Об’єднаний інститут ядерних досліджень (ОІЯД) у Дубні — це унікальна міжнародна організація, до якої входять 18 країн-учасниць, зокрема Україна. Тут, як і в Європейському центрі ядерних досліджень (ЦЕРН), працюють найкращі світові уми в галузі фізики високих енергій. Про те, над якими проектами сьогодні працює цей інститут, а також про роль українських науковців та України загалом у сучасних дослідженнях у галузі фізики, в інтерв’ю Укрінформу розповів виконувач обов’язків віце-директора ОІЯД у Дубні, член-кореспондент РАН Григорій Трубніков.
— Григорію Володимировичу, за якими основними напрямками Ваш інститут проводить дослідження сьогодні і в яких із них беруть участь українські вчені?
— У нас в інституті вісім лабораторій із різних напрямків фундаментальних досліджень. Три базові напрями, за якими у нас проводяться дослідження — це ядерна фізика, конденсовані середовища (фізика твердого тіла та нейтронна фізика) та фізика високих енергій (фізика елементарних частинок). За всіма цими трьома напрямками українські вчені беруть активну участь у проведенні фундаментальних та прикладних досліджень.
Потрібно зазначити, що всі ці наукові групи та чудова наукова взаємодія Дубни з Україною виникли «не раптом» і мають найбагатшу історію. Біля джерел розвитку фізики високих енергій в Україні стояв легендарний академік Микола Миколайович Боголюбов, стараннями якого в Києві було організовано Інститут теоретичної фізики. Цей крок дав колосальний поштовх до розвитку фізичних інститутів, наукових шкіл та базових кафедр університетів України. Звісно, дуже важлива у цьому роль Національної академії наук України. Учні Боголюбова та його послідовники, серед яких академік НАН О.Г.Загородній та член-кореспондент НАН Г.М.Зинов’єв, зараз дуже активно розвивають та зміцнюють наукові зв’язки українських інститутів не лише з Дубною, а й із ЦЕРНом, іншими найбільшими європейськими та американські фізичні лабораторії.
Якщо говорити про ОІЯД, то вчені та фахівці з України працюють у всіх сучасних та затребуваних напрямках та галузях фундаментальної науки, що робиться у Дубні. Наприклад, досить велика група українських молодих учених працює у нашому інституті на імпульсному ядерному реакторі, який використовується для досліджень у галузі фізики конденсованих середовищ, зокрема нейтронної фізики. Минулого року молода команда співробітників ОІЯД, двоє українців та один росіянин, отримали премію президента України для молодих вчених за піонерські дослідження в галузі властивостей розчинів фулеренів та досліджували їх на пучках нейтронів із нашого реактора ІБР-2М. Дослідження присвячене опису рідинних наносистем, що мають унікальні керовані властивості для подальшого їх використання в біомедичних цілях.
— Скільки українських вчених сьогодні працює у Дубні?
— Загальна чисельність інституту — понад 4000 осіб, із них понад 1200 — наукові співробітники. Україна історично є однією з ключових держав-учасниць інституту, а група українських вчених – однією з найчисленніших. Сьогодні це близько 40 науковців, які працюють за контрактом тут у Дубні. Плюс до цього кілька десятків українських фахівців приїжджають у відрядження до нас в інститут протягом року.
— Як відбувається вибір вчених для роботи у Вашому інституті?
— Від кожної країни вчених у Дубну спрямовує Повноважний представник країни-учасниці. Представником України у нашому інституті є Перший заступник керівника Державного агентства з питань науки, інновацій та інформатизації, академік НАН України Борис Вікторович Гриньов. Він чудовий організатор науки та гарячий прихильник розвитку відносин з ОІЯД.
— Які внески має робити держава для того, щоб науковці брали участь у дослідженнях ОІЯД?
— Загальний річний бюджет інституту у 2014 році становить близько $150 млн, і кожна країна вносить свій щорічний внесок до цього бюджету. При цьому частка України є досить значною. Внесок країни-учасниці розраховується, виходячи з кількох факторів: валовий національний продукт (ВНП), шкала ООН та інші. Агентство з науки, інновацій та інформатизації підтримує фундаментальну та прикладну науку та приділяє найсерйознішу увагу як розвитку ОІЯД, так і розвитку через Дубну фізики високих енергій в Україні. Завдяки цьому ми маємо дуже добрі конструктивні відносини з урядом України, який регулярно та повно вносить свій внесок до ОІЯД.
“Науки не буває національною, як не буває національної таблиці множення” – так колись сказав А.П. Чехов. Вкладення у фундаментальні дослідження – це надійна перспектива для розвитку наших держав, а ОІЯД – це наша спільна наукова база, де такі дослідження реалізовуються.
— Хто в інституті ухвалює рішення, на які саме дослідження треба витратити ці гроші?
— Усі рішення щодо розвитку того чи іншого великого наукового проекту, чи напрямки приймаються у нас міжнародною Вченою радою Інституту, куди входять 49 відомих учених з усього світу. Затверджуються ці рішення та вносяться до бюджету Інституту Комітетом повноважних представників країн-учасниць, який збирається двічі на рік у Дубні. Далі в ході розвитку проекту, ми здійснюємо бюджетні витрати на оплату контрактів та договорів на постачання обладнання та матеріалів для наукової інфраструктури з підприємствами країн-учасниць Інституту, звісно, зокрема й з українськими підприємствами та НДІ.
— З якими українськими підприємствами Ваш інститут співпрацює?
— Ми активно взаємодіємо з багатьма українськими підприємствами та НДІ. Слід зазначити, що технологічний рівень багатьох із них найвищий за світовими мірками. Це, зокрема, Харківські науково-дослідні підприємства щодо створення нових матеріалів та елементів детекторів для фізики високих енергій. Це, звичайно, Новокраматорський машинобудівний завод, який нам робить унікальні вироби зі сталі для прискорювальних комплексів кількох лабораторій. Я говорю про елементи магнітних систем циклотронів та синхротронів. З Новокраматорськом у нас досить великі багаторічні контракти.
Дуже цікава у нас співпраця останні два роки із «Львівською політехнікою». Вони мають сучасну лабораторію магнітних вимірювань. Вони роблять різні феромагнітні зонди, датчики для вимірювання магнітних полів з унікальними точностями, що працюють при кріогенних температурах. Декілька таких унікальних приладів вони вже поставили нам у 2013 р. Прилади, які робить Львів, ми вже використовуємо, наприклад, для вимірювання полів у надпровідних магнітах, каналах транспортування пучків заряджених частинок, інших магнітних елементах. Це унікальне обладнання.
На базі Харківського фізико-технічного інституту нещодавно створено сучасне підприємство «Світлодіодні технології». Воно розвиває нові енергозберігаючі технології, виробляє унікальну кабельну продукцію для детекторів великих експериментальних установок, а також світлодіодних елементів. Ми плануємо активно працювати з ними та обговорюємо зараз технічні завдання для обладнання, яке вони за контрактом могли б поставити на комплекс НІКА.
Ще з низкою українських металургійних підприємств ми зараз обговорюємо питання про те, що, можливо, вони нам робитимуть складні еліптичні вакуумні камери з нержавіючої сталі. Там найвищі вимоги до чистоти металу, до чистоти поверхні, до якості зварних швів, корпусної міцності та багато інших нетривіальних технологічних аспектів.
— Григорію Володимировичу, чи виробляє Україна надпровідні магніти для вашого інституту?
— Поки що безпосередньо надпровідні магніти Україна не виготовляє для нас — не впевнений, що є такі можливості для масового виробництва, хоча напрямок перспективний. Наші надпровідні магніти для проекту НІКА – це унікальна розробка Дубни, know-how, ми їх збираємо та випробовуємо самі тут в інституті. Харків зараз починає брати участь у проектуванні таких магнітів. Буквально нещодавно я мала зустріч із представниками Харківського університету ХНУ, які беруть участь у розрахунку надпровідних магнітів для майбутнього колайдера в Дубні. У березні приїжджають троє студентів-дипломників ХНУ, які освоюватимуть кріогенні технології та братимуть участь у кріогенних випробуваннях магнітів для НІКА.
— Відомо, що в Україні існує виробництво спеціальних кристалів для детекторів, які сьогодні вдало використовуються у великому адронному колайдері ЦЕРНу. У чому полягає їхня унікальність і чи є до них інтерес у Вашому інституті?
— Так, в інституті сцинтиляційних матеріалів у Харкові створено унікальне підприємство: лінія вирощування кристалів із сцинтиляційних матеріалів. Технологія виробництва цих кристалів є проривом у сфері фізики високих технологій. Такий кристал – це чудовий детектор, проходячи через який частинки, що народжуються в результаті ядерної реакції, залишають спалах світла. Так можна виміряти енергію частинок і надалі за допомогою додаткових детекторів відновлювати траєкторії їх руху з фантастичною точністю. Крім Харкова, ніхто на пострадянському просторі таких речей робити не вміє.
Щодо нашого інституту, у нас зараз розвивається проект НІКА. Це флагманський проект країн-учасниць, так званий проект класу мега-сайєнс, який ініційований ОІЯД та підтриманий Російською Федерацією та кількома країнами, у тому числі й Україною. І ось у головному детекторі на колайдері НІКА, який називається MPD (багатоцільовий детектор, від англ. MultiPurpose Detector), одна з найвідповідальніших систем — електромагнітний калориметр, сподіваємось, буде створена в Україні, що й стане її внеском у міжнародний проект. Ми попередньо про це домовились.
— Яка на сьогодні перспектива створення проекту НІКА у Дубні?
— Проект уже споруджується. Він був схвалений урядовою комісією під головуванням В.В.Путіна у 2011 році. І наш інститут зараз активно реалізує цей проект. Ми розпочали серійне виробництво багатьох елементів для колайдера та для детектора. Минулого року ми провели міжнародний конкурс з вибору будівельних компаній, які займатимуться будівництвом будівель, тунелю для колайдера та павільйону для детектора. Сподіваємось, що вже у вересні цього року ми почнемо лити фундаментну плиту для цього комплексу. Повний цикл будівництва займе, за оцінками проектувальників, близько 4-х років.
— Це буде колайдер такого плану, як у ЦЕРНі?
– Не зовсім. У ЦЕРНі колайдер має периметр 28 кілометрів — це величезний масштаб. У нас периметр буде 503 метри. Зовнішня форма колайдера схожа на бігову доріжку стадіону: дві дуги, з’єднані двома прямолінійними секціями. Крім того, на відміну від ЦЕРНу, у Дубні споруджується колайдер низьких енергій – це дуже складна прискорювальна споруда. У світі ніхто таких речей ніколи не робив. Це унікальна технологія, унікальний проект.
— Чи є у вашому інституті практика розміщення наукових програм у науково-дослідних базах інших держав-учасниць? Які програми можуть бути розміщені в Україні?
— Одна з таких програм — це сцинтиляційні матеріали та кристали для детекторів. Це той напрямок, куди наш інститут готовий вкладати і інтелектуально, і у вигляді технологій, і у вигляді фінансових ресурсів, розвиваючи інфраструктуру та одержуючи натомість унікальну продукцію у вигляді вкладу України в НІКА. Це те, що ми разом розвиваємо з українськими колегами, насамперед із Харкова.
Другий напрямок стосується інформаційних технологій. Наш інститут спільно з Академією наук України створили у Києві GRID-центр для обчислень та обробки великих масивів даних. Така GRID-система обробки та зберігання інформації сьогодні працює для великого адронного колайдера у ЦЕРНі. Тобто дані, які генеруються в ході ядерних реакцій, записуються, а далі для їх обробки використовуються кілька десятків центрів, з’єднаних надшвидким оптоволокном, по всьому світу, зокрема, у Дубні та Києві.
У Києві зараз створено один із найпотужніших на пострадянському просторі вузлів такої GRID-решітки, центр з обробки даних. Таку саму GRID-систему ми зараз створюємо для НІКА. Упевнений, що GRID-центр у Києві буде використовуватись і для НІКА.
Ще у нас є чудовий спільний проект із «Львівською Політехнікою» щодо створення виробничої високотехнологічної бази для розробки та виготовлення феррозондів та іншої магнітометричної апаратури для фізичних комплексів та прикладних цілей.
Ну і нарешті, ми активно працюємо з ВНЗ України, запрошуємо до нас на виробничу та дипломну практики студентів, є гранти Повноважного представника. З цього року організовуємо 2-місячні літні студентські школи, куди вони потрапляють виключно на конкурсній основі. Така освітня діяльність нашого інституту розвиває наукові кадри у всіх країнах-учасницях.
— Яке прикладне значення мають дослідження, що проводяться у Дубні?
— У Лабораторії ядерних реакцій імені Г.Н.Флерова в Дубні для дослідження радіаційної стійкості електронних мікросхем ми опромінюємо досить великі обсяги чіпів, електронних компонентів для космічної корпорації. На реакторі проводимо дефектоскопію різних механізмів та відповідальних елементів для авіації та космосу, наприклад, лопатки турбін реактивних літаків. Проводимо нейтронно-активаційний аналіз ґрунтів, рослин, досліджуємо структуру кристалів, якість сплавів. Це активно затребуване промисловістю.
На НІКА ми плануємо, окрім фундаментальних досліджень, займатися також прикладними роботами. Наприклад, розвиток надпровідних технологій (ВТСП) – це прямий шлях до енергозбереження. Кріогенні технології використовуються в нафтогазовій промисловості, наприклад, для ефективного зрідження газу для його транспортування. Плануються (і вже зараз активно проводяться) дослідження у галузі ядерної та радіаційної медицини, космічної біології.
— Чи займається ваш інститут технологіями переробки ядерних відходів? Чи можливі проекти знезараження ядерного палива, наприклад, такого, яке поховано на Чорнобильській АЕС?
— У нас проводяться експерименти щодо дослідження та розвитку методик, які можуть призвести до отримання ефективних технологій переробки ядерних відходів. Ми опромінюємо невеликі зразки із подібних матеріалів пучками заряджених частинок. Досліджуємо, як після цього поводяться ці зборки, дивимося спектри виходу нейтронів і т.п. Але це, звісно, відбувається не так на промисловому рівні, але в дослідному. У цій галузі прикладної науки Дубна одна із розвинених дослідницьких центрів.
Щодо переробки ядерного палива, похованого на ЧАЕС, мені здається, що подібні проекти та витівки мають обговорюватися на рівні держави, якщо така ідея в принципі є реалістичною. Тому що це витратний та вкрай відповідальний проект з усіх точок зору. Оскільки опромінювати таке паливо через стінки захисту практично неможливо, значить потрібно створювати установку на місці. Це масштаб не інституту, це є масштаб держави. Ми можемо тільки пропонувати методики.
— Чим інститут у Дубні найбільше пишається?
— Звичайно ж, це фундаментальні, світового рівня результати у галузі синтезу надважких елементів. Близько десяти елементів у таблиці Менделєєва було відкрито саме у Дубні. На мою думку, все зі 102-го і до 118-го, за винятком буквально кількох. За досягнення Дубни, 105-й елемент названий Дубнієм (Db). Нещодавно ось 114-й та 116-й були названі Флеровий (на честь засновника Лабораторії Ядерних реакцій – академіка Г.Н.Флерова) та Ліверморій (на честь наших партнерів – Ліверморської Лабораторії у Берклі, США). І найближчим часом ми очікуємо, що 115-й елемент отримає назву, яку Дубна пропонує.
Крім того, слід віднести до світових результатів наші піонерські дослідження у галузі релятивістської ядерної фізики. У цьому плані нас прославив знаменитий синхрофазотрон, на якому було відкрито нові елементарні частинки та нові ефекти у фізиці високих енергій. І звичайно, ми пишаємося внеском наших теоретиків та експериментаторів у фізичні дослідження, які проводяться в ЦЕРН, у тому числі і у відкриття бозона Хіггса. Центром колективного користування для вчених багатьох країн є дослідницький імпульсний атомний реактор з унікальними параметрами. Обов’язково, нашим проривом стане колайдер НІКА, потенціал відкриттів на цій установці точно Нобелівського рівня.