13 февраля 2014

На сессии ПКК ОИЯИ по ядерной физике «Питательная среда для новых идей»

ОИЯИ

Дважды в год высококвалифицированные эксперты на сессиях программно-консультативных комитетов с пристрастием рассматривают выполнение темплана ОИЯИ: обсуждаются отчеты по текущим темам, рассматриваются предложения новых проектов, заслушиваются научные доклады, дающие представление о результатах ряда перспективных исследований.

На 39-й сессии ПКК по ядерной физике (30–31 января), завершившей триаду зимних заседаний, представлена информация вице-директора ОИЯИ М. Г. Иткиса о резолюции 114-й сессии Ученого совета и решениях КПП. О выполнении решений предыдущей сессии доложил председатель ПКК В. Грайнер. О ходе работ по развитию установки ИРЕН сообщил В. Н. Швецов. Отчет по теме «Ускорительный комплекс пучков ионов стабильных и радиоактивных ядер DRIBs-III» и предложения по ее продлению представил Г. Г. Гульбекян. Темой доклада А. В. Еремина были первые экспериментальные тесты модернизированного кинематического сепаратора ВАСИЛИСА. На сессии рассмотрены новые проекты: «Разработка и развитие метода меченых нейтронов для определения элементной структуры вещества и изучения ядерных реакций (проект TANGRA) – Ю. Н. Копач»; «Экспериментальный поиск когерентной безнейтринной µ-е конверсии на ускорительном комплексе J-PARC (проект COMET, участие ОИЯИ)» – З. Цамалаидзе. Участники сессии заслушали научные доклады: «Изучение индуцированных быстрыми нейтронами реакций с вылетом заряженных частиц» – Ю. М. Гледенов, «Слияние при около- и подбарьерных энергиях в рамках квантового диффузионного подхода» – Г. Г. Адамян. Молодые ученые ЛЯР представили стендовые доклады по исследованиям в области физики тяжелых ионов.

ИРЕН, меченые нейтроны и… изучение Марса

Директор ЛНФ  имени И. М. Франка Валерий Швецов начал свой комментарий для нашей газеты с вопросов сугубо деловых и конкретных:

– Наши дела по ИРЕН весь прошлый год ничем особенным не отличались, потому что в это время изготавливалось новое оборудование для ускорителя ЛУЭ-200. Практически закончено изготовление новых модуляторов, в конце февраля запланирована их поставка, а новые клистроны уже на центральном складе. В течение прошлого года велись проектные работы, готовились системы электропитания, водяного охлаждения, чтобы новое оборудование сначала испытать, а потом смонтировать на месте и запустить в работу. Рассчитываем в этом и следующем году все завершить. И тогда выжмем из ИРЕН максимум возможного. При этом планируем выйти на уровень самого интенсивного европейского источника такого типа – GELINA в Бельгии – 1013 нейтронов в секунду. Светимость и плотность потока ожидаются такие же. Но будем по-прежнему уступать европейской установке по разрешению, поскольку там есть возможность работать с очень короткими импульсами в одну наносекунду, а для времени пролета нейтронов длительность импульса чрезвычайно важна. Там достаточно узкая область исследований, о которой как раз речь шла в докладе Юрия Михайловича Гледенова. Он показывал точки, полученные на ускорителе Ван де Граафа, и на нескольких графиках сопоставлял их с данными, полученными на источнике ORELA (Ок Ридж, США) в резонансной области. Это самый интенсивный в мире источник резонансных нейтронов с интегральным выходом до 1014 нейтронов в секунду. Для подобного рода исследований нужны такие короткие импульсы и такое высокое разрешение. А мы должны получить некую замену нашему ИБР-30. С достаточно неплохим интегральным выходом и на порядок меньшей длительностью импульса.

На проблемах я особенно не останавливался, но они есть. Финансов, заложенных в бюджет, нам хватает, а вот с персоналом трудности есть. В первую очередь это касается опытных специалистов-ускорительщиков. Молодежь, конечно, воспитываем, но этого недостаточно. А те, кто двадцать лет жизни положили на этот проект, намерены довести его до конца. Конечно, на программном комитете эта тема поднимается начиная с 1993 года, и ветераны ПКК уже не меньше нашего в курсе всех нюансов проекта. И к моему докладу отнеслись достаточно снисходительно, и даже вопросов не задавали…

Второй сюжет, связанный с темами ЛНФ на этой сессии ПКК, – проект с мечеными нейтронами, и я даже удивляюсь, почему мы не пришли к этому раньше. Соучастники этого проекта Вячеслав Быстрицкий и Михаил Сапожников. В основе его генераторы из НИИ автоматики. Мы предложенный ими проект обсудили, и он нам оказался, как говорится, по духу и по сердцу. Тем более у меня есть непосредственный научный интерес к применению разработанных ими методик – это марсианский проект: создание моделей марсианских грунтов. Компактное оборудование, которое применяется для поиска алмазов в кимберлитовых рудах, прекрасно ставится на марсоход – и дальше можно точно определять состав грунта. Члены ПКК доброжелательно восприняли этот проект, в чем  большая заслуга Юрия Копача, который о нем докладывал.  Это была его идея, и он ее активно отстаивал на обсуждениях в нашей лаборатории. Все понимали, что нейтронный генератор с мечеными нейтронами – это очень хороший прибор,  абсолютный монитор нейтронного пучка, который обеспечивает хорошую локализацию этого пучка в пространстве. Все, с чем нейтроны взаимодействуют, все продукты летят из четко определенного объема и ты их фиксируешь. А это в физике очень редко бывает – абсолютные измерения, которые можно делать без особых ухищрений. Это заложено в самой конструкции прибора и идее метода. Чисто методическая часть этого проекта будет априори полезна нашей лаборатории. Это и развитие нейтронных и гамма-детекторов, быстродействующих, с хорошим разрешением, с большими площадями, с хорошими эффективностями.

Что такое фабрика сверхтяжелых элементов

Георгий Гульбекян, главный инженер ЛЯР имени Г. Н. Флерова, выступил на сессии с докладом, в котором отчитался о ходе выполнения темы по созданию ускорительного комплекса DRIBs-III и представил программу дальнейших работ:

– Ежегодно пять наших ускорителей работают около 15 тысяч часов на эксперимент. Мы постоянно совершенствуем этии машины. Вторая задача – создание и модернизация физических установок. Это целый комплекс установок, которые находятся либо в стадии оперативной работы, либо уже в стадии комплектации, сборки и наладки, либо только проектируются. Работы идут по плану, и мы надеемся, что в течение двух-трех лет эти установки уже будут поставлены на эксперимент. Задача эта очень сложная, разнообразная, с непростой координацией, особенно в условиях, когда все закупки необходимо производить на конкурсной основе.

Следующая важная задача – это наше лабораторное строительство. Сюда входят здание для нового ускорителя ДЦ-280, так называемой фабрики сверхтяжелых элементов, проект модернизации экспериментального зала циклотрона У-400 и завершение в 2014 году строительства нанолаборатории. Мы планируем, что в 2016 году фабрика сверхтяжелых элементов будет запущена, начнутся первые эксперименты. К 2017–2018 годам надеемся завершить модернизацию экспериментального зала У-400 и самого циклотрона. Все это без коллектива профессионалов просто невозможно, и наши специалисты ведут очень большую и напряженную работу.

До создания ДЦ-280 фактически роль основного ускорителя для синтеза сверхтяжелых элементов выполняет У-400. При интенсивностях его пучков можно, например, получить только одно событие в месяц. Но необходимость изучения свойств новых элементов требует примерно в сто раз увеличить частоту синтеза и регистрации ядер, а значит – на порядок повысить интенсивность пучков на ускорителе ДЦ-280 и еще увеличить эффективность экспериментальных установок на тот же порядок. То есть эта «фабрика» выходит на большую скорость наработки новых элементов.

В комплекс DRIBs-III входят все ускорители и все новые физические установки лаборатории. Фактически сейчас эксперименты ведутся как на пучках ионов обычных стабильных, так и редких изотопов, либо на вторичных, тоже очень редких, радиоактивных пучках. Это современная сложная физика, на которую нацеливаются все ускорители и физические установки.

Наряду с получением и исследованием сверхтяжелых элементов в лаборатории продолжается развитие прикладных работ. Это, конечно, традиционные трековые мембраны, но в последние годы очень большой интерес вызывают работы по тестированию микроэлектроники, которая работает на космических аппаратах. После того как испытание такой аппаратуры на пучках тяжелых ионов стало, в силу международных стандартов, и в России необходимым условием, фактически только в одном месте в России – а именно у нас – можно тестировать микросхемы, предназначенные для космических полетов.

От лабораторных исследований до нейтронных звезд

Профессор Сигурд Хоффман с помощью заместителя директора ЛЯР Андрея Попеко (перевод с немецкого), так прокомментировал особенности нынешней сессии:

– Здесь мы всегда узнаем о самых новых разработках в Дубне, и поскольку сессии комитета проводятся два раза в год, как раз основные доклады посвящены тому, что удалось сделать за последние полгода. Это самые свежие сообщения. И поскольку я всю жизнь занимаюсь физикой тяжелых ионов, то меня, конечно, более всего интересует именно эта тематика. Я совершенно убежден, что после того как в Дубне будет введена в строй фабрика сверхтяжелых элементов, в России появится лучший в мире исследовательский комплекс в этой области, который будет оставаться таковым на протяжении 10–20 лет.

– Но это не означает, что международное сотрудничество в этой области закончится?

– Как раз наоборот! Поскольку у этой установки будут очень широкие возможности, это значительно подогреет и без того большой интерес к этим исследованиям, который сегодня проявляется в научном мире. И сотрудничество будет только расширяться – сюда еще активнее устремятся ученые из других центров, чтобы принимать участие в ваших экспериментах, они будут предлагать и свои проекты, и будут привозить в Дубну свои установки, и это очень полезно для развития этой области ядерной физики.

– А то, что сегодня в итоговой дискуссии, как мне показалось, неожиданно возник вопрос с мишенями для проектируемой в Дубне фабрики сверхтяжелых элементов, – это, по-вашему, как, закономерно? И насколько актуально, если так?

– Я ждал такого вопроса, потому что проблема действительно актуальная, и мы пытались обсуждать ее несколько лет назад (в дискуссии шла речь о том, какие нужны мишени для пучков очень высокой интенсивности, которые планируется получать на ДЦ-280 – Е.М.). Очень многие, кто работает в этой области, пытались хотя бы представить себе, как может выглядеть такая мишень, которая должна принимать пучки столь экстремально высоких интенсивностей. Есть очень много возможностей. Одна из них, самая очевидная – это сделать мишень большего размера, но можно рассматривать и специальную конфигурацию пучков, или, например, расщепление пучков на несколько мишеней и потом сведение их вместе, – здесь много есть возможностей. Поскольку еще очень важна и радиационная стойкость, обсуждается вопрос создания таких мишеней, которые способны к самовосстановлению, «самолечению». То есть, возможно, попробовать использовать жидкие мишени, или мишени типа газовой струи. Но все эти вопросы пока в стадии предварительного обсуждения. Это очень сильно зависит и от того, изотоп какого элемента вы собираетесь получать на мишени.   

Это как раз самая интригующая задача для физиков, но не только. А еще и весь эксперимент, весь набор установок, детекторов, которые могли бы воспринимать такие большие интенсивности… (В этот момент беседы к нам присоединяется председатель ПКК профессор Вальтер Грайнер, заинтересованно прислушивается, и с его участием ход нашей беседы несколько меняется…) Ну а теперь, поскольку к нам подошел Вальтер, то мы воспользуется таким содружеством теоретиков и экспериментаторов. Может быть, теоретики подскажут какие-то приемлемые пути, чтобы экспериментаторы могли их принять?

– Теоретики, – продолжил тему Вальтер Грайнер, – не только делают предсказания, но они еще и проверяют выводы и предложения экспериментаторов. То есть насколько экспериментаторы правильно интерпретируют свои данные.

– Но не случайно же, будучи на сессии лидером дискуссии, вы заговорили сегодня о космических лучах и излучении нейтронных звезд… Вы предположили, что там может быть и компонента СТЭ…

– Конечно, это было неслучайно, но я не всеми космическими лучами интересуюсь. А только теми объектами, которые представляют интерес для поиска сверхтяжелых элементов. Существуют ли вообще эти пока еще гипотетические объекты – нейтронные звезды? Но для того, чтобы из них вылетали сверхтяжелые элементы, нужно, чтобы они с чем-то взаимодействовали. И в случае, например, взаимодействия двух нейтронных звезд, с достаточной ли энергией будет происходить выброс вещества, чтобы в результате выброшенные фрагменты долетели до Земли? Если, скажем, СТЭ живут достаточно долго, например миллион лет, то это расширяет нашу задачу – они могут лететь не с самыми высокими энергиями, а как самые медленные частицы и долетать до Земли. И, конечно, изучать такую тяжелую компоненту космических лучей можно только в Космосе, на спутниках и космических станциях, с помощью специальных детекторов. Поэтому я и спросил одного из докладчиков, а есть ли у России искусственные спутники с аппаратурой для изучения этой компоненты космических лучей.

– Хочу вам напомнить, что два года назад во Владивостоке на конференции по взаимодействию экзотических ядер вы выразили надежду, что работы по синтезу СТЭ имеют все основания быть удостоенными присуждения Нобелевской премии. Вы по-прежнему     на это надеетесь?

– Я уже много раз выдвигал (не будут называть фамилии) известных нам всем физиков, но шведы и Нобелевский комитет все больше занимаются высокими энергиями, и весь мир смотрит куда-то в ту сторону… Как на них можно повлиять и вразумить – не знаю.

Здесь, по законам жанра, надо бы придумать какое-то заключение, но жизнь порой сама выстраивает свои сюжеты, и то, что в публикуемых сегодня комментариях не только отразились разные точки зрения, но и были высказаны некие заветные мысли, выводящие нас за рамки, очерченные повесткой дня сессии, говорит о многом. Доброжелательная и свободная атмосфера сессий – это питательная среда, в которой растут новые идеи.