LU CFI Radiācijas fizikas laboratorija (RFL) tika nodibināta 1999.gadā apvienojot fiziķus no trim likvidētā Latvijas Zinātņu Akadēmijas Kodolpētniecības centra pētnieciskajām laboratorijām (Kodolreakciju laboratorijas, Neitronu aktivācijas analīzes laboratorijas un Metālu radiācijas fizikas laboratorijas). 2004.g. Metālu radiācijas fizikas grupa pārgāja uz citu LU CFI laboratoriju. Uz doto brīdi RFL štatā ir trīs kodolfiziķi: viens speciālists no bijušās Neitronu aktivācijas analīzes laboratorijas un divi speciālisti no bijušās Kodolreakciju laboratorijas.

RFL iegūtajiem rezultātiem ir starptautiska nozīme, jo dati par dažādu kodolu īpašībām un struktūru ir nepieciešami ne vien mūsu fundamentālo priekšstatu papildināšanai par fiziskās pasaules uzbūves ainu, bet arī kodolfizikas pielietojumiem astrofizikā, materiālu zinātnēs, vides pētījumos, medicīnā un enerģētikā. Tāpat RFL iegūtie rezultāti dod praktisku ieguldījumu Latvijas vides aizsardzībā un kodolfizikas metožu izmantošanā citos pētījumu virzienos.

Grāds Vārds Uzvārds Amats Telefons E-pasts
Dr.phys. Daina Riekstiņa Laboratorijas vadītāja 67261304 Daina.Riekstina@cfi.lu.lv
Dr.phys. Tamāra Krasta Vadošā pētniece   Tamara.Krasta@cfi.lu.lv
Dr.phys. Ļubova Simonova Vadošā pētniece   Lubova.Simonova@cfi.lu.lv
Dr. honoris causa Jānis Jansons Pētnieks 67187479 Janis.Jansons@cfi.lu.lv

Radiācijas fizikas laboratorijas (RFL) darbības pamatvirzieni ir eksperimentālie un teorētiskie kodolu struktūras pētījumi, kā arī kodolfizikas metožu izmantošana apkārtējās vides un fizikālo procesu pētījumos.

Atkarībā no konkrētā kodola protonu un neitronu skaita un ierosinājuma enerģijas, tā formu var aprakstīt kā stipri deformētu aksiāli-simetrisku rotatoru, γ-nestabilu trīsasu rotatoru, vai sfēru. Kodola formas izmaiņa būtiski iespaido kodola īpašības, it sevišķi tā zemāko ierosināto līmeņu sabrukšanas shēmu. RFL veicamie kodolu struktūras pētījumi galvenokārt saistīti ar deformācijas pārejas apgabalu ap masas skaitli A~190. Šī apgabalā kodolu struktūrā novērojamo formas maiņas fāzu pārejas izraisīto efektu izpētei ir liela nozīme mūsdienu kodola uzbūves modeļu attīstībā. 

Beidzamā laikā RFL pievērsusies arī pētījumiem par kodolreakciju izraisītā sekundārā starojuma ietekmi uz materiālu struktūru. Šie efekti kļūst būtiski, ja materiāli tiek pakļauti intensīvam jonizējošo daļiņu starojumam ar enerģiju virs ~5 MeV/daļiņa. Šiem pētījumiem ir nozīme pielietojumos kā materiālu zinātnēs, tā arī medicīnā.

Kodolfizikas metožu praktisko pielietojumu jomā RFL veic dabisko (40K, 232Th, 226Ra, 238U), un mākslīgo (137Cs, 3H) izotopu aktivitātes mērījumus dažādos paraugos: būvmateriālos, augsnē, grunts ūdeņos, dzeramajā ūdenī, u.c. Šie mērījumi tiek veikti ievērojot visas laboratorijas kompetences standarta LVS EN ISO/EIC 17025:2005L prasības.

Nozīmīgi rezultāti tika iegūti izstrādājot un teorētiski interpretējot nepāra-nepāra 192Ir ierosināto līmeņu shēmu līdz ~ 530 keV enerģijai. Šajā darbā tika izmantoti agrāk veikto eksperimentu rezultāti. Tika parādīts, ka 192Ir ilgi dzīvojošā (241 gadi) izomērā stāvokļa struktūra un kvantu skaitļi ir 11- (p:11/2[505] + n:11/2[615]), tāpat kā abos kaimiņu nepāra-nepāra izotopos 190,194Ir.  Būtisks sasniegums ir trīs jaunu gamma-vibrācijas stāvokļu atklāšana 192Ir kodola struktūrā.

Izmantojot siltuma neitronu satveršanas reakcijas γγ-sakrišanu mērījumu datus, kas iegūti ar liela tilpuma Ge detektoriem reaktorā Režā (Čehija), un summāro γ-starojuma spektru enerģijas intervālā no 105 līdz 1860 keV, kas reģistrēts ar augstas izšķirtspējas kristāla difrakcijas spektrometru GAMS5 Grenoblē, tika izstrādāta nepāra-nepāra 188Re kodola ierosināto līmeņu shēma līdz ~1.5 MeV. Izveidotā 188Re shēma satur 175 enerģētiskos līmeņus: 114 negatīvās pārības līmeņus, un 61 pozitīvās pārības līmeņus. Iegūtās līmeņu shēmas analīze divu kvazidaļiņu un rotatora mijiedarbības modeļa ietvaros ļāva atklāt aksiāli-simetrisko un neaksiālo stāvokļu līdzāspastāvēšanu 188Re, kas ir raksturīga deformācijas pārejas apgabala kodoliem.

2012. gadā uzsākts darbs pie nepāra-nepāra 186Re kodola struktūras pētījumiem. Izmantojot bagātināto 185Re mērķi tika veikti siltuma neitronu satveršanas reakcijas mērījumi Grenoblē. Summārais γ-starojuma spektrs tika nomērīts enerģijas intervālā no 100 keV līdz 2 MeV ar augstas izšķiršanas spējas spektrometru GAMS5. Summārā spektra apstrāde ļāva noteikt enerģijas un intensitātes pāri par 188Re 500 γ-līnijām. Izmantojot iegūtos datus, kā arī Minhenes tandēma paātrinātājā iegūtos 187Re(p,d)186Re reakcijas mērījumu rezultātus, notiek darbs pie 186Re ierosināto līmeņu shēmas tālākas attīstīšanas.

RFL eksperimentālie kodolu pētījumi ir cieši saistīti ar teorētiskajiem kodolu struktūras aprēķiniem, izmantojot gan kolektīvos (rotatora plus daļiņas), gan algebriskos (bozonu mijiedarbības) kodolu modeļus. Šie aprēķini ļauj noteikt robežu, līdz kurai var izmantot tradicionālo kodolu modeļu priekšstatus kritiskos apgabalos, kad notiek kodola formas kvantu fāžu pārejas no izstieptās uz saspiesto formu, kā arī no deformētās uz sfērisko. Nepāra-nepāra kodolu gadījumā veiktie modeļa aprēķini ļauj iegūt informāciju par valences nuklonu atlikuma mijiedarbību kodola serdes vidējā laukā un pētīt NN-mijiedarbības potenciāla izotopisko atkarību. Pārejas apgabala kodoli, pateicoties lielam ierosināto līmeņu blīvumam, ir interesants objekts kvantu haosa pētījumiem saistībā ar kodola formas fāžu pārejām.

Kodolfizikas metožu pielietojumu jomā RFL zinātnieki turpina darbu pie mākslīgo radionuklīdu: 137Cs, 90Sr, 3H augsnes, gruntsūdeņu un virszemes ūdeņu paraugos potenciāli piesārņotās vietās Latvijā. Iegūti dati par radionuklīdu akumulāciju un migrāciju ilgstošā laika posmā, to atkarību no gadalaika un klimatiskajiem apstākļiem. Monitorings veikts zonās ap Salaspils slēgto kodolreaktoru un radioaktīvo atkritumu glabātuvi. Veikti pētījumi par masu attiecības cements/ūdens ietekmi uz cementa masas cietēšanu, cementējot šķidros radioaktīvos atkritumus, un par radionuklīdu: 3H un 137Cs difūziju ūdenī sistēmā: cementa masa-ūdens.

Veikti pētījumi par radionuklīdu koncentrācijas atbilstību ES direktīvās noteiktai kvalitātei dzeramajā un pārtikas rūpniecībā izmantotajā ūdenī visā Latvijas teritorijā, kā arī detalizēti pētījumi par dabisko radionuklīdu (40K, 226Ra, 232Th, 238U) saturu dažādu firmu ražotos celtniecības materiālos, kuru pamatā ir māls.

Papildus tiešo aktivitātes mērījumu veikšanai vides un tehnoloģiskajos paraugos noris darbs pie jaunu pielietojamās kodolfizikas metodiku izstrādes radionuklīdu noteikšanai dažādās matricās, izmantojot gamma un beta spektrometriju. Tāpat noris darbs pie priekšnosacījumiem, lai, izmantojot projektējamo ciklotronu, atjaunotu Latvijā aktivācijas analīzes metodes pielietošanu materiālu izotopiskā sastāva pētījumiem.

Latvijā:

  • Rīgas Tehniskās universitātes Ķīmiskās fizikas institūts;
  • Rīgas Tehniskās universitātes Silikātu materiālu institūts;

Francijā:

  • Laues-Lanževēna institūts, Grenoble (Dr. M. Jentschel);

Polijā:

  • Varšavas universitāte (Dr. W.Urban)

ASV

  • Misisipi Univeristāte (Prof. A.Afanasjev)

I.Manika, R.Zabels, J.Maniks, K.Schwartz, R.Grants, T.Krasta, A.Kuzmins. Formation of dislocations in LiF irradiated with 3He and 4He ions. J. of Nucl.Mat., 507, 2018, pp. 241-247.

D.Riekstina, J.Berzins, T.Krasta, G.Kizane, J.Rudzitis. Impact of the former Salaspils nuclear reactor on the surrounding territory. Latvian J. of Phys. and Techn. Sciences,  Vol. 52, No. 3, 2016, pp. 67-76.

D. Riekstina, J. Berzins, T. Krasta, O. Skrypnik, J. Alksnis. Longtime radionuclide monitoring in the vicinity of Salaspils nuclear reactor, “Strahlenschutz fur Mensch und Umwelt”, Publication Series: Fachverband fur Strahlenschutz e.V., 2016, pp.182-187.

J. Bērziņš, T. Krasta , L. Simonova, M. Balodis, V. Bondarenko, M. Jentschel, W. Urban, I. Tomandl. Levels of 188Re nucleus populated in thermal neutron capture reaction. Nucl. Phys,. A947, 2016, p.76-126.

M. Balodis, T. Krasta. Levels of two-particle and gamma bands in 192Ir. Nucl.Phys. A933, 2015, pp.189-211.

D.Riekstina, J.Berzins, T. Krasta, R. Svinka, O.Skrypnik. Natural radioactivity in clay and building materials used in Latvia. Latvian J. of Phys. and Techn. Sciences., V. 52, Nr. 3, 2015, pp. 58-66

D. Riekstina, V. Skvorcova, O. Veveris. Application INNA for investigation of magnesium and aluminium materials. J. of Radioan. and Nuclear Chemistry, 2013, V, Issue, pp. 1907-1911.

M. Balodis, I. Tomandl, V. Bondarenko, L. Simonova, T. Krasta, J. Bērziņš. Low-lying levels of 188Re nucleus from gamma-gamma coincidence measurements, Nuclear Physics A 847, 2010, pp.121–148.

D.Riekstina, O.Veveris, A.Skujina, A.Zalkalne. Liquid scintillation spectrometric method for monitoring tritium in ground waters. LSC 2005, Advances in Liquid Scintillation Spectrometry, Univ. of Arizona, 2007, pp.355-358.

J.Proskurins, A.Andrejevs, T.Krasta, J.Tambergs. Studies of Phase Transitions and Quantum Chaos Relationships in Extended Casten Triangle of IBM-1. Physics of Atomic Nuclei (Russia), vol.69, No.7, 2006, pp. 1248-1253.