Обычному человеку фраза «сечение рождения пары пионов» покажется абракадаброй. Тем не менее измерение сечения процесса электрон-позитронной аннигиляции в два пи-мезона (пиона) в области энергий до 1 ГэВ – наиболее ожидаемый мировым сообществом физиков-ядерщиков результат.
Как рассказал на предновогодней пресс-конференции заместитель директора Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН доктор физико-математических наук Иван Логашенко, эта фундаментальная величина важна для решения одной из главных «нестыковок» в Стандартной модели – загадки аномального магнитного момента мюона. Теоретические расчеты этого момента существенно расходятся с данными проведенных за последние 10 лет измерений. Коллайдер ВЭПП-2000 – единственное место в мире, где эти результаты можно проверить и доказать, есть ли Новая физика за пределами Стандартной модели. Полученные специалистами ИЯФ в 2020 году данные с детектора СНД – измерение сечения пары пионов с точностью 0,8% – помогут понять, в чем причина расхождения между теорией и экспериментом в данном случае. Теперь ученые проводят измерения с помощью второго детектора КМД-3, чтобы получить независимый результат.
Другое достижение мирового уровня тоже звучит загадочно для непрофессионалов: на стенде инжектора нейтралов высокой энергии впервые получен пучок отрицательных ионов с энергией более 240 кэВ. Как пояснил заместитель директора ИЯФ доктор физико-математических наук Петр Багрянский, одна из главных задач в исследованиях по управляемому термоядерному синтезу – нагрев плазмы. Например, в строящемся во Франции международном экспериментальном термоядерном реакторе ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor) требуется нагреть плазму до 150 миллионов градусов. Эффективным методом нагрева считается инжекция (ввод в ускоритель) пучка быстрых атомов, который получают ускорением ионов водорода до высокой энергии с их последующей нейтрализацией. В настоящее время подобная технология признана наиболее перспективной для применения в термоядерной энергетике будущего. В ИЯФ СО РАН разработан прототип мощного высоковольтного инжектора нейтрального пучка. Кроме того, сотрудники института продолжают изготавливать аппаратуру для ИТЭР – боксы, в которых разместятся приборы для измерения параметров плазмы, а также камеры, которые фиксируют ее температуру. Основной вклад ИЯФ в международный проект – производство порт-плагов.
Эти огромные конструкции весом около 45 тонн нужны для защиты оборудования от потока нейтронов и снижения радиационного фона в зонах, где будут работать специалисты. Параллельно ученые ИЯФ создают демонстратор технологий, связанных с магнитными системами удержания плазмы открытого типа (как известно, ИТЭР строится на основе токамаков – ловушек закрытого типа). В рамках федерального проекта разработки технологий управляемого термоядерного синтеза ИЯФ создает две фундаментальные установки: уже упомянутый инжектор нейтральных атомов и новую ловушку открытого типа для изучения методов удержания плазмы с помощью магнитного поля. Испытанные на установках уникальные технологии впоследствии можно будет использовать на всех термоядерных системах в России и в мире, отметил Багрянский.
Следующая разработка, о которой рассказали на пресс-конференции, носит сугубо практический характер и направлена на лечение опухолей головного мозга. Установка БНЗТ, о которой «Поиск» неоднократно писал, прошла медицинскую сертификацию, и в 2021 году на ней будут лечить пациентов. К сожалению, не в России, а в китайском городе Сямынь. Напомним, что бор-нейтронозахватная терапия (БНЗТ) – это способ избирательного поражения клеток злокачественных опухолей. В раковых клетках накапливают изотоп бора-10, затем опухоль облучают потоком нейтронов, которые поглощаются ядрами бора. В результате ядерные реакции уничтожают пораженные клетки. Эксперименты показали эффективность этого метода в терапии опухолей головного мозга и других видов онкологических заболеваний, не поддающихся стандартному лечению.
Научный руководитель направления «Плазма» доктор физико-математических наук Александр Иванов рассказал, что ИЯФ СО РАН совместно с компанией TAE Life Sciences (входит в американскую группу компаний Tri Alpha Energy) разработал ускорительный источник нейтронов для бор-нейтронозахватной терапии. Установка смонтирована в Китае.
“Китайцы серьезно намерены в 2021 году приступить к лечению пациентов. Мы работаем над уменьшением размеров установки БНЗТ, что позволит разместить ее практически в любом госпитале. Но главное – улучшены параметры пучка, в итоге сеанс облучения сокращен до 30 минут. Поставленная в Китай установка полностью сертифицирована как медицинский прибор. Эта трудоемкая работа была осуществлена благодаря компании Tri Alpha Energy. На первой, новосибирской, установке БНЗТ (на снимке)продолжаются эксперименты. Мы перешли к опытам на крупных лабораторных животных. Надеемся, что доведем эту установку до внедрения в российскую практику”, – добавил Иванов.
Аналогичные установки недавно запущены в Финляндии и Японии. Как отметил ведущий научный сотрудник ИЯФ доктор физико-математических Сергей Таскаев, метод БНЗТ может помочь 2 миллионам больных в год при лечении глиобластомы мозга, метастаз меланомы, гепатоцеллюлярной карциномы и других злокачественных опухолей. Для этого в мире должно быть построено свыше тысячи центров БНЗТ с пропускной способностью 1500 пациентов в год в каждом. К сожалению, в России дело пока ограничивается экспериментами на животных. Конкретный интерес к новым технологиям лечения должен быть подкреплен существенными инвестициями.
“У нас есть готовый проект, установка БНЗТ, который мы презентовали российским государственным и частным структурам: корпорации «Росатом», Министерству науки и высшего образования РФ, ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н.Блохина» Минздрава России, АО «Фармстандарт». Но ни одно из ведомств в итоге не перевело работу в практическую плоскость. Как результат наши подходы к лечению онкологических больных реализуются в КНР. Хотя у НИИ Блохина есть все лицензии, чтобы лечить людей экспериментально и сертифицировать потом такие установки. Мы готовы быстро сделать установку для России, но воз и ныне там”,
– с горечью констатировал директор ИЯФ СО РАН академик Павел Логачев.
Однако коллектив института не останавливается на достигнутом – придуманная в ИЯФ установка оказалась полезной не только для лечения онкологических заболеваний: генерация мощного потока быстрых нейтронов применяется, например, в тестировании материалов для термоядерного реактора ИТЭР и Большого адронного коллайдера (ЦЕРН). Кроме того, недавно с помощью установки получен фундаментальный результат, который, как подчеркнул С.Таскаев, войдет во все базы данных ядерных реакций: с эталонной точностью измерено сечение неупругого рассеяния протона на атомном ядре лития.