Экзотические ядра  в космосе и в лаборатории —  Совет РАН в Дубне


https://www.youtube.com/jinrtv

В Дубне прошло заседание Совета Российской академии наук по физике тяжелых ионов. Поскольку тематика, связанная  с тяжелыми ионами, сконцентрировалась в Объединенном институте ядерных исследований, обсуждение проходило не в Москве, а именно здесь. В  работе Совета приняли участие специалисты из ведущих институтов не только России, но и Франции, и Германии, поскольку рассматривались проекты —  как Дубны, так  и зарубежных научных центров.

Юрий Оганесян, академик РАН, научный руководитель Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ: «Мы пригласили наших зарубежных коллег, которые тоже делают  большой проект  по тяжелым ионам – такой же большой центр будет в Дармштадте, такой большой центр  есть во Франции, в ГАНИЛе. Профессор Левитович, который первым делал доклад, является одновременно заместителем директора по науке в ГАНИЛе, он является представителем Комитета по ядерной физике в Дубне. Он делал обзор всего, что делается в мире. Мы должны в деталях все знать и потом уже стартовать со своим будущим».

Академик Юрий Оганесян в своем докладе рассказал об исследованиях ядер, удаленных от линии бета-стабильности – это одно из трех научных направлений Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ. Профессор Марек Левитович (ГАНИЛ) сообщилоб исследованиях по физике экзотических ядер в Лабораториях мира.

Марек Левитович, заместитель директора по науке  ГАНИЛ (Франция): «Физика экзотических ядер – это одно из самых главных направлений в ядерной физике, которая развивается в Дубне и во всех Лабораториях мира. У нас связи отличные, уже более 30 лет совместные эксперименты ведутся и в Дубне, и за рубежом. В моем случае – во Франции.  Так что я думаю, что новый проект – это очень существенный момент для того, чтобы  поддержать эту коллаборацию на совершенно другом уровне, на очень высоком уровне и по физике, и по новым установкам.  Физика экзотических ядер связана сегодня с тем, как мы понимаем весь мир, как понимаем то, что произошло много лет тому назад, в начале, и что происходит сегодня, для того, чтобы получить  разные новые изотопы, как в столкновениях  нейтронных звезд».

Сегодня обсуждается новый проект  Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ. Планируется, что на базе фрагмент-сепаратора ACCULINNA-2 будет построен комплекс накопительных колец — электрон-ионный коллайдер с рекордной светимостью. В течение текущей 7-летки  должны сделать технический проект. И это будет   один из мега-проектов, таких, как NICA.

Вынесенный на обсуждение Совета РАН проект (DERICA — Dubna Electron-Radioactive Ion Collider fAcility) признан перспективным и достаточно амбициозным в плане потенциала открытий, способным выдвинуть ОИЯИ на мировой уровень в данной области.

Марек Левитович, заместитель директора по науке ГАНИЛ (Франция): «Я надеюсь, что это первое совещание по новому проекту —  точно не последнее. Я уверен, что новый проект получится, что он будет построен, конечно, даст отличные результаты через несколько лет».

На заседании Совета РАН шла речь о реконструкции ускорителя У-400М, повышении энергии и интенсивности первичного пучка, что позволит на новом уровне решать задачи по синтезу и исследованию свойств экзотических ядер у границ нуклонной стабильности. У-400М  является источником первичных пучков большой интенсивности для  ACCULINNA-2. Совет РАН одобрил научную программу исследований на комплексе У-400М/АКУЛИНА-2 до 2023 года, а также выразил заинтересованность в планах на более далекую перспективу.

Фрагмент-сепаратор ACCULINNA-2 –  установка для проведения исследований  в области легких экзотических ядер вблизи границ нуклонной стабильности. Эта установка новая, и она работает как швейцарские часы. На фрагмент-сепараторе получены радиоактивные пучки нужного качества, такие как гелий 6, гелий 8, литий 11, литий 9, бериллий 12, бериллий 14 – нейтроноизбыточные ядра и протоноизбыточные ядра.  С  помощью ACCULINNA-2 будут  получены результаты мирового уровня. Речь идет об амбициозной программе исследований по поиску экстремально нейтроноизбыточного ядра водорода 7.  Также есть программа исследований нейтронодефицитных ядер.

Юрий Оганесян, академик РАН, научный руководитель Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ: «То, то сейчас делается в штучных количествах, это настолько мало, что трудно понять – как они устроены. Например, сегодня говорили водород 7 – один протон и 6 нейтронов. Для нейтронной звезды это обычное дело — там один протон и 14 нейтронов могут быть вокруг. А здесь на бровях, что называется,  получается  только такая система. Если оттуда 1 протон убрать,  то там останется  6 нейтронов. А что такое 6 нейтронов – абсолютно не знаю, потому, как никогда не имели в жизни возможности  посмотреть, как нейтрон взаимодействует  с нейтроном, как нейтрон рассеивается на нейтроне, потому что нет такой мишени. Поэтому таким хитрым способом, получая   очень нетроноизбыточную материю (после того, как она распадается, выбрав ту часть, которая состоит из нейтронов), мы пытаемся понять, как бы эта часть себя вела, если была бы еще в гравитации. И еще бы — сжать. Если мы будем знать, как она себя ведет без гравитации, насколько она рыхлая, то дальше мы можем пересчитать эту рыхлую частицу на систему, которая будет сжата еще – так, как сжата в нейтронной звезде. Надо поддать чуть-чуть, и это точно там будет, потому что считается, что плотность звезды больше, чем плотность ядра, по меньшей мере, в два раза. Это серьезно. То, что эта нейтронная звезда где-то далеко, и мы  дотянуться не можем —  это еще ничего не значит.  Есть силы, которые больше, чем ядерные силы, и  под действием этих сил материя  (а там материя размером с Солнце, или больше) ведет себя по-другому. Это есть очень такая фундаментальная наука, она в этом и заключается».

Получение и изучение свойств ядер, удаленных от линии стабильности, — одно из самых интересных и интенсивно развивающихся научных направлений в мире.   Это проблемы в области астрофизики. Используя пучки экзотических ядер, ученые исследуют картину нуклеосинтеза. Изучение свойств  ядерной материи в экстремальных состояниях дает важную информацию о свойствах микромира и позволяет  моделировать  различные процессы, происходящие во Вселенной. Эксперименты по синтезу  экзотических легких ядер  интенсивно проводятся в Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ. Эти работы ведутся в сотрудничестве с такими  центрами, как GANIL, Франция и RIKEN, Япония.

Юрий Оганесян, академик РАН, научный руководитель Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ: «Этот навал проектов, которые есть в мире – в Японии, в Корее, в США, в Европе – 6-7 проектов будет реализовано до 2022 года, но ни одного проекта после 22 года, а что будет? И как будет? Вопрос стоит  одинаковый для всех, но для нас он стоит, мне кажется, особенно остро. И мы должны ответить на этот вопрос в любом случае. Не сейчас, так потом. Будем думать — куда мы идем, что делаем. Тем более, что в физике этой сейчас меняется все. Я говорил в своем докладе: все считали, что  там уран, тяжелые компоненты космических лучей образуются во взрывном процессе. Теперь говорят: нет, совсем холодная нейтронная звезда – большой объект, масса которого равна массе Солнца и даже больше. Две такие звезды – такие танцы звезд друг с другом – потом они запутываются. Но она холодная и большая, сверхплотная — на пределе. Стоит туда еще немного чего-нибудь добавить  — и эта вся конструкция меняется. И вот когда две звезды сходятся вместе — сейчас даже пытаются сделать фильмы, когда они сближаются – такое громадное количество выбрасывается во Вселенную этого вещества, что можно объяснить все элементы. А мы видим в космических лучах – тяжелее железа, а железо получается в большом количестве. Идея принадлежит Виталию Лазаревичу  Гинзбургу, лауреату Нобелевской премии. Публика не приняла сразу, половина людей думала, что этого не может быть, а другая половина, к которой и я принадлежу – почему, собственно, не может быть? Потому что они не взаимодействуют друг с другом, нейтронные звезды  — холодный объект, но их миллиард. Кто даст голову на отсечение, что из миллиарда за 10 тысяч лет  они ни разу не провзаимодействуют друг с другом. Такие утверждения — излишне строгие, все может быть. Вот тут выяснилось – что гравитационные волны наши из взаимодействия двух нейтронных звезд зарегистрировали, получили Нобелевскую премию. А тогда, если это все меняется, мы должны быть готовы к тому, что поменяется., тем более, что мы тратим деньги, а их количество не безгранично. Потому куда тратить деньги, куда идти, какие установки создавать…»

Ядерная физика  интересна  с тем, что ученые пытаются на установках получить ядра в экстремальном состоянии – по спину, по температуре, по деформации, по числу нейтронов и протонов. Получая и изучая свойства таких ядер, физики убеждаются, что модели и предсказания не очень работают. Ядра в таких состояниях ведут себя совсем по-другому. Поэтому и планируются новые установки.  Существуют планы коллабораций по созданию экспериментальных установок для совместных исследований на строящихся в этих центрах ускорительных комплексах радиоактивных пучков — SPIRAL-2 в GANIL, FAIR в GSI, ускорительный комплекс в RIKEN и, конечно, DRIBsIII в Дубне.

Научно-информационный отдел ОИЯИ, 2017
Редактор портала: Инна ОРЛОВА
Видеограф: Евгений ГОРЯЧКИН

http://www.jinr.ru

http://www1.jinr.ru/News/Jinrnews_rus.html