Комментарий к событию

Из истории создания

В 1952 году в небольшом городке Ливерморе (который тогда насчитывал менее 10 тысяч жителей), расположенном примерно в сорока милях к востоку от Сан-Франциско, штат Калифорния, была организована вторая американская лаборатория по разработке оружия - Лоуренсовская Ливерморская лаборатория. В начале своего существования она имела штат порядка 700 человек, а средний возраст ее административного персонала составлял 30 лет... Наряду с лабораторией в Лос-Аламосе, Ливерморская лаборатория является крупнейшим работодателем для физиков в Соединенных Штатах, и в ее стенах физики оказываются элитой элит. Они, как правило, становятся наиболее высокооплачиваемыми работниками, и за одним исключением (химик Роджер Батцел), пост директора лаборатории всегда занимал физик... Хотя главная задача Лаборатории всегда состояла в разработке и испытании ядерного оружия, к концу 1980-х гг. она также приступила к выполнению ряда программ другого характера... Так, ученые Лаборатории работали над созданием рентгеновского лазера, лазера на свободных электронах... Вели исследования в области генетики, занимались медико-биологическими проблемами, новыми технологиями очищения окружающей среды, парниковым эффектом, а также вопросами контроля над вооружением.

Х. Гастерсон. "Ливермор глазами антрополога"

В этом году Ливерморская национальная лаборатория отмечает свое пятидесятилетие. В рамках празднования этой даты было решено организовать приглашенные лекции, которые показали бы достижение современной науки и техники, так или иначе связанные с этим научным центром. Их всего три. Первую лекцию читал бывший директор Лос-Аламосской национальной лаборатории З.Хеккер, известный специалист в области твердого тела и материаловедения. Еще одна, по национальной безопасности, состоится через полгода. А 16 июля почетное право прочесть лекцию было предложено российскому ученому - научному руководителю ЛЯР имени Г.Н.Флерова, член-корреспонденту РАН Ю.Ц.Оганесяну. И не случайно, потому что Ливерморская лаборатория более 10 лет сотрудничает с ОИЯИ в области синтеза новых элементов.

Юрий Цолакович, когда и как началось сотрудничество с Ливерморской лабораторией?

В 1990 году я приехал в Беркли и предложил своим американским коллегам сотрудничать в области синтеза новых элементов. Надо сказать, что до этого у нас с ними была жесткая конкуренция и, иногда, сильные противоречия. К сожалению, мой разговор с руководителями этой программы - профессорами Г.Сиборгом, А.Гиорсо, Д.Хоффманом - не возымел успеха. Однако, группа физиков и химиков, которая весьма успешно работала в Беркли от Ливерморской лаборатории, проявила интерес к этим предложениям, а руководитель - доктор К.Хьюлет попросил более детально объяснить, в чем конкретно они заключаются. Мне пришлось выступить на небольшом собрании, рассказать о наших возможностях и объяснить, что если мы соединим усилия, или, лучше сказать, потенциалы двух сторон, то можем сильно продвинуться в нашей области исследований. Собственно говоря, потенциалы заключались в том, что у нас вступил в строй новый ускоритель У-400, мы вплотную подошли к ускорению уникального вещества - изотопа кальция-48, создали новые установки, на которых можно было проводить эксперименты по синтезу новых элементов. Предложение заключалось в том, чтобы американская сторона предоставила мишенные материалы, а мы - пучок и всю экспериментальную аппаратуру. Я предложил также более открыться друг для друга и проводить опыты там, где это наиболее целесообразно. Они единодушно согласились проводить опыты в Дубне. Это было начало.

Мы всерьез взялись за дело. Наши новые коллеги оказались людьми слова, и уникальная мишень из плутония-244 (не плутоний-239, который используется в реакторах, а более тяжелый изотоп, которого в России и в Советском Союзе не было) отправили к нам. Думаю, вспоминая 1992 год, им было не просто пройти свои административные барьеры, но, тем не менее, это было сделано. Мы начали опыты, и я убедился еще раз в том, что, если соединить достижения в области физики и техники, полученные в разных институтах и лабораториях, то можно получить качественно новые результаты. Это сразу проявилось в первых опытах, когда мы синтезировали два ранее неизвестных изотопа 106-го элемента. В целом, наши работы шли параллельно с тем, что делалось в Дармштадте (Германия). Разница была лишь в том, что методы были разные. Немецкие ученые использовали традиционный метод синтеза, предложенный нами еще в 1974 году и хорошо себя зарекомендовавший. А мы разрабатывали другой вариант, основанный на использовании более тяжелых мишеней из искусественных элементов, нарабатываемых в мощных реакторах, и пучка ионов кальция-48. Тем не менее, эксперименты, которые проводились в обеих лабораториях, гармонично дополняли друг друга. Мы синтезировали одни изотопы, они другие, и в нашем познании синтеза и свойств самых тяжёлых элементов заметно продвинулись вперед. Я с удовольствием всегда вспоминаю этот период времени, несмотря на то, что наша группа не всегда была впереди.

Каким образом развивалось ваше сотрудничество дальше, когда возникла идея синтеза сверхтяжелых элементов?

Это отдельный вопрос, который существует в физике уже 35 лет. Теоретики еще в середине 60-х годов предсказали новую область стабильности, в которой ядра будут жить значительно дольше, чем время жизни, например, 108-го или 110-го элементов. Для этого было необходимо, чтобы они имели большое число нейтронов. К сожалению, в традиционном методе, где используется в качестве мишени свинец, такой избыток нейтронов получить невозможно. Избыточные нейтроны дает как раз реакция с тяжелым плутонием и кальцием-48. По свойствам ядер, образующихся в этой реакции, можно проверить предсказание о существовании так называемого "острова стабильности" сверхтяжелых ядер. Однако, по мере продвижения к все более тяжелым элементам: от 106-го к 108-му и, затем, к 110-му мы видели, что получать их с каждым шагом становится все труднее и труднее. Стало ясно, что надо значительно увеличить чувствительность эксперимента. Это трудное дело. Часто вспоминаю слова, сказанные академиком Арцимовичем, - если вы хотите увеличить чувствительноесть своей установки в несколько раз, то должны тщательно подработать все её узлы и детали; но если вам необходимо получить чувствительность в десять раз выше, надо строить новую установку. Можно себе представить, что означало в те годы "строить новую установку"! Но, тем не менее, мы пошли на это, сузили область исследований в лаборатории, сконцентрировали все силы для решения этой задачи и подняли чувствительность опыта в сотни раз.

Здесь я не могу не отметить, что наша "смелость" была оценена и поддержана дирекцией ОИЯИ, были выделены средства на приобретение нового оборудования, создан новый источник ионов, усовершенствован ускоритель и др. В течение пяти лет шло бурное обновление техники, было проделано много инженерной и научно-методической работы. Надо сказать, что сам изотоп кальция-48 - очень дорогое вещество. В Советском Союзе, а потом в России его количество исчислялось граммами, а нам для экспериментов было необходимо 4 грамма в год. Мы нашли поддержку в Министерстве по атомной энергии. Был выделен специальные грант для того, чтобы предприятия Минатома наработали для наших целей кальций-48 в необходимых количествах. Более того, была создана Программа синтеза сверхтяжелых элементов, и в качестве соисполнителя в нее вошел НИИ атомных реакторов в Димитровограде, в распоряжении которого были уникальные изотопы тяжелых элементов (изотоп кюрий-248 впоследствии был использован в синтезе 116-го элемента). Эта поддержка была тем более существенна, что нам был отдан практически весь материал, наработанный на мощном реакторе, который имеется в России. И мне приятно, что не только руководство этих институтов, но и сотрудники пошли на то, чтобы отдать нам свою продукцию, поставки которой составляют значительную часть их бюджета. Возможно, это национальная черта русского характера. Говоря об этом, я еще раз хочу подчеркнуть, что "соединение потенциалов" научных достижений не только в мире, но и внутри России имеет очень большое значение. Только это позволило создать совершенно уникальную ситуацию - дубненские ускоритель и экспериментальная установка, кальций-48 из Екатеринбурга, мишенные материалы из Ливермора и Димитровограда, современное оборудование, которое было заказано в самых высокотехнологичных фирмах Запада. Все это вместе позволило приступить к опытам, опираясь на достижения крупнейших научных центров, в каждом из которых очень способные люди в течение многих лет работали над созданием необходимых нам материалов и аппаратуры.

В результате мы в весьма короткий срок (с конца 1998-го до начала 2002 года) смогли синтезировать целую плеяду сверхтяжелых элементов с атомными номерами 110, 112, 114, 116, которые попадают в предсказанную область стабильности и к всеобщему удовлетворению доказывают, что она существует. В этом году мы приступили к синтезу 118-го элемента, используя в качестве мишени самый тяжелый элемент, который накапливается в реакторе, - калифорний-98. Опыты сложные. Однако, четырехмесячный эксперимент (он проходил непрерывно с марта по июнь), показал, что у нас есть все основания считать, что мы можем синтезировать 118-й элемент, если еще раз (в какой уже раз!) поднимем чувствительность нашей установки хотя бы в 2-3 раза. Этим мы сейчас и будем заниматься вплотную.

Вернемся к пятидесятилетию Ливерморской лаборатории, которое, собственно и послужило поводом для нашей встречи. Как проходила лекция?

Перед лекцией заместитель директора по науке и технологии Ливерморской национальной лаборатории обычно дает 5-10 минутное представление не только лектора, но и научного центра, в котором тот работает. Он, отметив мои звания и прочее, не это главное, сказал, что работы, которые ведутся в ОИЯИ, и о которых будет идти речь, - один из немногих случаев, когда в период перестройки (они так называют постсоветские годы в нашей стране) научный институт в Дубне получил развитие. Причем такое развитие, которое позволяет проводить исследования, недоступные другим научным центрам, в том числе и Ливермору. Я думаю, что он анализировал ситуацию, прежде чем говорить, и у меня не было ощущения, что он делает комплимент, потому что обращался к своим сотрудникам.

Конференц-зал, в котором проходила лекция, небольшой, примерно на триста человек. Лекция объявляется заранее, за полгода, сотрудников на нее приглашает директор. Конечно, приходят ученые и специалисты, которые предпочитают живую речь и реальную обстановку. Остальные слушают, находясь на своих рабочих местах. Каждый может получить видеокассету с записью лекции, если его по каким-либо причинам не было в тот момент в Ливерморе, послушать вопросы, ответы, дискуссию. Это весьма рационально; информация во всех случаях доставляется на место. Думаю, нашему Институту имеет смысл взять такой прием на вооружение. Все, что для этого необходимо, - поставить две видеокамеры и получить хорошее изображение, которое сейчас легко достигается с помощью компьютерной техники. По крайней мере, в нашей лаборатории мы хотим это сделать.

На ваш взгляд, какое впечатление произвела лекция?

После лекции был маленький прием. Директор отметил, что наши результаты превзошли все ожидания. Он заверил, что с американской стороны мы можем рассчитывать на всяческую поддержку для дальнейшего сотрудничества. Этот последний момент для меня очень важен, потому что, на самом деле, мы работаем на пределе наших сил и возможностей. И, конечно, при всем понимании важности этих экспериментов Институту не так просто находить средства, тем более столь быстрыми темпами, учитывая, что идет постоянная конкуренция.

Для наших читателей я поясню, что Ливерморская национальная лаборатория относится к Администрации по ядерной безопасности США, управляется Калифорнийским университетом и американским Министерством энергетики, это очень серьезная закрытая организация. Тем не менее, вам показали какие-нибудь установки, которыми они гордятся?

Национальная лаборатория в Ливерморе - единственная по своему профилю в США и имеет очень высокий рейтинг. В тот день, когда я читал лекцию, директор М.Анастасио находился в Вашингтоне, где решался вопрос о том, что Лаборатория будет отвечать за безопасность США. На этот коллектив действительно делается большая ставка. Несмотря на то, что Лаборатория закрытая, мне продемонстрировали ряд установок, последние достижения этого научного центра. Показали суперкомпьютер, который имеет быстродействие 16 Tflops. Со стороны - это гигантское помещение, в котором находится несколько тысяч компьютеров, соединенных вместе для решения одной задачи. В качестве демонстрации его возможностей они показали мне глобальный прогноз погоды. Весь земной шар условно разбит на квадраты 20х20 километров (до сих пор использовались квадраты 300х300, из каждого бралась метео-информация, сводилась в большой компьютер, и дальше вычислялись движения фронтов, экстраполировались на будущее), благодаря чему повышается точность температурной карты, ветровой, карты осадков, и, соответственно, уточняется прогноз погоды. С помощью такого компьютера они могут также решать задачу - что происходит с кристаллом при сжатии, как изменяется его первозданная структура. Поскольку компьютер большой, он считает все молекулы, которые расположены в кристалле, в определенном порядке и при сжатии показывает, как нарушается этот порядок.

Затем мне показали большую установку, на которой исследуются термоядерные реакции с помощью лазерных лучей. Она была создана после того, как были запрещены испытания ядерного оружия. Мишенью служит маленькая капсула размером 1-2 миллиметра, в которой находится смесь дейтерия и трития. Все 192 пучка света фокусируются на эту мишень, в которой и должна начаться термоядерная реакция. При температуре оболочки около 100 миллионов градусов выделяемая энергия должна превосходить энергетические затраты на создание 192 мощных пучка света. Понять, в каких условиях может быть получен этот режим, и есть одна из задач Ливерморской лаборатории. На создание этой установки NIF (National Ignition Facility) они затратили уже около 2,2 миллиарда долларов. Третья установка - так называемый ускорительный масс-спектрометр, предназначена для анализа очень маленьких количеств вещества. Если где-то далеко произошел ядерный взрыв, отдельные частицы (атомы) этого взрыва будут распространяться по планете. С помощью этого масс-спектрометра ученые могут "видеть" радиоактивные атомы - продукты этого взрыва, и по соотношению выхода изотопов урана и трансурановых элементов рассчитать его мощность. Это была демонстрация действительно современнейшей техники, основанной на известных физических принципах, но технически выполненной безукоризненно. Экскурсия оставила очень приятное впечатление.

А насколько в Ливерморе информированы об ОИЯИ? И вообще, есть ли интерес к нашему Институту?

До лекции был ланч, на который были приглашены заместители директоров и руководители ведущих отделов. Они спрашивали об ОИЯИ, я рассказывал - чем занимаемся, какие результаты, что получено в последние годы. Мне этот разговор даже больше понравился, чем сама лекция, потому что, когда встреча закончилась, я заметил, что большинство присутствующих почти не притронулось к еде, я, естественно, в том числе. Настолько это был интересный и увлеченный разговор. Я рассказывал об ускорительном комплексе DRIBs, о том, что мы можем получать радиоактивные пучки, изучать химию сверхтяжелых элементов. Что в соседней лаборатории (ЛЯП - Г.М.) успешно ведут эксперименты по двойному бета-распаду на установке NEMO-3 в подземной лаборатории в Модане (Франция), о сотрудничестве с ЦЕРН. Наконец о том, что у нас есть импульсный реактор, мы имеем развитую тематику по физике твердого тела, радиобиологии и т.д. Для них, как мне показалось, многое было откровением.

И последний вопрос. Вы сказали о том, что Ливерморская лаборатория заверила Вас в своей поддержке. Это будет касаться только предоставления мишенных материалов, или они планируют принять участие в работах по повышению чувствительности установки?

В желании нам помогать меня заверили. Но здесь я могу сказать, быть может, простую истину - никогда нельзя целиком рассчитывать на кого-то, если хочешь получить результат. Будет помощь - значит, все сделаем гораздо быстрее. Но думать, что чье-то участие со стороны может коренным образом решить или даже изменить дело, не следует. Я отдаю должное энтузиазму, честности и доброжелательности американских ученых, их готовности помочь, их обаянию. В конце концов, они наши коллеги. Но если по каким-то причинам они не смогут оказать нам помощь, то жизнь не должна остановиться!

Галина Мялковская