Сессия ПКК по ядерной физике

Один проект хорошо, а два - сдюжим?

Несомненно важное место в работе Программно-консультативного комитета по ядерной физике (23 - 25 ноября) заняло представление и обсуждение двух проектов развития базовых установок ОИЯИ. Один из проектов представлял научный руководитель Лаборатории ядерных реакций Ю.Ц. Оганесян, второй - главный инженер Института И.Н. Мешков. Мы попросили авторов докладов кратко изложить суть проектов для наших читателей, а некоторых членов комитета - высказать свои первые впечатления об этих предложениях.

Ю. Ц. Оганесян.

Перспективы лаборатории во многом зависят от того, как будет развиваться ее базовый комплекс. Обсуждению этого вопроса мы посвятили несколько семинаров и НТС, стремясь проанализировать, что мы можем получить, если вступим в соревнование с другими центрами, поставившими целью получить высокоинтенсивные радиоактивные пучки большой энергии, каковы наши сильные и слабые стороны, какое место мы можем занять в ряду аналогичных исследовательских лабораторий. При том, что финансовые средства ограничены, надо было четко просчитать, сколько мы можем тратить, чтобы удерживать сегодняшний уровень, а сколько положить на "чашу весов риска", чтобы добиться нового качества. Насколько люди, которые сегодня получают на ускорителях реальные результаты, готовы ограничить себя ради будущего продвижения вперед.

Надо сказать, что идея нового проекта получила поддержку большинства сотрудников лаборатории, и решено было двигаться вперед, не дожидаясь лучших времен. Нам было интересно, как воспримут идею члены программно-консультативного комитета, которые одновременно имеют и "взгляд со стороны", и возможность в определенной мере влиять на судьбу лаборатории. В моем докладе были оглашены перспективы и масштаб проекта. Речь идет об объединении двух циклотронов У400 и У400М, а также одного из циклотронов - У400 и электронного ускорителя - микротрона для получения пучков короткоживущих ядер с большим избытком нейтронов.

Сейчас все крупные национальные лаборатории мира (США, Японии, Германии, Франции, Италии, ЦЕРН) вступают в 21-й век с новыми грандиозными проектами получения пучков радиоактивных ядер. Некоторые из них (Япония, Германия, Франция) уже находятся в стадии сооружения здания и основного оборудования.

Нас не смущает огромная стоимость этих проектов. Сегодня ускорительный комплекс тяжелых ионов ОИЯИ является одним из лучших, а по ряду параметров - самым лучшим в мире среди установок подобного типа. Поэтому и в перспективе в радиоактивных пучках мы может быть вполне конкурентоспособными, если будем действовать активно и целеустремленно.

Мечта физиков - ускорить осколки деления, так как последние обладают большим избытком нейтронов и ведут в заветную область теоретических прогнозов.

В своем докладе я показал, что путем фотоделения урана-238 на микротроне МТ-25 можно получить весьма интенсивный поток осколков, которые затем могут быть ускорены на наших ускорителях.

Мы получим новое качество (радиоактивные пучки) в таком количестве, что вновь встанем на передовые позиции и значительно расширим экспериментальные исследования в области ядерной физики в Дубне.

И. Н. Мешков

Суть предлагаемого проекта: построить в Институте новый ускорительный комплекс на основе передаваемых из голландского института NIKHEF очень мощного линейного электронного ускорителя (на энергию 1ГэВ при высокой средней мощности пучка) и накопительного кольца (максимальная энергия 1,2 ГэВ, накопленный циркулирующий ток 300мА). Потребляемая энергия - на уровне 1МВт, что в несколько раз меньше, чем у синхрофазотрона и нуклотрона.

После того, как я побывал в Амстердаме и ознакомился с этим оборудованием, мой энтузиазм неизмеримо возрос: это современный комплекс, строился он как источник синхротронного излучения (СИ), и был запущен в 92-м году. Но поскольку в Западной Европе в те же годы появилось несколько подобных комплексов с более высокими параметрами, его стали использовать как стрэтчер (растяжитель электронного пучка), потом как накопитель электронов для экспериментов на внутренней мишени с поляризованным электронным пучком. Тем не менее из-за оттока пользователей на другие установки (во Францию, Германию, Италию) и очередного изменения научной программы в NIKHEF голландские коллеги приняли решение о его закрытии.

Наше предложение забрать этот комплекс в Дубну оказалось привлекательным для руководства NIKHEF, но условия они сформулировали жесткие: мы должны в этом году подписать меморандум и со следующего года приступить своими силами к разборке и перевозке.

Какую научную программу можно было бы реализовать на этом комплексе в Дубне?

Прежде всего - и России, и другим странам-участницам ОИЯИ он интересен как конкурентоспособный (в области энергии порядка 1ГэВ) и сравнительно недорогой в использовании источник СИ (аналогичные в западных странах недоступны нам как раз из-за дороговизны). ОИЯИ, в отличие от Курчатовского и Будкеровского институтов (в которых сейчас СИ-источники имеют мало пользователей) сможет привлечь пользователей благодаря нашей развитой инфраструктуре и традициям приема приезжих экспериментаторов. Более того, если у нас сложится сообщество пользователей, они в дальнейшем могут проявить интерес и к пучкам более жесткого излучения, имеющимся в Курчатовском институте. Возможности использования СИ очень широки - от химии, биологии, медицины до электроники и тонкой механики. Главное для нас - принципиальное расширение области исследований в физике конденсированных сред при совместном использовании СИ-источника и уникального реактора ИБР-2.

Другая интересная перспектива - использование СИ для гамма-спектроскопии высокого разрешения (например, исследования полученных на циклотроне экзотических и сверхтяжелых ядер). Этот источник СИ может быть использован как модификатор остронаправленного и достаточно монохроматического электромагнитного излучения или жесткого рентгеновского излучения в диапазоне чуть ли не до ГэВа - а это уже интересы физики частиц, и можно обсуждать варианты электрон-фотонного коллайдера.

Еще одна возможность развития комплекса: создание электрон-позитронного коллайдера с суммарной энергией взаимодействия от 1 до 2,5 ГэВ - от фи-мезона до джи-пси-мезона. Это очень интересная и малоисследованная область физики частиц. Можно говорить и о будущем использовании комплекса как инжекционного для с-тау-фабрики. Но что очень важно: если комплекс будет работать, возникнет коллектив квалифицированных ускорительщиков, имеющих опыт работы на электрон-позитронном коллайдере. Это достаточно специфическая ускорительная культура, которой сейчас в Институте нет.

Удачно, что в ОИЯИ есть для этого комплекса готовое помещение вместе с инфраструктурой - здание ЛИУ-30 в ЛНФ, где можно разместить линейный ускоритель. Для кольца нужно строить туннель, но это сравнительно недорогое сооружение. Кстати, расположенный по соседству с ИБРами, наш линейный ускоритель может при необходимости "подкрепить" проект ИРЕН, поскольку способен обеспечить такой же поток нейтронов. Суммарная стоимость - от разборки комплекса в Амстердаме до строительства туннеля и помещений для пользователей - около 5 млн. долларов. Такую сумму бюджет Института, конечно, не потянет. Интенсивные переговоры дирекции с российскими промышленниками о финансировании проекта с тем, чтобы продвинуть отечественную прикладную науку и высокие технологии, дали положительный результат Это будет некоторая переориентация Института, но нам нужно всерьез обсуждать и принимать стратегию развития "домашних" экспериментов в ОИЯИ - сейчас такой стратегии нет.

Комментарии к двум доложенным идеям развития ускорительной базы Института мы получили в ходе работы ПКК по ядерной физике.

Рафал Брода, Институт ядерной физики им. Неводничанского, Краков, Польша:

Проект, представленный Ю. Ц. Оганесяном от Лаборатории ядерных реакций, кажется очень интересным. Здесь намерены использовать довольно мощный ускоритель электронов, в котором энергия электронов будет конвертироваться в гамма-кванты для того, чтобы провести индуцированное расщепление фотонами - оно дает расщепление асимметричное, но распределение масс при этом довольно узкое, поэтому можно получить высокую интенсивность разных нейтронообогащенных элементов. Используя такой источник, после сепарации можно получить с очень большой надежностью пучки экзотических ядер, богатых нейтронами.

В научном мире были различные предложения, как получить такие пучки, но это кажется очень интересным, и мы будем этот проект поддерживать, чтобы он действительно мог реализоваться в Дубне. В таком случае мы получаем хорошую установку для пучков экзотических ядер, богатых нейтронами, на которых после ускорения возможен будет синтез новых сверхтяжелых элементов - если окажется, что слияние этих ядер с соответствующими ядрами мишени приведет к такому синтезу. Но даже если это не удастся, проект интересен тем, что позволяет исследовать ядра, удаленные от границ стабильности, - это новые перспективы, при сооружении в ЛЯР соответствующей установки возможно и развитие гамма-спектроскопического анализа экзотических ядер.

Второй проект - инсталлировать в Дубне линейный ускоритель из Амстердама - не показался лично мне столь же интересным, потому что для ядерной физики низких энергий такая установка не дает почти никаких новых возможностей - очень ограниченное число экспериментов можно придумать с такими интенсивными пучками фотонов. Но для физики твердого тела, для исследования конденсированных сред проект более интересен, а особенно интересным он, мне кажется, может быть для прикладных исследований материалов, для индустриальных целей.

Ян Добеш, Институт ядерной физики АН Чешской Республики, Ржеж:

Проект, доложенный Ю.Ц. Оганесяном, очень интересен и, я думаю, принесет в Дубну совсем новые возможности. Мне кажется, этот проект нужно поддержать.

Что касается второго проекта, доложенного И. Н. Мешковым, мне он кажется более сложным для осуществления. Предлагаемый комплекс содержит линейный ускоритель и кольцо, но это еще не все, что нужно для экспериментов: нужны каналы вывода, анализирующие приборы. Ничего из этих приборов сейчас нет, и надо будет их создавать на совместной базе - в докладе, по крайней мере, явно не прозвучало, как можно будет полностью использовать такой могучий прибор, какой для него предполагается ввести сервис - над этим еще надо хорошо подумать..

Общее мое впечатление от этой сессии комитета: ситуация в стране и в ОИЯИ нелегкая, надо тщательно оценить, что в первую очередь должно поддерживаться в научной программе. Но меня радует, что хоть и не все, но многие в Институте все-таки полны энтузиазма - когда видишь таких людей, по-другому смотришь на будущее Института.

В рекомендациях, выработанных ПКК по ядерной физике, выражается готовность поддерживать первый проект и продолжать более детальное обсуждение второго.

Подготовила Анна АЛТЫНОВА