Коллектив и его дело

Так уж сложилось, что годичный цикл - самый значимый в человеческой жизни. Почему-то именно на новый год мы всегда возлагаем большие надежды, загадываем желания, строим планы. А в преддверии праздников - подводим итоги, отмечаем элементы везения, оцениваем затраченные усилия. Для Лаборатории ядерных реакций имени Г.Н.Флерова уходящий год оказался плодотворным. Проведены три больших эксперимента, заканчивается четвертый. Впервые поставлен опыт по химии 112-го элемента. Летом в России первый раз проходил крупнейший международный форум "Ядро-ядерные столкновения-2003". Прибытие в Москву 250 ученых из 33 стран мира явилось свидетельством признания заслуг российских ученых в этой области. Звания академика РАН и кавалера ордена "Заслуги перед Отечеством" удостоен научный руководитель ЛЯР Ю.Ц.Оганесян. Наконец в этом году были синтезированы новые 115 и 113-й элементы. Именно об этом событии мы поговорим на страницах нашей газеты с участниками, вдохновителями, руководителями эксперимента.

В прошлом году мы проводили эксперименты по синтезу 118-го элемента, - рассказывает В.К.Утенков, и.о.начальника сектора. - Это "тяжелый элемент", и не только по весу, выход его в реакциях довольно низкий, по сравнению с более легкими элементами. Мы наблюдали два события, в одном из которых зарегистрировано два последовательных альфа-распада и затем спонтанное деление. В этом году, чтобы убедиться в синтезе именно 118-го элемента, мы "опустились" на две ступеньки ниже по атомному номеру и выбрали мишень из кюрия-245, чтобы в тех же реакциях получить ядра 116-го элемента, которые мы наблюдали после первого альфа-распада 118-го. В этом большом эксперименте мы увидели, что действительно дочерние ядра в цепочке 118-го имеют такие же свойства, что были получены в эксперименте с кюрием-245. В другой серии опытов мы изучали выход ядер 114-го элемента в реакции с плутонием-244 в зависимости от энергии бомбардирующих ионов кальция-48. Здесь тоже получился интересный результат. Мы увидели, что в предыдущих экспериментах мы работали при энергиях несколько ниже тех, которые требуются для максимального выхода ядер 114-го элемента. Синтезировали три изотопа элемента 114. Один из них был нам знаком. Мы наблюдали его в 1999 году в той же реакции; он также получался как дочерний после альфа-распада ядер 116-го элемента в реакции слияния кюрия-248 с ионами кальция-48 в экспериментах 2000-2001 годов.

Видимо, итоги этих экспериментов подтолкнули к синтезу 113 и 115 элемента? Какие именно?

Конечно. Мы уже понимали, как выбрать наиболее оптимальные условия эксперимента. С другой стороны, мы могли уже более определенно предсказывать свойства новых нуклидов. У ядер элементов 115, 113 можно было ожидать достаточно короткие времена жизни. Это обстоятельство позволяло эффективно использовать новый метод регистрации синтезируемых ядер. После первого распада материнского ядра (115) пучок ионов кальция-48 выключался, и все последующие распады дочерних ядер (113, 111, 109...) можно наблюдать без постороннего фона. Эти два момента - большие выходы и отсутствие фонов - подтолкнули нас к тому, что мы перешли к реакции америция-243 с кальцием-48, которая ведет как раз к элементу 115.

Чем обусловлен выбор взаимодействующих ядер - америция и кальция?

Ядро америция состоит из 95 протонов, а у изотопа кальция-48, который мы используем в течение последних пяти лет, 20 протонов. Поэтому реакция слияния америция-243 с кальцием-48 позволяет получить элемент 115. Уникальность кальция-48 состоит в том, что в такой реакции ядра элемента 115 оказываются слабо нагретыми, и для их остывания требуется испарение небольшого числа нейтронов (3-4). Это важно, так как с испусканием нейтронов сильно конкурирует деление, что существенно понижает вероятность выживания ядер нового элемента.

Сколько событий было набрано в последнем эксперименте?

В этом эксперименте мы работали при двух энергиях пучка ионов - 248 МэВ и 253 МэВ. При меньшей энергии ядро получается менее нагретым. Для его охлаждения потребовалось испарение трех нейтронов. При этой энергии пучка мы зарегистрировали три события образования и распада изотопа элемента 115 с массой 288. Когда увеличили энергию, то выход этого изотопа упал, но открылся канал, с испарением четырех нейтронов, приводящий к образованию другого, более легкого изотопа с массой 287. Этого следовало ожидать.

Как это происходило в жизни?

Первое событие было зарегистрировано днем. Произошло длительное отключение пучка, и мы увидели, что детектор зарегистрировал несколько альфа-частиц с энергией, ожидаемой при распаде ядра 115-го элемента и его дочерних продуктов альфа-распада - изотопов 113, 111, 109, 107-го элементов. Пучок был выключен в течение двух с половиной часов. Все эти распады заняли всего около 20 секунд. Мы ожидали, что в течение 2,5 часов мы увидим также спонтанное деление последнего ядра цепочки - 105-го элемента "дубния", а его все нет и нет. Он появился спустя приблизительно сутки. По сравнению с ранее известными изотопами "дубния", этот нуклид более чем в 1000 раз стабильнее.

Идея создания установки принадлежит Ю.Ц.Оганесяну, и он непосредственно руководил ее проектированием и изготовлением, - вспоминает старший научный сотрудник Ю.В.Лобанов.- Это был 1988 год. В лаборатории уже была подобная установка, на которой профессор В.А.Карнаухов с коллегами успешно провели эксперименты по открытию протонной радиоактивности, но она не была приспособлена к синтезу трансурановых элементов.

В лаборатории имелся "резервный" стандартный поворотный магнит для ускорителя. Из него с незначительными переделками в кратчайшие сроки специалистами Опытного производства были изготовлены полюсные накладки дипольного магнита, а также камера сепаратора. Вторая существенная часть - это система фокусировки пучка новых ядер на ограниченную площадь детекторов. И в этом случае в лаборатории имелась "резервная" пара квадрупольных линз от электростатического сепаратора: потребовалась небольшая переделка, и они тоже пошли в работу. Все было сделано исключительно быстро. У нас не было источника большого стабилизированного тока, поэтому первое время мы использовали агрегат от сварочного аппарата, чтобы быстрее проверить основные узлы установки. Система протока водорода в сепараторе сейчас сложная (определенное и постоянное давление, определенный расход) была приобретена позже у французской фирмы. А поначалу использовалась камера от волейбольного мяча: приносили газы, наполняли сепаратор, проверяли основные элементы. Сейчас трудно восстановить точную дату начала работ, но все было проделано года за полтора. Удача плюс высокий темп (характерный для нашей лаборатории) позволили смонтировать и переместить установку на новый ускоритель за очень короткое время. Затем - изготовление и наладка современного детектора, безусловно, огромная работа по созданию и наладке электронной аппаратуры.

Почему установка называется "газонаполненный сепаратор"?

Сепаратор обычно отделяет что-то от чего-то, например, в молоке: сливки от воды. В результате взаимодействия ускоренного пучка кальция-48 с мишенью - с америцием или плутонием - образуется множество различных продуктов реакции. Большая часть ядер мгновенно делится, результатом многих каналов реакций являются не ядра 115 или 114-го элементов, а ядра, близкие к ядрам мишени или к бомбардирующим ионам (причем большинство из них радиоактивные). Получается что наше "молоко" не 3 процента, а 0,000... (и таких нулей 15 или 18 надо написать перед "единицей жирности", то есть концентрацией атомов 114 или 115-го). Большинство продуктов, а также первичный пучок летят вперед и попадают в сепаратор, наполненный водородом при давлении 1 мм ртутного столба. Испытывая многократные столкновения с атомами водорода, ионы приобретают некий равновесный заряд, что позволяет им (в соответствии с их магнитной жесткостью) отклоняться на различные углы и отделять интересующие нас ядра от большинства фоновых продуктов. Если их магнитная жесткость ниже, они уходят в сторону, вместе с пучком. А нужные нам ядра летят под заданным углом (в нашем случае это 23 градуса).

Что еще входит в установку для синтеза?

У нас имеется хороший мишенный блок, в котором размещаются уникальные сильно активные мишени - они выдерживают огромные тепловые и радиационные нагрузки (до нескольких единиц на 1012 частиц ионов кальция в секунду в течение нескольких месяцев непрерывной работы). Ну, конечно, и быть может, об этом надо было сказать в первую очередь - это наша уникальная и очень надежно работающая детектирующая система: полупроводниковые детекторы, пропорциональные камеры и электронные блоки вместе с оригинальными программами, позволяющие записывать более двух десятков параметров (часть программ работает в режиме реального времени) - все это дает возможность оптимизировать набор событий, а в последующем проводить детальный анализ.

Я бы сказал, что на первый взгляд этот год выглядит более результативным, чем предыдущие. Но результаты не падают с неба, это итог большого труда, выполненного в предыдущие годы, - считает научный руководитель ЛЯР академик Ю.Ц.Оганесян. - Мы не можем рассматривать события этого года в отрыве оттого, что мы делали раньше и будем делать на следующий год. Наши результаты получены не отдельной группой, а всей лабораторией. Мы работаем на пределе экспериментальных возможностей, а это заставляет все подразделения лаборатории (и особенно отдел ускорителей) работать в очень напряженном режиме. Думаю, в Институте уже известно, что у многих сотрудников ЛЯР нет выходных - эксперимент идет круглосуточно, непрерывно и нам вечно не хватает времени.

Меня всегда больше беспокоят не столько научные результаты (это уже свершилось), сколько те конкретные работы, которые нацелены на достижение рекордных параметров наших установок. Нашим сотрудникам приходится так менять свою жизнь, чтобы по первому зову явиться в лабораторию, когда бы это ни было - днем, ночью, в воскресенье. Одно дело, когда такая работа идет неделю, две, даже месяц. Но когда приходится работать в таком режиме круглый год, и не один год - это, конечно, очень сложно.

Есть и другая сторона вопроса. Если ускоритель занят на эту программу целиком, то это означает, что другие эксперименты приходится откладывать. Мобилизация и концентрация сил для синтеза элементов хороша, но она приводит к тому, что научные сотрудники, желающие реализовать свои идеи на этих уникальных пучках нашего ускорителя, должны ждать. Это создает напряжение, потому что в науке никогда не предугадаешь, где может возникнуть новое явление, новый эффект и помимо рутинной работы обязательно нужно проводить поисковые исследования, которые позволяют взглянуть на мир по-другому. Мы, к сожалению, сейчас этой возможности лишены. Хотя и считается, что наша лаборатория является по своим возможностям самой передовой в мире, но это маленькое утешение - для того, чтобы полноценно развернуть научную программу, нам нужно еще расширить и значительно улучшить свои возможности. Сейчас разрабатывается план дальнейшей модернизации ускорителя, мы надеемся поднять интенсивность пучка в несколько раз, надеемся запустить новую установку и тем самым ускорить процесс синтеза и получить новые степени свободы в других областях исследований физики тяжелых ионов.

Каким критерием вы руководствуетесь в кадровой политике?

Отличить активного, самостоятельного, дерзающего работника от пассивного - легко. Это быстро познается в процессе работы. Люди как-то сами выстраиваются, находят свое место. Вообще коллективный труд - феномен современности. Раньше научный работник работал один, а сейчас это громадная техника, большие средства, высокие напряжения, радиоактивности. Для решения научной задачи нужно объединить усилия людей самых разных специальностей. Сосредоточить сотрудников, каждый из которых является, безусловно, экспертом в своей области, в единый коллектив, но так чтобы он не потерял своей индивидуальности, - самая большая проблема. Я уже давно пришел к выводу, что система "в 9.00 на работу и т.д." - верная для производства, в научной среде не работает. Необходимо внутреннее желание человека, его стремление, а если его нет, то заставить невозможно. Это желание и формирует группы, которые работают в тех или иных направлениях и способны работать еще в течение многих лет.

Единственное, что выбивает нас из колеи, - финансирование. Принимаем решение что-то сделать, что-то создать - все воодушевлены, подготовлены. И вдруг выясняется, что средств не оказалось, хотя и были запланированы; приходится ждать, переключать людей на что-то другое. Организация и финансирование эксперимента должны быть четко прослежены, и с самого начала необходимо поставить приоритеты, объяснить причины очередности, важные и понятные всем. Тогда люди будут чувствовать себя уверенно и спокойно. Это очень важно.

Вы сказали о научной дерзости. Сыграло ли свою роль неформальное отношение к науке? Был ли тот самый дерзкий момент, когда пришлось рисковать, и этот риск сработал?

Конечно. В науке это сплошь и рядом. Например, в истории синтеза элементов. Долгое время считалось, что элементы можно синтезировать только в так называемых реакциях горячего слияния. А это было под силу только таким странам как СССР и США с развитой атомной промышленностью и технологией. В 1974 году в Дубне мы пришли к выводу, что это, быть может, не единственный способ, и предложили другой. Все считали его невозможным. Мы постарались сначала понять, почему это невозможно. Начали делать эксперименты, оказалось, что метод работает и даже лучше чем традиционный. Как принято в научном сообществе, пять лет никто не верил. А потом этот метод был взят на вооружение многими лабораториями мира. Но мы хорошо понимали и ограниченность нашего метода, особенно когда возникла проблема синтеза сверхтяжелых элементов. Тысячу раз мне говорили - вы открыли этот метод, почему вы его не используете. Мы объясняем - этот метод к синтезу сверхтяжелых элементов не ведет, и начали заниматься другими реакциями, о которых рассказывали мои коллеги.

Приоритет в синтезе элементов принадлежит ЛЯР и ОИЯИ. На мой взгляд, это очень важный момент в совместных экспериментах...

Современная физика занятие дорогостоящее. Но еще дороже стоит труд многих людей. В этом смысле сотрудничество, привлечение разных групп с разными традициями, методиками, наработками очень важно. Научная коллаборация - это большая семья, и, как в каждой семье, нужно понимать какая роль тебе отводится, что ты можешь, и что от тебя ждут. Когда опыт проводится в твоей лаборатории и на твоих установках, твои коллеги - коллаборанты приезжают на эксперимент. Они полноправные участники работы, но они гости. Очень важно иметь коллектив здесь. Если наши коллеги приезжают в Дубну, значит, признают, что в Дубне идет динамичная работа, работоспособный коллектив и имеются лучшие возможности. Здесь я должен отдать должное своим товарищам по работе, которые показали, что не уступают нашим милым гостям. И в этом их колоссальная заслуга.

Галина Мялковская