Во-первых, пользуясь случаем, хотел бы поздравить всех читателей и творческий коллектив еженедельника с Новым годом и пожелать счастья, здоровья, бодрости и оптимизма.

1. В Лаборатории нейтронной физики имени И.М.Франка активно и успешно развиваются два приоритетных научных направления – исследования конденсированных сред с помощью рассеяния нейтронов и нейтронная ядерная физика. В каждом из этих направлений можно выделить целый ряд крайне актуальных и перспективных задач. Однако полный обзор всех проблем потребовал бы слишком много места. В связи с этим я бы хотел бы, ни в коей мере не умаляя значимости других работ, выделить по одной задаче в каждом из направлений, при решении которых в ближайшие годы можно ожидать получения новых интересных результатов.

В области нейтронной ядерной физики это эксперименты по наблюдению и исследованию нарушения фундаментальных симметрий. Современная теория возникновения Вселенной предполагает, что в момент большого взрыва количество родившихся частиц и античастиц было одинаково. Последующие процессы аннигиляции материи и антиматерии должны были бы привести к тому, что лишь малая часть тяжелых частиц (барионов) и такая же часть античастиц могла выжить до нашего времени. Однако само наше существование противоречит такому сценарию. Во Вселенной осталось примерно в 108 раз больше барионов, чем следует из теории, и практически не осталось антибарионов. На сегодня данный факт объясняется нарушением зарядово-пространственной симметрии (CP), что, в свою очередь, эквивалентно (в силу CPT теоремы) нарушению временной инвариантности. Такое нарушение могло привести к небольшому избытку частиц над античастицами до того, как начался процесс аннигиляции.

Нарушение CP симметрии наблюдалось в распадах нейтральных каонов и укладывается в стандартную модель электрослабых взаимодействий. Однако оценки показывают, что величина наблюдаемого эффекта недостаточна для полного объяснения барионной асимметрии Вселенной. Следовательно, необходимо искать другие процессы, связанные с нарушениями временной инвариантности и, может быть, не укладывающиеся в стандартную модель.

Одним из наиболее многообещающих экспериментов в данном направлении может стать изучение прохождение поляризованных нейтронов через поляризованные мишени. На этом пути можно ожидать наблюдение нарушения временной инвариантности в реакциях, вызываемых нейтронами. Вблизи р-волновых нейтронных резонансов очень вероятно получение динамического и резонансного усиления эффектов нарушения как пространственной (P), так и временной (T) инвариантности. В лаборатории реализуется широкая программа исследований процессов, в которых наблюдается нарушение P и T фундаментальных симметрий. Недавно полученные экспериментальные данные позволяют уже в скором будущем ожидать исключительно интересных результатов.

В области исследований свойств конденсированных сред методом рассеяния нейтронов очень интересных результатов можно ожидать, в частности, в области исследований на стыке химии и биологии. В качестве примера можно привести изучение процессов самоорганизации амфифильных молекул в водных растворах. Амфифильные молекулы состоят из гидрофильной (притягивающей воду) и гидрофобной (отталкивающей воду) частей. При помещении таких молекул в водные растворы наблюдается целый комплекс интересных физико-химических явлений. При малых концентрациях молекул раствор ведет себя как обычный сильный электролит. Но при достижении некоторой концентрации, называемой критической концентрацией мицеллообразования, в системе происходит кооперативный процесс самоорганизации. Спонтанно формируются достаточно крупные коллоидные образования, называемые мицеллами и состоящие из десятков, сотен или тысяч молекул. При этом наблюдаются аномалии в ряде физических свойств системы: электропроводимости, значении коэффициента поверхностного натяжения, величине осмотического давления и так далее.

Мицеллы могут иметь (в зависимости от концентрации и внешних условий) сферическую, цилиндрическую, дискообразную форму. С помощью специальных методов можно получать полые сферы, оболочка которых состоит из бислоев амфифильных молекул – так называемые везикулы. На специальных подложках можно выращивать моно- и многослойные плоские структуры, сформированные бислоями амфифильных молекул.

К настоящему времени не существует единой общепризнанной теории, описывающей процесс самоорганизации. Используемые на практике модели позволяют зачастую объяснить ряд экспериментально наблюдаемых свойств и эффектов, но не являются универсальными и не в состоянии охватить все разнообразие явлений, происходящих в системе. Даже термодинамика мицеллярных систем не является до конца разработанной. За последние годы в лаборатории в тесном сотрудничестве с учеными Германии удалось достичь существенного прогресса в понимании микроскопических физико-химических закономерностей процесса самоорганизации. Был разработан подход, позволяющий непосредственно из эксперимента получать значения изменений величины химического потенциала амфифильной молекулы при переходе из изолированного состояния в растворе в различные части мицелл. Показано, что в ближайшем будущем на этом пути можно ожидать экспериментального определения энтальпийной и энтропийной составляющей свободной энергии формирования мицелл.

Амфифильные молекулы являются одним из ключевых “строительных” блоков биологических объектов, например, оболочка ядра живой клетки сформирована из бислоев специфичных амфифильных молекул (липидов), клеточная мембрана также представляет собой липидный бислой с встроенными в него белками и так далее. Имея это в виду, можно ожидать, что на пути детального исследования процессов самоорганизации амфифильных молекул на микроуровне, закономерностей спонтанного возникновения надмолекулярных структур мы придем к согласованной картине формирования внутриклеточных структур, их взаимодействия и функционирования.

2. Конкретные проекты лаборатории на долгосрочную перспективу четко определены и одобрены решениями Ученого совета ОИЯИ и Комитетом полномочных представителей. Во-первых, это модернизация реактора ИБР-2, включая оптимизацию характеристик нейтронных пучков для проведения конкретных экспериментов, и развитие комплекса спектрометров. ИБР-2 является уникальным нейтронным источником с параметрами на уровне лучших современных мировых стандартов. Не случайно наш реактор оказался одним из немногих, включенных в долгосрочную перспективную программу развития нейтронных исследований в Европе. Многие научно-методические разработки, выполненные на ИБР-2, сегодня рассматриваются как основа для проработки нейтронных спектрометров следующего поколения, которые планируется создать на разрабатываемом Европейском источнике нейтронов.

Во-вторых, это реализация проекта ИРЕН – создание высокопоточного источника нейтронов резонансных энергий. В области нейтронной ядерной физики наша лаборатория до сих пор занимает лидирующие позиции в мире. Научная тематика многих исследовательских центров основана на опыте, на методиках, созданных нашими учеными и специалистами. В 2001 году была остановлена установка ИБР-30, которая в течение более 30 лет позволяла проводить исключительно актуальные и значимые научные исследования, на которой были сделаны открытия и разработаны принципиально новые, оригинальные экспериментальные методики. Теперь перед коллективом лаборатории стоит сложная задача в короткие сроки провести демонтаж отслужившего свой срок оборудования и, в сотрудничестве со специалистами Лаборатории физики частиц, создать новую установку, которая позволит не просто продолжить сформировавшиеся научные программы, но откроет принципиально новые возможности

3. Основная задача лаборатории, как и всего нашего Института, - исследование фундаментальных свойств материи на основе объединения усилий и в интересах стран-участниц. Вместе с тем, очевидно, что многие научные разработки со временем оказываются востребованными и в других областях знаний, промышленности, современных технологиях.

Так в Лаборатории нейтронной физики активно развивается использование метода нейтрон-активационного анализа для экологических исследований и для биотехнологии и фармацевтики. Другим ярким примером “прикладных” работ может служить разработка специального детектора нейтронов, который работает сейчас на космическом аппарате на орбите Марса и используется для изучения состава поверхности этой планеты. Несомненно, что в дальнейшем разработанные в лаборатории приборы и методики будут находить все более широкое применение в различных областях смежных знаний и для практических приложений. Некоторые крайне перспективные работы в этом направлении ведутся с участием ведущих специалистов из других лабораторий Института, однако, о конкретных результатах пока говорить рано. Я уверен, что и в области “наук о жизни” потенциал лаборатории далеко не исчерпан, и здесь было бы крайне полезно перевести наши контакты с Отделением радиационных и радиобиологических исследований на принципиально новый качественный уровень. Надеюсь, что в ближайшее время нам это удастся.