Версия для печати
Вернуться к списку

Островитянин

На днях СМИ протрубили о научной сенсации: в Лаборатории ядерных реакций имени Г. Н. Флерова (ЛЯР) Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) синтезирован 112-й элемент периодической таблицы Менделеева. На следующее утро в благородном семействе ядерщиков поднялся шум: щепетильное научное сообщество потребовало уточнений. Во-первых, это был международный эксперимент - помимо сотрудников ЛЯР в нем принимали участие ученые из Швейцарии и Польши. Во-вторых, группа авторов во главе с научным руководителем ЛЯР академиком Юрием Оганесяном синтезировала 112-й элемент еще в 1999 году. Что, впрочем, нисколько не умаляет уникальность нынешнего эксперимента, поскольку на этот раз образование 112-го элемента было подтверждено не физическим, а химическим способом. Кроме того, результаты опыта стали независимым подтверждением синтеза сверхтяжелых элементов (СТЭ) с атомными номерами (Z) 114 и 116, которые появились на свет все в той же Дубне. Всего же при участии и под руководством академика Оганесяна было синтезировано 16 трансурановых элементов (102-118). Результат непревзойденный. Но если справедливость все-таки восторжествует, Нобелевскую премию Юрий Цолакович Оганесян получит отнюдь не по совокупности заслуг.

Алхимия и жизнь

В эпоху соревнования двух систем произошла тотальная политизация ядерной физики, и каждый синтезированный элемент рассматривался как доказательство преимущества капитализма или социализма. Сначала в этом соревновании лидировали США, у которых были самые мощные реакторы. Однако на фермии (Z=100) американцы споткнулись, и их триумфальное шествие по таблице Менделеева приостановилось. Вместе с американцами поперхнулась фермием и вся ядерная физика.

В ту пору относительно юный Юрий Оганесян уже работал в Дубне, причем физиком он стал за компанию, а в знаменитую лабораторию Георгия Флерова попал по случаю - в другой лаборатории, куда он выдержал экзамен, не оказалось свободной должности. А оригинальный до непредсказуемости Флеров зачислил выпускника МИФИ в штат только за то, что тот увлекался волейболом, баскетболом и бегал по выставочным залам.

И не прогадал. Именно Оганесян предложил вместо последовательных нейтронных инъекций, которые практиковали американские физики, вгонять, как из пушки, с огромным ускорением, одно предварительно "утяжеленное" нейтронами ядро в другое. Примерно тем же занимались средневековые алхимики, обрабатывавшие исходные образцы молотами. И в принципе они были на верном пути, но при этом даже приблизительно не представляли количества энергии, необходимого для получения новых элементов. Американцы тоже были обречены на неудачу, поскольку разогнать ядро в реакторе до необходимой скорости (одна десятая скорости света) невозможно практически - не та "пушка". В ЛЯР для этой цели использовали сильноточные ускорители тяжелых ионов (У-200, У-300, У-400 и У-400М), к разработке и созданию которых Юрий Оганесян приложил не только голову, но и руки.

Сегодня на личном счету академика Оганесяна три открытия, одиннадцать изобретений и более двухсот пятидесяти научных работ. Но вот что примечательно: мировое признание Юрий Цолакович приобрел именно за открытие метода холодного слияния массивных ядер, которым сегодня пользуются ядерные лаборатории на всех континентах. И произошло это еще в начале научной карьеры, когда будущий многократный номинант на Нобелевскую премию слыл чуточку пижоном и в свободное время носился на водных лыжах по глади Московского моря.

Ядерный трофей

После 101-го элемента физики из Дубны благодаря методу Оганесяна поставили синтез СТЭ в буквальном смысле на поток и, как правило, были первыми. В крайнем случае - приходили на финиш ноздря в ноздрю с основными конкурентами из США и Германии. Но оказалось, что синтезировать новый трансурановый элемент намного проще, чем зафиксировать свой приоритет. Например, Георгию Флерову, который руководил лабораторией до 1990 года, не присудили Нобелевскую премию только за то, что он участвовал в создании атомной бомбы, хотя при награждении западных физиков, работавших по ту сторону ядерной баррикады, на этот нюанс внимания не обращали.

Не прошел "фейсконтроль" в Стокгольме и академик Оганесян. Последний раз, когда 114-й элемент был у него уже в кармане, а 116-й на подходе, дорогу перешла Радиационная лаборатория им. Лоуренса в Беркли, заявившая о фантастическом успехе - синтезе сразу Z=116 и Z=118. Однако триумф руководителя американского проекта Виктора Нинова продолжался недолго, поскольку выяснилось, что результаты были фальсифицированы. Нинов остался без работы, тем не менее американские представители в Нобелевском комитете предпочли свою игру и вместе с позором Беркли выплеснули достижение Дубны.

Как сказали "Итогам" в ОИЯИ, Оганесян с самого начала сомневался в результатах, полученных Лоуренсовской лабораторией, поскольку тот метод, который применили в Беркли, в Дубне был забракован еще четверть века назад: американцы бомбардировали свинцовую мишень ионами криптона. По мнению же Юрия Оганесяна, чтобы пробиться в заветную область предельно тяжелых элементов, надо было использовать в качестве мишени самый тяжелый изотоп плутония с массой 244, а в качестве "снаряда" - изотоп кальция-48, один грамм которого стоит 250 тысяч долларов. На год работы требуется как минимум четыре грамма, и хорошо, что кальций-48 производится в России. А вот плутоний-244 - только в США, поэтому академик Оганесян отправился в Беркли с предложением совместно поработать над их ошибками. И, конечно же, получил вежливый отказ. Зато лабораторию в Ливерморе предложение заинтересовало, не имел возражений и Госдеп. Так были синтезированы Z=116 и Z=118. Уже без подвоха.

Но был момент, когда Юрий Оганесян перестал видеть смысл в изнурительной гонке по ступеням таблицы Менделеева. Дело в том, что продолжительность жизни урана миллиарды лет, менделевий (Z=101) протягивает до полураспада 56 суток, резерфордий (Z=104) превращается в осколки уже на 70-й секунде, а 112-й элемент вообще живет микросекунды. Даже великий Нильс Бор полагал, что именно на резерфордии оканчивается стабильная материя, а все, что лежит за этим Рубиконом, практического значения не имеет - уже 104-й, по его мнению, можно использовать разве что в качестве научного трофея. Этот авторитетный приговор лишал перспектив не только физиков-ядерщиков, но и военных, которые мечтали о миниатюрных ядерных устройствах (одна пуля, "отлитая" из калифорния-98, теоретически способна уничтожить городской квартал), а вместе с ними и все человечество, которому было обещано избавление от энергетических проблем на веки вечные.

Острова стабильности

Гениальный Флеров не слишком верил предсказаниям, даже научным: "Теоретики захватили журналы и предлагают тривиальные вещи". Он же обратил внимание на то, что с увеличением атомного веса скорость распада ядер СТЭ в относительных величинах существенно понижается. Оформленное графически, это наблюдение вошло в обиход под названием "клюшка Флерова". Кроме того, еще в 1962 году в ЛЯР неожиданно обнаружили, что "тяжелый" уран имеет как бы две жизни: в одном случае его ядра распадаются в течение 1016 лет, в другом - всего за 0,3 микросекунды. Это открытие похоронило идею Нильса Бора, который считал, что ядерное вещество является аморфной материей типа заряженной капли жидкости.

Дальнейшая разработка теории ядра показала: атомная материя обладает некой внутренней структурой, позволяющей СТЭ существовать достаточно долго - может быть, даже миллиарды лет. Академик Оганесян представляет эту внутриядерную "конструкцию" в виде снежинки. Кстати, если бы такой же структурой обладала капля воды, она была бы впечатляющих размеров. Попал под такую каплю - считай, что принял душ...

Колониям трансурановых долгожителей академик Оганесян присвоил экзотическое наименование "острова стабильности" и выдвинул очередное революционное предположение: некоторые наиболее стойкие СТЭ вполне могли затаиться где-то в недрах Земли. Для проверки этой гипотезы в тоннеле под Альпами, куда не проникают космические лучи, поместили специальную регистрирующую аппаратуру: если приборы зафиксируют факт полураспада, СТЭ можно будет добывать и обогащать, как золотоносную породу. Однако приборы пока молчат, и академик Оганесян уже сделал поправку: скорее всего, первый остров в "архипелаге стабильности" начинается не со 114-го элемента, а со 108-го или даже со 106-го. Но, как бы там ни было, и от искусственного "выведения" трансурановых гигантов отказываться никто не собирается. В ход пошла уже "магическая" физика.

Речь идет об особой комбинации протонов и нейтронов в ядре. Например, чрезвычайно стабилен кислород, потому что имеет восемь протонов и нейтронов. У кальция эта пропорция - 20 к 20, у свинца - 82 к 126. Даже имеющий слегка подмоченную репутацию Z=114 станет долгожителем, если в его ядро "утрамбовать" вместо 174 нейтронов 184. Однако технических возможностей решить эту проблему пока нет - объективная реальность не поспевает за полетом физической мысли. Пока что не поспевает.

В 1991 году, когда из старого оборудования было выжато все возможное и ЛЯР оказалась на грани ликвидации, Оганесян принял решение строить принципиально новый ускоритель. Многие считали, что он просто выжил из ума, тем не менее был построен ускоритель, которому по сей день нет равных в мире. Попутно российскому ученому удалось доказать, что при желании физика невидимых для глаза тяжелых ионов может быть весьма рентабельна. Чтобы не только элементарно выжить, но и финансировать чистую науку, академик Оганесян предложил развивать прикладные исследования.

Так в структуре ЛЯР появился специальный отдел, разрабатывающий на продажу технологии мирового уровня. Например, исключительным спросом сейчас пользуются трековые мембраны, изготовленные на основе ядерных технологий. Радиобиологи из Англии покупают в Дубне плутоний-239, который оказался в тысячу раз чище, чем они заказывали. Кроме того, специалисты ЛЯР делают для других стран на заказ ускорители. Именно поэтому зарплаты в лаборатории не такие уж ничтожные, и утечки мозгов, несмотря на многочисленные предложения, отсюда не наблюдается в принципе. Впрочем, Юрий Оганесян считает, что причина вовсе не в дензнаках, а в особой творческой атмосфере. Например, физик из Японии, который у себя на родине получал бы несоизмеримо больше, по доброй воле задержался в лаборатории на третий срок, окончательно обрусел и уже не шарахается от рюмки водки как черт от ладана.

Были времена, когда и научный руководитель ЛЯР получал по приглашению ежемесячно. Это были очень щедрые предложения...

Безусловно, Нобелевский комитет может и дальше заваливать кандидатуру Оганесяна, но вместе с тем все понимают, что сейчас он и его уникальная команда ближе всех подошли к решению проблемы синтеза в "весомом" количестве уникального ядерного вещества, критическая масса которого - миллиграммы. В перспективе это не только практически вечные кардиостимуляторы и двигатели для космических аппаратов, которые будут способны совершать сверхдальние путешествия, но и атомная электростанция или ядерная бомба в кармане.

Кто окажется первым, тот и будет владеть миром.