От тайны атомного ядра - к тайне жизни
80 лет назад в СССР родилась ядерная физика. 10 октября 1932 года в Харькове в Украинском физико-техническом институте было проведен выдающийся эксперимент по расщеплению атомного ядра, результаты которого существенно повлияли на дальнейшее развитие науки в Советском Союзе.
Имена будущих академиков К. Синельникова, А. Вальтера, А. Лейпунского, Г. Латышева, совершивших опыт, стали известны всей стране.
После успешного расщепления атомного ядра в Харькове было открыто финансирование строительства Высоковольтного корпуса и Большого электростатического генератора.
В 1940 году сотрудники УФТИ Фридрих Ланге, Владимир Шпинель и Виктор Маслов подали заявки на изобретение атомной бомбы, а также методов наработки урана-235. В Харькове впервые была предложена ставшая впоследствии общепринятой схема взрыва с использованием обычной взрывчатки для создания критической массы с последующим инициированием цепной реакции.
Интересно, что тогда харьковским ученым… не поверили, сочли изобретение фантастическим, и лишь в 1946 году они получили свидетельство о приоритетности их разработки шестилетней давности. И Большой электростатический генератор в Харькове некоторое время уже после войны был единственной установкой в Советском Союзе, пригодной для получения экспериментальных данных, так называемых «ядерных констант», необходимых для разработки атомной бомбы.
Сегодня в Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», признанный национальным достоянием Украины, входит пять подразделений, каждым из которых могло бы гордиться любое европейское государство: Институт физики плазмы, Институт физики твёрдого тела, материаловедения и технологий, Институт плазменной электроники и новых методов ускорения, Институт теоретической физики, Институт физики высоких энергий и ядерной физики. В ННЦ входит также три обособленных подразделения: Научно-исследовательский комплекс «Ускоритель», Научно-технический комплекс «Ядерный топливный цикл», Научно-производственный комплекс «Возобновляемые источники энергии и ресурсосберегающие технологии» и на подходе самое последнее слово мировой физической науки - исследовательская ядерная установка «Источник нейтронов, основанный на подкритической сборке, управляемой линейным ускорителем электронов».
Медиа-компания «Время» выяснила, чем 80 лет спустя здесь занимаются наследники творцов советского атомного проекта.
«Магический кристалл» для БАКа
Иван Неклюдов
Генеральный директор Национального научного центра «Харьковский физико-технический институт», заслуженный деятель науки и техники Украины, академик НАН Украины Иван Неклюдов на минувшей неделе вернулся из Киева с хорошей новостью. На специализированной секции НАНУ единогласно было одобрено выдвижение коллектива ученых ННЦ «ХФТИ» с работой на тему «Динамика пучка частиц в кристаллах» на Государственную премию Украины в области науки и техники. Посвящена она прохождению пучков электронов через кристаллы, взаимодействию с кристаллами и изменению их свойств.
- Мне было очень приятно слышать отзывы коллег об этой работе, что она - мирового значения, - говорит Иван Матвеевич. - И, как и 80 лет назад, подобные работы сулят перспективы рождения совершенно уникальных новых направлений науки и техники.
Подробности об этой разработке рассказывает директор НИК «Ускоритель», директор Института физики высоких энергий, член-корреспондент НАНУ Анатолий Довбня:
- Это открытие состоит в том, что небольшой (по сравнению с огромными многотонными магнитами) кристалл может «повернуть» пучок ядерных частиц, дать ему новое направление. Как известно, грандиозный исследовательский проект Большой адронный коллайдер (сокращённо БАК), построенный в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований (ЦЕРН) на границе Швейцарии и Франции, - это ускоритель заряженных частиц на встречных пучках. Здесь возникла проблема: если увеличивать интенсивность излучений, на встречных пучках, упрощенно говоря, появляются посторонние фоны, которые «забивают» полезные сигналы. С помощью наших кристаллов можно «увести» фоны туда, где нет детекторов. И таким образом обеспечить чистоту эксперимента. Сейчас на БАКе практически открыт бозон Хиггса (частица, ради которой и создавалась эта установка стоимостью более $10 млрд.).
Семь сотрудников ННЦ «ХФТИ» - соавторы этого открытия. Это, прежде всего, начальник отдела Павел Сорокин, Леонид Левчук и молодые сотрудники - недавние выпускники физико-технического факультета Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина.
Интересно, что БАК, словно государство в государстве, имеет собственную конституцию, обязывающую всех, кто задействован в беспрецедентном эксперименте, который позволит, как считают ученые, проникнуть в святая святых мироздания и возникновения жизни, участвовать и в его финансировании. Но, учитывая исключительную роль наших сотрудников и понимая, что Украина не в состоянии финансово принимать участие в проекте, наших сотрудников признали соавторами этого открытия. Физики нуждаются в рекламе своих достижений и страны, финансирующие проект, это понимают.
К сказанному остается добавить, что с 1992 года ученые ННЦ «ХФТИ» получили 12 Государственных премий в области науки и техники, что можно назвать своеобразным рекордом среди постсоветских научных организаций.
Пучок нейтронов как убийца… раковых клеток
Анатолий Довбня, Иван Неклюдов, Александр Волобуев
ННЦ «ХФТИ» активно сотрудничает с целым рядом международных организаций и научных центров, таких как МАГАТЭ, ЦЕРН, Объединённый институт ядерных исследований в Дубне и другими. В институте функционирует региональный центр системы международной ядерной информации МАГАТЭ.
В 2009 году в ХФТИ впервые в мире была сфотографирована внутренняя структура атомов. Были получены фотографии электронных облаков атома углерода.
И если 80 лет назад расщепление ядра атома лития вскоре привело к изобретению атомной бомбы, то сегодня в ННЦ «ХФТИ» готовят новую «бомбу», призванную стать убийцей раковых клеток, а значит служить исцелению человека.
Как уже писала газета «Время», в 2010 году при финансировании США и с участием Аргонской национальной физической лаборатории началось строительство на базе ННЦ «ХФТИ» новейшего источника нейтронов - реактора на подкритической сборке, который называют безопасным ядерным реактором будущего.
- Идея новых способов генерации энергии в мире стала известна по работам итальянского физика, Нобелевского лауреата Карло Руббиа, - рассказывает ученый секретарь ННЦ «ХФТИ» Александр Волобуев. - У нас в институте инициатором создания такой установки выступил доктор физико-математических наук Иван Карнаухов, и эти работы были включены в наши программы по атомной науке и технике.
А первые научные публикации по этой тематике в ННЦ «ХФТИ» появились еще в 1989 году. Теоретические основы безопасной ядерной энергетики будущего еще в 60-е годы обосновывал е
заслуженный деятель науки и техники, крупнейший специалист в области электродинамики, ускорительной физики и физики плазмы Н.А. Хижняк. Но денег на реализацию этой идеи в нашей стране не было.
В апреле 2010 года на международном форуме по ядерной безопасности было озвучено решение избавиться от запасов высокообогащенного урана, хранящихся в Украине. Одним из мест хранения урана был ННЦ «ХФТИ». В обмен Украина, за счёт финансирования от США, должна получить низкообогащённый уран для исследовательских установок, а также осуществить строительство завода по производству изотопов в медицинских целях.
Это дело оказалось настолько новым, что не сразу определились, какие финансовые вложения в проект понадобятся. Изначально полагали $7 млн., сейчас эта сумма увеличилась до $65 млн. Уже выполнены все необходимые проектные работы и ученые вышли на этап строительства специального здания для нового реактора.
С его появлением можно будет говорить о развитии в Украине новых направлений ядерных технологий и ядерной медицины. В частности, о нейтронзахватной терапии.
- И хотя лечение с помощью нейтронов - новое направление ядерной медицины и его еще предстоит осваивать, понятно, что оно крайне необходимо, - подчеркивает Анатолий Довбня. - Говорили об этом давно, но не было прорыва в медицине и фармакологии. Сегодня фармацевты научились делать препараты с большим содержанием бора, врачи научились «сажать» их в пораженные опухолями места, туда направляется пучок нейтронов, который взаимодействует только с опухолью. И раковая клетка уничтожается!
Вторая цель установки - производство радиоизотопов для диагностики и создания фармпрепаратов с радиоактивными метками для томографов.
С помощью харьковских изотопов можно будет не только диагностировать, но и лечить людей. Существует несколько изотопов очень эффективных с точки зрения терапии. Пучки нейтронов в сочетании с изотопной терапией и томографами - это самый современный путь борьбы с онкозаболеваниями.
