Коллектив и его дело

Новый подход к синтезу сверхтяжелых элементов обсуждался на программно-консультативном комитете по ядерной физике. Это прежде всего эксперименты, которые позволяют оценивать массу полученных элементов. Первый шаг - это модернизация сепаратора ВАСИЛИСА, далее - создание установки МАША и переход к реализации второй части проекта DRIBs. С просьбой рассказать об усовершенствовании установки ВАСИЛИСА наш корреспондент обратилась к начальнику сектора научно-экспериментального физического отдела ЛЯР А.В.Еремину.

Мы уже достаточно долго работаем в программе по синтезу элементов, и настоящий прорыв в этой области исследований начался, когда наши ускорительщики получили пучок кальция-48. Среди стабильных изотопов это экзотические ядра, характеризующиеся большим избытком нейтронов. Кроме того, в ядре кальция-48 находится 20 протонов и 28 нейтронов (“магические числа”), что значительно облегчает процесс слияния ядер пучка и мишени и получения ядер новых элементов.

Однако, возникли трудности в связи с тем, что полученные ядра новых сверхтяжелых элементов, так же как дочерние продукты их распада, принадлежат к абсолютно неизвестной области. Так уж устроена физика в этой области таблицы Менделеева (в области нейтронно-избыточных ядер), что цепочки деления заканчиваются спонтанным делением, и у нас нет ни одного известного звена этой цепочки. В 1999 году научный руководитель ЛЯР Ю.Ц.Оганесян поставил задачу - нужен дополнительный признак для идентификации ядер, и встал вопрос о попытке измерения массы этого изотопа.

Возникла необходимость создать принципиально новую установку, имеющую массовое разрешение на уровне тысячи массовых единиц M/М=1000, с помощью которой можно однозначно определить массу для ядер с суммарным числом протонов и нейтронов до 300. В мире таких установок для сверхтяжелых элементов нет, есть различные масс-сепараторы, которые идентифицируют ядра в средней части таблицы Менделеева. Эффективность их применения в районе одного процента или менее. Представьте, если мы на наших установках с эффективностью работы 30-40 процентов получаем одно событие в месяц, значит, сроки исследования увеличатся в 30-40 раз. Это невозможно. Поэтому в ЛЯР разработан проект создания новой установки для получения массового разрешения в области тяжелых ядер МАША (это аббревиатура английского названия Mass Analyser of Super Heavy Atoms, MASHA). Но на реализацию этого проекта уйдет 2-3 года при хорошем финансировании. А работать нам нужно сейчас. Поэтому возник промежуточный вариант - к уже работающей установке ВАСИЛИСА добавить достаточно сильный магнит, чтобы разделять исследуемые ядра по отношению их массы к заряду.

В течение прошлого года мы делали расчеты, изготавливали, калибровали магнит. Соответственно, необходимо было создать новую детектирующую систему, поскольку размер фокальной плоскости стал больше, увеличить вдвое количество детекторов.

В марте мы провели первый эксперимент. Я считаю, что он был успешным: мы имеем массовое разрешение 2 процента. Это значит, что хотя мы и не сможем однозначно определить количество нейтронов в полученном изотопе, но атомный номер его определим вполне определенно. Мы будем точно знать, что этот изотоп появился в реакциях полного слияния с испарением 2-3-4 нейтронов. Это важно, потому что есть и другие каналы реакции, например, испарение альфа-частицы. Теперь, когда мы имеем массовое разрешение на уровне трех –пяти массовых единиц, мы можем достоверно определять атомный номер исследуемого ядра. С числом нейтронов, то есть с конкретной массой, немного сложнее, потребуются дополнительные эксперименты с другими мишенями, например, на одну альфа-частицу более тяжелыми.

Наш сепаратор имеет очень высокие факторы подавления продуктов других реакций, когда из мишени уносятся или добавляются несколько легких частиц и образуются экзотические ядра, Эти ядра могут иметь непредсказуемую цепочку распада и чисто случайно имитировать рождение сверхтяжелого ядра. Масса продуктов, образующихся в результате реакций передачи, - в районе 250 а.е.м., поэтому, имея массовое разрешение в районе трех – пяти единиц, мы можем однозначно и стопроцентно избавляться от таких форм распада.

И каковы ближайшие ваши планы?

Уже семь месяцев идут эксперименты на ГНС по облучению кюриевой мишени, что должно привести к синтезу 116-го элемента (одно событие наши коллеги уже получили). В этот период мы еще сделаем несколько коротких заходов, а осенью, уже в новом качестве, приступим к новой серии экспериментов по синтезу сверхтяжелых элементов. Начнем с той реакции, которую мы уже изучали, - кальций-48 плюс уран-238 с получением 112-го элемента с большей очисткой и достоверностью.

Какие организации помогали вам в создании и установке дипольного магнита?

В ОП ОИЯИ изготовили сам магнит и катушки, вакуумную камеру для него сделали на предприятии "Спецтехоснастка" (это на территории ДМЗ). Что касается детекторных камер, все оборудование делали специалисты лабораторных мастерских. Полупроводниковые детекторы мы закупили у известной фирмы Canberra (Канберра). Времяпролетные детекторы выполнили сами, на основе микроканальных пластин, которые изготавливают во Владикавказе.

В общем, почти все российское...

Установка получилась русская, и имя у нее тоже русское. Обычно принято использовать в названиях установок аббревиатуры, а мы решили взять русское женское имя (это было около 20 лет назад, когда принималось решение о создании). Кстати, кооперация по созданию ВАСИЛИСЫ изначально не ограничивалась рамками ОИЯИ. Квадрупольные линзы делали для нас еще 15 лет назад на Савеловском машиностроительном заводе, вакуумные объемы - на Челябинском заводе спецстали.

Что касается модернизации установки, мне хотелось бы поблагодарить наших конструкторов - Л.А.Рубинскую, которая занимается ВАСИЛИСОЙ с момента ее проектирования, и ее помощницу Е.М.Смирнову. Очень ценные консультации дали нам инженеры ускорительного отдела, которые имеют колоссальный опыт в расчете новых систем. Прежде всего мы обязаны В.Н.Мельникову, специалисту по расчету ионной оптики. Из лабораторных служб большой вклад внесли электрики - П.Г.Бондаренко и Е.Н.Воронков, в мастерских ЛЯР - А.В.Решетов и Е.Н.Корчагин. Отдельно хочется поблагодарить коллектив Опытного производства, который достаточно быстро и с хорошим качеством выполнил большую работу. Для установки магнита, а он весит 6,5 тонн, нам пришлось ломать одну из стенок ускорительного зала, делать проем, ставить двери. Работники РСУ в относительно короткие сроки спроектировали и осуществили все эти работы. Видите, в этом процессе были задействованы практически все службы ОИЯИ. Собственно, Институт так и задумывался. Идеолог проекта, как я уже сказал, - Ю.Ц.Оганесян, а основная работа по расчетам и доведению проекта до уровня реализации легла на А.Г.Попеко (ученый секретарь ЛЯР) и О.Н.Малышева (начальник группы, руководитель установки).

Научные работы, как я понимаю, будут продолжаться в коллаборации. С кем именно?

У нас давняя хорошая коллаборация с физиками из Дармштадта. У них есть похожая установка SHIP, на ней впервые были синтезированы в середине 80-х годов 107, 108, 109-й элементы, а в середине 90-х - 110, 111, 112-й. Благодаря нашему сотрудничеству, мы имеем с немецкой стороны поддержку для исследований на ВАСИЛИСЕ примерно сто тысяч марок в год. На эти деньги мы обновляем оборудование - электронику, осциллографы. Хотя, безусловно, средства, расходуемые Институтом на электроэнергию и эксплуатацию установки, гораздо больше. Плюс к этому мы имеем с немецкими коллегами и с коллегами из Алма-Аты и французскими химиками грант Европейского сообщества INTAS. С 1993 года работы на установке ВАСИЛИСА поддерживает РФФИ.

Можно констатировать, что работать мы по-прежнему умеем, было бы финансирование...

Безусловно. Но, к сожалению, мы умеем работать и тогда, когда нет финансирования. Те тяжелые времена, когда ускорители стояли из-за отсутствия электроэнергии не слишком отразились на трудовых навыках. Хотя есть и издержки. Многие специалисты уехали работать в Москву, зато пришла молодежь. У нас очень хорошие связи с Тверским государственным университетом, с физико-техническим факультетом. В прошлом году мы приняли на работу Александра Свирихина, нашего бывшего дипломника – прекрасный парень и работает замечательно. Двое ребят из Твери работают на ГНС, в других секторах. Просили и в этом году направить на ВАСИЛИСУ дипломника, но нам “не хватило” – те 6-8 человек, что приехали, оказались буквально нарасхват.