К 40-летию реактора ИБР-2

Юбилей. История. Развитие

29 февраля в Лаборатории нейтронной физики состоялся второй общелабораторный семинар из цикла, посвященного 40-летию введения в эксплуатацию реактора ИБР-2. С докладом "Рефлектометрия поляризованных нейтронов" выступил главный научный сотрудник ЛНФ В.Л.Аксёнов.

Доклад имел подзаголовок "Три этапа пути. Итоги. Направления развития", поскольку круглая дата, как заметил докладчик, - это точка, c которой можно и нужно оглянуться назад, посмотреть, что было сделано, и понять, куда двигаться. Начал Виктор Лазаревич с истории. Отдел ИБР-2 был создан в 1966 году. Работы по организации инфраструктуры для физики конденсированных сред на новом реакторе начались в 1970 году, их возглавил Ю.М.Останевич. Были предложены новые (по сравнению с ИБР-30) направления исследований, среди которых - оптика поляризованных нейтронов. Ответственным был назначен Антон Байорек, физик из Польши. Надо заметить, что польские физики играли большую роль и в начальный период освоения пульсирующих реакторов, и затем на ИБР 2. Б.Бурас инициировал дифракцию по времени пролета на первом реакторе ИБР в начале 1960-х. В результате Дубна стала родиной этого основного метода исследований на импульсных источниках нейтронов. Е.Яник основал новый метод неупругого рассеяния на ИБР, был создан Краковско-дубненский спектрометр обратной геометрии (КДСОГ). Это направление сегодня продолжает Д.Худоба.

А.Байорек в начале 1970-х привлек к работам Д.А.Корнеева, который тогда был стажером в группе В.М.Назарова и занимался моделированием зеркальных изогнутых нейтроноводов. Созданные Владимиром Максимовичем нейтроноводы работали на реакторе ИБР-2 до середины 1990-х годов. После отъезда Байорека в Польшу в 1975 году Дмитрий Анатольевич Корнеев занял его место руководителя направления поляризованных нейтронов. Необходимую поддержку ему оказал Ю.М.Останевич, а физикой и техникой поляризованных нейтронов Дмитрий Анатольевич овладевал в Гатчине в Ленинградском институте ядерной физики АН СССР. В 1979 году для своего спектрометра поляризованных нейтронов (СПН) он изобрел спин-флиппер, получивший известность как спин-флиппер Корнеева.

Д.А.Корнеев

В 1984 году спектрометр СПН был установлен на реакторе ИБР-2 на 8-м канале. Решающую роль сыграло сотрудничество с физиками из Магдебурга (ГДР), на заводах которого были изготовлены основные узлы спектрометра, качественно и в срок. Первые годы исследования проводились с использованием метода деполяризации нейтронов при прохождении их через магнитные образцы. В 1988 году начались регулярные эксперименты по рефлектометрии поляризованных нейтронов. Первый этап был завершен, ЛНФ встала в ряд пионеров этого метода в мире.

В начале 1990-х Д.А.Корнеев придумал, как увеличить интенсивность нейтронного пучка на рефлектометрах. Он переместился на канал №9 и вместе с Л.П.Черненко и В.И.Боднарчуком начал реализовать свою идею. В 1996 году был создан новый спектрометр поляризованных нейтронов РЕФЛЕКС, на котором были проведены оригинальные исследования неупругого рассеяния нейтронов на колебаниях поверхностей магнитных и немагнитных веществ. В настоящее время спектрометр РЕФЛЕКС П (вступивший в строй в 2001 году после модернизации первого варианта), занимает весьма важную для дальнейшего развития нишу, он используется для отработки методических вопросов рефлектометрии поляризованных нейтронов.

Второй этап, отмеченный докладчиком, связан с модернизацией и развитием спектрометра СПН. В 1997 году запустили спектрометр СПН-2, на котором были проведены, в том числе, эксперименты по исследованию высокотемпературных сверхпроводников и явления гигантского магнетосопротивления. Затем на базе спектрометра СПН-2 был создан новый рефлектометр РЕМУР, который заработал в полную силу на 8-м канале реактора ИБР-2 в 2003 году и своими характеристиками выделился на мировом фоне. Таким образом сложились все условия для создания самой современной трехмерной рефлектометрии. Виктор Лазаревич рассказал об экспериментах по 3D-рефлектометрии на примере тонких пленок сополимеров с примесями магнитных наночастиц.

Ю.В.Никитенко, А.В.Петренко, Х.Лаутер, В.Л.Аксёнов, С.В.Кожевников, В.А.Ульянов
в экспериментальном зале ИБР-2. 2003 г.

Особое место на этом этапе занял Ханс Лаутер, немецкий сотрудник Института Лауэ - Ланжевена (Гренобль). Он, В.В.Лаутер-Пасюк и докладчик предложили идеологию проекта. Ю.В.Никитенко вместе с А.В.Петренко, С.В.Кожевниковым провели огромную техническую работу. Весьма полезным было участие сотрудников ПИЯФ - НИЦ "Курчатовский институт" В.А.Ульянова и Б.П.Топерверга. Определяющую роль сыграло финансирование проекта из взноса ФРГ в ОИЯИ.

Третий, современный этап развития рефлектометрии поляризованных нейтронов в ЛНФ связан с развитием методов резонансного усиления нейтронного волнового поля или усиленных нейтронных стоячих волн. Эта тема была инициирована работами наших коллег из Национального института стандартов и технологий (Гейтерсберг, Мэриленд, США), которые первыми наблюдали усиленные стоячие нейтронные волны в тонких полимерных пленках с помощью ядерной реакции радиационного захвата изотопами гадолиния с излучением гамма-квантов. Автор доклада инициировал аналогичные исследования в ЛНФ. Ю.В.Никитенко, А.В.Петренко, С.В.Кожевников и В.Д.Жакетов с участием сотрудников отдела ядерной физики ЛНФ Ю.М.Гледенова, Н.А.Гундорина, Ю.Н.Копача и П.В.Седышева распространили метод на реакции с вылетом заряженных частиц. Особый интерес представляет предложенный автором доклада совместно с Ю.В.Никитенко метод резонансного усиления и регистрации стоячих волн поляризованных нейтронов. В настоящее время на рефлектометре РЕМУР создан комплекс спектрометрии нейтронов в скользящей геометрии с регистрацией вторичных излучений в режиме резонансно усиленного нейтронного волнового поля.

Подводя итоги, докладчик отметил, что на рефлектометрах РЕФЛЕКС и РЕМУР были подготовлены и защищены семь кандидатских диссертаций и две докторских. В 2013 году начал работать еще один рефлектометр ГРЕЙНС, который позволяет изучать жидкие поверхности, что актуально, в частности, для биологии и физики полимеров. Однако на ГРЕЙНС еще нет поляризационного анализа, поэтому он не вошел в доклад.

В.Л.Аксенов поделился соображениями о развитии рефлектометрии на реакторе НЕПТУН, который будет иметь в 10 раз больший поток нейтронов, чем на ИБР-2. Перспективными направлениями докладчик назвал рефлектометрию в реальном времени; рефлектометрию с ларморовской прецессией; неупругое рассеяние нейтронов на поверхности.

Завершил Виктор Лазаревич свое выступление слайдом с указанием двух работ Д.А.Корнеева по фундаментальным вопросам нейтронной оптики в соавторстве с В.К.Игнатовичем и цитатой из дневника Дмитрия Анатольевича 1974 года: "Мы не хотим получать ерундовые задачи... Мы мечтаем о сверхзадачах, чтобы, если справимся, - гордиться этим всю жизнь". Семинар был посвящен не только 40-летию реактора, но и памяти Д.А.Корнеева как основателя рефлектометрии поляризованных нейтронов в ЛНФ.

Отвечая на вопросы, В.Л.Аксенов заметил, что при обсуждении стратегии развития нейтронных исследований в области физики конденсированного состояния и научного обоснования нового источника нейтронов в ОИЯИ в первую очередь надо сформулировать направления опережающего развития экспериментальных возможностей, чтобы быть готовыми к новым и часто неожиданным вызовам Природы. "Утрируя, скажу, если вы сделаете прибор с параметрами, на порядок лучшими по сравнению с имеющимся, то вы обречены на открытие. Естественно, речь идет о рекордных на данный момент приборах", - завершил свое выступление докладчик.

Ольга ТАРАНТИНА,
фото из архива ЛНФ