2 апреля состоялся визит в МИФИ большой делегации сотрудников Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ). В рамках визита с лекцией выступил директор ОИЯИ, академик РАН Григорий Трубников. Встреча, собравшая полную аудиторию студентов и преподавателей, была посвящена 70-летию института, его уникальным установкам и роли в мировой науке.
Григорий Трубников напомнил, что ОИЯИ был создан в 1956 году одиннадцатью странами-основательницами. Главная уставная цель института — изучение фундаментальных свойств материи. Традиционные направления: ядерная физика, физика частиц, физика высоких энергий и физика конденсированного состояния вещества. Но в будущем в устав института, который не менялся с 1950-х годов, надо будет вносить изменения, отражающие новые направления исследований, развивающиеся под крышей научной организации. Прежде всего речь идет о компьютерных науках и науках о жизни – и, учитывая специфику ОИЯИ, здесь более всего подойдет набирающий популярность на Западе термин «физика жизни» (Physics of Life).
За всю историю советской ядерной физики (с 1945 по 1991 год) половина всех открытий в этой области сделана в ОИЯИ. Остальная половина — десятками других институтов.
Особое место — таблица Менделеева. В Дубне синтезированы 10 из 26 искусственных элементов, и четыре из них носят названия, напрямую связанные с институтом: дубний, московий, флеровий и оганесон.
Центральное место в рассказе занял коллайдер NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility) — флагманский проект института. Бюджет проекта превышает 30 млрд рублей, в нём занято около 2000 сотрудников ОИЯИ и ещё 3000 внешних участников.
Длина основного кольца коллайдера— 503 метра, что сравнимо со стадионом. Установка стоит на 13 000 свай, уходящих до 30 метров вглубь, чтобы обеспечить нанометровую точность столкновения пучков. «Диаметр пучка — меньше миллиметра, длина сгустка — 60 см. Попасть одним сгустком в другой нужно с точностью лучше 5 нанометров. Это как если бы два снайпера на расстоянии 100 км стреляли друг в друга пулями, которые должны столкнуться в воздухе», - рассказал Григорий Трубников.
В январе 2026 года на NICA получена устойчивая циркуляция пучков тяжёлых ядер с энергией около 2 ГэВ/нуклон — время жизни пучка достигло почти часа. Полноценный физический сеанс с детектором запланирован на октябрь 2026 года.
Главной задачей коллайдера является столкновение пучков тяжёлых ионов при тех энергиях, когда в точке столкновения на очень короткое время –- от пико- до фемтосекунд – возникает гигантской плотности ядерная материя. «И именно в этом диапазоне энергии именно с тяжёлыми ионами возможно достижение сверхплотной ядерной материи при относительно низких температурах, что пока не удалось ни одному центру мира, хотя с шестидесятых годов этой физикой занимаются», - отметил Григорий Трубников.
В опытах на коллайдере будет возможно возникновение кварк-глюонной материи, когда кварки высвобождаются из нуклонов, преодолев «конфайнмент», а дальше будет происходить обратный процесс, когда кварки опять образуют нуклоны – либо те, из которых они вышли, либо, и это уже более интересно, какие-то новые. Всё это будет измеряться большим детектором весом в 1300 тонн и диаметром около 7 метров.
Григорий Трубников подробно остановился на Лаборатории ядерных реакций имени Флёрова (научный руководитель — Юрий Оганесян), где работает новейший циклотрон - Фабрика сверхтяжёлых элементов. Там ведутся поиски 119-го и 120-го элементов таблицы Менделеева путем облучения атомов берклия. «Главная задача лаборатории — не первый флажок поставить на очередной вершине, а исследование физических и химических свойств сверхтяжёлых элементов. Как только у вас время жизни химического элемента становится не микросекунды, а хотя бы миллисекунды, то вы на лету можете исследовать в том числе и его химические свойства и, например, узнать, работает ли закон Менделеева для сверхтяжёлых элементов или не работает?. Вот оганесон (Og) — сейчас самый тяжёлый элемент, он стоит в одном столбике с благородными газами: ксеноном, радоном, аргоном, неоном и так далее. Мы пока про него ничего не знаем, потому что время его жизни - микросекунды. Но для тех элементов, которые в таблице Менделеева рядышком с ним - московия, флеровия, коперниция, которые живут уже десятки или даже сотни миллисекунд – закон Менделеева не работает», - объяснил директор ОИЯИ.
И здесь есть и богатая программа прикладных исследований, например, исследование трековых мембран, именно в ОИЯИ делают фильтры для медицинской процедуры плазмафореза, а сейчас с Минтрансом обсуждается интересный проект по созданию мембраны для очистки от инфекций воздуха в самолётах и поездах.
Важный проект ОИЯИ за пределами Дубны - Байкальский нейтринный телескоп, самый большой в Северном полушарии. Он представляет из себя решётку, объёмом чуть меньше одного кубического километра и высотой около километра. Установка пытается поймать нейтрино, влетающие в Землю, с Южного полюса, со стороны активного ядра галактики, которые, пролетев сквозь Землю, вылетают в районе Байкала. Те из них, которые всё-таки встретят на своём пути атом водорода, входящий в состав байкальской воды, рождают мюоны, и детектор ловит треки порожденного мюонами черенковского излучения. «Может быть, через пару лет мы обгоним американцев с их детектором в Антарктиде», - пообещал Григорий Трубников, ведь есть грандиозные планы «нарастить» объемы нейтринного телескопа с одного до 30 кубических километров.
Параллельно идут испытания детектора антинейтрино на Калининской атомной станции. Этот детектор расположен буквально в 10 метрах от котла реактора, он ловит поток антинейтриноа и по их энергетическому спектру позволяет узнать химический состав топлива в реакторе-, что имеет большое прикладное значение, поскольку позволяет уточнить сроки крайне дорогостоящей процедуры замены топлива.
Лектор увлекательно рассказал о технических решениях: например, криостаты коллайдера имеют диаметр, совпадающий с торпедным аппаратом атомных субмарин, а сильфоны (гибкие соединения) производятся по технологиям компенсаторов торпедных аппаратов подводных лодок, которые умеют делать всего в двух местах на планете - на одной из верфей в Великобритании и на АО «Компенсатор» в Санкт-Петербурге.
Отдельный блок лекции был посвящён радиобиологии. В ОИЯИ изучают когнитивные изменения у приматов после облучения — это критически важно для моделирования длительных космических полётов (к Марсу или Венере). А в рамках проекта «здорового долголетия» исследуются белки тихоходок (экстремально устойчивых к любым вредным воздействиям беспозвоночных), и эти белки прививаются дрозофилам.
«У нас 23 страны-партнера, 36 национальностей в штате, более 900 партнёров по всему миру. И мы открыты для вас», — обратился к аудитории директор ОИЯИ.
