РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Институт ядерных исследований

История создания Института ядерных исследований

Институт ядерных исследований Российской академии наук (ИЯИ РАН) образован в 1970 году на основе решения правительства, принятого по инициативе отделения ядерной физики РАН. Он был организован для создания современной экспериментальной базы и развития исследований в области физики элементарных частиц, атомного ядра, физики космических лучей и нейтринной астрофизики.

В создании института решающую роль сыграл академик М.А.Марков. Благодаря его влиянию в институте сформировались два направления исследований: физика микромира - физика малых расстояний и больших энергий, а также астрофизика - физика больших расстояний, наука о жизни Вселенной. Эти два направления связаны воедино, так как законы микромира в конечном итоге определяют развитие и жизнь Вселенной.

Первым директором института был назначен академик А.Н.Тавхелидзе ныне - президент Грузинской академии наук и научный руководитель ИЯИ РАН. В настоящее время директором ИЯИ РАН является академик В.А.Матвеев, возглавляющий также президиум Научного центра РАН в городе Троицке Московской области.

Институт был образован на базе трех лабораторий ядерного профиля Физического института АН СССР. Среди них - лаборатория атомного ядра, возглавляемая лауреатом Нобелевской премии академиком И.М.Франком, лаборатория фотоядерных реакций, у истоков которой стоял академик В.И.Векслер. Открытый им принцип автофазировки стал основой создания нового типа ускорителей частиц - синхротронов. Первый в Европе синхротрон на энергию 30 МэВ был запущен в 1947 году в лаборатории фотоядерных реакций.

В состав института вошла и лаборатория Нейтрино, широко известная благодаря трудам академиков Г.Т.Зацепина и А.Е.Чудакова.

В институте работают около 1300 человек, в том числе 5 академиков и 2 члена-корреспондента РАН, 42 доктора и 160 кандидатов наук; среди них 5 профессоров, 3 заслуженных деятеля науки и техники, 8 лауреатов Ленинской и Государственной премий.

В настоящее время институт, завершая сооружение научного комплекса Московской мезонной фабрики, приступил к выполнению на нем программы фундаментальных и прикладных исследований в области ядерной физики, физики конденсированных сред, радиационного материаловедения, проблем экологически чистой ядерной энергетики, биологии и медицины.

На Московской мезонной фабрике благодаря высокоинтенсивному пучку частиц можно проводить исследования на уровне точности, не доступном ранее, наблюдать редкие явления. На пучках протонов уже обнаружены новые, не известные ранее состояния малонуклонных систем.

В ИЯИ РАН в 1998 году был успешно осуществлен физический пуск импульсного источника нейтронов на протонном пучке сильноточного линейного ускорителя Московской мезонной фабрики.

Создание в России этого импульсного источника нейтронов открывает широкие возможности для фундаментальных и прикладных исследований в области ядерной физики, физики конденсированных сред, радиационного материаловедения, биологии и медицины, разработки технологий безопасной ядерной энергетики.

В 2000 году в ИЯИ РАН запущен уникальный 100-тонный сверхчувствительный спектрометр нейтронов по времени замедления в свинце. В этом спектрометре нейтроны генерируются пучком протонов от линейного ускорителя, возможно использование нейтронов в энергетическом диапазоне от 1 эВ до 30 КэВ. Спектрометр предназначен для исследований в области фундаментальной и прикладной физики, радиационной медицины.

За разработку, сооружение и ввод в научную эксплуатацию сильноточного линейного ускорителя протонов Московской мезонной фабрики ряд сотрудников ИЯИ РАН были награждены премией Правительства Российской Федерации в области науки и техники 2001 года.

В ИЯИ РАН в городе Троицк под руководством академика В.М.Лобашева осуществляется эксперимент по определению массы антинейтрино путем измерения жесткого края энергетического спектра электронов от распада трития. Для этой цели в институте создана специальная установка ТРОИЦК-НЮ-МАСС с лучшими в мире характеристиками. В настоящее время установлен наилучший предел на возможную массу антинейтрино. Во время эксперимента обнаружено новое, неожиданное явление, требующее дальнейших исследований. В настоящее время производится модернизация этой установки.

Институт является пионером в развитии исследований в области подземной и глубоководной физики частиц. На Северном Кавказе завершается строительство Баксанской нейтринной обсерватории Института с комплексом крупномасштабных подземных нейтринных телескопов и наземных установок большой площади для исследований в области физики солнечных нейтрино, физики космических лучей и нейтринной астрофизики. Развитие физики элементарных частиц, астрофизики и космологии характеризуется неуклонным ростом числа принципиально важных проблем, требующих экспериментального исследования на больших ядерно-физических установках, размещенных в подземных лабораториях, где резко снижен уровень фона проникающего космического излучения.

В состав научного комплекса Баксанской нейтринной обсерватории входят: Баксанский подземный сцинтилляционный телескоп, галлий-германиевый нейтринный телескоп, низкофоновые лаборатории, наземная установка КОВЁР с мюонным детектором, нагорная установка АНДЫРЧИ.

К настоящему времени на комплексе Баксанской нейтринной обсерватории получено много важных результатов.

Исследование потока солнечных нейтрино на подземном галлий-германиевом нейтринном телескопе за десятилетний период дает величину потока немногим больше половины величины, предсказываемой стандартной солнечной моделью. Cтандартная солнечная модель подразумевает, что Солнце горит за счет реакций термоядерного синтеза и поток нейтрино, выделяющихся при этом, определяется количеством энергии, выделяемой Солнцем. В настоящее время из данных других детекторов обнаружено новое свойство нейтрино, называемое нейтринными оcцилляциями. Это свойство приводит к тому, что детектор, расположенный на Земле, регистрирует только половину от ожидаемого числа электронных нейтрино, а другая половина переходит в другой тип нейтрино. Поэтому данные галлий-германиевого нейтринного телескопа доказывают тот факт, что Солнце горит за счёт реакций термоядерного синтеза.

На комплексе Баксанской нейтринной обсерватории изучен также поток атмосферных нейтрино, приходящих на Баксанский подземный сцинтилляционный телескоп снизу (в данном случае земной шар являлся фильтром, так как пройти его могут только нейтрино), произведен поиск тёмной материи и магнитных монополей, изучены характеристики широких атмосферных ливней частиц и характеристики потока мюонов космических лучей, произведен поиск редких распадов атомных ядер.

За создание Баксанской нейтринной обсерватории и исследования в области нейтринной астрофизики и физики космических лучей в 1998 году ряд сотрудников института удостоены Государственной премии Российской Федерации в области науки и техники.

На озере Байкал институтом создан первый в мире стационарный глубоководный нейтринный телескоп НТ-200 для регистрации нейтрино высоких энергий, проходящих сквозь земной шар. Байкальский нейтринный телескоп НТ-200 остаётся единственным в мире действующим глубоководным черенковским детектором элементарных частиц и одним из четырёх крупнейших по своей эффективной площади и эффективному объёму детекторов нейтрино высоких энергий.

На основе анализа данных, полученных на детекторе НТ-200, установлены новые, одни из наиболее сильных на сегодняшний день, ограничения на величину природного потока быстрых магнитных монополей, на поток мюонов, сопровождающих процесс аннигиляции массивных частиц тёмной материи (нейтралино) в центре Земли, и, наконец, на интенсивность природного потока электронных нейтрино высоких энергий. Одним из прикладных результатов работы детектора является организация мониторинга состояния водной среды озера Байкал, что является важным для решения экологических проблем.

В теоретическом отделе института работают широко известные физики- теоретики: академики В.А. Матвеев, В.А.Рубаков, А.Н.Тавхелидзе, член-корреспондент В.А.Кузьмин. Теоретический отдел института проводит исследования в области физики высоких энергий, теории возмущений в квантовой теории поля, основного состояния (вакуума) в калибровочных теориях. Здесь разрабатывают методы исследования динамики сильных взаимодействий адронов вне рамок теории возмущений, исследуют процессы, выходящие за рамки стандартной модели элементарных частиц, разрабатывают теории образования барионной асимметрии Вселенной и изучают взаимосвязи физики частиц и космологии.

Институт сотрудничает с ведущими научными центрами России и мира (разрабатывает оборудование, участвует в проведении исследований и анализе результатов): ОИЯИ, ИФВЭ, ИТЭФ, ФИ РАН, ПИЯФ РАН, ФТИ, ИЯФ СО РАН, НИИЯФ МГУ, ФНЦ КИ, ЦЕРН (Швейцария), ДЭЗИ (Германия), ИНФН (Италия), Сакле (Франция), ЛАНЛ, БНЛ, Фермилаб (США), ТРИУМФ (Канада), КЕК (Япония) и многими другими.

В работах института, таких как измерение потока солнечных нейтрино на подземном галлий-германиевом нейтринном телескопе ИЯИ РАН (российско- американский эксперимент SAGE), астрофизические исследования на глубоководном нейтринном телескопе ИЯИ РАН на озере Байкал (международная коллаборация "Байкал") участвуют и зарубежные партнеры.

При решении фундаментальных задач современной физики в институте разработаны уникальные прикладные технологии. На Баксане для измерения потоков нейтрино, рождаемых недрами Солнца, создан уникальный галлий-германиевый нейтринный телескоп, разработана и апробирована не имеющая аналогов технология извлечения и подсчета единичных атомов радиоактивных изотопов, образующихся при захвате нейтрино атомами галлия. При создании установки для измерения массы покоя антинейтрино, образующихся в бета-распаде трития, разработана технология сверхглубокой очистки газов. На промежуточном (160 МэВ) выводе пучка линейного ускорителя Московской мезонной фабрики построен комплекс по производству радиоизотопов для медицины и промышленности. О возможных объемах производства радиоизотопов говорит тот факт, что в 1998 году институт обеспечил всю годовую потребность США в стронции-82.

В настоящее время в Троицке на базе линейного ускорителя протонов ИЯИ РАН начато создание Комплекса лучевой терапии. Технология уничтожения опухоли внутри организма пучком частиц апробирована, её высокая эффективность доказана всем мировым опытом.

За эти годы институт внес значительный вклад в строительство и развитие Троицка Московской области, в Приэльбрусье построил научный городок Нейтрино Баксанской нейтринной обсерватории.

Институт имеет базовую кафедру "Фундаментальные взаимодействия и космология" в МФТИ, обучает студентов ряда кафедр МГУ, сотрудничает с МИФИ, Иркутским и Кабардино-Балкарским государственными университетами. В институте обучаются аспиранты, работает совет по защите диссертаций, который за время существования провел защиту 203 диссертаций, из них 36 - на звание доктора физико-математических наук.

Институт ежегодно участвует в нескольких выставках научных достижений и получает почетные дипломы и медали за разработки прикладного характера.

Учёные института ежегодно получают несколько авторских свидетельств на изобретения при разработках научного оборудования, а также прикладного характера, несколько патентов в России и за рубежом. Изобретения касаются узлов экспериментальных установок, методов и приборов для научных исследований, методов получения и очистки различных веществ, приборов медицинского применения и т.п.

Нынешний этап развития реформ в России поставил перед наукой сложный вопрос о ее месте в современном обществе. Мы исходим из того, что имеющийся в России потенциал науки, в частности фундаментальной, будет в полной мере востребован в недалеком будущем.

Леонид Борисович БЕЗРУКОВ, заместитель директора ИЯИ РАН по научной работе