Коллектив и его дело

Когда в конце мая многие СМИ распространили сообщение о подтверждении открытия элементов 112-116 по химической идентификации цепочек распада новых сверхтяжелых элементов, мы тоже опубликовали пресс-релиз ОИЯИ, но решили через некоторое время вернуться к этой теме и собрали за круглым столом в Лаборатории ядерных реакций некоторых из участников работ - и опытных специалистов, и молодых радиохимиков, лишь недавно пришедших в лабораторию и уже активно включившихся в исследования.

Сергей Шишкин, начальник сектора, в 1981 году выполнял в ЛЯР дипломную работу. С апреля 1982-го в штате лаборатории. До 1990 года участвовал в работах по поиску сверхтяжелых элементов в природе. С 1990 года занимался производством экзотических изотопов плутония-237 для изучения метаболизма в организме человека. С 2003 года - начальник сектора номер один, который занимается исследованием химических свойств новых элементов, синтезируемых на пучках тяжелых ионов.

Григорий Востокин пришел в ЛЯР в 2001 году и еще в процессе выполнения дипломной работы начал помогать специалистам лаборатории в изготовлении мишеней для синтеза сверхтяжелых элементов. И с 2002 года, когда был оформлен на постоянную работу, практически все мишени прошли через его руки. Считает себя учеником Германа Букланова, который возвел производство мишеней в ранг высокой наукоемкой технологии.

Господин Божиков (Господин - это его имя, уточняют коллеги) после окончания в 1996 году Софийского университета (диплом делал в Технологическом) работал в Болгарской академии наук. В 1998 году приехал в Дубну в командировку, и с тех пор занимается водной химией легких аналогов сверхтяжелых элементов, недавно защитил кандидатскую диссертацию.

Евгений Терешатов приехал в Дубну в конце 2004-го на диплом, успешно защитил его в Российском химико-технологическом университете имени Менделеева и с марта 2005 года - в штате ЛЯР. Принимал участие в эксперименте по изучению свойств 105-го элемента в декабре 2005-го и последнем майском сеансе по 112-му. Евгению 23 года. Самый молодой из всех участников. Поэтому в беседе участвовал довольно робко. Ограничился, пожалуй, одной, но важной репликой: "Хотя мы и стоим на плечах великих, но по ходу дела стараемся воспринимать все новое и перестраиваться". Но оживился, когда Сергей Шишкин завел речь о долговременных планах продолжения экспериментов. Два года назад подтвердили открытие 115 и 113-го элементов в Дубне через химическую идентификацию 105-го элемента, в который распадается 115-й, и в планах есть тот же подход, через 105-й, подтвердить открытие 113-го элемента...

Вячеслав Лебедев в ЛЯР с 1977 года. Включился в работы по поиску сверхтяжелых элементов, три года учился в аспирантуре на химфаке МГУ, после этого перерыва снова подключился к поиску. Потом - плазмохимия, газовая химия СТЭ. Первые опыты по 104, 106, 112-му элементам, производство изотопов для ионного источника - кальция-48, серы-34 и 36. Сейчас занимается фторидами тантала, ниобия и другими соединениями для экспериментов на установке MASHA. И, помимо перечисленного, уточнил Сергей Шишкин, отвечает за производство металлического кальция-48, который бомбардирует мишень.

Мы не стали вдаваться в технические и методические тонкости прошедших экспериментов, которых, конечно, было немало. Чего стоят хотя бы такие "протокольные" подробности, вошедшие в пресс-релизы. Образующийся в реакции (плутония-242 с ионами кальция-48) изотоп 114-го элемента с массой 287 вылетал из мишени и останавливался в камере, заполненной смесью гелия и аргона при атмосферном давлении. Через полсекунды изотоп испытывал альфа-распад и превращался в изотоп элемента 112 с массой 283. Последний переносился газовой струей по полуторамиллиметровому капилляру на расстояние десять метров в криогенную камеру с 32 детекторами, поверхность которых была покрыта золотом. А здесь уже вступали в действие известные законы природы, согласно которым 112-й, химический аналог ртути, должен был адсорбироваться на поверхности золота, образовав с ним устойчивое интерметаллическое соединение...

В памяти участников экспериментов были еще свежи те характерные особенности, которые отличали эту серию от июньских экспериментов 2004 года, тоже выполненных в сотрудничестве с коллегами из Швейцарии. Трое из них - выходцы из Восточной Германии и, хорошо знакомы с Дубной. А один и вовсе, можно сказать, дубненец, Роберт Айхлер. Его отец Берндт Айхлер много лет работал не просто в ЛЯР, а в химическом отделе, а Роберт был в то время еще подростком. Сейчас ему тридцать шесть, и свою новую жизнь в Дубне он воспринимает как закономерное продолжение научного и жизненного пути...

Почти двухмесячный сеанс непрерывной работы на ускорителе, конечно, включал в себя немало непредвиденных осложнений, отказов аппаратуры, большинство из которых происходили вовсе не по вине экспериментаторов и их смежников - специалистов, эксплуатирующих ускоритель и каналы транспортировки тяжелых ионов. Например, Сергей Шишкин рассказал о плачевном состоянии российских электросетей...

- Перед нами стояла задача получить изотоп 112-го элемента с массой 283, отделить его от других продуктов реакции (чрезвычайно многочисленных), перенести его из зоны реакции к детекторам и зарегистрировать, соответственно, альфа-распад и последующее спонтанное деление. На все про все - не более четырех секунд... И в то же время за время эксперимента несколько раз возникали проблемы. Четыре раза были "просадки" напряжения, а после этого очень трудно все восстанавливать. Скажем, у вас дома мигнул свет, а здесь все остановилось на несколько часов. И объяснение одно - крайняя изношенность энергетического оборудования (не у нас, а в электросетях). Даже начало сеансов на нуклотроне сказалось на состоянии электросети. Однажды по этой причине даже потеряли файлы, на которых были записаны данные, накопленные за четыре часа непрерывных экспериментов.

В комментариях участников эксперимента неоднократно подчеркивались несколько важных с их точки зрения моментов. Во-первых, историческая преемственность этих работ, и с историей этой они хорошо знакомы - и по специальной литературе, естественно, и по воспоминаниям старших коллег, и даже по научной беллетристике. Например, Г.Божиков с удовольствием прочел книгу Аграновского о "штурме" 104-го элемента, и хотя считает ее "излишне пафосной", события в ней, по его мнению, изложены верно.

Очень важно, с точки зрения радиохимиков, успешное взаимодействие с коллегами в лаборатории. Например, до этого 112-й элемент для химии делали в реакции урана-238 с кальцием-48, и он получался напрямую. А в экспериментах группы физиков ЛЯР под руководством Владимира Утенкова было показано, что при облучении плутония-242 получается 114-й элемент, который тут же распадается в 112-й, и вероятность образования 112-го в этой реакции в два раза больше, чем с ураном. В первых экспериментах по химии 112-го, проведенных как в Дубне, так и в Дармштадте, исследовалась реакция с ураном, и за два года получили ноль. (Как говорил Г.Н.Флеров, ноль можно получить и на отключенной аппаратуре). То есть успех этого эксперимента подготовлен всей предыдущей работой ЛЯР. И нынешней, разумеется. Например, сектор Александра Еремина проделал огромную работу по модернизации канала ускорителя, на котором проводился эксперимент, а затем принимал активное участие в эксперименте.

Григорий Востокин, характеризуя свой участок работы, заметил, что в основном имеет дело с редкими, высокорадиоактивными элементами. Вещество мишени наносится на полуторамикронный слой титана.

- Представляете себе, что это такое? Это гораздо тоньше, чем обертка для шоколадки. Там слой от 20 до 40 микрон. И эти вещества в процессе облучения не должны ссыпаться. И мишень стоит вертикально, да еще и вращается с высокой скоростью, и частицы, нанесенные на подложку, как бы отщелкиваются... Во время майского сеанса меня сначала включили в сменный график, а потом пришлось заниматься исключительно своим делом, все-таки, мишенный узел по требованиям этого эксперимента оказался "слабым звеном". Когда мы делаем физические эксперименты по синтезу на вращающейся мишени, она может стоять до четырех месяцев, а стационарная мишень, изготовленная для этого сеанса, стояла максимум пять дней, а иногда и три. То есть, фактически, это был непрерывный процесс - изготовление, смена, изготовление, смена...

Господин Божиков привел и вовсе "мистические" случаи, довольно эмоционально охарактеризовав атмосферу, которой был окрашен сеанс:

- Такое забавное совпадение было. Когда швейцарцы меняли в Дубне друг друга - один приезжал, другой уезжал - как раз в момент такой смены мы получали событие. Какая-то мистика. Как будто они их с собой привозят. Флориан уехал, Ругард приехал - на следующий день событие! Ругард уехал - еще одно событие!..

Мы три недели отработали на уране, а потом три недели на плутонии. На уране был "ноль", и настроение было соответствующее. Три недели - и ноль! Это сейчас легко вспоминать! Тут сразу дирекция начала выдвигать всяческие идеи: что сделать, что улучшить, что переделать. Улучшили, переделали но, поскольку было заранее оговорено, что мы половину делаем на уране, а вторую половину на плутонии, мы перешли на четвертой неделе на плутоний (не дожидаясь результатов на уране), и.. довольно быстро, да? получили первое событие... В то время как все нормальные люди сажали картошку... Да, и Кубок УЕФА как раз... И событие-то первое было в праздник! - Это 11-го то - праздник? - Нет, для нас был праздник, потому что получили событие!

Роберт Айхлер (Институт Пауля Шеррера, Виллиген) вместе с двумя своими коллегами (Ругард Дресслер и Давид Пиге) недавно вновь побывал в Дубне - швейцарские радиохимики приехали за своей аппаратурой, которая участвовала в "историческом" сеансе. И этот визит послужил поводом для комментариев по результатам экспериментов со швейцарской стороны.

- Сотрудничество нашего института с Дубной длится уже довольно долго - еще в конце 80-х годов Швейцария начала сотрудничество с ЛЯР. Сейчас пришли уже новые люди. Мой отец работал в PSI, и он тогда руководил этой группой, потом ушел на пенсию. Я защитил диссертацию, тоже работая в этой группе, и вернулся туда на место отца. Наша семья довольно долго жила в Дубне, отец работал в ЛЯР в отделе радиохимии, Так что это у меня потомственное... В 85-м году мы уехали с родителями в Восточную Германию, и после этого я долго не был в Дубне. Не сошлось. На конференцию по физике тяжелых ионов приехал в 2002 году, первый раз после детства, через семнадцать лет. Все было замечательно, все вспомнил. Ведь мне было 15 лет, когда мы уехали. Учился в 9-й школе. Вижу, что изменилось многое, но в принципе Дубна осталась все такой же. Очень приятно было встретить школьных друзей.

- В чем заключалась ваша работа в последнем сеансе, как она соотносилась с общим ходом этих исследований, какие были особенности?

- Мы начали думать об этом эксперименте уже в 1999 году, когда получили вести из Дубны об изотопе 112-го элемента, который живет пять минут и спонтанно делится. И конечно, все радиохимики обрадовались, стали думать об экспериментах с этими атомами. Но сама идея этого химического эксперимента живет где-то с середины 70-х, как раз мой отец этим занимался здесь в Дубне...

У нас был термохроматографический детектор, который может использоваться в этих экспериментах и рассчитан на широкодиапазонный температурный режим - от комнатной температуры до минус ста восьмидесяти. В ГСИ, в Дармштадте, мы попробовали независимо от Дубны доказать существование этого пятиминутного спонтанно делящегося изотопа 112-го элемента. Однако мы ничего не намерили, только высокоэнергетические осколки, сигналы, но мы не могли доказать, что это именно 112-й элемент. Тогда же пришли к нам новости из Дубны, что этот изотоп не пятиминутный и не делится спонтанно, а что он живет четыре секунды и в результате альфа-распада превращается в изотоп 110-го элемента, который потом делится. К такому распаду наша химия не была готова, прежде всего, по чувствительности приборов, и поэтому мы передумали весь этот эксперимент, повысили быстродействие, увеличили поток газа, уменьшили его объем, чтобы скорость была выше, а чувствительность рассчитали на четырехсекундный изотоп. И с этим опять поехали в ГСИ и сделали такой же самый эксперимент, с таким же оборудованием, но не хватило времени (у нас было две недели непрерывных облучений).

В результате нас пригласили в Дубну, где есть очень хороший, стабильный пучок кальция-48, с высокой интенсивностью, и есть возможность получать различные актинидные мишени. И мы, конечно, с радостью ответили на это приглашение.. Были разные эксперименты и в ГСИ и в Беркли, но 112-й элемент в этой реакции кальция с ураном не нашли, и мы начали с этой реакции здесь и поставили такой же эксперимент, как в ГСИ. За три недели на уране ничего не намеряли. Наверное, сечение этой реакции, то есть выход искомого элемента в ней, значительно меньше, чем мы предполагали, и чувствительность наших приборов оказалась все-таки недостаточной. На газонаполненном масс-сепараторе группа физиков Владимира Утенкова мерила эти продукты через распад 114-го элемента. Тогда надо было облучать кальцием-48 плутоний-242 и делать 114-й элемент, который через полсекунды распадается в 112-й, который мы искали, и сечение предсказывалось выше, чем на уране, а, значит, продуктивность должна быть выше. И поэтому мы перешли на плутониевую мишень и через неделю уже получили одно событие, а всего за три недели два, с точно таким же распадом, как в экспериментах на ГНС, - что можно без вопросов отнести к 112-му элементу. И это был самый важный результат этого эксперимента. То, что мы получили химические ответы на химические вопросы, - это великолепно для нас!

- Роберт, а ту аппаратуру, которую вы с собой привезли и сейчас приготовили к отправке домой, - ее трудно было делать? Как я понимаю, тридцать лет назад, когда пытались ставить эти эксперименты, техника была на более низком уровне...

- Полупроводниковые детекторы тогда уже существовали, не такие хорошие, конечно, но наши предшественники старались этими детекторами мерить сверхтяжелые элементы, а пучки были не такие интенсивные - на два-три порядка ниже... Если бы пучок был в десять раз меньше по интенсивности, мы ничего бы не намерили... А тот уровень, на котором мы сейчас можем работать, позволяет ожидать какие-то еще чудеса.

- Роберт, сейчас в разных центрах, которые занимаются этой проблемой, примерно одинаковая техническая оснащенность, примерно одинаковая квалификация специалистов, достаточно высокого класса ученые, инженеры, техники, механики. Но что, на ваш взгляд, еще необходимо, чтобы эти результаты получить? Нет ли здесь какой-то мистики? Или есть в этом какая-то закономерность? Как вы это можете объяснить? Работая и там, и здесь, имея возможность сравнивать?

- Да, мы провели эксперименты и в Беркли, и в Дармштадте, и в Дубне, и видели, что везде есть свои трудности, и технические трудности, и есть поддержка этих институтов и этих групп. И я думаю, что здесь, главным образом, результаты этих экспериментов получаются только потому, что есть циклотрон, который работает круглосуточно и очень надежно, почти весь год, только на эту задачу - получение и исследование новых элементов. Такого нигде нет. Есть еще, правда, в Японии циклотрон, который работает на эту тематику, только у них пучка кальция нет, нет и актинидных мишеней, и они не имеют возможности осуществлять эти реакции. А в Беркли, например, очень ограниченное время облучения, у них есть другие партнеры, которые используют эти пучки, и в ГСИ время на эксперимент тоже ограничено небольшим сроком. Есть там большая конкуренция с физическим экспериментом, который тоже потребляет кальций, большую часть этого пучка. И поэтому Дубна - это единственное в мире место, где сейчас можно сделать такие эксперименты. Сегодня повторить эти эксперименты в других центрах трудно. И очень важно такое независимое химическое подтверждение результатов, полученных физиками. Сейчас этим экспериментом мы подтвердили и 114 и 116-й элемент, потому что сели на конец цепочки распада этих элементов и подтвердили, что наблюдавшееся явление связано с распадом 112-го элемента.

- И как в вашем институте относятся к результатам вашей работы, к вашему участию в этом эксперименте?

- Нас поддерживают очень хорошо - профессор Хайнц Геггелер, шеф нашей лаборатории, еще и заместитель директора института, он и в Дубну неоднократно приезжал во время экспериментов, и он очень интересуется этим, это тоже его жизнь. Вот такая интересная черта его биографии - два года, в 1975-76-м, он по собственному желанию работал в Лаборатории ядерных проблем, в РХЛ. И он, швейцарец, тоже говорит по-русски. Так что у нас поддержка большая, но и институт довольно большой, и есть большие проекты, которые забирают главную часть бюджета, персонал института. Наш проект, конечно, маленький, группа тоже, мы не главный игрок в этой большой игре, но такая группа должна быть, и мы единственный в Швейцарии радиохимический отдел.

Мы очень заинтересованы в продолжении сотрудничества. И уже договорились на следующий год еще раз провести такой эксперимент, только с другой мишенью, на плутонии-244, и сделать 114-й элемент и 112-й тоже, который в распаде первого получается, это тридцатисекундный изотоп 112-го, и чувствительность аппаратуры должна быть значительно выше, чем на четырехсекундном изотопе, и тогда мы этот элемент во время транспортировки не потеряем. Для этого надо заниматься диагностикой пучка, четко знать, в какое место мишени он попадает. Мы этим занимаемся. Может быть, используем вращающуюся мишень, которая позволит увеличить ток пучков кальция на мишени по сравнению со стационарной, которую мы применяли в этом году. И надо много заниматься скоростью, потому что 114-й живет только две секунды. Так что собираемся в апреле-мае следующего года сюда опять приехать опять со своим оборудованием и поставить эти эксперименты.

- Роберт, а вы уверены, что аспиранты, которые работают в вашей группе, у вас же останутся? И будут продолжать это дело? Ведь так много соблазнов...

- В том наша проблема, потому что аспиранты защищаются и потом уходят... И, конечно, радиохимия не так привлекательна, как некоторые другие модные науки, которыми все хотят заниматься. Так что довольно трудно найти молодых людей, которые хотят проходить аспирантуру по радиохимии. И вообще это проблема всей нашей науки, об этом же говорят и в Америке, и в Германии, и здесь, в Дубне. Это общая проблема, радиохимиков стало очень мало. Мы, конечно, надеемся, что придут новые люди и останутся. У нас очень тесное сотрудничество с университетом Берна, Хайнц Геггелер там работает профессором, а я его ассистентом, и такая совместная работа помогает привлекать к нам молодежь прямо со студенческой скамьи.

В заключение я очень хочу поблагодарить и руководство ОИЯИ и лаборатории, и наших коллег, которые очень хорошо с нами сотрудничают, много помогают, проявляют горячее гостеприимство. И надеемся на дальнейшую поддержку руководителей этого Института.

Короткая ремарка профессора. Сергея Николаевича Дмитриева, заместителя директора ЛЯР по науке, который руководил этими экспериментами:

- Полученные в последние годы физиками ЛЯР результаты по синтезу новых сверхтяжелых элементов открыли для радиохимиков новую эпоху, своего рода ренессанс. Два года назад у нас в ЛЯР мы совместно с коллегами из Швейцарии и Америки (Ливерморская национальная лаборатория) успешно провели первый эксперимент по химической идентификации элементов 115 и 113. А сегодня мы говорим о химической идентификации элементов 112, 114 и 116, что является независимым подтверждением полученных ранее в ЛЯР результатов по их синтезу. Конечно это большой успех. И конечно, это успех всей лаборатории и Института в целом. Как и в первом эксперименте по 115-му, химики, физики и ускорительщики работали совместно. Ну а в будущем мы планируем дальнейшие не менее интересные эксперименты. Это и работы по 112 и 114-му элементам с мишенью из уникального изотопа плутония-244. В этих экспериментах примут участие и наши коллеги из Швейцарии и Ливермора. Это и определение массы сверхтяжелых элементов на новом сепараторе МАSHА и многое другое. Очень отрадно, что среди участников экспериментов много молодых коллег. Именно на таких экспериментах они растут профессионально, именно такие эксперименты в наше еще достаточно непростое для науки время привлекают молодежь в науку.

В конце беседы, как это часто бывает, мои собеседники разговорились. И их короткие реплики, которые остались на ленте диктофона, будто бы так и предназначены для финала...

Просто мы работаем на грани известного и неизвестного...

Мы не придумываем то, что сейчас есть - это давно было придумано...

По ходу дела выходит из строя почти все, что должно было выйти из строя. Почти все блоки были заменены. И только люди всегда на месте и дежурят круглосуточно...

Самое главное, что выходила-то из строя не только наша, отечественная аппаратура, но и почти все швейцарские блоки были заменены...

Была запись в журнале после "просадки" напряжения: "Все ушли спать".

То, что мы использовали, это не имеет аналогов, используется в единичном экземпляре. Это невозможно отработать на конвейере...

Евгений Молчанов