Объединенный институт ядерных исследований отмечает 70-летие | Новости науки
Объединенный институт ядерных исследований образован 70 лет назад решением 11 государств. Соглашение о создании новой международной организации подписали Албания, Болгария, Венгрия, Германская Демократическая Республика, Китайская Народная Республика, Корейская Народно-Демократическая Республика, Монголия, Польша, Румыния, СССР и Чехословакия. В течение лета 1956 года участником Института стал Вьетнам. В 1976 году в состав ОИЯИ вошла Куба.
Целями ОИЯИ определили мирные исследования в области ядерной физики и физики высоких энергий. При создании Института СССР передал в его состав территорию в районе города Дубна Калининской, а позже Московской области и два ускорителя: протонный синхроциклотрон с энергией 680 МэВ в составе Института ядерных проблем АН СССР и строящийся протонный синхротрон — синхрофазотрон — на рекордную энергию 10 ГэВ в составе Электрофизической лаборатории АН СССР. Директором нового Института был избран член-корреспондент АН СССР Дмитрий Блохинцев.
Строительство нового Института началось с создания лабораторий, легших в основу его структуры. Первыми лабораториями стали Лаборатория теоретической физики (ЛТФ), Лаборатория ядерных проблем (на базе ИЯП АН СССР), Лаборатория высоких энергий (на базе ЭФЛАН СССР) и Лаборатория нейтронной физики (ЛНФ). Чуть позже была образована Лаборатория ядерных реакций (ЛЯР). Одновременно с продолжением работы синхроциклотрона и завершением строительства синхрофазотрона, пуск которого состоялся в апреле 1957 года, в ОИЯИ проектировались и строились новые установки: уникальный импульсный источник нейтронов — исследовательский реактор ИБР, и ускоритель тяжелых ионов — циклотрон У-300.
Исследования на синхроциклотроне были направлены в основном на исследование свойств пиона и мюона, а также нуклон-нуклонных и пион-нуклонных взаимодействий при промежуточных энергиях. Кроме того, протонные пучки синхроциклотрона позволили развернуть радиохимические исследования и начать первые биофизические эксперименты.
Создание экспериментальной аппаратуры заложило основы методических исследований и разработки новых типов детекторов элементарных частиц, позволило создать значительный задел по физике низких температур (в 1965 году в ОИЯИ была получена самая низкая в мире температура 0,22 К, а впоследствии — 25 мК), освоить проектирование и создание новых ускорителей — циклотронов. Некоторые из этих ускорителей впоследствии успешно работали в странах-участницах ОИЯИ Чехословакии, Польше, Узбекистане.
К середине 1960-х синхроциклотрон Лаборатории ядерных проблем (ЛЯП) потребовал модернизации, чтобы стать одной из так называемых «мезонных фабрик» — ускорителем для точных экспериментов в области физики мезонов и поиска редких распадов. К сожалению, выход из состава ОИЯИ двух стран — Албании (1961 г.) и КНР (1965 г.) затормозил этот проект и модернизация синхроциклотрона в новый ускоритель Фазотрон произошла лишь в первой половине 1980-х.
Наступившие в странах-участницах экономические трудности 1990-х не позволили вывести этот ускоритель на проектные параметры и до своей полной остановки в 2023 году он работал преимущественно в целях протонной терапии рака. Следует заметить, что пионерские работы в этой области были начаты также в ОИЯИ в 1967 году на пучках синхроциклотрона ЛЯП.
Вторая крупная установка — протонный синхрофазотрон на энергию 10 ГэВ, с магнитом 36000 тонн — оставалась рекордной в течение почти трех лет, вплоть до пуска протонного синхротрона в CERN. На синхрофазотроне интернациональным коллективом под руководством Ван Ганьчана была открыта новая частица — антисигма-минус-гиперон. Были выполнены измерения сечений протон-протонных и протон-ядерных реакций в широком диапазоне энергий и ядер, установлены важные закономерности их взаимодействия.
Однако с пуском в СССР ускорителя У-70 в 1967 году эксперименты на рекордно высоких энергиях протонов переместились в подмосковное Протвино. Группы физиков ОИЯИ активно включились в эти эксперименты, положив начало многолетнему успешному сотрудничеству ОИЯИ и Института физики высоких энергий (ИФВЭ). Что касается синхрофазотрона, то он был переориентирован на ускорение тяжелых ядер и получение поляризованных пучков протонов и дейтронов.
В 1973 году был предложен проект нового ускорителя — сверхпроводящего тяжелоионного синхротрона «Нуклотрон», который был успешно построен в 1993 году. Создание этой машины потребовало освоения новой уникальной технологии производства сверхпроводящих магнитов. Впоследствии Нуклотрон стал основным элементом ускорительного комплекса NICA.
Для обработки экспериментальных данных в 1966 году была создана новая Лаборатория вычислительной техники и автоматизации, которая довольно быстро превратилась в самостоятельный научный центр, занимающийся развитием и применением вычислительных методов, системным программированием, высокопроизводительной обработкой данных.
Одним из первых суперкомпьютеров стала ЭВМ БЭСМ-6, для которой в ОИЯИ была написана операционная система «Дубна». В настоящее время Многофункциональный информационно-вычислительный комплекс лаборатории, которая с 2000 года называется Лаборатория информационных технологий (ЛИТ), интегрирован в распределенную систему обработки данных Большого адронного коллайдера WLCG в качестве узла уровня Tier-1, а также имеет в своем составе суперкомпьютер «Говорун».
Важное место в истории ОИЯИ занимает изучение нейтрино. Еще в 1957 году работавший в Дубне физик Бруно Понтекорво предложил механизм нейтринных осцилляций. Экспериментальные поиски осцилляций сотрудники ОИЯИ вели на ускорителях в Дубне и Протвино, а впоследствии и в составе международных коллабораций на базе других научных центров мира.
В настоящее время ОИЯИ участвует в нейтринных экспериментах O, JUNO, NOvA, экспериментах на Калининской АЭС, а также в эксперименте по поиску электрон-мюонных осцилляций COMET. Кроме того, ОИЯИ активно участвует в серии низкофоновых нейтринных экспериментов по поиску двойного безнейтринного бета-распада.
Кроме нейтринных экспериментов, важное место в работе ОИЯИ занимает нейтринная астрономия. В сотрудничестве с Институтом ядерных исследований (ИЯИ) РАН и рядом других институтов ОИЯИ создает глубоководный нейтринный телескоп Baikal-GVD на озере Байкал, с проектным объемом 1 км³. Поисковые и методические работы были начаты в ИЯИ РАН еще в середине 1980-х годов, а ОИЯИ присоединился к ним десятилетием позже.
В области ядерной физики наиболее известными результатами ОИЯИ являются новые химические элементы. Это направление работ было инициировано академиком Георгием Флеровым. Линейка специализированных циклотронов У-300, У-400, У-400М и ДЦ-280 («Фабрика сверхтяжелых элементов»), в сочетании с созданием уникальной экспериментальной аппаратуры, успехами в радиохимии, оригинальной постановкой и проведением экспериментов позволили достичь впечатляющих результатов.
В ОИЯИ были синтезированы 14 новых химических элементов (No, Rf, Lr, Db, Sg, Bh, Hs, Cn. Fl, Lv, Nh, Mc, Ts, Og), из них 10 — впервые. Кроме синтеза сверхтяжелых элементов, Лаборатория ядерных реакций ведет интересные работы по изучению свойств легких экзотических ядер и прикладные работы в области радиационного материаловедения и нанотехнологий.
Реактор ИБР, конструкция которого была предложена Д. И. Блохинцевым, был первоначально предназначен для исследования фундаментальных свойств нейтрона. Однако работы Лаборатории нейтронной физики под руководством Нобелевского лауреата Ильи Франка быстро показали, что с помощью нейтронов можно изучать конденсированные состояния вещества.
Вокруг реактора был сооружен и впоследствии неоднократно модернизирован комплекс спектрометров, которые позволяют получать уникальные данные о строении и структуре вещества для решения задач биологии, материаловедения, экологии, нанонауки. Сам реактор был также модернизирован до ИБР-30. Позже был построен новый реактор — ИБР-2, физический пуск которого состоялся в 1977 году. После еще одной модернизации в 2010 году реактор ИБР-2М по-прежнему является одним из лучших в мире источников нейтронов с высокой плотностью потока.
В настоящее время ОИЯИ динамично развивает свою исследовательскую инфраструктуру, ведет широкий фронт фундаментальных и прикладных исследований и остается важным центром обмена знаниями и подготовки кадров. За последние годы были установлены связи с КНР, Бразилией и Мексикой на уровне правительств этих стран. 70 лет успешной истории ОИЯИ доказывают, что наука сближает народы, и позволяют смотреть в будущее с оптимизмом.
«Сегодня наш Институт — это живой и мощный интеллектуальный организм, сердце которого бьется в унисон с работой наших флагманских установок. Главным подарком к юбилею стал долгожданный запуск коллайдера NICA. В феврале 2026 года в его кольцах впервые была получена стабильная циркуляция встречных пучков тяжелых ионов. К большим научным свершениям готовятся и ученые Лаборатории имени Флерова. Уже в мае начнется исторический эксперимент по синтезу 119-го элемента Периодической системы Д. И. Менделеева. Уверенно развивается еще одна наша установка класса „мегасайенс“ — нейтринный телескоп Baikal-GVD, приближающийся к эффективному объему 1 км3», — отметил в своем поздравлении директор ОИЯИ академик РАН Григорий Трубников.
За каждым из этих достижений — за каждым гигаэлектронвольтом, синтезированным изотопом и зарегистрированным нейтрино — стоят люди, подчеркнул ученый.
«Интеллект, профессионализм и талант нашего многонационального коллектива — главная движущая сила ОИЯИ. Выражаю искреннюю благодарность ученым, инженерам, специалистам технических и административных служб за вклад в успех наших проектов, за ежедневный труд и преданность общему делу», — добавил Григорий Трубников.
Создание Объединенного Института Ядерных Исследований в Дубне