено сравнение используемого метода с методомпоглощения протонов в веществе фантомов и методом отклонения треков в веществефантомов. Было показано, что методика с использованием цифрового трековогокалориметра наиболее оптимальна.

 

4.3. Экспериментальные и теоретическиеисследования с использованием телескопа монолитных активных пиксельных сенсорови гибридных пиксельных детекторов в контексте задач протонной томографии.

 

В рамках работ для проведения экспериментальных исследований, былиспользован стенд, в который входит детекторный телескоп на основе монолитныхактивных пиксельных сенсоров (МАПС). Данный экспериментальный стенд применялсядля оценки идентификационной способности цифрового трекового калориметра (ЦТК). Стенд использовался дляпроведений экспериментальных исследований с использованием телескопа МАПС напучке протонов с энергией 200 МэВ синхроциклотрона СЦ-1000 в НИЦ КИ ПИЯФ. Витоге, впервые были получены карты сработавших пикселей (хитов) сиспользованием телескопа МАПС для указанных энергий протонов. Также былпроведен кластерный анализ с оценкой средней множественности сработавшихпикселей, формирующих конкретный пиксельный кластер. Важность этих исследованийобусловлена тем, что по множественности пикселей и соответственно идентификацииобразовавшихся кластеров можно определить энергию протонов, оставленнуюнепосредственно в детекторном слое. Была выполнена калибровка по энергии взависимости от среднего числа пикселей, входящих в пиксельный кластер. Этоувеличивает точность в определении остаточной энергии протонов. Был также созданэкспериментальный модуль на основе гибридных пиксельных детекторов. Этот модульбудет использован на пучках протонов энергий от 30 МэВ до 250 МэВ, вэкспериментах в Медицинском радиологическом научном центре им. А. Ф. Цыба (г.Обнинск), в рамках решения задач протонной томографии.

 

Дополнительныеэкспериментальные работы

 

Поскольку детекторы МАПС будут смонтированы на специальныхуглекомпозитных панелях поддержки и охлаждения (разработки СПбГУ, патентыСПбГУ), то необходимо было провести исследования тепловыхсвойств таких углекомпозитной панелей, для определения эффективности охлаждениядетекторов МАПС. Для этих целей был создан специальный экспериментальный стенд.Стенд включал в себя пространство из материала AIREX, внутри которого находитсярадиатор охлаждения, нагреватель с исследуемой углекомпозитной панелью итермосенсорами. Углекомпозитная панель охлаждалась только с одного края спомощью специального чиллера. Была проведена серия измерений с подачей тепловоймощности на углекомпозитную панель и подачей соответствующего охлаждения.Тепловая мощность подбиралась в соответствии с тепловыделением отдельных системи электронных компонент детекторов МАПС. Были получены и проанализированыраспределения температуры  от мощности наквадратный сантиметр. Важным результатом стало, что при мощности 48 мВт/см2(сегодняшние детекторы МАПС имеют мощность в районе 40 мВт/см2) охлаждение в предложенномварианте работает не очень эффективно, поскольку максимальная температура на углекомпозитнойпанели зафиксирована в отметке +47 С, а рабочая температура детекторов МАПСсоставляет +25 С – +30 С. В качестве рекомендаций, было предложено охлаждать углекомпозитную панель с двух сторон. Измеренияпоказали, что в данном случае максимальная температура будет в центреисследуемого образца, но она не будет превышать отметки в +30 С.

 

Дополнительныеэкспериментальные работы

Работы по изучениюпроцессов вторичной электронной эмиссии. Для изучения указанных процессов былаиспользована разработанная в СПбГУ многосенсорная система мониторинга пучковзаряженных частиц и тяжелых ионов (патент СПбГУ). Система предназначена длявизуализации профилей пучков протонов, дейтронов, альфа-частиц и тяжелых ионовв широком диапазоне энергий.  Принципдействия системы основан на эффекте вторичной электронной эмиссии. Былипроанализированы результаты экспериментов, выполненных на Уникальной научнойустановке (УНУ) "Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе циклотронтипа У-120"  с использованием пучковпротонов с энергией 3 МэВ и пучков ионов 40Ar+8 с энергией 53 МэВ. В ходеэкспериментов были визуализированы профили пучков, а также исследованыхарактеристики сигналов, формируемых сенсорами системы при взаимодействии счастицами пучка. Обработка экспериментальных данных позволила определитькоэффициенты вторичной электронной эмиссии золотого покрытия — материала сенсоров.Полученные результаты стали основой для проверки теоретических моделейпроцессов вторичной электронной эмиссии при взаимодействии вещества сзаряженными частицами и тяжёлыми ионами низких и средних энергий.

 

4.4. Сравнительный анализ результатовдиагностических исследований на имеющихся рентгеновских томографах ирекомендации для разрабатываемой концепции протонного томографа

 

Первым направлениемнаучных изысканий стало изучение доз облучения при исследованиях с помощью ужесуществующих компьютерных томографов (для различных областей человеческоготела). Для поиска и сбора информации были изучены как данные современнойнаучной литературы, так и информация, полученная от коллег-рентгенологов,работающих в различных медицинских учреждениях СПб. К настоящему моменту «вилка»доз облучения достаточно большая, так как находится под влияниям целого рядафакторов. Таким образом, сбор и обобщение информации продолжается.

 

 

Ответственныеза каждый пункт (курсивом выделены участники, которые не входят в основныеисполнители проекта):

 

1. В.И. Жеребчевский, В.В. Петров, Н.А.Мальцев

2. В.И. Жеребчевский, В.В. Петров, Н.А.Мальцев

3. В.И. Жеребчевский, В.В. Петров, Н.А.Мальцев, Е.О. Землин, Н.А. Прокофьев,А.О. Скалецкий

4. Д.А. Пую


Key findings for the stage (summarized)


Основные результаты по направлению 1:
===========================
В рамках подготовки к анализу данных коллайдера NICA выполнено моделирование подпорогового и околопорогового рождения антипротонов и кумулятивных процессов. Для этих целей были внесены модификации в монте-карловские генераторы: в начальное состояние ядра внедрены компактные двухнуклонные конфигурации (флуктоны) с барионным числом B=2 и реализованы новые классы столкновений. Произведена предварительная настройка параметров.
Продолжено развитие расширенной модели мультипомеронного обмена: модифицирован подход к учету флуктуаций натяжения кварк-глюонной струны с учетом требований конфайнмента, что улучшило описание выходов странных частиц в ядро-ядерных столкновениях. Реализован учет околопорогового рождения странных и мультистранных частиц при энергиях NICA.
Для гидродинамического моделирования эволюции кварк-глюонной плазмы разработано голографическое уравнение состояния, расширяющее термодинамику за счет учета химических потенциалов странности и электрического заряда. Параметры модели откалиброваны методами машинного обучения по данным решеточной КХД и интегрированы в коды MUSIC и vHLLE.
В рамках классического глауберовского подхода получены точные аналитические выражения для средних значений и дисперсий числа нуклонов-участников и столкновений для дейтрон-дейтронных взаимодействий с учетом симметрии нуклонов.
Проанализированы адронные спектры в центральных ядро-ядерных столкновениях и подтверждена гипотеза об универсальности механизмов рождения частиц с разным кварковым составом в диапазоне энергий SPS–LHC.
Теоретически исследованы механизмы нарушения изотопической симметрии в выходах каонов в ядро-ядерных взаимодействиях при энергиях SPS/NICA. Выполнено моделирование этого эффекта в рамках параметризованного дисбаланса u и d кварков при разрыве струн. Получены предсказания при энергиях ускорителей NICA, У70, У1000.
Исследованы условия локального нарушения P-четности в сильных взаимодействиях: обоснованы новые методики поиска данного эффекта и доказана приоритетность поиска эффектов кирального дисбаланса на коллайдерах средних энергий (NICA, SPS), где высокая барионная плотность стабилизирует топологические флуктуации.
Для поиска критической точки КХД аналитически вычислены сильно-интенсивные переменные высших порядков. Предложен метод минимизации тривиальных объемных эффектов путем перехода от множественности частиц к числу нуклонов-участников при отборе классов центральности.
Обеспечена интеграция кластера СПбГУ в GRID-инфраструктуру ОИЯИ для расчетов уровня продакшн эксперимента SPD, настроены и протестированы каналы связи и системы авторизации.


Значимость результатов для Российской Федерации
Полученные результаты формируют теоретическую и вычислительную базу для подготовки и анализа данных российских установок мега-класса NICA (эксперименты MPD и SPD) а также перспективу исследования на ускорителях У70, перспективном У1000 в ИФВЭ (Протвино). Модификация транспортных моделей, разработка голографических уравнений состояния и применение методов машинного обучения обеспечивают вклад в методологию обработки больших данных. Интеграция вычислительных мощностей СПбГУ в распределенную среду ОИЯИ повышает готовность отечественной инфраструктуры к выполнению расчетов в интересах коллабораций NICA.
Значимость результатов для мирового уровня
Наиболее важные для мирового уровня результаты - это новые метрики для поиска критической точки (сильно-интенсивные переменные высших порядков) и расширенное голографическое уравнение состояния (оптимизированное на основе широкого набора экспериментальных и решеточных данных). Интерпретация данных по нарушению изоспиновой симметрии и обоснование оптимального энергетического окна и новых методологий для поиска нарушения P-четности задают направления для текущих и будущих программ анализа на ускорителях NICA, RHIC, SPS и LHC. Предложенный метод устранения объемных флуктуаций при поиске критической точки является универсальным инструментом, повышающим точность анализов во всех современных экспериментах по физике высоких энергий.

Заявки на финансирование из внешних по отношению к СПбГУ источников:

Подана заявка на грант Российского научного фонда «Исследование начальных состояний и многокварковых кластеров в столкновениях ядер на коллайдере NICA», конкурс инициативных проектов, 2027-2029, 7 млн в год. Руководитель - Андронов Евгений Владимирович



Основные результаты по направлению 2:
==========================

Разработан и верифицирован на модельных данных двух независимых
генераторов событий (QGSM и EPOS, 200 000 событий Au+Au при 11 ГэВ
каждый) нейросетевой подход к событийной оценке прицельного параметра в
столкновениях тяжёлых ионов — как по полной 4π-информации о событии, так
и по данным детектора с ограниченным акцептансом (конфигурация на МКП
для коллайдера NICA).
Показано, что наилучшее качество восстановления при использовании
полной информации о событии составляет RMSE 0,49–0,58 фм (CNN,
представление характеристик отдельных частиц 3×1600), а чувствительность
результата к выбору модели генерации несущественно снижается при
смешивании обучающих данных и применении архитектуры DRNN (RMSE
0,62–0,66 фм на независимых наборах).
Предложено и количественно обосновано промежуточное физически
интерпретируемое представление события в виде набора физических
наблюдаемых; SHAP-анализ показал доминирующий вклад множественности
заряженных частиц (0,64–0,68) и устойчивость структуры значимости
признаков к смене модели генерации.
Разработана и проверена двухэтапная схема оценки прицельного
параметра: восстановление 10 физических наблюдаемых по данным детектора
с ограниченным акцептансом и последующая оценка b по реконструированным
наблюдаемым; показано отсутствие существенной потери точности по
сравнению с прямым восстановлением (0,69/1,60 фм против 0,68/1,53 фм для
QGSM/EPOS).
Результаты этапа обобщены в статье «Исследование нейросетевых
подходов к оценке прицельного параметра в столкновениях тяжёлых ионов на
основе 4π информации о событии» и представлены в докладе на конференции
«LXXVI Международная конференция ЯДРО-2026».

Значимость для Российской Федерации: полученные результаты имеют прямое
практическое значение для экспериментов на коллайдере NICA (Объединенный
Институт Ядерных Исследований, Дубна) — одном из ведущих мировых
объектов по изучению свойств ядерного вещества; физически
интерпретируемые нейросетевые методы расширяют возможности отечественной
школы анализа данных физики высоких энергий и могут быть применены к
данным экспериментов с детекторами на микроканальных пластинах.

Значимость для мирового сообщества: предложенный подход к построению
устойчивых к выбору модели генерации и физически интерпретируемых
нейросетевых методов оценки параметров столкновений актуален для
международных экспериментов в физике тяжёлых ионов (в т.ч. RHIC, LHC) и
вносит вклад в решение задачи определения центральности событий без
явной реконструкции треков, что является общим вызовом для сообщества
физики высоких энергий.


Основные результаты по направлению 3:
============================
1.Разработан малошумящий детектор на МКП, предназначенный для регистрации редких процессов с вылетом частиц в кинематически запрещенную область, который предалагается использовать в качестве триггера для регистрации кумулятивных частиц в ядро-ядерных столкновениях на пучках коллайдера NICA.
2.Представлена оптимизированная конструкция, которая обеспечивает устойчивость к синфазным электромагнитным наводкам.



Основные результаты по направлению 4:
===========================
Разработка концепции протонного томографа. Основной задачей протонного томографа является получение трёхмерного изображение пространственного распределения тормозной способности опухолевого образования внутри тела пациента по отношению к протонам. В итоге, в СПбГУ была предложена оптимальная концепция, включающая в себя передние трековые плоскости (перед пациентом), задние трековые плоскости (после пациента) и цифровой трековый калориметр. Все трековые плоскости будут содержать детекторы МАПС, работа с которыми интенсивно ведется в СПбГУ. Такая концепция позволить с большой точностью проследить треки отдельных протонов и определять их остаточную энергию, после прохождения тканей и органов пациента. В рамках разработанной программы теоретических и экспериментальных исследований, была создана модель цифрового трекового калориметра (ЦТК) для протонного томографа. Для данной модели ЦТК, было проведено моделирование транспорта протонов через его слои. Это позволило выбрать материал поглотителя ЦТК и оптимизировать его толщину.
Был разработан алгоритм реконструкции треков на основе клеточного автомата. Этот алгоритм характеризуется высокой эффективностью и высоким быстродействием. Алгоритм клеточных автоматов показал высокую эффективность реконструкции протонных треков (90%) для широкого пучка (диаметр 20 мм). Для узкого «карандашного» пучка (диаметр 2 мм) и при высокой интенсивности протонного пучка, эффективность алгоритма не будет превышать 50%, а время обработки может составлять несколько часов. Важный практический вывод по результатам данного моделирования, заключается в том, что необходимо использовать протонные пучки с широкой апертурой и минимизировать их интенсивность.
Было выполнено моделирование всего протонного томографа с учетом трековых плоскостей и трекового калориметра с применением фантомов органов и тканей: кости, жир, мозг, вода, воздух. Был разработан алгоритм по восстановление начальной энергии протонов в ЦТК, были получены карты тормозных способностей протонов в веществе указанных фантомов. В итоге была получена остаточная энергия после прохождения фантомов и оценено энергетическое разрешение предложенного метода. Варьирование энергии ускорителя позволило найти нижний предел по разрешению ЦТК. Также было проведено сравнение используемого метода с методом поглощения протонов в веществе фантомов и методом отклонения треков в веществе фантомов. Было показано, что методика с использованием цифрового трекового калориметра наиболее оптимальна.
В ходе экспериментальных исследований были получены карты сработавших пикселей (хитов) с использованием телескопа МАПС на пучке протонов с энергией 200 МэВ синхроциклотрона СЦ-1000. Также был проведен кластерный анализ с оценкой средней множественности сработавших пикселей, формирующих данный кластер. Важность этих исследований обусловлена тем, что по множественности сработавших кластеров, можно определить энергию протонов, оставленную непосредственно в детекторном слое. Это увеличивает точность в определении остаточной энергии протонов. Был также создан экспериментальный модуль на основе гибридных пиксельных детекторов для его использования в экспериментах в Медицинском радиологическом научном центре им. А. Ф. Цыба (г. Обнинск), в рамках решения задач протонной томографии.
В качестве дополнительных экспериментальных работ были проведены исследования тепловых свойств углекомпозитных панелей в контексте задач по эффективному охлаждению детекторов МАПС. Для этих целей был разработан и создан специальный экспериментальный стенд. Были получены и проанализированы распределения температуры от подаваемой мощности на квадратный сантиметр. Результатом работ стала разработка оптимальной системы охлаждения углекомпозитной панели.
Также в качестве дополнительных экспериментальных работ были проведены
исследования процессов вторичной электронной эмиссии. Для изучения указанных процессов была использована разработанная в СПбГУ многосенсорная система мониторинга пучков заряженных частиц и тяжелых ионов. Были проанализированы результаты экспериментов, выполненных на Уникальной научной установке (УНУ) "Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе циклотрон типа У-120" с использовании пучков протонов с энергией 3 МэВ и ионов 40Ar+8 с энергией 53 МэВ. В итоге были визуализированы профили пучков, а также исследованы характеристики сигналов, формируемых сенсорами системы при взаимодействии с частицами пучка. Обработка экспериментальных данных позволила определить коэффициенты вторичной электронной эмиссии золотого покрытия — материала сенсоров. Полученные результаты стали основой для проверки теоретических моделей процессов вторичной электронной эмиссии при взаимодействии вещества с заряженными частицами и тяжёлыми ионами низких и средних энергий.

Значимость результатов для Российской Федерации

Создание диагностических приборов для их использования в ядерной медицине при лечении онкологических заболеваний методами лучевой терапии, имеет огромную актуальность, социальную значимость и востребованность для системы здравоохранения Российской Федерации.

Academic ownership of participants (text description)

Феофилов Григорий Александрович .Доцент, кафедра физики высоких энергий и элементарных частиц СПбГУ. Заведующий Лабораторией физики сверхвысоких энергий СПбГУ. К.ф.-м.н., действительный член Российской инженерной академии(РИА). --Общее научное руководство проектом; исследование эффектов нарушения изотопической симметрии в релятивистских столкновениях ядер; минимизация объемных флуктуаций при поиске критической точки КХД; участие в анализе выходов странных частиц и отношений средней плотности поперечной энергии.

Валиев Фархат Фагимович , Профессор, кафедра ядерно-физических методов исследований СПбГУ, Д.ф.-м.н., --Ответственный исполнитель проекта по направлению разработки и испытаний прототипа МКП детектора для регистрации редких процессов с вылетом частиц в кинематически запрещенную область. Участие в верификации монте-карловских генераторов и анализе распределений частиц, рождающихся в подпороговых процессах, разработка концепции и исследования; работа над детектором на микроканальных пластинах; работа с конфигурацией исследуемой детекторной системы; написание и редактирование рукописи.

Никифоров Константин Аркадьевич, Доцент, кафедра моделирования электро-механических и компьютерных систем ПМ-ПУ СПбГУ. К.ф.-м.н. --Моделирование эффектов полевой эмиссии электронов МКП детектора с целью оптимизации темновых токов

Тостых Юлия Викторовна, Лаборант-исследователь, Лаборатория физики сверхвысоких энергий СПбГУ. Студентка 5 курса СПбПУ--работа с детекторами на МКП. GEANT моделирование эффективности МКП детектора.

Соболь Ольга Викторовна. Лаборант-исследователь, Лаборатория физики сверхвысоких энергий СПбГУ.-- техническое сопровождение проекта.

Коваленко Владимир Николаевич,Доцент, кафедра ядерно-физических методов исследований СПбГУ.Заместитель заведующего Лабораторией физики сверхвысоких энергий СПбГУ.К.ф.-м.н.
— Ответственный исполнитель проекта по координации теоретических исследований, развитию грид-вычислений и монте-карловскому моделированию; участие в развитии модели мультипомеронного обмена; участие в моделировании подпороговго рождения прототонов; участие в моделировании нарушения изотопической инвариантности; моделирование локального нарушения P-четности; развитие грид-инфраструктуры СПбГУ

Ануфриев Антон Витальевич.Инженер-исследователь, Лаборатория физики сверхвысоких энергий СПбГУ.
Обучающийся 2 курса аспирантуры Физического факультета СПбГУ --Исследование распределений заряженных адронов по поперечному импульсу, быстроте и поперечной массе в рамках гидродинамического моделирования с применением голографического уравнения состояния для кинематической области эксперимента NA49. Результаты деятельности: публикация
Исследование отношений выходов заряженных адронов в рамках гидродинамического моделирования с применением голографического уравнения состояния для кинематических областей экспериментов NA49 и RHIC.



Монахов Вадим Валериевич,Доцент, кафедра вычислительной физики СПбГУ.
К.ф.-м.н. — Внедрение N-нуклонных конфигураций в процесс генерации ядер в Монте-Карло генераторах событий и моделирование кумулятивных процессов и подпорогового рождения частиц; участие в верификации монте-карловских генераторов, анализе выполнения законов сохранения при моделировании столкновений тяжелых ионов; участие в анализе модельных данных по нарушению изотопической инвариантности.

Андронов Евгений Владимирович , Доцент, кафедра физики высоких энергий и элементарных частиц СПбГУ.К.ф.-м.н.— исследование сильно-интенсивных переменных высших порядков для анализа вперед-назад корреляций множественностей, участие в моделировании подпорогового рождения протонов.

Белокурова Светлана Николаевна,Ассистент, кафедра физики высоких энергий и элементарных частиц СПбГУ. К.ф.-м.н.
— разработка теоретической модели дейтрон-дейтронного взаимодействия в рамках глауберовского подхода с учетом симметрии нуклонов.

Пучков Андрей Михайлович — развитие расширенной модели мультипомеронного обмена, анализ выходов странных и мультистранных частиц в ядро-ядерных столкновениях; модификация подхода для учета флуктуаций эффективного натяжения струны с учетом требований КХД-конфайнмента.


Галактионов Кирилл Александрович (младший научный сотрудник, аспирант
физического факультета, Санкт-Петербургский государственный университет) —
проведение математического моделирования и расчётов; построение
алгоритмов анализа данных и моделей машинного обучения (включая
подготовку модельных данных, реализацию нейросетевых архитектур и
двухэтапной схемы восстановления); написание и редактирование рукописи.


Руднев Владимир Александрович (профессор, доктор физико-математических
наук, Санкт-Петербургский государственный университет) —
руководство исследованием; разработка концепции исследования;
обеспечение теоретической основы используемых методов; написание и
редактирование рукописи.

Мокаев Тимур Назирович. Профессор, кафедра прикладной кибернетики Математико-механического факультета СПбГУ.Д.ф.-м.н. --Анализ алгоритмов устойчивого и интерпретируемого ИИ для научных приложений, где важны воспроизводимость, проверяемость и связь результатов с математической моделью

Мокаев Руслан Назирович.Профессор, кафедра прикладной кибернетики Математико-механического факультета СПбГУ. К.ф.-м.н. --Анализ устойчивости нейронные сетей, скрытых колебаний, режимов с множественностью аттракторов инетривиальной динамики в алгоритмах обучения

Жеребчевский Владимир Иосифович, Доцент, кафедра ядерно-физических методов исследований СПбГУ. Заведующий Лабораторией ядерных процессов СПбГУ.Д.ф.-м.н. --Ответственный исполнитель проекта по созданию концепции протонного томографа. – научное руководство данным направлением проекта, создание общей концепция протонного томографа, разработка экспериментального стенда для исследования тепловых свойств углекомпозитных панелей в контексте задач по эффективному охлаждению детекторов МАПС, обработка экспериментальных результатов, полученных на данном стенде, написание статей и отчетов;



Мальцев Николай Александрович. Старший преподаватель, кафедра ядерно-физических методов исследований СПбГУ. К.ф.-м.н. -- Экспериментальные и теоретические исследования с использованием телескопа монолитных активных пиксельных сенсоров и гибридных пиксельных детекторов в контексте задач протонной томографии . Проведение экспериментальных и теоретических исследований с использованием телескопа монолитных активных пиксельных сенсоров и гибридных пиксельных детекторов в контексте задач протонной томографии. Создание нового экспериментального стенда для исследования тепловых свойств углекомпозитных панелей в контексте задач по эффективному охлаждению детекторов МАПС.

Петров Виталий Валерьевич. Ведущий инженер, Учебная лаборатория ядерных процессов СПбГУ. -- Создание модели прототипа протонного томографа, состоящего из трековых плоскостей и цифрового трекового калориметра. Моделирование трекового калориметра протонного томографа.создание модели прототипа протонного томографа, состоящего из трековых плоскостей и цифрового трекового калориметра. Работа на экспериментальном стенде для исследования тепловых свойств углекомпозитных панелей в контексте задач по эффективному охлаждению детекторов МАПС.


Пую Дарья Анатольевна. Доцент, кафедра стоматологии Медицинского института СПбГУ. К.м.н. --Сравнительный анализ результатов диагностических исследований на имеющихся рентгеновских томографах и рекомендации для разрабатываемой концепции протонного томографа




Transfer of the full copy of the report to third parties for non-commercial use: permitted/not permitted

не разрешается

Check of the report for improper borrowing in external sources (plagiarism): permitted/not permitted

разрешается

Rationale of the interdisciplinary approach

Коды ГРНТИ:
29 Физика › 29.05 Физика элементарных частиц. Теория полей. Физика высоких энергий › 29.05.29 Сильное взаимодействие
28 Кибернетика › 28.23 Искусственный интеллект › 28.23.25 Модели и системы обучения
76 Медицина и здравоохранение › 76.13 Медицинская техника › 76.13.25 Медицинские комплексы, системы, приборы, аппараты и устройства сочетанного лечебно-диагностического назначения
Short titleLST-2026
AcronymLST_F_2026 - 1
StatusActive
Effective start/end date27/04/26 → 31/12/26
Linkshttp://nucleus.togudv.ru/files/fizika-yadra-2026.pdf

Documents

Links

ID: 153212394