Начало большого эксперимента, развитие проектов, модернизация установок

18-19 июня в Доме международных совещаний прошла 63‑я сессия Программно-консультативного комитета по ядерной физике.

С приветственным словом выступил председатель комитета Валерий Несвижевский, после чего он представил обзор выполнения рекомендаций, принятых на предыдущем заседании.

Заместитель директора ОИЯИ Лъчезар Костов сделал доклад по резолюции 139‑й сессии Ученого совета, принятой в феврале, и решениях Комитета полномочных представителей ОИЯИ, принятых в марте.

Актуальной темой стал начавшийся эксперимент по синтезу новых элементов. Было сделано два доклада и комментарий от научного руководителя ЛЯР Юрия Цолаковича Оганесяна.

Начальник сектора ЛЯР Владимир Утёнков рассказал о статусе эксперимента по синтезу 119‑го элемента на Фабрике СТЭ: «В Лаборатории ядерных реакций имени Г. Н. Флёрова начаты эксперименты по синтезу нового элемента с атомным номером 119 в реакции полного слияния ядер берклия‑249 и титана‑50. Для этого в Научно-исследовательском институте атомных реакторов (АО «ГНЦ НИИАР») в Димитровграде был произведен уникальный изотоп берклий‑249 и изготовлена мишень, которая была перевезена в ОИЯИ. Эксперимент проходит на ускорителе ДЦ‑280 Фабрики сверхтяжелых элементов и газонаполненном сепараторе ГНС‑2. Длительность эксперимента должна составить несколько месяцев в 2026 году. Эксперимент будет продолжен в следующем году после переработки имеющейся мишени, добавления новой накопленной порции берклия‑249 и изготовления новой мишени».

Дополняющий тему научный доклад «Теоретические предсказания ядерной структуры и сечений образования новых сверхтяжелых ядер с Z=119 и 120» сделал главный научный сотрудник ЛТФ Гурген Адамян. «Одночастичные потенциалы, полученные в рамках нерелятивистского подхода, были включены в микроскопическо-макроскопическую модель для предсказания структуры сверхтяжелых ядер. Было обнаружено, что самосогласованная микроскопическая модель дает более глубокие одночастичные потенциалы, чем те, которые использовались в феноменологических моделях, и более сильные оболочечные эффекты при зарядовом числе Z=120, чем при Z=114. Используя предсказанные свойства сверхтяжелых, мы рассчитали сечения образования новых сверхтяжелых ядер с Z=119 и 120 в реакциях полного слияния с налетающими ядрами ⁴⁸Ti и ⁵⁰Ti. Наши расчеты вселяют надежду на успех экспериментов по синтезу 119‑го и 120‑го элементов», – рассказал Г. Адамян.

Комитет подчеркнул фундаментальную научную значимость работы по синтезу 119‑го элемента и рекомендовал дирекции ЛЯР обеспечить максимально возможную концентрацию материально-технических и кадровых ресурсов для его успешного завершения.

Объемный доклад «Текущее состояние работ по созданию нового перспективного источника нейтронов для ЛНФ ОИЯИ» представил директор ЛНФ Егор Лычагин.

Из доклада следует, что на данный момент реактор ИБР‑2 работает в стандартном режиме, примерно 100 дней в году, при тепловой мощности 1,4 МВт. Это позволило возобновить программу работы с экспериментальными установками на прежних мощностях. В сложившихся условиях реалистичная оценка срока службы ИБР‑2 просматривается до 2040 года, а при оптимистичном сценарии – приблизительно до 2050 года. В этой связи разработка перспективного источника нейтронов для ОИЯИ имеет большое значение. На сегодняшний день усилия лаборатории были сосредоточены на оценке возможности значительного увеличения нейтронных потоков в новом реакторе для удовлетворения потребностей экспериментаторов. Это предполагает использование существующего типа топлива и надежных конструктивных решений, реализованных в реакторе ИБР‑2. Увеличение потока возможно за счет повышения мощности, использования бериллиевого отражателя, современных оптических систем извлечения нейтронов и усовершенствованных замедлителей.

ПКК рекомендуется продолжить разработку перспективного источника нейтронов для ОИЯИ. На данном этапе рекомендуется оптимизировать проект нового реактора, перейдя к технически осуществимым решениям при сохранении высоких показателей нейтронных потоков.

Отчет по проекту «Модернизация ускорителя ЭГ‑5 и его экспериментальной инфраструктуры» и предложение по его продлению озвучены начальником сектора ЛНФ Александром Дорошкевичем. В модернизации установки отмечен прогресс, в частности в настоящее время улучшены основные технические системы ускорителя ЭГ‑5: вакуумная система, газокомпрессор, АРКС (Автоматизированная система радиационного контроля) и СБиС (Системы управления и блокировки), а также практически достигнуты проектные параметры. К концу 2026 года планируется возобновить работу ускорителя в его базовой конфигурации.

Для обеспечения технической осуществимости реализации научной программы по изучению реакций с быстрыми квазимоноэнергетическими нейтронами, разработке ядерно-физических методов анализа элементного состава и решению проблем нейтронно-радиационного материаловедения необходимо продолжить работу по модернизации ускорителя ЭГ‑5. В 2027 году будет установлен новый ионный источник и безмасляная насосная станция высокого давления для корпуса ускорителя. Также планируется замена азотного испарителя в газокомпрессорной системе. Ожидается, что эти модернизации обеспечат максимальный ток пучка 100 мкА при энергии 4,1 МэВ с энергетическим разбросом 500 эВ.

Проект модернизации ускорителя ЭГ‑5 и его экспериментальной инфраструктуры рекомендован к продлению до конца 2027 года.

Заместитель директора ЛТФ Николай Антоненко сделал промежуточный отчет по теме «Теория ядерных систем» за период с 2023 по 2025 годы.

В ходе реализации были получены значимые результаты в области исследования ядерной структуры (включая сверхтяжелые ядра), динамики низкоэнергетических ядерных реакций и систем из нескольких частиц, взаимодействующих с внешними полями. Кроме того, были изучены высокоэнергетические ядерные процессы в контексте подготовки экспериментов на ускорительном комплексе NICA. Исследование, посвященное квантово-механическому описанию коллективного углового движения в системе двух соприкасающихся осколков деления, получило первую премию ОИЯИ за 2025 год.

Комитет отметил высокий уровень публикационной активности и успешное привлечение значительного числа молодых исследователей, а также развитие тесного международного сотрудничества. Подчеркивается необходимость продолжать укрепление существующих международных коллабораций и создавать новые. Результатам, полученным в основных областях исследований, члены ПКК дали высокую оценку и рекомендовали продолжить работу по данной тематике в тесном сотрудничестве с экспериментальными группами.

О Нейтринной программе ОИЯИ рассказал заместитель директора ЛЯП Дмитрий Наумов. Программа включает исследования редких процессов, разработку новых типов детекторов, совершенствование технологий низкого фонового излучения, радиохимических методов анализа, вычислительных подходов и современных методов обработки экспериментальных данных. Особое внимание уделяется флагманским проектам, таким как глубоководный телескоп Baikal‑GVD для поиска нейтрино сверхвысокой энергии космического происхождения и высокочувствительная обсерватория JUNO в Китае. Важное направление нейтринной программы посвящено реакторным антинейтрино. Их изучение позволяет не только исследовать фундаментальные свойства нейтрино, но и разрабатывать новые методы мониторинга работы ядерных реакторов (проекты DANSS и νGeN). ОИЯИ также активно участвует в экспериментах по изучению ускорительных нейтрино. Международный эксперимент NOvA (США) изучает осцилляции нейтрино на больших расстояниях. Совместный анализ данных экспериментов NOvA и T2K позволяет уточнить параметры смешивания нейтрино и исследовать возможное нарушение CP-симметрии в лептонном секторе. Отдельное фундаментальное направление посвящено исследованию природы массы нейтрино и вопросу о том, являются ли нейтрино частицами Дирака или Майораны (проекты LEGEND и другие).

Комплексная стратегия Нейтринной программы ОИЯИ, которая объединяет фундаментальные исследования, разработку детекторов, технологии низкого фонового излучения, радиохимические методы, вычислительные подходы и анализ данных была одобрена членами комитета. Рекомендовано дальнейшее расширение международного сотрудничества в целях развития этих исследований.

Научный доклад «Статус и перспективы научной программы ЛИТ» сделал заместитель директора ЛИТ Дмитрий Подгайный.

Внимание было сосредоточено на основных направлениях деятельности лаборатории, связанных с обеспечением Института сетевыми, вычислительными и информационными ресурсами на базе Многофункционального информационно-вычислительного комплекса (МИВК) ОИЯИ, а также математической и алгоритмической поддержкой широкого спектра исследований в области физики высоких энергий, ядерной физики, физики конденсированных сред и других областях. Одним из ключевых направлений деятельности ЛИТ является развитие Цифровой экосистемы ОИЯИ, которая объединяет сервисы для научной, административной и социальной деятельности.

В завершающей части сессии были представлены шесть кратких докладов в области ядерной физики от молодых ученых из ЛЯР. Лучшими названы три: «Исследования реакций ²³⁸U + ⁵⁴Cr, ²⁴²Pu + ⁵⁰Ti и ²³⁷Np + ⁴⁸Ca на Фабрике СТЭ», который озвучил Дастан Ибадуллаев, «Текущий статус 18 ГГц и ЭЦР-источника ионов DECRIS‑5М ЛЯР ОИЯИ» представил Кирилл Берестов и «Исследование процессов слияния-деления и квазиделения с использованием спектрометра CORSET» презентовал Анируддха Дей.

Доклад Дастана Ибадуллаева рекомендован к изложению на заседании Научного совета ОИЯИ в сентябре 2026 года.

Следующее заседание ПКК по ядерной физике состоится 28‑29 января 2027 года.

Советник директора Института и заместитель научного руководителя лаборатории ЛЯР Михаил Григорьевич Иткис прокомментировал несколько тем заседания.

Что самое важное прозвучало об эксперименте по синтезу новых элементов?

– Наверное, самое важное, что мы услышали, это то, что наши коллаборанты успели в обозначенный период приготовить вещество для мишени – берклий. Его нарабатывали полгода на самом крупном реакторе в России в Димитровграде, а вообще таких, которые производят подобные изотопы, – всего два в мире. По плану эксперимент должен был начаться в конце мая. Его начали 1 июня. Это очень важно, что мы умеем укладываться в сроки, что не так просто сегодня. Конечно, мы не скажем, что уже завтра получим результат. Эксперимент длинный. Есть разные предпосылки – экспериментальные и теоретические оценки, которые также прозвучали сегодня в докладах. Если им верить на 100 %, то надо примерно год для достижения нормального результата, чтобы получить хотя бы пару событий 119‑го элемента. Если быть оптимистом, то можно и за четыре месяца одно событие получить. Но гадать не будем. Эксперимент идет и не остановится, пока мишень в полном порядке. Мы наберем интеграл, который позволит говорить, когда мы закончим 119‑й. С другой стороны, когда уже есть вещество, то за год оно превратится в калифорний, который нам нужен для синтеза 120‑го элемента. Это непрерывный план до 2030 года. Если повезет, то к 2030 году мы должны получить оба элемента.

Как вы оцениваете Нейтринную программу?

– Я считаю, что Baikal-GVD действительно великолепная установка. Мы надеемся, что она догонит по точности и превзойдет IceCube. Всё движется в соответствии с планом, объем увеличился до 0,7 кубических километра. Что касается наших коллаборационных экспериментов типа JUNO и других, то ребята из ЛЯП делают большой многолетний вклад, и он ценится. Есть свои проблемы, не столько экспериментальные, сколько интерпретационные – набор статистики. Еще важное направление на Калининской атомной станции, там тоже хорошо всё движется, продолжается работа, которая давно началась. Я думаю, что нейтринная физика в лаборатории имени В. П. Джелепова развивается вполне успешно.

В чем особенность сегодняшней сессии?

– Можно заметить, что сегодня представлены обзорные доклады от нескольких лабораторий: ЛЯП, ЛЯР, ЛТФ, ЛНФ, ЛИТ. Мы видим возможности каждой, и это очень хорошо, что планы есть у всех. Планы перспективные. Есть и важная традиционная часть – то, что в онлайн-режиме и в зале присутствуют наши коллеги из стран-участниц. Они включены в дискуссию и, как всегда, очень активны.

Материал подготовила
Мария КАРПОВА,
фото Елены ПУЗЫНИНОЙ