Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне — это уникальная международная организация, в которую входят 18 стран-участниц, в том числе и Украина. Здесь, как и в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) работают лучшие мировые умы в области физики высоких энергий. О том, над какими проектами сегодня работает этот институт, а также о роли украинских ученых и Украины в целом в современных исследованиях в области физики, в интервью Укринформу рассказал исполняющий обязанности вице-директора ОИЯИ в Дубне, член-корреспондент РАН Григорий Трубников.
— Григорий Владимирович, по каким основным направлениям Ваш институт проводит исследования сегодня и в каких из них участвуют украинские ученые?
— У нас в институте восемь лабораторий по разным направлениям фундаментальных исследований. Три базовых направления, по которым у нас проводятся исследования — это ядерная физика, конденсированные среды (физика твердого тела и нейтронная физика) и физика высоких энергий (физика элементарных частиц). По всем этим трем направлениям украинские ученые активно участвуют в проведении фундаментальных и прикладных исследований.
Нужно отметить, что все эти научные группы и прекрасное научное взаимодействие Дубны с Украиной возникли «не вдруг» и имеют богатейшую историю. У истоков развития физики высоких энергий в Украине стоял легендарный академик Николай Николаевич Боголюбов, стараниями которого в Киеве был организован Институт теоретической физики. Этот шаг дал колоссальный толчок развитию физических институтов, научных школ и базовых кафедр университетов Украины. Конечно, очень важна в этом роль Национальной академии наук Украины. Ученики Боголюбова и его последователи, среди которых академик НАН А.Г.Загородний и член-корреспондент НАН Г.М.Зиновьев, сейчас очень активно развивают и укрепляют научные связи украинских институтов не только с Дубной, но и с ЦЕРНом, другими крупнейшими европейскими и американскими физическими лабораториями.
Если говорить про ОИЯИ, то ученые и специалисты из Украины работают во всех современных и востребованных направлениях и областях фундаментальной науки, которая делается в Дубне. Например, довольно большая группа украинских молодых ученых работает в нашем институте на импульсном ядерном реакторе, используемом для исследований в области физики конденсированных сред, в частности нейтронной физики. В прошлом году молодая команда сотрудников ОИЯИ, двое украинцев и один россиянин, получили премию президента Украины для молодых ученых за пионерские исследования в области свойств растворов фуллеренов и исследовали их на пучках нейтронов из нашего реактора ИБР-2М. Исследование посвящено описанию жидкостных наносистем, обладающих уникальными управляемыми свойствами для дальнейшего их использования в биомедицинских целях.
— Сколько украинских ученых сегодня работает в Дубне?
— Общая численность института — более 4000 человек, из них более 1200 — это научные сотрудники. Украина исторически является одним из ключевых государств-участниц института, а группа украинских ученых — одной из самых многочисленных. Сегодня это около 40 научных сотрудников, которые работают по контракту здесь в Дубне. Плюс к этому, несколько десятков украинских специалистов приезжают в командировки к нам в институт в течение года.
— Как происходит отбор ученых для работы в Вашем институте?
— От каждой страны ученых в Дубну направляет Полномочный представитель страны-участницы. Представителем Украины в нашем институте является Первый заместитель руководителя Государственного агентства по вопросам науки, инноваций и информатизации, академик НАН Украины Борис Викторович Гринев. Он замечательный организатор науки и горячий сторонник развития отношений с ОИЯИ.
— Какие взносы должно делать государство для того, чтобы ученые принимали участие в исследованиях ОИЯИ?
— Общий годовой бюджет института в 2014 году около $150 млн, и каждая страна вносит свой ежегодный взнос в этот бюджет. При этом доля Украины довольно значительна. Взнос страны участницы рассчитывается, исходя из нескольких факторов: валовый национальный продукт (ВНП), шкала ООН и другие. Агентство по науке, инновациям и информатизации поддерживает фундаментальную и прикладную науку и уделяет самое серьезное внимание как развитию ОИЯИ, так и развитию через Дубну физики высоких энергий в Украине. Благодаря этому мы имеем очень хорошие конструктивные отношения с правительством Украины, которое регулярно и полно вносит свой взнос в ОИЯИ.
«Науки не бывает национальной, как не бывает национальной таблицы умножения» — так когда-то сказал А.П.Чехов. Вложения в фундаментальные исследования — это надежная перспектива для развития наших государств, а ОИЯИ — это наша общая научная база, где такие исследования реализовываются.
— Кто в институте принимает решение, на какие именно исследования нужно потратить эти деньги?
— Все решения по развитию того или иного крупного научного проекта, или направления принимаются у нас международным Ученым советом Института, куда входят 49 известных ученых со всего мира. Утверждаются эти решения и вносятся в бюджет Института Комитетом полномочных представителей стран-участниц, который собирается два раза в год в Дубне. Далее в ходе развития проекта, мы осуществляем бюджетные траты на оплату контрактов и договоров на поставки оборудования и материалов для научной инфраструктуры с предприятиями стран-участниц Института, конечно, в том числе и с украинскими предприятиями и НИИ.
— С какими украинскими предприятиями Ваш институт сотрудничает?
— Мы активно взаимодействуем с очень многими украинскими предприятиями и НИИ. Надо отметить, что технологический уровень многих из них высочайший по мировым меркам. Это, в частности, Харьковские научно-исследовательские предприятия по созданию новых материалов и элементов детекторов для физики высоких энергий. Это, конечно Новокраматорский машиностроительный завод, который нам делает уникальные изделия из стали для ускорительных комплексов нескольких лабораторий. Я говорю об элементах магнитных систем циклотронов и синхротронов. С Новокраматорском у нас довольно большие многолетние контракты.
Очень интересное у нас сотрудничество последние два года со «Львовской политехникой». У них есть современная лаборатория магнитных измерений. Они делают различные ферромагнитные зонды, датчики для измерения магнитных полей с уникальными точностями, работающие при криогенных температурах. Несколько таких уникальных приборов они уже поставили нам в 2013 г. Приборы, которые делает Львов, мы уже используем, например, для измерения полей в сверхпроводящих магнитах, каналах транспортировки пучков заряженных частиц, других магнитных элементах. Это уникальное оборудование.
На базе Харьковского физико-технического института недавно создано современное предприятие «Светодиодные технологии». Оно развивает новые энергосберегающие технологии, занимается производством уникальной кабельной продукции для детекторов крупных экспериментальных установок, а также светодиодных элементов. Мы планируем активно работать с ними и обсуждаем сейчас технические задания для оборудования, которое они по контракту могли бы поставить на комплекс НИКА.
Еще с рядом украинских металлургических предприятий мы сейчас обсуждаем вопрос о том, что, может быть, они нам будут делать сложные эллиптические вакуумные камеры из нержавеющей стали. Там высочайшие требования к чистоте сплава, к чистоте поверхности, к качеству сварных швов, корпусной прочности и много других нетривиальных технологических нюансов.
— Григорий Владимирович, производит ли Украина сверхпроводящие магниты для вашего института?
— Пока непосредственно сверхпроводящие магниты Украина не изготавливает для нас — не уверен, что есть такие возможности для массового производства, хотя направление перспективное. Наши сверхпроводящие магниты для проекта НИКА — это уникальная разработка Дубны, know-how, мы их собираем и испытываем сами здесь в институте. Харьков сейчас начинает участвовать в проектировании таких магнитов. Буквально недавно у меня была встреча с представителями Харьковского университета ХНУ, которые участвуют в расчете сверхпроводящих магнитов для будущего коллайдера в Дубне. В марте приезжают трое студентов-дипломников ХНУ, которые будут осваивать криогенные технологии и участвовать в криогенных испытаниях магнитов для НИКА.
— Известно, что в Украине существует производство специальных кристаллов для детекторов, которые сегодня удачно используются в большом адронном коллайдере в ЦЕРНе. В чем заключается их уникальность и есть ли к ним интерес в Вашем институте?
— Да, в институте сцинтилляционных материалов в Харькове создано уникальное предприятие: линия по выращиванию кристаллов из сцинтилляционных материалов. Технология производства этих кристаллов является прорывом в области физики высоких технологий. Такой кристалл — это замечательный детектор, проходя через который частицы, рождающиеся в результате ядерной реакции, оставляют вспышку света. Так можно измерить энергию частиц и в дальнейшем с помощью дополняющих детекторов восстанавливать траектории их движения с фантастической точностью. Кроме Харькова никто на постсоветском пространстве таких вещей делать не умеет.
Что касается нашего института, у нас сейчас развивается проект НИКА. Это флагманский проект стран-участниц, так называемый проект класса мега-сайенс, который инициирован ОИЯИ и поддержан Российской Федерацией и несколькими странами, в том числе и Украиной. И вот в главном детекторе на коллайдере НИКА, который называется MPD (многоцелевой детектор, от англ. MultiPurpose Detector) одна из самых ответственных систем — электромагнитный калориметр, надеемся, будет создана в Украине, что и станет ее вкладом в международный проект. Мы предварительно об этом договорились.
— Какая на сегодня перспектива создания проекта НИКА в Дубне?
— Проект уже сооружается. Он был одобрен правительственной комиссией под председательством В.В.Путина в 2011 году. И наш институт сейчас активно реализует этот проект. Мы начали серийное производство многих элементов для коллайдера и для детектора. В прошлом году мы провели международный конкурс по выбору строительных компаний, которые будут заниматься строительством зданий, туннеля для коллайдера и павильона для детектора. Надеемся, что уже в сентябре этого года мы начнем лить фундаментную плиту для этого комплекса. Полный цикл строительства займет, по оценкам проектировщиков, около 4 лет.
— Это будет коллайдер такого плана как в ЦЕРНе?
— Не совсем. В ЦЕРНе коллайдер имеет периметр в 28 километров — это огромный масштаб. У нас периметр будет 503 метра. Внешняя форма коллайдера будет похожа на беговую дорожку стадиона: две дуги, соединенные двумя прямолинейными секциями. Кроме того, в отличие от ЦЕРНа, в Дубне сооружается коллайдер низких энергий — это очень сложное ускорительное сооружение. В мире никто таких вещей никогда не делал. Это уникальные технологии, уникальный проект.
— Есть ли в вашем институте практика размещения научных программ в научно-исследовательских базах других государств-участниц? Какие программы могут быть размещены в Украине?
— Одна из таких программ — это те самые сцинтиляционные материалы и кристаллы для детекторов. Это то направление, куда наш институт готов вкладывать и интеллектуально, и в виде технологий, и в виде финансовых ресурсов, развивая инфраструктуру и получая взамен уникальную продукцию в виде вклада Украины в НИКА. Это то, что мы вместе развиваем с украинскими коллегами, в первую очередь из Харькова.
Второе направление касается информационных технологий. Наш институт совместно с Академией наук Украины создали в Киеве GRID-центр для вычислений и обработки больших массивов данных. Такая GRID-система обработки и хранения информации сегодня работает для большого адронного коллайдера в ЦЕРНе. То есть данные, которые генерируются в ходе ядерных реакций, записываются, а дальше для их обработки используются несколько десятков центров, соединенных сверхбыстрым оптоволокном, по всему миру, в том числе, в Дубне и в Киеве.
В Киеве сейчас создан один из самых мощных на постсоветском пространстве узлов такой GRID-решетки, центр по обработке данных. Такую же GRID-систему мы сейчас создаем для НИКА. Уверен, что GRID-центр в Киев будет использоваться и для НИКА.
Еще у нас есть замечательный совместный проект со «Львовской Политехникой» по созданию производственной высокотехнологичной базы для разработки и изготовления феррозондов и другой магнитометрической аппаратуры для физических комплексов и прикладных целей.
Ну и наконец, мы активно работаем с ВУЗами Украины, приглашаем к нам на производственную и дипломную практики студентов, есть гранты Полномочного представителя. С этого года организовываем 2-месячные летние студенческие школы, куда ребята попадают исключительно на конкурсной основе. Такая образовательная деятельность нашего института развивает научные кадры во всех странах-участницах.
— Какое прикладное значение имеют исследования, которые проводятся в Дубне?
— В Лаборатории ядерных реакций имени Г.Н.Флерова в Дубне для исследования радиационной стойкости электронных микросхем, мы облучаем довольно большие объемы чипов, электронных компонентов для космической корпорации. На реакторе проводим дефектоскопию разных механизмов и ответственных элементов для авиации и космоса, например, лопатки турбин реактивных самолетов. Проводим нейтронно-активационный анализ почв, растений, исследуем структуру кристаллов, качество сплавов. Это активно востребовано промышленностью.
На НИКА мы планируем, кроме фундаментальных исследований, заниматься также и прикладными работами. Например, развитие сверхпроводящих технологий (ВТСП) — это прямой путь к энергосбережению. Криогенные технологии используются в нефтегазовой промышленности, например для эффективного сжижения газа для его транспортировки. Планируются (и уже сейчас активно проводятся) исследования в области ядерной и радиационной медицины, космической биологии.
— Занимается ли ваш институт технологиями по переработке ядерных отходов? Возможны ли проекты по обеззараживанию ядерного топлива, например, такого, которое захоронено на Чернобыльской АЭС?
— У нас проводятся эксперименты по исследованию и развитию методик, которые могут привести к получению эффективных технологий переработки ядерных отходов. Мы облучаем небольшие образцы из подобных материалов пучками заряженных частиц. Исследуем, как после этого себя ведут эти сборки, смотрим спектры выхода нейтронов и т.п. Но все это, конечно, происходит не на промышленном уровне, а на исследовательском. В этой области прикладной науки Дубна является одним из развитых исследовательских центров.
Что касается переработки ядерного топлива, захороненного на ЧАЭС, мне кажется, что подобные проекты и затеи должны обсуждаться на уровне государства, если такая идея в принципе реалистична. Потому что это затратный и крайне ответственный проект со всех точек зрения. Поскольку облучать такое топливо через стенки защиты практически невозможно, — значит нужно создавать установку на месте. Это масштаб не института, это масштаб государства. Мы только можем предлагать методики.
— Чем институт в Дубне более всего гордится?
— Конечно же, это фундаментальные, мирового уровня результаты в области синтеза сверхтяжелых элементов. Порядка десяти элементов в таблице Менделеева были открыты именно в Дубне. По-моему, все со 102-го и до 118-го, за исключением буквально нескольких. За заслуги Дубны, 105-й элемент назван Дубнием (Db). Недавно вот 114-й и 116-й были названы Флеровий (в честь основателя Лаборатории Ядерных реакций — академика Г.Н.Флерова) и Ливерморий (в честь наших партнеров — Ливерморской Лаборатории в Беркли, США). И в ближайшее время мы ожидаем, что 115-й элемент получит название, которое Дубна предлагает.
Кроме того, следует отнести к мировым результатам наши пионерские исследования в области релятивистской ядерной физики. В этом плане нас прославил знаменитый синхрофазотрон, на котором были открыты новые элементарные частицы и новые эффекты в физике высоких энергий. И конечно, мы гордимся вкладом наших теоретиков и экспериментаторов в физические исследования, которые проводятся в ЦЕРН, в том числе и в открытие бозона Хиггса. Центром коллективного пользования для ученых из многих стран является исследовательский импульсный атомный реактор с уникальными параметрами. Обязательно, нашим прорывом станет коллайдер НИКА, — потенциал открытий на этой установке точно Нобелевского уровня.