Автограф юбиляра

Об экзотике в науке и в жизни

Профессор Ю.Э.Пенионжкевич работает в Лаборатории ядерных реакций имени Г.Н.Флерова Объединенного института ядерных исследований с 1965 года после окончания физического факультета Воронежского государственного университета. За время работы в лаборатории он сформировался как ведущий ученый в области физики атомного ядра, внес большой вклад в физику тяжелых ионов. Им был впервые получен ряд важных результатов по механизму ядерных реакций с тяжелыми ионами, синтезу и исследованию новых ядер у границ ядерной стабильности, по разработке и созданию крупных физических установок на пучках ускорителей тяжелых ионов в Дубне и крупнейших научных центрах мира. 6 апреля Юрию Эрастовичу исполнилось 80 лет. В канун юбилея он ответил на вопросы Евгения МОЛЧАНОВА.

Какой была прошедшая семилетка ОИЯИ для развития того направления ядерной физики, которым занимается ваш коллектив?

В этот период мы активно занимались исследованиями с использованием пучков экзотических ядер для обнаружения новых эффектов, связанных с особенностями их взаимодействия. Это были необычные ядра, имеющие кластерную структуру и нейтронное гало. Естественно было предположить, что такая необычная структура должна проявляться в механизме их взаимодействия с другими ядрами. Между тем эксперименты были достаточно сложными, так как требовали высокой эффективности аппаратуры из-за малой интенсивности пучков радиоактивных ядер и высокого разрешения по энергии, массе и заряду образующихся продуктов реакции. Нам удалось создать соответствующую методику и использовать ее на пучках экзотических ядер (^6,8Не, ^9,11Li и др.). Конечно, большое значение в успехах этих экспериментов имели уникальные пучки высокой интенсивности, получаемые на наших ускорителях.

Практически это была одна команда ускорительщиков и физиков, которые понимали друг друга и стремились к одной цели - получению результата на ускорителе и на физической установке. Нами был обнаружен новый интересный эффект глубоко подбарьерных реакций с галообразными ядрами. Наши теоретики смогли объяснить этот эффект и придумали для него новый механизм - последовательное слияние ядер. Это имело важное значение не только для фундаментальной физики, но и для смежных областей науки, например астрофизики, так как в корне меняло весь сценарий нуклеосинтеза в области легких ядер. За эти работы в течение семилетки мы были трижды удостоены премии ОИЯИ. Вместе с коллегами из Франции професорами С.Галесом и Д.Гиймо-Мюллером я был удостоен премии имени Г.Н.Флерова.

Мы продолжали сотрудничество с французским национальным центром GANIL и Институтом ядерной физики в Орсе. Здесь в экспериментах используется аппаратура, изготовленная в нашем секторе, - система диагностики пучков CAVIAR и нейтронный детектор 4 -геометрии. Эти работы поддержаны грантами Министерства науки Франции (CNRS) и Национального института ядерной физики (IN2P3). И что особенно приятно, по материалам этой совместной работы нашими молодыми коллегами были защищены диссертации.

Кстати, о молодых. Средний возраст сотрудников сектора около 60 лет. Мы понимаем, что нужен приток молодежи, и делаем все, чтобы это произошло. Я с коллегами веду курс физики тяжелых ионов в Национальном исследовательском ядерном университете МИФИ на 1-й кафедре (заведующий В.А.Матвеев). Студенты старших курсов проходят у нас практику. Они зачислены в ЛЯР и получают по половине оклада инженера. Мы также ведем курс физики тяжелых ионов вахтовым способом в Воронежском государственном университете и Национальном университете имени Л.Н.Гумилева в Астане. Установили контакты с Приволжским федеральным университетом в Казани. Сейчас у нас трудятся пять магистров из этих вузов. Они являются полноценными сотрудниками сектора, участвуя в экспериментах на ускорителях. Здесь надо поблагодарить руководство УНЦ за ту большую помощь, которую оно оказывает в учебном процессе и организационных делах.

А как формировался ваш коллектив?

Это было давно. Тогда в ЛЯР не было ни секторов, ни начальников. Были тематические группы, которые занимались актуальными, по мнению Георгия Николаевича Флерова, исследованиями. В группе было шесть молодых человек. Руководил группой тогда еще молодой кандидат наук Ю.Ц.Оганесян. Что мне навсегда запомнилось? Когда мы, студенты Воронежского университета, приехали в ЛЯР на диплом, принял нас директор ЛЯР, тогда еще член-корреспондент АН СССР Георгий Николаевич Флеров, о котором мы были много наслышаны в связи с атомной проблемой и письмом Сталину. Он лично занимался подбором кадров в молодую лабораторию и лично беседовал с каждым, попадавшим в ее лоно. При этом вместе с нами он пригласил к себе тогда уже ведущих специалистов ЛЯР - Оганесяна, Донца, Друина и Карнаухова. Потом только я понял, что он лично формировал научные коллективы под этих ученых и подбирал на свое усмотрение молодые кадры для них. Вот тогда, после собеседования я был отдан в группу Оганесяна, который согласился меня взять к себе на диплом, и с тех пор уже около 50 лет работаю с ним, считая себя его учеником.

Группа у нас образовалась из шести человек - Сергей Карамян, Иван Кузнецов, Борис Пустыльник, Юрий Музычка и два аспиранта из Таджикистана. Тогда Ю.Ц. еще занимался ускорителями, но уже "прикипел" к физике ядерных реакций, и мы с согласия Г.Н. (так именовали Флерова) стали заниматься интереснейшей, насколько я тогда понимал со слов старших товарищей, проблемой - делением тяжелых возбужденных атомных ядер. Молодость и энтузиазм делали нас настолько фанатиками своего дела, что мы по нескольку суток, практически до конца экспериментов на ускорителе, не уходили домой. Ю.Ц. привез нам из Еревана джезву для варки кофе, и мы все превратились в кофеманов. Крепкий молотый кофе спасал нас от хронического недосыпания.

Часто к нам в измерительный центр заглядывал Г.Н. и интересовался результатами. Мы тогда впервые обнаружили последовательное тройное деление ядер (именно за это открытие и получили премию Ленинского комсомола) - процесс, являющийся одним из каналов распада сверхтяжелых составных ядер, которые могли привести к образованию сверхтяжелых элементов.

Конечно, большую роль в выборе научной тематики сектора сыграл Г.Н. Его характер, не терпящий застоя и кропотливого изучения того или иного явления (мы не палата мер и весов, как он любил выражаться), приводил к тому, что уже через несколько лет он требовал резко поменять тематику исследований, так как старая, одобренная или предложенная им самим, уже не казалась актуальной. Таким образом, мы непрерывно меняли методики и установки и начинали заниматься новыми для нас исследованиями. С одной стороны, это было интересно и заставляло нас активно участвовать в самых актуальных направлениях физики тяжелых ионов. С другой стороны, зачастую приводило к довольно поверхностному изучению отдельных проблем и потере приоритета в обнаруженных нами явлениях.

В конце 70-х годов нашей группой на установке ДЭМАС были впервые обнаружены оболочечные эффекты в характеристиках деления тяжелых ядерных систем, мы наблюдали кумулятивный эффект при образовании частиц высокой энергии, обнаружили новые закономерности образования ядер в реакциях передачи нуклонов (кстати, этому была посвящена моя кандидатская диссертация, которую я защитил в 28 лет). Однако эти результаты после нас были детально исследованы в других лабораториях и там они были признаны в качестве новых явлений с соответствующим приоритетом. Таким образом, стало очевидно, насколько широки и многообразны исследования механизмов ядерных реакций на тяжелых ионах. Полученные результаты содержали совершенно новую и даже подчас неожиданную информацию и существенно расширили наши знания и понимание ядерно-физических явлений в области высоковозбужденных ядер. Подобные исследования механизма реакций не только со стабильными, но и радиоактивными пучками, продолжаются в нашем секторе до сих пор.

В это же время нами был создан на пучке циклотрона У-400 прецизионный магнитный спектрометр МСП-144, который обладал высоким разрешением по импульсу и широкой фокальной плоскостью. Это позволяло идентифицировать многочисленные продукты ядерных реакций и с высоким разрешением по энергии и координате измерять их характеристики. На этом спектрометре был проведен цикл исследований по изучению реакций с вылетом быстрых заряженных частиц. Нами было обнаружено, что при взаимодействии двух ядер под передними углами могут рождаться высокоэнергетические частицы с максимально возможными энергиями (вблизи т.н. кинематического предела). Мы увлеклись этими исследованиями, тем более что подобных экспериментов в мире не делалось. Здесь большую роль в постановке экспериментов и в интерпретации результатов сыграли коллеги К.Борча, Э.Герлик, Р.Калпакчиева, Нгуен Хоай Тьяу, Н.К.Скобелев, А.В.Белозеров.

Таким образом, по настоянию Г.Н. мы начали заниматься синтезом и исследованием свойств супернейтронных ядер легчайших элементов. Это сверхтяжелые изотопы водорода, гелия, лития и бериллия. И в дальнейшем мы нисколько не пожалели, что занялись именно этими исследованиями. Здесь с использованием прецизионного магнитного спектрометра МСП-144 были синтезированы ядра на границах нейтронной стабильности и обнаружены резонансные состояния в ядерных системах за границами стабильности. Так в семидесятые годы по инициативе Георгия Николаевича в ЛЯР появилось еще одно новое направление - экзотические ядра и пучки радиоактивных ядер. Он до конца жизни его поддерживал. Эти исследования до сих пор являются основными для нашего сектора.

Какие задачи стоят в новой семилетке?

Как-то разогнавшись в предыдущей и получив интересные результаты, мы думаем нарастить наши методические возможности и с еще большим энтузиазмом вгрызаться в границу нуклонной стабильности. Здесь мы рассчитываем на использование нового магнитного анализатора высокого разрешения (установка МАВР), которую запустили два года назад. Это позволило в пять раз увеличить эффективность эксперимента. В скором времени должен быть модернизирован ускоритель У-400М и существенно расширен диапазон частиц и энергий. Это позволит на новом уровне решать задачи по синтезу и исследованию свойств экзотических ядер у границ нуклонной стабильности. Я надеюсь на молодое поколение, которое с энтузиазмом продолжит начатое нами дело. Ну а наша задача - передать им тот опыт и знания, которые мы копили десятилетиями. Кстати, хочу издать учебное пособие по экспериментальной физике тяжелых ионов, которое, надеюсь, поможет нашим молодым коллегам быстрее включиться в исследования. Большая надежда на контакт с теоретиками, без которых невозможна интерпретация полученных в эксперименте результатов.

Надеемся расширить наше международное сотрудничество, в первую очередь, с ускорительным центром GANIL, где создается одна из мощнейших фабрик пучков радиоактивных ядер SPIRAL-2. Здесь мы уже участвуем в нескольких проектах. Будем продолжать сотрудничество с Циклотронной лабораторией Ювяскюльского университета (Финляндия) по изучению ядерных реакций и свойств ядер у границ нуклонной стабильности. В прошлом году мы начали совместные исследования реакций на пучках радиоактивных ядер Циклотронной лаборатории Техасского университета (США) и по нашему предложению был проведен первый эксперимент. К сожалению, санкции, введенные против России, затронули и наш международный Институт, что сделало затруднительным активное сотрудничество с научными центрами других стран и контакты с зарубежными коллегами. Но я надеюсь, что в скором времени наше сотрудничество возобновится и будет развиваться. В общем, планов много, желания на их реализацию тоже хватает.

В середине 80-х годов в Институте оживленно обсуждались вопросы организации научных исследований: сектор или проект? Не утратила ли свою эффективность лабораторная инфраструктура? Не мешает ли основной научной работе текучка и т.д. А как сегодня?

Лаборатория ядерных реакций давно перешла на структуру, соответствующую проектам, и сектора практически создаются под конкретные задачи. Отделы в научных подразделениях отсутствуют. Это более гибкая система, позволяющая подстраиваться под конкретную возникающую задачу. У нас в проблемно-тематическом плане одна научная тема и подтемы, соответствующие разным проектам. Такая организация исследований позволяет распределять ресурсы от ускорительного времени до финансирования, минуя промежуточные инстанции (отделения, отделы). Мне кажется, что такая организация оптимальна, и подтверждение этому - призовые места в конкурсе научных работ ОИЯИ. Да и текучки стало меньше. Наш небольшой административный аппарат берет на себя большинство организационных функций, освобождая нам существенное время для науки. Здесь я хотел бы отметить одну, на мой взгляд, важную проблему. Наша молодежь в последние годы перестала готовить диссертации. Трудно предположить, с чем это связано. Скорей всего, подготовка диссертаций требует времени, а роль таких работ обесценилась. Ученая степень не влияет ни на зарплату, ни на особое продвижение по службе. Мое мнение, что за ученые степени надо существенно повысить доплаты, причем делать это дифференцированно, в зависимости от значимости работы. Ведь удалось повысить доплаты за академические звания.

Серия ваших конференций EXON по сути не меняется. Конечно, вносятся в программу новые темы, добавляются новые участники, но суть остается. Как идет подготовка к следующей конференции?

Я не согласен с такой формулировкой. Каждый EXON в последнее время проходит раз в два года. Оказывается, что за это время происходит много научных событий и появляется много новых результатов, которых набирается на пять дней плотных заседаний симпозиума. Да и новые темы появляются для обсуждения, включая прикладные исследования и сверхтяжелые элементы. Мы проводим эти симпозиумы при поддержке российских федеральных университетов в городах, где они находятся (Калининград, Казань и др.), поэтому частично программу составляем с учетом интересов университетов. Эти симпозиумы играют большую роль в выработке программы совместных исследований с ведущими научными центрами мира, интерес к ним все возрастает. Если на первом симпозиуме в 1991 году обсуждались результаты и перспективы сотрудничества между ОИЯИ и научными центрами IN2P3, то уже на прошедшем в сентябре 2018 года в Петрозаводске к соучредителям присоединились еще четыре ведущих научных центра - GANIL, RIKEN, GSI и MSU.

На этих симпозиумах докладываются результаты совместных исследований и планы коллабораций по созданию экспериментальных установок для совместных исследований на строящихся в этих центрах ускорительных комплексах радиоактивных пучков SPIRAL-2 в GANIL, FRIBs в МSU, FAIR в GSI, DRIBs-3 в Дубне и ускорительный комплекс в RIKEN.

Организация международных симпозиумов по экзотическим ядрам стала одной из самых интересных страниц в моей научной жизни. Первый симпозиум мы провели в Форосе (Крым) в сентябре 1991 года через несколько недель после так называемого путча, в результате которого на даче в Форосе был "пленен" первый и последний президент СССР М.С.Горбачев. Вся партийная номенклатура разбежалась из находящегося рядом с дачей санатория ЦК КПСС, и нам удалось договориться с руководством санатория об его аренде. Однако напуганный предыдущими событиями директор попросил получить на это разрешение в управлении делами ЦК КПСС, которое тогда возглавлял Кручина. За это непростое дело взялся член оргкомитета симпозиума А.Г.Артюх. Не будучи членом КПСС, он проник к управделами и тот не глядя подмахнул нам бумагу с разрешением. Здесь необходимо сделать печальное отступление - через несколько недель Кручина загадочным образом выпал из окна своей квартиры. Так уж случайно сложилось, что практически все EXONы, а их прошло уже восемь, сопровождались изменениями в руководстве тех федеральных образований или университетов, которые принимали непосредственное участие в их проведении. После Фороса был уничтожен СССР, после Байкала, Ханты-Мансийска, Владивостока, Калининграда были сняты губернаторы этих областей. Это чисто случайные события, однако они отражались на организации таких симпозиумов. Нам не везло в том смысле, что налаженные нами на самом высоком уровне связи внезапно сразу после симпозиума, к сожалению, прерывались. К слову, EXON-2020, который должен был проходить в Петергофе, несколько раз откладывался из-за пандемии.

Я горжусь тем, что нам удается организовывать такую представительную и, как следует из отзывов участников, полезную для ученых, инженеров, преподавателей университетов, аспирантов и студентов конференцию, которая проходит на территории Российской Федерации. Конечно, такого уровня научное мероприятие мне не удалось бы организовать без поддержки дирекции ОИЯИ и Лаборатории ядерных реакций. Я благодарен В.А.Матвееву, М.Г.Иткису, Ю.Ц.Оганесяну и С.Н.Дмитриеву за непосредственное участие в этом симпозиуме и большой вклад в его организацию. Приятно, что руководители ведущих научных центров в области физики тяжелых ионов - FAIR в Германии, SPIRAL-2 во Франции, RIB в RIKEN в Японии, FRIB facility в MSU в США воспринимали этот симпозиум как свой и активно содействовали его развитию.

Надо заметить, что коллеги из других центров стали устраивать сателлитные симпозиумы по экзотическим ядрам, продолжая наши традиции. Так, в 2013 году конференция по экзотическим ядрам прошла в Кейптауне (Южная Африка) и в 2014 году - в Варне (Болгария). Мы провели симпозиум EXON-2018 в Петрозаводске. Были завязаны контакты с физиками из Карельского федерального университета, которые сильно заинтересовались сотрудничеством с ОИЯИ. Все начинается с вопроса - а при чем здесь мы и экзотические ядра? Однако после нескольких лекций, которые мы читаем в этих университетах под названием "Экзотические ядра и высокие технологии" интерес к таким мероприятиям возрастал и переходил в сплошной восторг и взаимопонимание. Особую роль играли сателлитные школы для студентов и преподавателей университетов, где проходили симпозиумы. И в этом тоже наше будущее.