Создатель нового направления
В конференции приняли участие около 150 специалистов из Армении, Венгрии, Вьетнама, Египта, Казахстана, Монголии, России, Сербии и ОИЯИ. В устных докладах и постерах были представлены результаты работ в разных областях: от исследований функциональных и наноструктурированных материалов, магнитных коллоидных систем, углеродных наноструктур до изучения мягких конденсированных сред, текстур горных пород и материалов, нейтронной визуализации, а также в разработке приборов для ИБР-2, методов рассеяния нейтронов и детекторов.
Открывая конференцию, директор ОИЯИ Г. В. Трубников подчеркнул, что она посвящена юбилею Ю. М. Останевича, одного из выдающихся ученых ЛНФ, а также одному из трех ведущих направлений исследований ОИЯИ. «Я рад приветствовать пользователей реактора ИБР‑2, – сказал он. – Эта машина работает 40 лет, прошла глубокую модернизацию, и после остановки на ремонт работает с 2024 года. Мы рады, что реактор привлекает пользователей. Идет модернизация трех его больших спектрометров. В модернизации, как и в экспериментах, участвуют специалисты из стран-участниц Института, партнеры из Европы и Китая. В ЛНФ проводится всё больше прикладных исследований по многим направлениям. В последние два-три года Институт прикладывает всё больше усилий для развития, в том числе и на ИБР‑2 ЛНФ, таких прикладных областей, как новые источники энергии, экология, археология и исследования, связанные с историческим наследием, новые материалы, исследования радиационной стойкости электроники и других направлений. В ближайшие годы мы будем только поддерживать эти направления, поскольку видим большой интерес к исследованиям по фармакологии, биотехнологиям, новых материалов со стороны наших партнеров из Бразилии, Аргентины, Мексики, Китая»
Директор ЛНФ Е. В. Лычагин поблагодарил организаторов конференции за очень интересную программу и выразил надежду, что в ходе ее работы возникнут идеи для новых экспериментов и направлений развития инструментов реактора. «Для нас очень важно увидеть наших пользователей, узнать о новых проектах, которые можно реализовать на ИБР‑2», – сказал он.
С докладом «Ю. М. Останевич и наука в ЛНФ» выступил главный научный сотрудник ЛНФ А. М. Балагуров. Он начал с истории возникновения физики конденсированных сред в лаборатории – организации отдела и создания комплекса спектрометров – и роли Юрия Мечиславовича в этом процессе. «С годами всё более ясно, что его достижения имели первостепенное значение не только для лаборатории и Института, но и для нашей страны, для России», – заметил докладчик. Он изложил биографию Ю. М. Останевича, историю развития ЛНФ и ее научной программы в 1960‑е годы. Юрия Останевича студентом МГУ заметил Ф. Л. Шапиро, уже работавший в ЛНФ, и пригласил сюда работать, а затем вовлек в исследования эффекта Мёссбауэра. Представленную Ю. М. Останевичем кандидатскую диссертацию по приложениям этого эффекта к изучению физических и химических явлений в конденсированных средах, Ученый совет оценил очень высоко и постановил присудить ему сразу степень доктора наук. Фёдор Львович назвал его лучшим физиком лаборатории. Высокую оценку эта работа получила и от ведущих физиков СССР В. И. Гольданского и Д. Н. Зубарева.
Анатолий Михайлович рассказал о развитии физики конденсированного состояния и спектрометров отдела, переносе в 1980‑1982 годах некоторых спектрометров с первого ИБР на создаваемый ИБР‑2. По мнению докладчика, это была абсолютно правильная стратегия. Мы услышали о развитии этого направления и инструментов на новом реакторе, участии в разработках и экспериментах коллег из Венгрии, Чехии, Германии, начале биологических исследований на ИБР‑2, организованных И. Н. Сердюком (Пущино), сотрудничестве с коллегами из МГУ, в том числе с профессором Л. С. Ягужинским. А. М. Балагуров остановился и на роли Юрия Мечиславовича в создании Фурье‑дифрактометра высокого разрешения в ЛНФ, технологически абсолютно нового прибора. «ФДВР был создан в сотрудничестве с нашими коллегами из Гатчины и Финляндии и стал одним из наиболее важных инструментов на ИБР‑2. В последние годы к нему добавились стресс-дифрактометры FSD и FSS», – подчеркнул докладчик.
Количество научных публикаций Ю. М. Останевича не очень велико – 115 статей за период с 1959‑го по 1992‑й годы, но каждая из них глубоко продумана и подготовлена. Он очень тщательно относился к написанию как своих, так и статей сотрудников отдела. В качестве примера, Анатолий Михайлович показал скан одной из 16 страниц правок Ю. М. Останевича, которые он сделал по поводу одной из данных ему на прочтение статей. Напомнил он о шести проведенных международных школах по нейтронографии в Алуште, программу которых по разделу «конденсированные среды» всегда готовил Ю. М. Останевич, совещании США – СССР по нейтронному рассеянию, с успехом прошедшем в Брукхейвенской национальной лаборатории, последней конференции по структурным исследованиям на импульсных источниках, во многом подготовленной Ю. М. Останевичем и проведенной в сентябре 1992 года в Дубне, но уже без Юрия Мечиславовича. Буквально за месяц до ее начала, в очередном байдарочном походе с семьей и друзьями по одной из северных рек России, Ю. М. Останевича не стало после неожиданного и очень сильного инфаркта.
Активно участвовал в работе конференции В. В. Волков (РНЦ «Курчатовский институт»):
– Я специалист в области рентгеновского рассеяния, нейтронами занимался, прямо скажем, очень немного и давно. На реакторе под Гамбургом мы исследовали строение рибосомы в растворе. Мы с помощью малоуглового нейтронного рассеяния исследовали рибосомы непосредственно в растворе. Для этого профессор К. Нирхаус из Берлинского института белка проделал фантастическую работу, вырастив E.coli, из которой добывали рибосомы, полностью в дейтерированной среде. Рибосомы занимаются синтезом белка по заданной программе, прочитывая ее из РНК. Сложность ее работы абсолютно космическая, рибосома состоит из двух РНК и примерно 30 белков, и было важно посмотреть, как они расположены друг относительно друга. С помощью электронной микроскопии из-за слабого контраста этого было не понять. Рибосома интересна тем, что она может самособираться – можно набрать из пробирок ее дейтерированные и протонированные «кирпичики» и «попросить» ее собраться, и она собирается в абсолютно работающую рибосому. При этом неважно, дейтерированная она или протонированная.
Было сделано около 40 комбинаций таких образцов, снято почти 100 кривых на нейтронной станции под Гамбургом, и в течение года Дмитрий Свергун с некоторым моим участием их обрабатывал в Европейской лаборатории молекулярной биологии. Через полгода группа профессора А. Йонат получила кристаллы рибосомы – спустя 40 лет попыток ее кристаллизации. С них сняли дифракционные рентгеновские данные. Эти данные содержали порядка миллиона рефлексов. Их обрабатывали в течение двух лет, это была совершенно фантастическая по объему работа, и группа получила атомную структуру, за что им была присуждена Нобелевская премия. За эту работу можно было и две Нобелевских премии дать! У нас за полгода до их публикации получилась похожая модель, но с меньшим разрешением. Так состоялось мое знакомство с нейтронами, больше, к сожалению, я с ними дела не имел.
А в чем заключается сейчас ваше сотрудничество с группой А. И. Куклина? Предоставляете образцы для исследований?
– Оно заключается, скорее, в обработке данных. Рентгеновские данные, которые снимаю я в своем институте, и нейтронные данные малоуглового рассеяния, которые Александр Иванович получает здесь, относятся к неупорядоченным системам. Поэтому решение обратной задачи, как из таких данных получить какую-то структурную информацию об объекте, это решение, как ее называют математики, некорректно поставленной задачи. В таких задачах малейшее возмущение исходных данных из стартовой модели может приводить к неограниченным искажениям результата. Поэтому необходимо использовать несколько методов, сами методы нужно стабилизировать, это мы и обсуждаем: как лучше и правильнее и подготовить данные для обработки, и, собственно, как построить схему обработки. Сам я по образованию химик, работаю в физике, занимаюсь программированием – придумываю и разрабатываю алгоритмы для обработки данных.
Вы – универсальный специалист!
– Это очень хорошо помогает, потому что, когда приходят физики и просят померить что‑то химическое, иногда видишь, что образец подготовлен не вполне правильно. Приходится объяснять, как надо делать, а как не надо, чтобы не исказить структуру образца. Быть химиком и заниматься исследованием структуры физическим методом, это самый оптимальный вариант для исследователя, я считаю.
В первый день конференции В. И. Борщевский (МФТИ) сделал доклад «К нейтронной кристаллографии микробного родопсина»:
– Мой доклад был посвящен некоторым будущим направлениям, о том, что нужно делать, чтобы научиться выполнять эксперимент по нейтронной кристаллографии в ОИЯИ. Мы умеем готовить образцы для таких экспериментов, мы попробовали его провести на ИБР‑2 и получили дифракционные спектры. Пока эти данные не очень информативны, но они есть, и мы должны думать дальше: хотим ли мы продолжать эти исследования, что для этого нужно. С моей точки зрения, нужны улучшения в инструментальной части – разрабатывать детекторы, может быть, попытаться увеличить поток нейтронов.
Сотрудничество с ОИЯИ у нас идет активно и довольно давно. Не только в области дифракции, но и по рассеянию нейтронов на малые углы. С установкой ЮМО мы взаимодействуем практически постоянно, потому что на ней делают эксперименты по рассеянию нейтронов, а мы в наших экспериментах обычно используем рентгеновские лучи. Это два комплементарных метода, которые очень хорошо использовать вместе.
Вы работаете в лаборатории В. И. Горделия в МФТИ, он много лет занимался биологическими исследованиями в ЛНФ.
– Да, у нас на Физтехе научный центр, в работе которого принимают участие многие люди, в том числе и Валентин Иванович. Мы все вместе с ним работаем в этом направлении.
Стараетесь вовлекать в сотрудничество с ОИЯИ молодежь?
– Безусловно, мы так и поступаем. В эксперименте, который мы проводили в апреле, кроме меня и сотрудников ЛНФ участвовали наши студенты и аспирантка, а в подготовке образца на Физтехе тоже помогали аспиранты. У нас ребят много, они талантливые, активно вовлекаются в работу. Мне кажется, многих впечатляет идея, что можно изучать дифракцию нейтронов: сначала они в школе узнают, что можно увидеть дифракцию света, потом в институте узнают, что можно и на рентгене, и когда они узнают, что есть дифракция нейтронов, это очень впечатляет и притягивает людей.
Обсудил дальнейшее направление работы с коллегами из ЛНФ А. В. Рогачев (МФТИ/ЛНФ):
– Я сюда приехал студентом третьего курса в 2003 году, здесь же защищал кандидатскую диссертацию. А потом мы эту тему комплементарного использования нейтронов и рентгеновского рассеяния начали активно развивать на Физтехе, поэтому наша связь по экспериментам, по научной тематике с ОИЯИ сохраняется и активно развивается. Мы втягиваем коллег из других институтов в коллаборации и в возможность доступа к инфраструктуре, комплементарной нейтронному рассеянию, в мире, где есть инструменты синхротронного излучения, лазеры на свободных электронах. Мы предоставляем этот доступ под задачи, которые есть у нас в ЛНФ, также развиваем сотрудничество с коллегами из ЛФВЭ в направлении синхротронного излучения.
Юрия Мечиславовича вы уже не застали в лаборатории. Важно ли, что у лаборатории был фундамент, заложенный такими гигантами, как И. М. Франк, Ф. Л. Шапиро, Ю. М. Останевич?
– Гиганты есть в любые времена. Важно создание научных школ и последователей этих научных школ, потому что речь идет о закреплении компетенций, о закреплении людей, о создании определенной культуры научного наследия. В ОИЯИ всегда складывалась такая история, что Институт втягивал в себя научных лидеров, которые развивали вокруг себя научную «паству», но каждый в ней имел свое мнение и понимание. Вот мы обсуждали малоугловое рассеяние и Юрия Мечиславовича, который был основоположником малых углов на нейтронах в Дубне, но инструмент и метод с тех пор очень сильно поменялись. Поменялись силами тех ученых, которые переняли это наследие. Если мы говорим о технологических заделах, которые создавались в СССР, а сейчас мы их видим в конкретных прикладных результатах, это одно. А здесь речь о том, что не на заделах живут, а на новых методах и технологиях, в основе которых стояла научная школа. На реакторе ИБР‑2 мы как раз видим такое развитие. Это принципиально отличает и людей, и научные школы, которые были в ОИЯИ созданы такими людьми, как Юрий Мечиславович Останевич.
О новых открытиях, сделанных в ходе изучения результатов археологических раскопок более чем за десять лет, рассказала в своем докладе И. А. Сапрыкина (Институт археологии РАН):
– Да, это общий обзор тех исследований, которые мы проводили на первых этапах большого исследования, и работы, которые мы сделали в течение последних трех-четырех лет. Нейтронная томография и радиография для нас оказалась в некотором роде прорывным методом. Она позволяет решать какие-то локальные задачи – посмотреть, как был изготовлен предмет, из цветного он или драгоценного металла. Особенно если он попался нам целым при раскопках, и мы стремимся сохранить его археологическую целостность. Этот метод позволяет без какого-либо разрушения посмотреть, как он был сделан, его внутренние полости, внутренние дефекты, определить сохранность металла, что очень помогает в дальнейшей реставрационной работе. Это один пласт. А второй – изучение массового материала массовым потоковым методом. Керамику, например, мы изучаем не один ее какой-то фрагмент, а серию одного типа или одного хронологического периода мы изучаем совокупностью методов нейтронной томографии и дифракции и других аналитических методов. И на этой статистической выборке смотрим, как керамика по своим минеральным и физическим характеристикам соотносится с нашими археологическими технологиями, и таким образом накапливаем объем материала, знания и умения в методических подходах и сочетании различных аналитических методов исследования.
У вас в докладе были представлены интересные образцы с раскопок.
– Да, например, древнерусские украшения (колты) были найдены нашими сотрудниками в ходе раскопок Тверского кремля под руководством А. Н. Хохлова (Тверь). Он предоставил нам несколько образцов из состава богатейшего древнерусского клада, найденного на территории Твери. Мы изучали этот клад помимо стандартных аналитических методов – рентгенофлуоресцентным, оптической микроскопией, сканирующей электронной микроскопией – еще и методами нейтронной томографии и дифракции, именно чтобы посмотреть некоторые образцы, такие как колт лучевой, например. Было не совсем понятно, как он сделан, мы видели фрагменты, но не понимали, его конструкцию.
Можно сказать, что эти методы позволяют понять технологию производства?
– Да. Мы увидели так называемые кольца жесткости, что колт сочленялся из отдельных мелких деталей.
А метод нейтронной дифракции показал, что там использовалось совершенно разное по своему составу серебро. И мы сейчас предполагаем, что это было не изготовление для конкретного заказчика, а некоторое массовое производство. Поскольку до нас дошли чудом сохранившиеся образцы, мы не знаем, насколько велик был платежеспособный спрос, каким был объем производства. Эти исследования позволяют нам немного по‑другому начать смотреть на материал и интерпретировать с нескольких позиций полученные данные.
Получается, что это не только анализ химического состава изделия и его строения, но и в некотором роде социально-экономический?
– Мы уже можем предположить какие-то другие объяснения. Мы получаем некие данные, которые позволяют начать обсуждение других предположений и других интерпретаций.
Следующим за вашим шел доклад Б. А. Бакирова (ЛНФ/ИА РАН) «Новые алгоритмы для нейтронной визуализации», он привлекает нейронные сети в эти методы.
– Именно так. Когда мы начали изучать массово археологические образцы, начал значительно увеличиваться объем исследований. И встал вопрос, как ускорить процесс обработки аналитических данных, которые получают коллеги на реакторе методами нейтронной томографии и радиографии? Как быстро и качественно получать результат? Булат решает эту задачу. У нас часто бывает так, что металл образца деградировавший, мы теряем половину информации, если не больше. Булат пытается восстановить то, что можно «поймать», сохранить и вытащить. Это очень сложная задача, но, мне кажется, по тем данным, которые я представила – образцы железных вооружений, это работа Булата и Вероники Смирновой (ЛНФ) – им удалось вытащить информацию и показать степень деградации железа, найти участки сохранного, так называемого, живого, то есть пригодного для дальнейших аналитических изысканий железа, и попытаться реконструировать технологию по участкам очень плохой сохранности. Понятно, что мы не можем о ней говорить со стопроцентной уверенностью, но по тем следам, которые коллегам удалось восстановить, используя их новую методику, мы можем предположить, что это была пакетная сварка или мы видим следы от ковки и вытягивания металла.
«Любая конференция уникальна, несмотря на систематичность и очередность, – подвел итоги конференции председатель ее оргкомитета А. И. Куклин. – Так, конференция была посвящена как 70‑летию Института, так и 90‑летию со дня рождения Юрия Мечиславовича Останевича, одного из создателей направления исследований конденсированных сред. Это уже четвертая конференция, посвященная выдающемуся ученому и человеку. Тематика CMR2026 расширена, ранее мы были сосредоточены на одном методе – методе малоуглового рассеяния. Нынешняя конференция шире и по методам, и по направлениям, и по участникам. Много ярких докладов были представлены молодыми учеными на хорошем высокопрофессиональном уровне. Тематический диапазон был очень широким: от магнитных структур, полимеров, биологических объектов, кристаллов, в том числе и при особых условиях, методических разработок и до исследований исторических артефактов культурного наследия.
Пользуясь случаем, благодарю руководство ЛНФ и ОИЯИ за внимание и поддержку конференции, руководство ЛИТ за предоставление возможности использования инфраструктуры, службы ОИЯИ за обслуживание, а оргкомитет конференции за неформальное и очень деятельное и инициативное участие при проведении конференции. Особая благодарность секретарю конференции Татьяне Муруговой, Веронике Смирновой, Александру Иванькову и всему оргкомитету, а также участникам и докладчикам на конференции».
Ольга ТАРАНТИНА,
фото Игоря ЛАПЕНКО
и Олеси ЧЕПУРЧЕНКО