Государственная премия России 2000 года

Результат плодотворного сотрудничества

Как уже сообщалось в нашей газете (N 1, 2001 г.), Государственной премии РФ в области науки и техники удостоен авторский коллектив ученых Лаборатории нейтронной физики имени И.М.Франка ОИЯИ, Российского научного центра "Курчатовский институт" и Петербургского Института ядерной физики имени Б.П.Константинова - за "Разработку и реализацию новых методов структурной нейтронографии по времени пролета с использованием импульсных и стационарных реакторов". Об этих работах редактору газеты Евгению Молчанову рассказал один из лауреатов премии профессор Виктор Лазаревич АКСЕНОВ.

Цикл работ, отмеченных Государственной премией 2000 года, это, по существу, результат многолетней деятельности нашей лаборатории и наших коллег из российских ведущих центров. А, с другой стороны, это некое отражение истории развития нейтронографии по времени пролета.

Прежде всего отмечу два момента. Первое. Все, что в рамках этих исследований сделано, это сделано в нашей стране, главным образом, здесь, в Дубне. В этом смысле мы имеем полный и несомненный приоритет. И не в том смысле, что здесь сделано - здесь и осталось. Здесь получили рождение основные принципы этой методики. Практически все новые идеи и методы предложены именно здесь, а затем получили развитие на Западе. Это достаточно яркий пример возможностей российской науки и... наше национальное достояние. Понятно, что в силу разницы финансирования какие-то направления потом развивались более успешно на Западе, но принципиальные основы заложены именно у нас.

Второй момент, тоже, на мой взгляд, достаточно важный. Эта премия присуждена коллективу авторов, представляющих три ведущих в стране нейтронных центра. В совместных исследованиях объединились физики нашей лаборатории, Петербургского Института ядерной физики РАН в Гатчине и Российского научного центра "Курчатовский институт". Безусловно, такие крупные работы должны делаться в кооперации ведущих научных центров, а с другой стороны, они показывают значение наших реакторов, особенно реактора ИБР-2, для российской науки. Это уже факт, что ведущие физики стран-участниц ОИЯИ (и других стран тоже, но я бы подчеркнул, что именно стран-участниц ОИЯИ!) работают на нашем реакторе.

Теперь немного истории. Не буду вдаваться в особенности метода, сравнивать одни методики с другими. Скажу только, что использование метода времени пролета в структурных исследованиях с помощью дифракции нейтронов ведет свое начало с середины 50-х годов. Первые попытки реализации этих идей предпринимались на реакторах непрерывного действия, но только с созданием здесь в Дубне первого импульсного реактора ИБР эта методика приобрела свое реальное значение. Импульсный источник нейтронов просто создан для техники времени пролета! Все, что начинало делаться на реакторе ИБР, - было впервые. И конечно, в связи с этим мы не можем не вспомнить Дмитрия Ивановича Блохинцева и большой коллектив ученых и специалистов Физико-энергетического института в Обнинске, Лаборатории нейтронной физики имени И. М. Франка, которые создавали эти уникальные реакторы и дали в руки физиков эту машину, которой умные люди не могли вовремя не воспользоваться. Что они и сделали. Все, что здесь начиналось, подчеркну еще раз, было впервые, и можно уверенно сказать, что 60-е годы были становлением метода нейтронной дифрактометрии по времени пролета здесь, в Дубне.

Следующий этап связан с созданием реактора ИБР-2. В середине 80-х годов в мире было создано несколько высокопоточных источников нейтронов, и ИБР-2 - один из них. Первым был источник нейтронов на основе протонного ускорителя в Цукубе в Японии (он начал работать в 80-м году), затем стали входить в строй аналогичные мощные установки: в 81-м году - в Аргонской национальной лаборатории в США, в 85-м - в Лос Аламосе, США, и в том же году в Лаборатории Резерфорда - Эпплтона в Великобритании. То есть определенный этап закономерно завершается одновременным созданием в разных странах практически эквивалентных по своим возможностям мощных источников нейтронов, давая новый импульс в развитии нейтронной физики. ИБР-2 оказался не просто "равным среди равных", но источником с наиболее высоким потоком нейтронов и до сих пор не превзойденным в мире.

С одной стороны, появление этих новых источников нейтронов дало возможность полного расцвета времяпролетной нейтронной дифрактометрии. И на самом деле оказалось так, что весь предыдущий период ушел на отработку принципов, методики. Когда новые источники появились, все уже было готово. Они стали эффективно использоваться для структурных исследований вещества с помощью дифракции нейтронов. И, как всегда, новая техника - это новое поле для поиска. История как бы повторилась. Именно на реакторе ИБР-2, первом из импульсных источников нейтронов, был реализован новый метод так называемой Фурье-дифрактометрии, который, с одной стороны, вывел реактор ИБР-2 на новый уровень развития, расширил диапазон его "профессий", а с другой стороны, открыл новую дорогу для использования дифракции нейтронов в структурных исследованиях.

Несколько слов о лауреатах. Первый этап развития работ в нашей лаборатории связан с именем Владимира Вольдемаровича Нитца. Он участвовал в самых первых работах, ему принадлежат первые публикации. Он предложил и развивал в Дубне новое направление использования импульсных магнитных полей в сочетании с импульсным реактором, что позволило достичь высоких значений как магнитных полей, так и нейтронных потоков. Сейчас в журнале ЭЧАЯ готовится к печати его обзор на эту тему.

Дальнейшее развитие этой техники у нас в Институте неразрывно связано с именем Анатолия Михайловича Балагурова. Те основные направления и принципы, которые я перечислил, либо им предложены, либо развивались при его непосредственном участии. Пионерские структурные исследования выполнены им и сотрудниками его сектора.

Особенно надо отметить вклад Юрия Мечиславовича Останевича, к сожалению, безвременно ушедшего от нас в 1992 году. Он занимался развитием малоугловой дифракции - метода, имеющего наибольшие перспективы в исследовании биологических объектов. Все, что я говорил о дифракции нейтронов, то же самое можно сказать и про малоугловое рассеяние, - основные принципы были заложены Юрием Мечиславовичем как первым начальником отдела конденсированных сред и его сотрудниками. Он внес совершенно неоценимый вклад в создание экспериментальной базы на реакторе ИБР-2. Очень важно, что его вклад, его имя останется в истории российской науки, так же как запечатлено недавно в названии одной из аллей на территории Института.

Весомый вклад в совместные исследования внесли своими работами наши коллеги из Петербургского Института ядерной физики Виталий Андреевич Трунов и Валерий Александрович Кудряшев, которые уже имели опыт создания подобных систем на своем реакторе в Гатчине. Фурье-дифрактометр, о котором идет речь, - это совместное детище ученых ОИЯИ, ПИЯФ и наших финских коллег из Центра технических исследований. Что касается сотрудников "Курчатовского института" - Виктора Павловича Глазкова и Виктора Александровича Соменкова, то они на нашем реакторе ИБР-2 создали прекрасный дифрактометр, который демонстрирует возможности метода времени пролета с использованием оригинальных устройств для создания высоких давлений. Им удалось достичь давлений до 200 килобар, что позволяет исследовать образцы в очень малых количествах до одного кубического миллиметра.

Следующий важный вопрос - для чего нужны развитие методов и как они используются. Нейтроны для исследований структуры вещества стали использоваться практически сразу с созданием ядерных реакторов. Нобелевская премия 94-го года была присуждена Клиффорду Шалу и Бертрану Брокхаузу за пионерский вклад в развитие методов рассеяния нейтронов для исследования конденсированного состояния вещества. Кстати, профессор К.Шал в 1993 году, за год до решения Нобелевского комитета, стал первым лауреатом международной премии имени И.М.Франка за работы по применению метода дифракции нейтронов в исследовании фундаментальных свойств нейтрона, что лишний раз подчеркивает весомость и престижность нашей премии. Работы нобелевских лауреатов были выполнены в период с 1947 по 1957 год, то есть по существу сразу после создания реакторов, и сразу стали понятны особенности нейтронов и их возможности по сравнению с другими методами исследования вещества, прежде всего, с наиболее распространенным методом рентгено-структурного анализа. Нейтроны имеют ряд преимуществ, которые делают их незаменимым инструментом в самых разных областях естествознания. Основная черта нейтронных методов исследования вещества в конденсированном состоянии - это междисциплинарность. Они служат для физики твердого тела и жидкостей - физики конденсированного состояния, материаловедения и химических наук (химические реакции, катализ, новые вещества и соединения). Это традиционные направления, которые возникли с самого начала. И тогда же нейтроны стали применяться для исследования биологических объектов - направления, которое в последние годы получило особенно интенсивное развитие. Среди современных областей использования нейтронов надо отметить и науки о Земле (исследование горных пород, земной коры как с точки зрения фундаментальных знаний, так и с практическими целями - предсказания землетрясений, исследования старых шахт, предназначенных для захоронения радиоактивных отходов, и так далее). Так что эта междисциплинарность, которая проявилась на заре исследований с нейтронами, сегодня стала стимулом широкого использования нейтронных методов. И диапазон исследований, которые проводятся сегодня в нашей лаборатории - еще одно тому подтверждение. Об этом я довольно подробно рассказывал в последнем номере нашей газеты 2000 года.