Владимир Губарев
Поиски 118-го элемента

ХХI век журнал „Американская наука“ открыл рассказом о работах, которые провела в Дубне группа исследователей под руководством члена-корреспондента Российской академии наук Ю.Ц. Оганесяна. Предварял статью рисунок: к „острову стабильности“ приближается „корабль физики“, вперёдсмотрящий на нём — Юрий Цолакович. Он первым видит вдали 114-й и 116-й элементы. Море конечно же бурное, волны высокие, ветер штормовой… Но разве это может остановить первопроходцев, открывателей новых неведомых „островов“ и „материков“ в науке?!

На заседании президиума Российской академии наук Юрий Цолакович Оганесян, смущённый и взволнованный, начал свой доклад словами:

Юрий Цолакович Оганесян
Руководитель Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флёрова Юрий Цолакович Оганесян. Фото В. Губарева.
— Мы отправились в неведомый мир, где обнаружили много интересного. Речь идёт о новых элементах. Их число может быть большим, чем то, которое нам известно.

Далее Ю.Ц. Оганесян рассказал о путешествии по „материкам“ и „островам“, которые предстали перед ним и его коллегами, когда они занялись поиском новых элементов. Было это в Дубне, в Объединённом институте ядерных исследований, в знаменитой на весь мир Лаборатории ядерных реакций, носящей имя Г.Н. Флёрова.

Всё происходящее будто пришло из далёкого прошлого. Я представляю, что именно так докладывал об открытии новых земель и островов знаменитый путешественник Джеймс Кук. Перед ним сидели лорды, члены королевской фамилии, и он, обветренный солёными ветрами и ещё сохранивший загар южного солнца, рассказывал им о богатстве и красоте далёких колоний.

В академии наук после окончания доклада Ю.Ц. Оганесяна один за другим слово брали известные учёные. Они делились впечатлениями о том, что услышали.

Академик Олег Нефёдов: „Одним из самых ярких открытий отечественной науки является создание Периодического закона и Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Сегодня эта область переживает второе рождение. То, что было представлено нам в докладе, действительно вносит исключительно важный вклад в науку. Это, по сути, дополнение к Периодической системе элементов. Я думаю, что получить выдающийся результат непросто, но ещё сложнее получить признание мирового сообщества. Очень хотелось бы, чтобы приоритет российских учёных в этой области был не только признан, но и оценён по заслугам“.

Академик Геннадий Месяц: „Я думаю, можно поздравить автора доклада и всю флёровскую лабораторию. В наше время очень непросто получить выдающийся результат, да ещё экспериментальный, тем более на специально созданном ускорителе с рекордными параметрами. Я как человек, который занимается созданием ускорителей, знаю, что это огромные деньги и гигантские трудности. Низкий поклон учёным Дубны, всему коллективу института“.

Академик Александр Андреев: „Я считаю, что это заседание историческое. Направление, которое развивалось в Дубне все эти годы и в котором лаборатория Флёрова была лидером, сейчас привело экспериментаторов к “отрогам„ “острова стабильности„. Это открытие отличается от тех, которые завершают какую-то работу, оно распахивает двери в будущее. И безусловно, я в этом не сомневаюсь, мы будем свидетелями ещё более выдающихся достижений в этой области“.


Директора лабораторий Объединённого института ядерных исследований на заседании учёного совета (слева направо): 1 — А.М. Болдин, Д.В. Ширков, И.А. Савин, Р. Позе; 2 — Н.А. Русакович, Ю.Ц. Оганесян, В.Л. Аксёнов.
Подобные слова требуют от научного журналиста действий энергичных и быстрых. И я, не раздумывая, отправился к Оганесяну в Дубну, где готовился новый эксперимент. Юрий Цолакович наотрез отказался говорить о том, что происходит в лаборатории. Я настаивал. И тогда он спросил:

— В канун премьеры своей пьесы вы обсуждаете её?

— Ни в коем случае!

— Вот и я не буду. Говорят, что мы, физики, не обращаем внимания ни на какие приметы, но всё-таки мы народ суеверный, так что о ходе новых работ побеседуем после завершения эксперимента, договорились?

В это время во флёровской лаборатории шли поиски 118-го элемента. Конечно же научный руководитель был безумно занят. Свидетельствую: домой он приходил очень поздно, а уже ранним утром был в рабочем кабинете. И всё же Юрий Цолакович выбрал время, чтобы встретиться со мной и поговорить о науке, которой он занимался всю свою жизнь и в которой вместе с коллегами добился выдающихся результатов.

Владимир Георгиевич Кадышевский
Директор Объединённого института ядерных исследований, академик Российской академии наук Владимир Георгиевич Кадышевский. Фото В. Губарева.
Эксперимент по получению 118-го элемента был в самом разгаре, но мы не обсуждали его, а разговаривали о том, как учёный шёл к этому дню…

Я начал так:

Внучка задала мне вопрос, на который очень трудно ответить: „Дед, чему ты посвятил свою жизнь?“ Сегодня я хочу спросить об этом вас.

— Тут сразу не ответишь. Надо оглянуться в прошлое. Всё началось с учёбы в Московском инженерно-физическом институте…

Вы москвич?

— Нет. Родился в Ростове, потом жил в Армении… Обычная судьба…

Думаю, что не совсем… Как из Армении вы попали в сугубо закрытое в то время высшее учебное заведение?

— Тогда мне казалось, что по глупости… Я собирался стать архитектором — такова была семейная традиция. Однако мои друзья по школе хотели стать физиками — в то время физики были в почёте. Они поехали учиться в Москву, ну и я вместе с ними решил попробовать свои силы. У меня была медаль. В МГУ на физфаке, в Физтехе и в МИФИ медалисты сдавали экзамены по физике и математике. Мне эти предметы давались легко, и я без проблем прошёл в МИФИ. Но тут начались экзамены в Архитектурном институте. Я сдал рисунок и живопись. Пошел в МИФИ забирать документы, а там говорят: поздно, документы находятся в Комитете госбезопасности, и проверять их будут два-три месяца. Делать нечего, начал учиться в МИФИ… Но мои метания на этом не кончились. Я по-прежнему думал об архитектуре. Иногда работал у своего приятеля архитектора — помогал в оформлении проектов, выписывал детали. Сами архитекторы заниматься этим не любят. И тут этот самый приятель предложил мне участвовать в конкурсе — тогда в Москве решили построить памятную арку в честь воссоединения Украины с Россией. Конкурс был серьёзный, всё делалось по-честному — проекты сдавались под шифром. К моему удивлению, мы прошли первый тур, затем второй и в конце концов оказались в числе призёров, что конечно же для молодых ребят было большим успехом. И вновь зашёл разговор об учёбе в Архитектурном. Ректор готов был зачислить меня сразу на второй курс.

Вы стояли на пороге архитектурной славы?

— Может быть… Но арку решили не строить, и все мои планы рухнули! Вернулся в МИФИ, а там уже троечки появились. Повышенной стипендии я лишился, а это был единственный источник дохода. В общем, решил учиться на физика всерьёз и через год вновь начал получать повышенную стипендию.

Первый ускоритель Дубны - фазотрон.
Первый ускоритель Дубны — фазотрон.
А как попали в Дубну?

— Меня распределили сюда сразу же после окончания института, но я отказался из-за жены. Она закончила консерваторию, а какая в то время могла быть музыка в Дубне?! Меня направили в Курчатовский институт. Сначала я попал к профессору Будкеру. Он устроил мне экзамен по физике на полтора часа, а потом сказал: „Хорошо, я вас беру!“, но оказалось, что у Будкера мест нет. Случился крупный скандал, после которого у меня состоялся разговор с ещё одним начальником лаборатории — Георгием Николаевичем Флёровым. Он не задал ни единого вопроса по физике, но поинтересовался, каким видом спорта я занимаюсь, чем увлекаюсь. А я тогда играл в баскетбол, волейбол, бегал по художественным выставкам… Флёров расспросил меня и о семейном положении, сказал, что, если начну работать у него, Дубны мне не избежать, так как лаборатория переезжает туда. Впрочем, заметил он, в любой момент вы можете уйти и остаться в Москве. Разговор с Флёровым был лёгкий, непринуждённый. Шёл 1956 год. В институте уже был готов ускоритель, на котором мне предстояло работать.

А здесь, в Дубне, кроме своих кто-нибудь видел ваш ускоритель?

— Конечно, помню большое впечатление ускоритель произвёл на Моисеева…

Актёра или академика?

— На Игоря Моисеева, руководителя знаменитого ансамбля танца. Здесь был его концерт. Мы пригласили Моисеева в лабораторию. Наш ускоритель привёл его в восхищение. Игорь Александрович интересовался, как он работает, расспрашивал о деталях… Потом рассказал о себе. Оказалось, что Моисеев родом из этих мест. При нём здесь начиналось строительство канала Москва-Волга.

Ускоритель тяжелых ионов - циклотрон У-400.
Ускоритель тяжелых ионов — циклотрон У-400.
Кроме строительства канала в этих местах произошло ещё одно выдающееся событие — пуск циклотрона…

Возведение канала — событие почти планетарное. Известно, что специально к пуску Суэцкого канала была написана и поставлена знаменитая опера Джузеппе Верди „Аида“. Пуск канала Москва-Волга ознаменовали появлением стихотворения „Два сокола“ о выдающихся вождях советского народа — Ленине и Сталине, чьи фигуры стояли у входа в канал. В школе эти стихи учили наизусть… Ну а пуск циклотрона для широкой общественности прошёл почти незаметно…

Я хочу вернуться к тому времени, когда вы пришли в лабораторию Флёрова. Почему Георгий Николаевич так неожиданно и решительно изменил свои пристрастия в физике? Ведь известно, что во время войны лейтенант Флёров написал с фронта письмо Сталину, в котором убеждал Верховного главнокомандующего в необходимости создания атомной бомбы. Потом Флёров принимал участие в разработке ядерного оружия и вдруг „переключился“ на другие проблемы… Не кажется ли вам это странным?

— Есть люди, которые считают, что у наших физиков после испытаний ядерного и термоядерного оружия появился „синдром раскаяния“. На самом деле этого не было. Перед учёными стояла сложнейшая задача: создать атомное оружие, чтобы можно было противостоять противнику в „холодной войне“. Не следует забывать, что ядерным оружием в СССР занялись практически сразу после войны. Я учился в институте с ребятами всего на пять лет старше меня, но это были люди, которые прошли фронт. Они больше других понимали: чтобы избежать войны, страна должна быть сильной. Огромные средства и ресурсы вкладывались в разработку ядерного оружия. Официальных цифр я не знаю, но говорят, что два года почти все средства, полученные от Государственного займа (а на него подписалась практически вся страна), шли на создание „ядерного щита“. Когда же задача была выполнена, часть учёных вернулась в „чистую“ науку. Среди них был и Флёров.

Но почему он занялся именно тяжёлыми ионами?

— У него было удивительное чутьё, поразительное! Я часто в этом убеждался. Даже не вникая в суть проблемы, он всегда ориентировался в ней очень точно.

Всё началось с поиска новых трансурановых элементов, которые, как считали, должны быть эффективней урана при взрыве?

— Первым был плутоний. Его нарабатывали в реакторах. Кстати, Флёров был блестящим реакторщиком. Когда исследования только начинались, он внёс большой вклад в решение этой проблемы… Но вернёмся к трансурановым элементам. Чем тяжелее элемент, тем у него меньше критическая масса.

Я помню шли даже разговоры, что можно создать атомную мини-бомбу размером чуть ли не с булавочную головку!

— Точно! „Урановая бомба“ и „калифорниевая пуля“ (из калифорния-98) — о них писали фантасты, а в Голливуде поставили пару фильмов… Казалось, по „лестнице элементов“ можно подниматься бесконечно долго. Физики и химики открывали в реакторах один элемент за другим. Однако вскоре выяснилось, что далее 100-го элемента идти таким способом невозможно. Этим в основном занимались американские учёные лаборатории им. Лоуренса в Беркли. Они шли впереди нас. Ещё в военное время известный физик Энрико Ферми впервые заложил в активную зону реактора больше стартового вещества — урана с тем, чтобы трансурановые элементы там накапливались.

С 92-го по 100-й элемент американцы открыли на реакторах?

— Да. Они начали строить большие реакторы раньше нас… Но вдруг работы по синтезу новых элементов застопорились, будто барьер вырос. И тогда американские физики и химики решили попробовать получать новые элементы в ядерном взрыве. Дело в том, что поток нейтронов при взрыве огромен, приблизительно такой же, какой даёт мощный реактор за 25 лет работы!

Это были те самые засекреченные „физические эксперименты“, которые проводились и в Америке и у нас?

— Я до сих пор не могу получить данные по российским экспериментам, так что сколько взрывов было у нас — не знаю. А американские данные опубликованы, у них было пять взрывов. Но надежды учёных тогда не оправдались. „Цепочка элементов“ оборвалась. Мне кажется, что Флёров с Курчатовым обсуждали эту проблему, размышляли, как идти дальше… И тогда родилась плодотворная идея, которая питает нас до сегодняшнего дня.

Нельзя ли в двух словах описать, как рождались элементы в реакторе и в чём суть новой идеи?

— В реакторе нейтроны захватывались ядром урана один за другим. Накапливаясь, они переходили в протоны, и в конце концов возникал новый элемент. Однако после 100-го элемента такого „слияния“ получить не удавалось. Если элемент и рождался, то он существовал столь короткое время, что не успевал захватить следующий нейтрон… Новая идея заключалась в том, чтобы „утяжелять“ ядра не постепенно, вводя в них нейтроны по одному, а сразу, помещая в них большое количество нейтронов и протонов, иными словами, выстреливать одним ядром внутрь другого ядра, как из пушки. Сделать это в реакторе невозможно, так как ядро нужно разогнать до скорости, равной примерно одной десятой скорости света, а это ни много ни мало 30 тысяч километров в секунду. Таких значений скорости можно достичь только с помощью ускорителей.

синхрофазотрон
Дубна располагает уникальными в своем классе источниками заряженных частиц и ядер в широком диапазоне энергий. Среди них сверхпроводящий ускоритель релятивистских и поляризованных ядер — синхрофазотрон.
Значит, чтобы получить новый элемент, нужно проникнуть в ядро и „утяжелить“ его?

— Верно. Ещё алхимики понимали, что для получения нового вещества нужно затратить энергию. Поэтому они грели образцы, били молотом, воздействовали на них химическим способом. Но алхимики не представляли масштабов этой энергии. Только в ХХ веке мы получили представление о ней… Более того, мы научились её получать. К тому же возможности ускорительной техники стали иными: мы можем теперь ускорять тяжёлые частицы. Первые такие эксперименты провели в Институте атомной энергии им. И.В. Курчатова.

Это был принципиально новый подход к получению новых элементов?

— Конечно. Представьте, что вы добавляете в ядро нейтроны не по одному, как в реакторе, а сразу несколько. Взять, например, ядро углерода. У него шесть протонов и шесть нейтронов. Вы разгоняете ядро углерода, „вбиваете“ его в ядро урана и хотите, чтобы оба ядра слились. Но случится ли это? Мы изо всех сил пытались ответить на этот принципиальный вопрос, в основе которого лежали и физические проблемы, и возможности ускорительной техники… Многим казалось, что это тупиковый путь. Академик Лев Андреевич Арцимович, а он для меня авторитет в экспериментальной физике, сказал нам с Флёровым: „Вы хотите столкнуть лоб в лоб два поезда, устроить крушение и при этом получить нечто новое?!“ Он считал, что мы соберём только обломки…

Тем не менее Арцимович сам занимался похожими проблемами, но только в термоядерном синтезе!

— Позже оказалось, что он отчасти прав, но только в том случае, если делать это грубо, напрямую. Совсем иная картина получается, если осуществить „мягкую посадку“ одного ядра в другое. Надо только преодолеть „барьер отталкивания“, а затем ядерные силы сами „скушают пришельца“. И тогда образуется новое ядро, которое ещё должно выжить, а не разделиться мгновенно на две части. Ему нужно охладиться: выбросить нейтроны (один или несколько), тогда и получится новый элемент. Вот чем мы занимаемся по сегодняшний день.

Установка 'Василиса' - сепаратор продуктов реакций полного слияния сложных ядер.
Установка „Василиса“ — сепаратор продуктов реакций полного слияния сложных ядер.
А как это называется по-научному?

— Ядерные реакции под действием тяжёлых ионов, или, коротко, реакции слияния.

И сколько элементов вы открыли?

— Мы начали со 101-го, уже известного. Потом — 102-й, 103-й, 104-й, 105-й…

… который назвали „Дубний“?

— Верно, 105-й — „Дубний“, названный так в знак признания выдающегося вклада в химию и современную ядерную физику международного научного центра в Дубне.

О времени существования новых элементов говорить бессмысленно. Зачем же тогда их изучать? Кому нужны вещества, существующие миллиардные доли секунды? Да и как доказать, что они получены?!

— Не это главное! Чтобы продолжать работу, прежде всего нам самим нужна уверенность в том, что она необходима… Мы обнаружили любопытное явление: время существования элементов с увеличением их массы начало как бы „замедляться“. Флёров назвал эту закономерность „клюшкой“.

Заметки на полях.

В сентябре 1994 года Номенклатурная комиссия Международного союза чистой и прикладной химии выработала рекомендации по определению приоритетов в открытии новых химических элементов и правила присвоения им названий. В открытиях новых трансфермиевых элементов участвовали три основные группы: Радиационная лаборатория им. Лоуренса (Беркли, США), Объединённый институт ядерных исследований (Дубна, Россия) и Общество тяжёлых ионов (Дармштадт, Германия). Комиссия рассмотрела все предложения, а также все прецеденты по наименованию элементов и единогласно признала целесообразным продолжить практику наименования элементов по именам учёных, названиям географических мест и свойствам этих элементов. Однако было решено не называть элементы в честь живущих ныне учёных…
Аналогии с хоккеем что-то не вижу…

— Клюшка — это палка с загогулиной. Очень похоже выглядит зависимость времени жизни элемента от его атомного номера. Почему начиная с определённого номера время жизни новых элементов не сокращается? К примеру, уран существует миллиард лет, 102-й элемент — секунду, 104-й, 106-й и 107-й — десятые, сотые доли секунды… То, что мы обнаружили, я назвал бы явлением из ряда вон выходящим. Наша лаборатория занималась тогда синтезом 104-го элемента, полагая, что он должен жить десятую, сотую долю секунды или даже меньше… Не буду рассказывать о деталях, но, в конце концов, оказалось, что один и тот же хорошо нам известный элемент с атомным номером 95 (америций) может жить миллиарды лет, а может и десятую долю секунды, испытывая один и тот же распад — спонтанное деление. Почему так происходит? Ситуация явно неординарная, в привычные представления не укладывается… Мы продолжили исследования и поняли, что спонтанное деление на самом деле очень сложное явление… По существующим представлениям самопроизвольное деление ядра выглядит как разделение капли жидкости, которая постепенно деформируется и затем разрывается на две части. Так капает вода из крана: капля постепенно вытягивается, а потом отрывается и падает. Эту аналогию придумал ещё великий физик Нильс Бор. Ядро похоже на каплю заряженной жидкости, его раздирают электрические силы, но сдерживают силы поверхностного натяжения. И до тех пор, пока последние превосходят силы отталкивания, ядро не делится. Это так называемая капельная модель ядра. А у нас получалось, что капля, которая по определению является аморфным телом, сначала деформируется, но потом неожиданно процесс деформации останавливается. Почему это происходит? Первый вывод — это не капля! У ядра есть некая структура, как у твёрдого тела…

Установка 'Акулина' для экспериментов с радиоактивными пучками ядер.
Установка „Акулина“ для экспериментов с радиоактивными пучками ядер.
Можно сказать, что вы нашли в жидкости кристаллы и некие конструкции?

— Да. После наших экспериментов теоретики начали разрабатывать новую модель ядра… В упрощённом виде её можно представить так: есть капля, внутри которой при охлаждении появляется своеобразная опорная структура — „снежинка“. Она может замедлить деформацию капли и на определённое время остановить весь процесс. Такая модель вполне объясняет экспериментальный результат… Но как эта „снежинка“ будет вести себя, когда мы начнём синтезировать сверхтяжёлые элементы? Оказалось, что она влияет на время жизни элементов: оно увеличивается. Обнаружив это явление, мы вернулись к нашим прошлым экспериментам, чтобы проверить, а не пропустили ли мы что-то в погоне „за будущим“? Оказалось, что в некоторых элементах, окружающих нас, эта структура проявляется очень сильно.

По-моему, нужен конкретный пример…

— Всё зависит от комбинации протонов и нейтронов в ядре. Чрезвычайно стабилен гелий (два протона и два нейтрона), кислород (восемь протонов и восемь нейтронов), кальций (по двадцать протонов и нейтронов) и, наконец, свинец (восемьдесят два протона и сто двадцать шесть нейтронов). Те цифры, которые я называю, принято именовать „магическими“ в том смысле, что такая комбинация нейтронов и протонов делает связи внутри ядра более сильными, как в кристаллах, где есть определённая закономерность в расположении атомов. Структуры в ядре, очень отдалённо напоминающие совершенные формы кристаллов, возникают в тех случаях, когда мы сталкиваемся с этими самыми „магическими“ числами. Кстати, если бы у свинца не было магической структуры, то он был бы радиоактивным.

Значит, „снежинка“ сильно меняет свойства этого элемента. А можно ли исключить, убрать структуру из ядра свинца?

— Конечно, но для этого нужно нагреть его до невообразимой температуры… Нас же интересовало другое: какой элемент, следующий за свинцом, тоже будет иметь „магическую“ структуру? Расчёты показали, что это 114-й элемент с числом нейтронов 184. Предположительно он будет жить миллионы лет.

Но ведь тогда он может быть и в природе?

— Хороший вопрос… Если теория „капли“ со „снежинкой“ справедлива, то элементы с „магической“ структурой должны стремиться продлить свою жизнь. В том случае, если она „дотянет“ до миллиарда лет, эти элементы могут находиться в земле, как уран, который добывают сегодня.

Если следовать такой логике, то в природе должны быть вещества, которые в нашем понимании живут вечно, но о которых мы ничего не знаем?

— Так и есть! Для нас, живущих на Земле, слово „вечно“ определяется возрастом нашей планеты, который составляет около 4,5 миллиарда лет. В принципе наш материальный мир — это „материк“, окружённый „океаном нестабильной материи“, но в этом океане есть „острова“, и мы пытаемся к ним приблизиться. Если мы правильно понимаем то, что на самом деле происходит внутри ядра при ядерной реакции, можно сделать такой вывод: открытый в Германии 112-й элемент в виде двух атомов живёт миллионные доли секунды, он ещё находится в „океане нестабильности“, поблизости от нашего „материка“. Тогда другие, более тяжёлые элементы будут находиться на „острове стабильности“, на который нам так хочется попасть…

Образно говоря, в ХIХ веке Дмитрий Иванович Менделеев изучал „материк“, который он описал в своей системе элементов, в ХХ веке открыт некий „полуостров“ — трансурановые элементы, а теперь вы пытаетесь перебраться на „остров стабильности“. Получается своеобразная „Курильская гряда“ в физике, не так ли?

Ю. Ц. Оганесян (Россия) и А. Армбрустер (Германия)
Лауреаты премии им. Л. Майтнер Европейского физического общества по ядерной физике Ю.Ц. Оганесян (Россия) и А. Армбрустер (Германия).
— Синтезировать сверхтяжёлые элементы пытаются на протяжении тридцати с лишним лет во Франции, в Германии, в СССР, в Соединённых Штатах, в Японии… Однако в результате экспериментов регулярно получается ноль. Как интерпретировать этот результат? То ли мы ещё не добрались до „острова“, то ли его вообще нет. В конце концов, возможное существование „острова стабильности“ — пока только гипотеза… А стоит ли заниматься проверкой гипотезы в наше сложное время?

Что вы имеете в виду?

— Вспомните, как десять лет назад звучали заявления о том, что наука кончилась… Чтобы иметь возможность работать, надо было совсем по-иному подходить к своему делу. Я собрал коллег и сказал, что есть два сценария приближения конца. Первый — катастрофа: институт закрывают, и второй — медленное умирание. Мне пришла в голову аналогия с плодовым деревом. К примеру, если яблоню поливать, она даёт двадцать яблок, если не поливать — всего пять, а потом одно… Но пока дерево сохнет, можно что-то придумать… Я предложил действовать по второму сценарию: заявить, что одно „яблоко“ мы вырастим обязательно, и это будет суперъяблоко! Мы должны были выбрать и решить достойную задачу, иначе вообще не имело смысла этим заниматься…

Вы решили вырастить „райское яблоко“?

— Да! Для достижения цели нам нужно было повысить чувствительность опыта не в два раза, а в тысячу раз! Я снова процитирую академика Арцимовича. Лев Андреевич говорил: „Если ты хочешь улучшить свою аппаратуру в два-три раза, занимайся “вылизыванием„ всех её параметров, а если хочешь улучшить её в десять раз, то тебе надо её выбросить и создать новую“.

А если в тысячу раз?

— Забыть то, что было, и начать всё с начала… Многие считали, что ваш покорный слуга спятил… Мы простились с прошлым в 1991 году. Убрали из главного зала всё оборудование, можно было в футбол играть, и начали проектировать свой ускоритель. Здесь же, в Дубне, изготовляли основные элементы, сами монтировали… Понятно, что надо было находить нестандартные, оригинальные ответы на все вопросы и решать проблемы, которые появлялись неожиданно и в огромном количестве. В общей сложности эпопея с ускорителем продолжалась семь лет!

Экспериментальная установка для изучения реакции слияния-деления слабовозбуждённых компаунд-ядер.
Экспериментальная установка для изучения реакции слияния-деления слабовозбуждённых компаунд-ядер.
Когда ускоритель заработал, у вас появилась возможность добраться до своего „острова“?

— Оказалось, что и с ускорителем это непросто! Попытаться подойти к „острову стабильности“ можно, но для этого нужно, чтобы сверхтяжёлое ядро имело много нейтронов. В реакции с тяжёлыми ионами добиться этого очень трудно. Есть определённые пропорции в начальных ядрах, которые нарушить невозможно, значит, надо попытаться сделать так, чтобы избыток нейтронов изначально был в сталкивающихся ядрах… Ясно, что обычные элементы для этого не подходят, нужны искусственные, к примеру плутоний. Но не плутоний-239, который накапливается в реакторах и используется в ядерной энергетике или в ядерном оружии, а плутоний-244: у него на пять нейтронов больше. Такой элемент был только в США. Я поехал в Америку, в Беркли, к своим друзьям-конкурентам и предложил им поставить новый эксперимент с плутонием-244… Они были в нерешительности, говорили, что подобное уже делалось и ничего не получилось…

После первых переговоров меня пригласили в другую лабораторию, в Ливерморе, и попросили объяснить, что именно я собираюсь исследовать. Я рассказал, что хочу добраться до „острова стабильности“, для чего в качестве мишени предполагаю использовать плутоний-244, а в качестве снаряда — кальций-48. Из всего существующего на земле кальция 97% — это изотоп кальций-40, у него в ядре 20 протонов и 20 нейтронов, а у редкого изотопа кальций-48 протонов на восемь больше. Вместе получается пять „лишних“ нейтронов у плутония и восемь у кальция — всего тринадцать. Без них, другим путём, мы на „остров“ не попадём… В Ливерморе ответили: будем делать, но как? где? Я считал, что их специалисты должны приехать в Дубну. У нас уже был более мощный ускоритель, плюс к этому мы научились получать пучки кальция-48. С помощью руководства Минатома мы добыли этот уникальный материал. Его производят в Екатеринбурге. Один грамм кальция-48 по мировым ценам стоит 250 тысяч долларов. Нам же нужно четыре грамма каждый год…

Меньше нельзя?

— Наша лаборатория и так побила мировой рекорд по его экономии. С кальцием-48 мы получили очень интенсивный пучок и приступили к синтезу 114-го элемента. Когда наблюдали его первые атомы, столкнулись с любопытным явлением. Оказалось, что 114-й настолько стабилен, что не испытывает спонтанного деления вообще. Он подвержен другому типу радиоактивного распада — альфа-распаду, при котором масса ядра уменьшается на два протона и два нейтрона, и в результате получается 112-й элемент. Он также не делится, но в процессе альфа-распада переходит в 110-й элемент, и только затем происходит спонтанное деление… Такую весьма необычную картину никогда ранее физики не наблюдали. Мы сделали вывод: спонтанное деление ядра происходит после того, как начальное ядро испытает несколько альфа-распадов. Иными словами, само тяжёлое ядро не делится — оно стабильно, и, чтобы произошло деление, нужно понизить его массу (атомный номер). Образно говоря, вы как бы спускаетесь с „горы“, отрываетесь от „материка“, оказываетесь в „море нестабильности“ и наконец взбираетесь на „остров стабильности“, скорее — на берег этого острова.

Красивая картина!

— Если продолжить рассуждения в этом направлении, то можно поставить эксперимент со 116-м элементом, тогда придётся снова „катиться с горы“ через 114-й и далее. И только после этого вы вновь окажетесь в „море нестабильности“.

Но есть же, наверное, предел?!

— Возможно. Чтобы это узнать, надо двигаться дальше, получить 118-й элемент и посмотреть, что будет происходить с ним. Всегда не исключены неожиданности!

И всё-таки, зачем всё это нужно? Неужели только ради удовлетворения любопытства физиков?

— Ответ очень простой: мы получили то, что надеялись получить. Раньше была только гипотеза, а теперь она стала реальностью, так как подтверждена экспериментально.

Что было для вас самым трудным за эти годы?

— Если вы имеете в виду жизненные трудности — то дефолт 1998 года. У людей зарплата сразу упала в два с половиной раза. Как ни странно это звучит, главные трудности возникают не в самой науке, а вокруг неё. Нам приходится доказывать полезность своей работы, отстаивать престиж профессии. К учёным во все времена относились, как к чудакам, а на самом деле именно они обеспечивали прогресс цивилизации.

Расскажите чуть подробнее о своей лаборатории.

— Когда я стал директором, а было это в 1990 году, в лаборатории работали 530 человек. По моим представлениям, и половины было бы вполне достаточно… Люди должны трудиться интенсивно и зарабатывать так, чтобы хотелось заниматься делом. 25 человек нам пришлось уволить. Они прекрасно поняли, что в нынешних условиях плохо работать недопустимо, и ушли сами, без обиды. Потом наступил второй этап реорганизации, не менее трудный. Я вновь собрал сотрудников и сказал, что у них достаточно высокая квалификация, чтобы решать проблемы любой сложности, однако для нашей прямой работы столько работников не нужно и финансировать их труд из бюджетных средств невозможно. Как выход я предложил развивать прикладные исследования, но не те, которые нравятся тому или иному научному сотруднику, а те, что востребованы, и самим искать источники финансирования. Я был убеждён, что если мы сможем создавать технологии мирового уровня, а у нас для этого были все основания, то ими заинтересуются в развитых странах, тогда появятся выгодные контракты и можно будет нормально жить и работать…


Учёные Объединённого института ядерных исследований и Ливерморской национальной лаборатории (США) в Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флёрова. 1995 год.
Мы вышли на международный рынок, где нас не ждали. Была страшная война с конкурентами, но мы выстояли, потому что умели использовать ядерные технологии для самых разных целей. Это не только создание трековых мембран, о которых широко известно, но и решение других, подчас очень сложных проблем. К примеру, по просьбе наших западных коллег мы включились в работу по исследованию метаболизма плутония в организме человека. Есть много предприятий, где этот элемент получают и перерабатывают. В мире накоплены сотни тонн плутония. Его воздействие на живой организм представляет большой интерес для современной радиобиологии. Обычный плутоний-239 в высшей степени опасен: если ввести его в организм человека, это приведёт к летальному исходу. Исследовать воздействие плутония, заменив другим элементом (аналогом), неправомерно. Но есть так называемый безопасный плутоний-237, который „живёт“ всего сорок дней, он исключительно удобен для медицинских экспериментов. Одно условие: плутоний-237 должен быть очень чистым. Примеси опасных изотопов плутония не должны превышать 0,000001%. Получить его можно было только у нас, и мы взялись за работу. Группа радиобиологов из Англии приехала в Дубну убедиться, что мы можем это сделать. Наши специалисты разработали технологию получения плутония ещё в тысячу раз более чистого, чем они просили! Когда англичане увидели это, то не поверили своим глазам. Руководители группы заявили, что они сделают инъекцию плутония себе и готовы провести эксперимент на „собственной шкуре“.

Надеюсь, выжили?

— Иначе мы не заключили бы очень интересный контракт!.. Радиобиологи в Англии уже провели эксперименты на мужчинах, потом на женщинах и детях, а теперь изучают действие плутония-237 на беременных женщинах…

Всё-таки страшновато: плутоний и беременные женщины!

— Обследование больных с помощью плутония-237 оказалось гораздо более эффективным, чем при использовании привычного нам рентгена, так как плутоний сам излучает рентгеновские лучи малой дозы. Новый метод менее вреден, чем рентгеновский… Наши работы с плутонием расширяются, мы ведём их совместно с английскими биологами — признанными лидерами в создании прогрессивных методов исследований человеческого организма в мире.

Средства, которые мы зарабатываем по прикладным проектам, не только обеспечивают деятельность лаборатории, но и идут на её развитие. Наверное, поэтому наши сотрудники не уезжают за границу. „Утечки мозгов“, как теперь говорят, у нас не наблюдается. Я получаю много писем из лабораторий Франции, Германии, Бельгии и США с просьбой порекомендовать того или иного сотрудника для постоянной работы у них, но желающих уехать пока не было. Сегодня в лаборатории работают 220 человек. Это вовсе не значит, что так будет всегда. Если появится необходимость расширить то или иное направление, можно пригласить на работу по контракту сотрудников из других институтов… Тут у нас никаких ограничений нет. А постоянно держать в штате больше людей не имеет смысла. Здесь должны быть только те сотрудники, без которых невозможно обойтись.

В начале заседания президиума РАН Юрий Цолакович Оганесян точно и в то же время образно сказал о той цели, во имя которой они так неистово работают:

Известно, что все элементы, от самого лёгкого — водорода до самого тяжёлого — урана, составляют окружающий нас мир. Это значит, что время их жизни больше, чем возраст самой Земли. Все элементы тяжелее урана образовались когда-то в процессе нуклеосинтеза, но не дожили до наших дней. Сегодня их можно получить только искусственным способом. Гипотетически ядро может существовать в элементах с атомными номерами 160, 170 и выше, однако граница намечается значительно раньше. Причина — в нестабильности самого ядра. Поэтому вопрос о пределах существования элементов должен быть адресован физикам-ядерщикам. Нельзя исключить, что „остров стабильности“, который мы ищем, не последний. Если „магические комбинации“ работают, то могут быть более „далёкие“ ядра. Сейчас теоретики рассматривают структуру сверх-сверхтяжёлых ядер вплоть до массы 500. Мы же обсуждаем свойства ядер массой 300. Но я должен сказать, что даже столь недалёкое продвижение в область больших масс ядер значительно расширяет предел существования элементов в природе. И это, пожалуй, есть основной вывод нашей работы“.

Наука и жизнь

Статьи близкой тематики:
Острова стабильности.  Ю. Ц. Оганесян.
Из чего всё состоит.  М. И. Каганов.
Современная форма таблицы Менделеева.  Р. Сайфуллин, А. Сайфуллин.

2007 Copyright © AstroSearch.ru Мобильная Версия v.2015 | PeterLife и компания
Пользовательское соглашение использование материалов сайта разрешено с активной ссылкой на сайт
Яндекс.Метрика Яндекс цитирования