Natural Science Review

Электронный Журнал Natural Science Review издается с 2024 года в соответствии с решением сессии Комитета Полномочных Представителей правительств государств-членов Объединенного института ядерных исследований от 24.03.2024 г. Учредитель и издатель – Международная межправительственная организация Объединенный институт ядерных исследований.
Natural Science Review – международный сетевой рецензируемый периодический научный журнал в сфере естественных и технических наук.

Открытый выпуск Июль — сентябрь 2025

Decays τππηντ and τπηηντ in the extended Nambu–Jona-Lasinio model
M. K. Volkov , A. A. Pivovarov , K. Nurlan
Natural Sci. Rev. 2 100403 (2025) Опубликовано 25.07.2025
DOI: 10.54546/NaturalSciRev.100403

В рамках расширенной модели Намбу–Иона–Лазинио рассмотрены процессы τππη(η′)ντ и τπηη(η′)ντ с учётом как основных, так и первых радиально возбуждённых промежуточных состояний. Показано, что в процессах τππη(η′)ντ доминирующим является векторный канал, а в процессах τπηη(η′)ντ главный вклад даёт аксиально-векторный канал. Скалярный мезон a0 играет доминирующую роль в процессах с двумя η-мезонами в конечном состоянии. Показана значимость относительной фазы между основными и первыми радиально-возбуждёнными состояниями для данных процессов. Полученные результаты для процесса τππηντ находятся в удовлетворительном согласии с недавними экспериментальными данными BaBar и CMD-3, которые отличаются от усредненных значений, приведенных в таблицах PDG.

Категории: Физика , Физика высоких энергий (теория)
Shadow in the Galactic Center: Theoretical Concept – Prediction – Realization
A. F. Zakharov
Natural Sci. Rev. 2 100402 (2025) Опубликовано 24.07.2025
DOI: 10.54546/NaturalSciRev.100402

Общая теория относительности (ОТО) была создана в ноябре 1915 года, и с момента своего создания и до настоящего времени эта теория была проверена и подтверждена во множестве различных тестов. Первые реалистичные космологические модели были предложены в трудах Александра Александровича Фридмана, написанных в 1920-х годах. Долгое время космологические работы Фридмана были фактически запрещены в Советском Союзе по философским и методологическим причинам, поскольку модели, в которых происходит рождение и эволюция Вселенной, считались идеологически неприемлемыми. В связи с большими достижениями в теории относительности и космологии, а также возросшим интересом к этим разделам науки в последние десятилетия мы вспоминаем развитие релятивистской астрофизики и вклад российских исследователей в эти исследования. Поскольку один из мировых лидеров в области физической космологии А. А. Фридман скончался в сентябре 1925 года, целесообразно обсудить основные достижения физической космологии за последние 100 лет. Мы также обсуждаем наблюдательные и теоретические достижения в подтверждении релятивистских наблюдательных предсказаний для чёрных дыр, включая ближайшую сверхмассивную чёрную дыру в нашем Галактическом центре. Мы описываем эволюцию понятия тени чёрной дыры от чисто теоретической концепции до наблюдаемой величины, которая может быть получена из наблюдений сверхмассивных чёрных дыр в Sgr A* и M87* с  помощью глобальных РСДБ интерферометров, работающих в мм и субмиллиметровом​​​​​​​ диапазонах.

Категории: Физика , Астрономия и астрофизика
Comparative analysis of enriched mesenchymal stem cells conditioned medium fractions obtained by ultrafiltration
E. Andreev , E. Kravchenko , E. Zavyalova , P. Eremin , A. Rzyanina , P. Markov , A. Nechaev
Natural Sci. Rev. 2 100401 (2025) Опубликовано 02.07.2025
DOI: 10.54546/NaturalSciRev.100401

В исследовании представлен сравнительный анализ различных компонентов кондиционированных сред (КС), полученных с помощью мезенхимальных стволовых клеток (МСК), культивированных с использованием сыворотки и без сыворотки, который выявил существенные различия в их составе и потенциальном клиническом применении. Кондиционированная среда, содержащая сыворотку, демонстрирует значительно более высокие уровени общего белка, невезикулярной РНК, экзосом и наночастиц по сравнению с бессывороточными кондиционированными средами, что отражает вклад как секретома МСК, так и остаточных компонентов фетальной бычьей сыворотки. Фракционирование на основе ультрафильтрации (0,2 мкм-50 кДа) позволяет выделить фракцию, обогащенную экзосомами и белками, сохраняя функционально значимые компоненты секретома МСК. Эта стратегия эффективно захватывает везикулы и белки среднего размера, исключая при этом более крупные или мелкие биомолекулы, что повышает эффективность их испольльзования для целевого анализа. Представленные данные подчеркивают необходимость подбора КС с учетом целей эксперимента и предоставляют информацию для выбора оптимальной стратегии получения секретома МСК, обеспечивающей баланс между конечным результатом, чистотой и нормативными требованиями в области исследований и терапии МСК.

Категории: Науки о жизни , Биология

Выпуск 3 (Том 2) 2025

The concept of a superconducting spin flipper – neutron decelerator for a UCN source at a pulsed reactor
A. A. Popov , K. S. Osipenko , V. I. Scherbakov , A. I. Frank , G. V. Kulin , M. A. Zakharov , V. A. Kurylev , D. A. Kolomentseva
Natural Sci. Rev. 2 100305 2025 Опубликовано 25.06.2025
DOI: 10.54546/NaturalSciRev.100305

Работа посвящена созданию концептуального проекта градиентного спин-флиппера — замедлителя нейтронов, являющегося основным компонентом проектируемого источника УХН для импульсного реактора периодического действия. При тесном сотрудничестве группы ОИЯИ и компании «СуперОкс» был разработан дизайн-эскиз стационарного градиентного магнита для адиабатического спин-флиппера. Проведен детальный расчет конфигурации магнитного поля. Смоделировано движение нейтронов в магнитном поле, формируемом спроектированной магнитной системой, и проведен анализ времени замедления нейтронов в спин-флиппере.  

Полученный результат дает основание надеяться, что идея создания источника УХН с импульсным накоплением ловушки, основанная на использовании нестационарного замедления нейтронов, является реализуемой.

Категории: Физика , Приборы и методы
3D segmented neutrino detector SuperFGD
Yu. Kudenko
Natural Sci. Rev. 2 100304 2025 Опубликовано 20.06.2025
DOI: 10.54546/NaturalSciRev.100304

Ближний детектор ND280 ускорительного эксперимента с длинной базой T2K был модернизирован для повышения точности измерения осцилляционных параметров нейтрино. Ключевым компонентом модернизации является новый пластиковый сегментированный сцинтилляционный детектор Super Fine Grained Detector (SuperFGD), состоящий примерно из 2 миллионов оптически изолированных кубиков размером 1 см3, сигналы с которых транспортируются в трех ортогональных направлениях спектросмещающими волокнами и регистрируются микропиксельными лавинными фотодиодами. SuperFGD обеспечивает 3D-изображения взаимодействий нейтрино за счет регистрации треков заряженных частиц в конечном состоянии, включая протоны с порогом регистрации около 300 МэВ/c. Благодаря мелкой сегментации и субнаносекундному временному разрешению SuperFGD способен детектировать нейтроны, возникающие при взаимодействии нейтрино, и измерять их кинетическую энергию, используя  метод  времени пролета. В статье подробно описывается устройство детектора, его создание и запуск в эксплуатацию на нейтринном пучке эксперимента T2K.

Категории: Физика , Приборы и методы , Физика высоких энергий (эксперимент)
Characterization of micro-SPECT system based on Timepix detector
V. Rozhkov , I. Hernа́ndez , A. Leyva , A. Zhemchugov
Natural Sci. Rev. 2 100303 2025 Опубликовано 17.06.2025
DOI: 10.54546/NaturalSciRev.100303

В данной работе были оценены характеристики прототипа ОФЭКТ-системы на основе микросхемы считывания Timepix с коллиматором на основе кодирующей апертуры типа MURA. Установка имеет небольшое поле зрения и может использоваться в доклинических исследованиях лекарственных препаратов на мелких лабораторных животных. Несмотря на множество существующих протоколов испытаний, разработанных и описанных в соответствующих документах национальных органов стандартизации и рекомендациях МАГАТЭ, они не подходят для микротомографических систем на основе полупроводниковых пиксельных детекторов из-за различной технологии детекторов, высокого пространственного разрешения и малой области интереса. Для измерения их характеристик были разработаны специальные фантомы с небольшой «горячей областью».

Такие параметры микро-ОФЭКТ системы, как пространственное разрешение, контрастность, линейность, однородность и чувствительность системы были исследованы с использованием источника 99mTc. Описаны процедуры калибровки детектора и предварительной обработка данных.

Категории: Физика , Приборы и методы , Науки о жизни , Ядерная медицина , Прикладные исследования
Bogoliubov method in description of nuclear rotation
R. V. Jolos , E. A. Kolganova
Natural Sci. Rev. 2 100302 2025 Опубликовано 09.06.2025
DOI: 10.54546/NaturalSciRev.100302

Рассматривается проблема идентификации и выделения динамических переменных, связанных с преобразованиями симметрии, из полного набора динамических переменных. Показано, что использование бозонного представления бифермионных операторов позволяет решить эту проблему с помощью канонического преобразования динамических переменных, предложенного Н.Н. Боголюбовым. Полученные результаты обосновывают применение модели принудительного вращения для описания вращательных возбуждений ядер.

Категории: Физика , Ядерная физика (теория)
On BRST Lagrangian formulation for massive higher-spin fields in 4D Minkowski space
I. L. Buchbinder , S. A. Fedoruk , V. A. Krykhtin
Natural Sci. Rev. 2 100301 2025 Опубликовано 05.05.2025
DOI: 10.54546/NaturalSciRev.100301

Мы даем краткий обзор БРСТ-подхода к калибровочно-инвариантной лагранжевой формулировке для свободных массивных бозонных полей высших спинов, акцентируя внимание на двух специфических аспектах. Во-первых, теория рассматривается в четырехмерном плоском пространстве в терминах спин-тензорных полей с двухкомпонентными неточечными и точечными индексами. Это приводит к существенному упрощению всего подхода по сравнению с тем, где использовались поля с векторными индексами, поскольку теперь нет необходимости вводить в БРСТ-заряд связь, отвечающую за следы полей. Во-вторых, мы разрабатываем предельно простую и наглядную процедуру для исключения всех вспомогательных полей и доказываем, что БРСТ-уравнения движения тождественно воспроизводят основные условия для неприводимых представлений группы Пуанкаре с заданной массой и спином. Подобно безмассовой теории, окончательный лагранжиан для массивных полей высших спинов формулируется в триплетной форме. БРСТ-формулировка приводит к системе полей, которые четко подразделяются на основное поле спина s, вспомогательные поля типа Зиновьева, вспомогательные поля типа Сингха–Хагена и специальные вспомогательные БРСТ-поля. Вспомогательные поля могут быть частично устранены путем фиксации калибровки и/или с помощью уравнений движения. Это позволяет получить формально разные (с разным числом вспомогательных полей), но эквивалентные лагранжевы формулировки.

Категории: Физика , Физика высоких энергий (теория)