Меридианы сотрудничества

По приглашению Японского Национального института радиологических исследований (NIRS) в Чиба в апреле член-корреспондент РАН И.Н. Мешков побывал в нескольких исследовательских центрах Японии. Своими впечатлениями он поделился с нашим корреспондентом Ольгой Тарантиной.

На инаугурации центра передовых технологий
исследования физики пучков
университета г. Киото.

Главный интерес для меня в этой поездке заключался в возможности поработать на ионном накопителе с электронным охлаждением в этом институте. Этот накопитель HIMAC (Heavy Ion Medical ACcelerator) используется для терапии онкологических заболеваний уже много лет. Терапию проводят при помощи пучка ионов углерода, широко распространенного сегодня метода. За год комплекс обслуживает примерно такое же количество пациентов, как и наш медицинский центр на фазотроне. Терапия ионами углерода имеет, как известно, определенное преимущество перед протонной, состоящее в более остро локализованном выделении энергии ионов пучка, - так называемый Брэгговский пик в конце пробега ионов. Это позволяет воздействовать преимущественно на пораженный участок, не облучая заметно здоровые ткани. Взаимоотношения ОИЯИ и Института радиологических исследований в Чиба определены соглашением о сотрудничестве, подписанном три года назад. Обмен накопленным опытом полезен для обоих центров.

Вообще, в Японии уже достаточно широко применяются ускорители в терапии онкологических заболеваний. Поставлена задача оснастить ускорителем каждую клинику средней величины. В связи с этим, как и у нас в Институте, идет серьезная дискуссия, какой выбрать тип ускорителя - циклотрон или синхротрон? Каждый из них имеет свои достоинства и свои недостатки. Циклотрон проще в эксплуатации ("нажал на кнопку и поехали!"), не требует хорошего вакуума, как синхротрон. Зато он не позволяет плавно изменять энергию ионов, что важно в терапии, и качество (прежде всего, размер) выведенного пучка заметно хуже. Особенно, если в синхротроне используется электронное охлаждение, как в HIMAC'е. К тому же, циклотрон на энергию 250 МэВ/нуклон - солидное сооружение весом в несколько сот тонн, требующее соответствующего фундамента, а это увеличивает стоимость строительства.

Синхротрон - более тонкий, "капризный" в настройке физический прибор, требующий более высокой квалификации персонала. Правда, в NIRS эта проблема решена довольно своеобразно: HIMAC эксплуатирует команда операторов и инженеров из специально созданной "частной" корпорации, нечто вроде наших хозрасчетных подразделений. А физики-ускорительщики из NIRS осуществляют надзор и ведут эксперименты на ускорителе с целью повышения его параметров.

Вот в таких-то экспериментах, имеющих целью совершенствование системы электронного охлаждения и повышение интенсивности пучка HIMAC, участвует уже несколько лет доктор физико-математических наук, заместитель директора ЛЯП Е.М. Сыресин. За эти годы он стал научным лидером группы NIRS, работающей с электронным охлаждением. А в этом году и мне посчастливилось участвовать в четырех сеансах на ускорителе, проводимых с целью совершенствования системы электронного охлаждения ионов, в двух последних - с Е.М. Сыресиным. Во время сеансов, проведенных этой группой в феврале, был обнаружен интересный эффект влияния "вторичных", медленных ионов, накопленных в охлаждающем электронном пучке, на устойчивость основного пучка ионов, циркулирующего в накопителе, - трехкомпонентная неустойчивость. Оказалось, что если "вытряхивать" медленные ионы из электронного пучка, устойчивость основного пучка повышается - можно увеличить число ионов в нем. "Вытряхивают" ионы, возбуждая поперечным переменным полем их колебания в полях соленоида и электронного пучка системы электронного охлаждения. В феврале был обнаружен резонансный эффект на определенной частоте. А в сеансах апреля-мая мы прошли по широкому диапазону частот, нашли несколько новых резонансов и выяснили, что "февральский" резонанс относится, скорее всего, не к накопленным ионам, а к электронам. Ранее такие резонансные эффекты в накопителях с электронным охлаждением ("кулерах") в чистом виде нигде не наблюдались. Мы попытаемся в ближайшее время проверить, насколько закономерен этот эффект на другом кулере - COSY в Юлихе. Опыт, накопленный на HIMAC'е, используется в проекте специализированного медицинского синхротрона, который осуществляется в NIRS.

Второй частью моих "каникул" была поездка в Киото по приглашению местного университета, где недавно создан центр передовых технологий исследования физики пучков. В этом центре объединены несколько лабораторий и исследовательских групп, работающих с пучками заряженных частиц, лазерными и рентгеновскими пучками. У этих разных, на первый взгляд, физических объектов, как ни странно, много общего, общих физических законов и методов. Пучки подчиняются теореме сохранения фазового объема (теорема Лиувилля в статистической физике), близки методы решения задач фокусировки пучков, во многом одинаков математический аппарат и т. д. Эти разные "отрасли" науки о пучках дополняют друг друга - лазеры применяют в ионных источниках, ускорители генерируют рентгеновское (синхротронное) излучение. Одна из задач этого центра - сооружение ионного накопителя, где будет использоваться электронное и лазерное охлаждение. Для нас это очень интересно, поскольку одно из предназначений этого ионного синхротрона - та же терапия онкозаболеваний. Вторая задача - из области физики пучков, формирование так называемых "кристаллических" пучков. Опыт и знания нашей группы электронного охлаждения ЛЯП представляют большой интерес для коллег из Киото.

В 5 утра в пультовой HIMAC.
В центре - руководитель группы электронного охлаждения NIRS
доктор К. Нода.

Любопытный эпизод. Меня пригласили участвовать в инаугурации центра. Церемония проходила в соответствии с национальными традициями: не было высокой сцены с трибуной и столом президиума - лишь невысокий подиум со стульями для почетных гостей, "помеченных" красочными бантами (теперь такой красуется на стене моего кабинета). Обязательные многочисленные поклоны выступающих. Меня заранее попросили выступить. И я воспользовался возможностью выказать уважение хозяевам, начав свою речь японским "сонкэй суру минасан", русский эквивалент "Дорогие друзья, дамы и господа!" - заготовкой, сделанной, конечно же, с помощью японских друзей.

Кстати, японцы очень ценят, когда пытаешься говорить на их языке. Что я и делал, благодаря неоценимой помощи главного дубненского японоведа Льва Марковича Сороко, который любезно снабдил меня разговорником собственного производства. Это оказалось очень полезно практически, так как на улицах и в магазинах мало японцев, знающих английский, даже в Токио. Поэтому фразы типа "хорева сакана дэска" ("это рыба?") рекомендую освоить всем, выезжающим в эту страну.

С университетом Киото у ОИЯИ также действует соглашение о сотрудничестве, подписанное год назад.

За эту поездку я дважды посетил RIKEN, с которым продолжает сотрудничать наш Институт. Было любопытно посмотреть, как реализуется проект создания "Фабрики пучков радиоактивных ионов". За год строительство заметно продвинулось, начат монтаж большого сверхпроводящего циклотрона. По планам комплекс должен заработать в конце 2006 года. Из-за финансовых трудностей японские коллеги отказались от создания накопителей заряженных частиц. Вместо них планируется построить масс-спектрометр высокого разрешения по схеме изохронного циклотрона (проектное разрешение по массе - 10-6, для чего требуется фантастическая стабильность магнитного поля спектрометра - 10-7 - на мой взгляд, сегодня не достижимая). Планируется также сооружение накопителя электронов на энергию порядка 100 МэВ с ионной мишенью, где в "Ловушке Пеннинга" будут накапливаться короткоживущие изотопы, которые и станут объектом исследования. Со стороны заметно, что в исследованиях, проводимых в RIKEN, все больше ощущается уклон в сторону биологии и наук о жизни с использованием ядерных методов.

Конечно, кроме научных результатов я получил много общих, жизненных впечатлений. За пять недель (для этого я использовал свой отпуск - поэтому и "японские каникулы") чего только не насмотришься. Любопытная сцена свадьбы по-японски в шрайне (храме), встречи и разговоры "за жизнь" с коллегами - проблемы везде одни и те же: финансирование исследований (и у них, как известно, науку "сокращают"), зарплаты, дети ("плачу за обучение сына в университете около 5 тысяч долларов в год, у нас все вузы платные"), квартиры... Кстати, и свадьба в Японии недешевое удовольствие - от 5 тысяч долларов до ..., в зависимости от возможностей. При этом расходы на церемонию в шрайне - малая часть, примерно 300 долларов, остальное - на свадебный прием.

К России японцы относятся с интересом и, в общем-то, симпатией. Вот пример: в Киото зашли с женой в кафе, сидим, разговариваем. Вдруг сидящая рядом девушка обращается по-русски: "Вы из России?" Она студентка, учит русский. Достает мобильник - "Поговорите с моим учителем!" Слышу чистую русскую речь: "...Жаль, что вы завтра уже уезжаете. Я бы хотел показать вам город. А как сегодня вечером? А, жалко, жалко, что не получится..." И чувствуется, что он хочет пообщаться. Выясняется, что служил в Квантунской армии, попал в плен под Харбином. Дальше - лагерь под Карагандой. Освободился в 54-м "по приказу Хрущева". Ему за 80, мечтает побывать в России.

Я уже не говорю о коллегах-физиках. У них ярко выражена тяга к сотрудничеству с Россией. Поэтому на перспективу развития совместных исследований ОИЯИ с научными центрами Японии я смотрю с оптимизмом.