Ядерные оболочки - всегда актуальная тема
Как сообщалось, с 21 по 24 апреля в Дубне прошла Международная конференция по ядерной физике под названием "50 лет ядерным оболочкам". О том, что среди 200 участников форума были крупнейшие ученые и руководители многих ведущих физических центров всего мира, что здесь обсуждались актуальные вопросы современной ядерной физики и новые проекты, - мы вкратце уже сообщали. Для более подробного рассказа газета предоставляет свои страницы самим участникам совещания.
Вместо эпиграфа
- Мам, у меня за четверть по "государству
и праву" - пять.
- Интересно, как тебе удалось избежать грозившей "тройки"?
- Я написал сочинение "Может ли человек, вынужденный бороться за выживание,
вносить вклад в культурную жизнь общества".
- И что же ты там написал?
- В других странах - не может, а у нас - может.
( Из случайно
подслушанного разговора)
Устойчивая, представительная и популярная
А. А. Оглоблин (РНЦ КИ, Москва): Эта конференция является традиционной российской (ранее - советской) и, насколько я могу судить - самой устойчивой из наших конференций по ядерной физике. Организованная в свое время Б. С. Джелеповым как совещание по ядерной спектроскопии, она потом превратилась в национальную конференцию, и хотя ее много критиковали, опыт показал, что этот форум - самый представительный и популярный за все эти годы - и на сегодня остается очень важным для физиков стран бывшего СССР. В этом году особенно хорошо представлены Казахстан и Украина - и это первое, что нас радует. Второе обстоятельство, характерное для этого года, - придание конференции определенной тематической направленности. Связано это с 50-летием одного из важнейших открытий в области ядерной физики, когда Й. Йенсеном и М. Гёпперт-Майер была предложена оболочечная модель, за которую они получили Нобелевскую премию. С тех пор это открытие является основой современных знаний о строении ядра, потому естественно было посвятить конференцию этому научному юбилею.
Особенно приятно то, что наша конференция стала первой, на которой объявлено об одном из крупнейших, на мой взгляд, открытий последнего времени: синтезе 114-го элемента. Доклады руководителей экспериментов - Ю. Ц. Оганесяна, В. К. Утенкова, А. В. Еремина очень убедительно продемонстрировали надежность результатов. У меня нет сомнений, что все сделано правильно, аккуратно, и я хочу поздравить дубненских коллег с этим успехом. Это открытие будет иметь большое и далеко идущее значение, потому что впервые была получена достоверная информация о так называемом острове стабильности, к которому ученые всего мира шли многие десятилетия. Работы эти были инициированы Г. Н. Флеровым, и нынешний результат - лучший памятник ему от учеников и последователей. Хочу подчеркнуть одну особенность: предсказан был 114-й элемент на основе применения оболочечной модели, очень многое здесь было сделано советским теоретиком В. М. Струтинским, которого в ходе конференции тоже вспоминали не один раз. Очень хорошо, что это открытие сделано в России - оно в очередной раз продемонстрировало: потенциал российских ученых очень велик. Для меня как представителя Курчатовского института это особенно приятно в том смысле, что Дубна "вышла" из нашего института, и мы рассматриваем дубненцев как братьев, наши научные (и не только) связи до сих пор очень тесные.
Теперь - о наших работах. Одним из важных направлений в РНЦ КИ мы считаем сотрудничество с ЛЯР, и одна из работ, которую я здесь докладывал, сделана в коллаборации нашей с ОИЯИ. Со стороны ЛЯР важнейший вклад внесла С. П. Третьякова, которая фактически организовала методику исследования. Суть этой работы тесно связана с проблемой ядерных оболочек - она посвящена так называемой кластерной радиоактивности, обнаруженной лет 15 назад. Это явление занимает промежуточное место между альфа-распадом и спонтанным делением, когда из "материнского" ядра испускается фрагмент - легкое ядро. В изучении кластерной радиоактивности важно обнаружить как можно более тяжелый вылетающий фрагмент, и результат эксперимента, проведенного коллабораций РНЦ КИ - ОИЯИ - Миланский университет, состоит в том, что нам удалось обнаружить самое тяжелое "материнское" ядро, которое испускает этот фрагмент: кюрий-242 распадается с выделением ядра кремния-34 (это достаточно тяжелое ядро, приближающееся к осколкам спонтанного деления). Нам удалось установить некоторые закономерности, описывающие это явление и проливающие свет на то, каким образом происходит распад тяжелых ядер.
Что касается экспериментов на ускорителях, мы в последние годы перенесли целый ряд работ за границу и создали эффективные коллаборации с Японией, Германией, Финляндией, причем они отличаются тем, что исследования здесь ведутся по нашим идеям (по сути, как это ни цинично звучит: мы ставим эксперименты за чужой счет). Одна из этих эффективно работающих коллабораций - с РИКЕН (Токио), который на сегодня располагает уникальными возможностями по получению радиоактивных пучков - там мы изучаем экзотические ядра, имеющие очень большой избыток нейтронов. Один из наших докладов на конференции в Дубне посвящен результату, полученному несколько лет назад, когда мы обнаружили ядро гелия-10 с двумя протонами и восьмью нейтронами - такое соотношение наблюдается в нейтронных звездах, то есть здесь прослеживается связь ядерной физики с астрофизикой. А те работы, которые были сделаны в последние месяцы, связаны с исследованием структуры ядра гелия-7 (с двумя протонами и пятью нейтронами) - нам удалось получить новые неожиданные данные о его структуре. Получены очень предварительные данные о том, что, может быть, существуют уникальные нестабильные ядра водорода-7, в которых 1 протон удерживает 6 нейтронов - указание на это получено, но будет еще проверяться. По этой тематике мы также предполагаем провести совместные эксперименты в Дубне, в ЛЯР. Это другой пример нашего сотрудничества с ОИЯИ, я надеюсь, оно будет развиваться, по крайней мере, основу этого мы заложили.
Оболочечная модель претерпела изменения
Ю. Э. Пенионжкевич (ОИЯИ, Дубна): Влияние оболочечных эффектов на свойства ядер оказалось настолько существенным, что в последние годы практически все характеристики ядерной материи описываются с использованием оболочечных моделей. Между тем простые представления об оболочках как проявлении магических чисел претерпели существенные изменения. В области трансфермиевых ядер были обнаружены так называемые деформированные оболочки, которые оказали стабилизирующие эффекты на стабильность ядер в районе Z=110. Совсем недавно в области легких ядер было обнаружено, что ядра с магическим числом нейтронов (N=20), которые по всем общепринятым моделям должны быть сферическими, оказались сильно деформированными (например, Mg-32), но при этом деформация так же, как и в области тяжелых ядер, существенно повышает их стабильность. Учитывая это, нами совместно с научными центрами ГАНИЛ (Франция) и РИКЕН (Япония) были проведены эксперименты по синтезу новых ядер за границами нуклонной стабильности, предсказываемой с учетом обычных оболочечных моделей. Таким образом, были обнаружены новые супернейтроноизбыточные изотопы фтора, неона, магния и алюминия. Выяснилось, что характеристики этих ядер существенно отличаются от того, что предсказывалось обычными оболочечными моделями, в частности, спин и четность энергетических уровней. Так была обнаружена между нейтронными оболочками N=20 и N=28 новая "область инверсии" ядер. Об этих наглядных результатах совместных исследований было доложено на конференции в докладе доктора Д. Гиймо-Мюллер из Орсэ (Франция) и в моем сообщении. На этом примере видна колоссальная роль оболочек в изменении свойств ядерной материи, и знание их особенностей позволяет делать экстраполяции в совсем экзотические области ядер (например, ядра лития-14, бериллия-16, кислорода-28 и др.), что имеет важное значение не только для ядерной физики, но и для астрофизики. Эксперименты по изучению необычных свойств супернейтроноизбыточных ядер легких элементов мы предполагаем продолжить в Дубне, а также в ГАНИЛ и РИКЕН. Во время конференции мы договорились о проведении большого сеанса на ускорителе ГАНИЛ с использованием уникального пучка дорогостоящего изтопа серы-36, а также частей крупных европейских установок "Шато де Кристалл" и "Еврогамм"
В Дубну приезжаю часто
Д. Воген (Университет Бергена, Норвегия): Как координатор теоретической коллаборации "Россия - Нордик - Бритиш" и координатор гранта ИНТАС, полученного нашим университетом и Лабораторией ядерных реакций ОИЯИ, я часто бываю в Дубне. На этой конференции в моем докладе представлены полученные недавно совместно с коллегами из Дубны результаты в разработке теории ядерных гало. В связи с открытием 114-го элемента используемые здесь модели претерпели определенные изменения. В ЛЯР проводятся фундаментальные эксперименты в этой области, что позволяет проверить наши теоретические предположения - потому уже много лет наше сотрудничество с Дубной остается таким тесным.
Что бывает при взрывах сверхновых звезд
С. Г. Кадменский (Воронежский госуниверситет): Сейчас мы работаем над очень интересной тематикой, которая в определенном смысле пересекается с тематикой 114-го: мы изучаем свойства ядер по мере их удаления от области стабильности. Когда ядра сильно нейтронодефицитны (их, разумеется, в природе не существует), они протонно-радиоактивны. Эксперименты с такими ядрами сегодня проводятся в лабораториях всего мира. Синтезировать очень короткоживущее сильнонейтронодефицитное ядро и наблюдать его распад - это довольно сложные эксперименты: сейчас обнаружено 35 таких ядер. Существующая теория позволяет, используя экспериментальные данные, получить информацию о структуре ядер, очень далеко находящихся от границ стабильности, это очень интересные работы, и они подтверждают, что наши теории, созданные для области стабильности ядер, прекрасно работают и при переходе в такие области существования ядер, которые раньше были недоступны. Согласно теории, такие ядра рождаются при взрывах сверхновых звезд - это граница существования элементов в природе "по ту сторону стабильности".
Новое - это хорошо забытое старое
Ф. Ф. Карпешин (ИЯФ СПбГУ): Наши исследования связаны с развитием очень традиционного направления в ядерной физике - конверсионными процессами. Нам удалось найти что-то новое в этом, можно сказать, древнем процессе применительно к современным экспериментам с практически полностью "ободранными" ядрами, которые проводятся сейчас на ускорителях во Франции, Германии, Португалии, - с учеными этих стран мы сейчас очень тесно сотрудничаем. Надо отметить, что достижения нашей научной группы являются в определенной степени продуктом "петербургской школы" в области ядерной конверсии, начиная еще с Л. А. Слива, поразившего в 50-х годах своими результатами весь научный мир, и включая наработки последних десятилетий, сделанные по программам ЛГУ и ПИЯФ. Но в какой-то степени наши нынешние коллаборации, гранты, поездки - результат "везения", встреч и контактов с коллегами на международных конференциях. Видимо, умение работать, выживать в любых условиях - это сугубо российская участь...
Приглашает "Мартышкинский" университет
Е. П. Григорьев (СПбГУ): Не так давно естественно-научные факультеты нашего университета были территориально перенесены в Петергоф. Если добираться электричкой, то удобнее выходить на предыдущей станции, которая носит название Мартышкино. Конечно, в студенческой и отчасти преподавательской среде тут же появилось новое название - "Мартышкинский университет". В зависимости от ситуации, в этом - шутка, или - эпатаж, или - сарказм, но даже и я порой не удерживаюсь от того, чтобы поименовать себя "профессором Мартышкинского университета". Я - участник, наверное, трех четвертей этих конференций, надеюсь дожить до 50-й, юбилейной, которая состоится через год (дожить - в прямом смысле, без тени иронии: в последние годы сообщество моих сверстников сильно поредело). Тем более, следующая конференция будет проводиться в Петергофе. Председатель оргкомитета - заведующий кафедрой ядерной физики нашего университета К. А. Гриднев предполагает назначить ее на июнь и часть заседаний провести в верхнем или нижнем парке Петродворца...
За рамками программы
Обычно здесь - в кулуарах - происходят не менее интересные дискуссии, далеко выходящие за рамки научной программы. Одна из таких дискуссий, как мне показалось, просто не может быть не упомянута. Началом ее послужило высказанное во время одного из выступлений предложение Д. Герро, директора французской лаборатории ГАНИЛ: чтобы усыпить бдительность "зеленых", весьма активно протестующих против всего, что обозначается понятием "ядерный", использовать вместо этого дискредитировавшего себя слова другие, более безобидные. Например, "изучение строения вещества", "исследования материалов", "фундаментальные исследования материи" и т. п. Во время заседания, по понятным причинам, разговор на эту тему не мог быть развернут. Но в перерыве прозвучало небезосновательное видимо предположение о том, что нефтяные магнаты субсидируют движение "зеленых" против широкого внедрения ядерных технологий именно с целью продлить свою "энергетическую монополию". В то время как отходы тепловых электростанций или химических производств зачастую гораздо опаснее тех, что дают АЭС.
Еще за рамками программы стояла невиданная для апреля жара, все залы и холлы ДМС отличались духотой, стремление "на воздух" было в перерывах доминирующим - и тут бы так кстати оказались самые примитивные скамьи на площадке перед входом. Но их там, как все мы знаем, нет - так что народ устраивался для внелекционных дискуссий и бесед, как мог - фото эту изобретательность отлично иллюстрируют. А нам лишь остается надеяться. что "малые формы" (ну, то есть, скамейки) вскоре дополнят архитектурный ансамбль ДМС.
Материал подготовила Анна Алтынова
Перевод с английского Марины Морозовой
Фото Юрия Туманова