JINR Roadmap 2nd Edition Rus

Н А У К А

С Б Л И Ж А Е Т

Н А Р О Д Ы

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Д У Б Н А

|

2 0 1 6

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Общая информация об ОИЯИ

О

бъединенный институт ядерных исследований — международная межправительственная ор-

ганизация, всемирно известный научный центр, являющий собой уникальный пример успешной интеграции фундаментальных теоретических и экспериментальных исследований с разработкой и применением новейших технологий и университетским образованием.

01

Государства-члены ОИЯИ

Азербайджан Армения

Беларусь

Болгария

Вьетнам

Грузия

Казахстан

КНДР

Куба

Молдова

Монголия

Польша

Россия

Румыния

Словакия

Узбекистан

Украина

Чехия

Сербия

ЮАР

Ассоциированные члены

Венгрия

Германия

Египет

Италия

Членами ОИЯИ сегодня являются 18 государств: Азербайджанская Республика, Республика Армения, Республика Белоруссия, Республика Болгария, Социалистическая Республика Вьетнам, Грузия, Республика Казахстан, Корейская Народно-Демократическая Республика, Республика Куба, Республика Молдова, Монголия, Республика Польша, Российская Федерация, Румыния, Словацкая Республика, Республика Узбекистан, Украина, Чешская Республика. На правительственном уровне заключены Соглашения о сотрудничестве Института с Венгрией, Германией, Египтом, Италией, Сербией и Южно-Африканской Республикой. В соответствии с Уставом Институт осуществляет свою деятельность на принципах открытости для участия всех заинтересованных государств, их равноправного взаимовыгодного сотрудничества.

02

03

Организация и цели развития Институт создан в целях объединения усилий, научного и материального потенциала государств-членов для изучения фундаментальных свойств материи. За 60 лет в ОИЯИ выполнен широкий спектр исследований и подготовлены научные кадры высшей квалификации. Институт опирается на мощный фундамент — традиции научных школ с мировым признанием, базовые установки с уникальными возможностями, статус международной межправительственной организации. Сегодня ОИЯИ — один из ведущих динамично развивающихся научных центров мира. Концепция будущего успешного развития ОИЯИ как крупного многопланового международного научного центра предусматривает единство фундаментальной науки, широкой инновационной деятельности и весомой образовательной программы, интеграцию в европейское исследовательское сообщество, совершенствование научно-исследовательской и социальной инфраструктуры. Стратегия развития Института подробно представлена в Семилетнем плане развития ОИЯИ: http://www.jinr.ru (Документы)

04

05

Деятельность ОИЯИ регулируется руководящими и консультативными органами ОИЯИ, в число которых входят: Комитет полномочных представителей правительств государств-членов ОИЯИ (по одному представителю от каждой страны-участницы ОИЯИ), Финансовый комитет (по одному представителю от каждой страны-участницы ОИЯИ), Ученый совет, Научно-технический совет, Дирекция, Программно-консультативные комитеты ОИЯИ (ПКК по физике частиц, ПКК по ядерной физике, ПКК по физике конденсированных сред).

06

Комитет полномочных представителей правительств государств-членов ОИЯИ Главные решения по деятельности Объединенного института ядерных исследований принимаются высшим органом управления ОИЯИ — Комитетом полномочных представителей правительств государств-членов ОИЯИ. Каждое государство-член ОИЯИ имеет одного представителя в этом Комитете. Сессии Комитета проходят каждый год в марте и ноябре.

07

Изучение свойств адронной материи в экстремальных условиях и ее фазовых переходов

Формирование вещества Вселенной произошло в первые мгновения после Большого взрыва. Как это произошло? Почему наш Мир такой, каким мы его наблюдаем, попрежнему является загадкой, которую стремятся разрешить ведущие ученые Планеты. Наиболее популярная сегодня гипотеза возникновения Вселенной, основанная на целом ряде экспериментальных фактов, утверждает, что наша Вселенная родилась в результате Большого взрыва, в момент которого возникла не только материя, но также пространство и время.

08

NICA NUCLOTRON-BASED I O N C O L L I D E R FA C I L I T Y

Международный проект на территории России по исследованию критических состояний ядерной материи в экстремальных условиях с использованием высокоинтенсивных пучков тяжелых ионов

На сверхпроводящем коллайдере NICA будут созданы условия для изучения одного из наиболее фундаментальных явлений: образование ядерного вещества на ранних этапах рождения Вселенной после Большого взрыва. В результате реализации мегапроекта «Комплекс Ника» на территории России в ОИЯИ будет создана уникальная исследовательская инфраструктура, экспериментальная программа которой не перекрывается ни одной существующей установкой, и даст возможность проникнуть в загадки Природы, ответы на которые человечество пока не знает. В мире нет ускорительных комплексов, способных обеспечить эксперименты с такими беспрецедентными параметрами.

09

После Большого взрыва Вселенная представляла собой «первичный бульон» огромной плотности и температуры, состоявший из кварков, лептонов и фундаментальных бозонов. Уже через микросекунды в результате объединения кварков сформировались составные частицы — протоны и нейтроны — основа вещества во Вселенной. С тех пор Вселенная постоянно расширяется и постепенно остывает.

Для того чтобы понять свойства материи, получить в лабораторных условиях температуры и плотности вещества, сравнимые с теми, которые были на ранней стадии развития Вселенной, создаются специальные установки — ускорители частиц. Проект NICA предполагает создание на базе модернизированного ускорителя Нуклотрон комплекса, позволяющего проводить исследования: на встречных высокоинтенсивных пучках ионов (вплоть до золота Au79+); на встречных пучках поляризованных протонов и дейтронов; на выведенных пучках ионов и поляризованных частиц.

10

Действующие ускорители ионов высоких энергий На приведенной диаграмме представлены характеристики действующих и создаваемых ускорительных комплексов в энергетическом диапазоне, где ожидается формирование материи с максимально возможной барионной плотностью. Параметры коллайдера NICA являются оптимальными как по энергии, так и по достигаемой светимости.

Инновационный потенциал проекта: создание компактных промышленных ускорителей; радиационная медицина; астробиология и вопросы освоения дальнего космоса; ядерные технологии и безопасность; микроэлектроника особого назначения; создание новых материалов и наноструктур.

11

Для проведения планируемых исследований создаются экспериментальные установки: MPD, BM@N, SPD. Первая и третья будут расположены в точках столкновения пучков коллайдера NICA, вторая — на выведенном пучке ускорителя Нуклотрон комплекса NICA. Это уникальные по мировым масштабам экспериментальные установки, сравнимые с детекторами на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН. Они позволят проводить фундаментальные исследования материи с максимально достижимыми на Земле плотностями и температурами для лучшего понимания природы адронов, спина нуклона и поляризационных явлений. В реализации проекте NICA уже принимают участие представители 26 стран. Комплекс NICA позволит получать пучки частиц в диапазоне энергий от нескольких миллионов до более чем десятка миллиардов электроновольт. На пучках комплекса NICA планируется создание трех зон: низких, средних и высоких энергий, позволяющих проводить исследования по материаловедению, нанотехнологиям, медицине, биологии, электронике, ядерной энергетике и безопасности, криогенной и сверхпроводящей технике, программам, связанным с освоением космоса. В рамках проекта будет создана распределенная информационно-вычислительная среда коллективного пользования, рассчитанная на обработку петабайтных потоков данных в год и объединяющая суперкомпьютерные, грид- и облачные центры, находящиеся в разных институтах мира. Подобные проекты являются идеальной площадкой для подготовки высокопрофессиональных научных и инженерно-технических кадров. Уже сегодня в рамках проекта NICA в ОИЯИ проводятся регулярные школы для студентов и молодых ученых.

12

BM@N Эксперимент «Барионная материя на нуклотроне»

Линейный ускоритель легких ионов и поляризованных частиц Линейный ускоритель тяжелых ионов

Мишень

Трековый детектор Камеры с катодным считыванием

MPD Многоцелевая установка

Дрейфовые камеры

Магнит Времяпролетная cистема

Калориметр

Мюонные детекторы

Барель времяпролётной системы

Калориметрия Кремниевая микровершина

Электромагнитный калориметр

Трекинг

Зона каналов для инновационных исследований

Синхротрон, бустер

Нуклотрон

Центральный трекер (Трекер на тонкостенных дрейфовых трубках)

SPD Установка спиновой физики

13

25 марта 2016 г. в ОИЯИ состоялась торжественная церемония закладки первого камня в строительстве комплекса NICA, в которой приняли участие помощник Президента РФ А. А. Фурсенко, губернатор Московской области А. Ю. Воробьев, заместитель министра образования и науки РФ Л. М. Огородова, известные ученые, в том числе президент РАН академик В. Е. Фортов и лауреат Нобелевской премии по физике за 2004 г. профессор Д. Гросс.

27 апреля 2016 года председателем Правительства РФ Д. А. Медведевым было издано Распоряжение Правительства Российской Федерации №783-р «О подписании Соглашения между Правительством РФ и международной межправительственной научно-исследовательской организацией ОИЯИ о создании и эксплуатации комплекса сверхпроводящих колец на встречных пучках тяжелых ионов NICA». Реализация мегапроекта NICA обеспечит на ближайшие десятилетия интенсивное развитие и конкурентоспособность в области физики высоких энергий и технологический плацдарм для проведения инновационных исследований, а также обеспечит активное использование промышленного потенциала региона.

14

Генеральным подрядчиком по строительству сооружений комплекса (сумма контракта 3,6 млрд. руб.) является компания STRABAG, для проведения работ преимущественно привлекающая организации из ближайшего Подмосковья. Модернизация криогенного комплекса проводится в сотрудничестве с крупнейшими российскими компаниями ООО «Криомаш-Балашихинский завод криогенного машиностроения» c общим объемом договоров в 2013–16 гг. — 95 млн. руб, среднегодовым количеством занятых сотрудников — 100 человек; а также с ОАО «Научно-производственное объединение «Гелиймаш» (Москва) с общим объемом договоров в 2012–16 гг. — 304 млн. руб. и среднегодовым количеством занятых сотрудников — 150 человек. Основной заказ на производство ярма сверхпроводящих магнитов размещен на Савеловском машиностроительном заводе, часть оборудования производится на предприятиях Дубны. В рамках мегапроекта планируется создание нового вычислительного центра в отдельном здании, стоимость проекта составит более 1 млрд. руб., ген. подрядчик будет выбираться на основе тендера, в котором смогут принять участие компании из Подмосковья. После введения в эксплуатацию комплекса NICA в ОИЯИ будет создано более 300 новых рабочих мест преимущественно для молодых специалистов. Ожидается увеличение числа иностранных специалистов в ОИЯИ более чем на 1000 сотрудников, приезжающих с членами семьи, что уже сейчас требует расширения социально-бытовой инфраструктуры, создания новых жилых комплексов, поликлиник, детских садов, школ, магазинов, мест общественного питания. Это также создаст дополнительные рабочие места в сфере обслуживания, медицины и образования. Ожидается активное участие предприятий и организаций города и региона в реализации данной программы.

Справка Фактические и прогнозируемые суммы заказов для предприятий Московской области

Из бюджета ЛФВЭ, в рублях

2015

2016*

2017*

4 614 888 600

1 528 537 800

1 681 391 580

*2016–2017: прогнозируемые

15

Остров стабильности

Синтез и изучение сверхтяжелых элементов Самым тяжелым элементом, найденным на Земле, является уран (элемент с номером 92). Многие десятилетия ученые ищут ответы на вопросы: «Что следует после урана? Какой самый тяжёлый элемент в природе? Где конец Таблицы Д. И. Менделеева и граница материального мира?» Исследования продолжаются по сей день. К моменту основания ОИЯИ (1956 г.) были известны трансурановые элементы от нептуния (93) до фермия (100). Было обнаружено, что время их жизни быстро уменьшается по мере роста заряда ядра. Ученые предсказывали, что ядра элементов 104–106 будут распадаться столь быстро, что не будут успевать «обрасти» электронами и сформировать атом. Здесь и завершится таблица Д. И. Менделеева. Однако в 1966 г. в Дубне и позже в Германии было высказано предположение, что для ядер с числом протонов — 114 и нейтронов — 184 ядра снова могут жить необычно долго. Эту область параметров назвали «островом стабильности» сверхтяжелых элементов. Достичь острова стабильности и изучить свойства ядер вблизи его центра пытаются в крупнейших ядерно-физических центрах мира.

16

SHE SUPER HEAVY E L E M E N TS FA C TO RY

В

настоящее время в ЛЯР ОИЯИ реализуется новый проект по созданию первой в мире «Фаб-

рики сверхтяжелых элементов» (SHE — Super Heavy Elements factory). Фабрика станет мировой базой для будущих исследований сверхтяжелых ядер и послужит закреплению приоритета государств-участников проекта, в т. ч. России, как ведущих мировых держав в области синтеза и изучения сверхтяжёлых элементов.

На ускорительном комплексе Лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флерова (ЛЯР) проводятся передовые исследования по синтезу новых элементов. С момента основания ОИЯИ в 1956 г. периодическая таблица Д. И. Менделеева пополнилась 18 новыми элементами (101–118), из которых в ЛЯР синтезировано 10. За последние 15 лет в ЛЯР были впервые синтезированы 5 самых тяжелых из известных сегодня элементов с атомными номерами 114÷118 и, в общей сложности, около 50 новых наиболее нейтроноизбыточных изотопов элементов 104–118. Выполненные в Дубне эксперименты подтвердили существование предсказанного 50 лет назад «острова стабильности» сверхтяжелых элементов.

17

Вклад ОИЯИ отражен в названиях нескольких сверхтяжелых элементов таблицы Д. И. Менделеева. элемент с номером 105. Открыт в ЛЯР ОИЯИ. Название утверждено в 1997 г. Назван в честь города Дубна, где расположен ОИЯИ.

элемент с номером 114. Открыт в ЛЯР ОИЯИ. Название утверждено в 2012 г. Назван в честь Лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флерова и ее основателя, выдающегося ученого, академика Георгия Николаевича Флерова.

элемент с номером 115. Открыт в ЛЯР ОИЯИ. Название было предварительно одобрено IUPAC и опубликовано для открытого обсуждения 8 июня 2016 г. Дано в честь Московского региона, где находится Объединенный институт ядерных исследований.

элемент с номером 118 — последний элемент седьмого периода таблицы Д. И. Менделеева. Открыт в ЛЯР ОИЯИ. Название было предварительно одобрено IUPAC и опубликовано для открытого обсуждения 8 июня 2016 г. Название отражает признание выдающегося вклада академика Юрия Цолаковича Оганесяна в исследование трансактинидных элементов.

Важнейшие достижения ЛЯР ОИЯИ в области фундаментальных исследований: Синтез и изучение свойств новых сверхтяжелых элементов; Открытие «острова стабильности» сверхтяжелых элементов; Открытие новых видов радиоактивности (спонтанно-делящиеся изомеры, бетазадержанный протонный распад и бета-задержанное деление); Открытие реакций глубоко неупругих передач — нового механизма ядерных реакций.

18

Ускорительный комплекс Лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флерова ОИЯИ включает в себя 3 действующих циклотрона тяжелых ионов У-400, У-400М, ИЦ-100, которые обеспечивают выполнение широкой программы физических экспериментов на пучках ионов с энергией от 0.5 до 55 МэВ/нуклон. Создается новый сильноточный циклотрон ДЦ-280 — базовый элемент строящейся Фабрики сверхтяжелых элементов. Комплекс DRIBs (Dubna Radioactive Ion Beams), объединяющий циклотроны У-400 и У-400М и включающий фрагментсепаратор АКУЛИНА-2, позволяет производить пучки ускоренных радиоактивных ядер, представляющих огромный интерес для исследований в области экзотических ядер. Ускоритель электронов МТ-25 и циклотрон ИЦ-100 являются базовыми установками для ряда прикладных задач, включая промышленное производство трековых мембран. Общее время работы ускорителей ЛЯР в программе научных и прикладных исследований составляет свыше 17 тысяч часов в год.

DC-280 Фабрика сверхтяжелых элементов

ACCULINNA-2 Фрагмент-сепаратор

U-400 Тяжелые и сверхтяжелые ядра

U-400M Лёгкие экзотические ядра

Нанолаборатория

19

Т

аблица Д. И. Менделеева сегодня состоит из семи полностью заполненных периодов.

Она содержит 118 элементов, 10 из которых были открыты в Объединенном институте ядерных исследований. Вполне возможно заполнение восьмого периода.

30 декабря 2015 г. Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) окончательно утвердил факт открытия четырех новых химических элементов с атомными номерами 113, 115, 117 и 118. Теперь седьмой период таблицы Менделеева полностью укомплектован в соответствии с периодическим законом. Самые тяжелые элементы седьмого периода — 114, 115, 116, 117, 118 — были впервые синтезированы в Объединенном институте ядерных исследований на ускорительном комплексе У-400 Лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флерова в сотрудничестве с физиками и химиками Национальных лабораторий США в Ливерморе, штат Калифорния, Ок-Ридже, штат Теннесси, и Университета Вандербильта. Эксперименты проводились в Дубне (Московской области) под руководством и при непосредственном участии академика РАН Ю. Ц. Оганесяна, научного руководителя Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований.

Приоритет в открытии признан:

113 элемент ― коллаборация института РИКЕН (Япония); 115 и 117 элементы ― коллаборация ОИЯИ (Дубна, Россия), Ливер-

морской национальной лаборатории (LLNL, США) и Окриджской национальной лаборатории (ORNL, США);

118 элемент ― коллаборация ОИЯИ (Дубна, Россия) и LLNL (США).

20

В соответствии с правилами IUPAC авторами открытий были предложены названия новых элементов: Нихоний и символ Nh для элемента 113, Московий и символ Mc для элемента 115, Теннессин и символ Ts для элемента 117 и Оганесон и символ Og для элемента 118.

IUPAC рассмотрело и изучило эти предложения и рекомендует принять их. С этого момента (8 июня 2016 г.) отводится пять месяцев на публичное обсуждение предложенных названий до их официального утверждения Советом IUPAC. Сегодня ОИЯИ является признанным мировым лидером в синтезе и изучении свойств новых сверхтяжелых элементов периодической таблицы Д. И. Менделеева. Признание приоритета ученых ОИЯИ в открытии новых элементов и постановка экспериментов с высокой научной значимостью на территории Московской области, укрепляют престиж России и всех стран-участниц ОИЯИ. Дальнейшее развитие данных исследований ОИЯИ связывает с созданием в ЛЯР ОИЯИ первой в мире Фабрики Сверхтяжелых Элементов на базе нового самого мощного в данной области энергий ускорителя тяжелых ионов с интенсивностью, в 10 раз превышающий достигнутую на сегодня, что позволит ставить задачи синтеза новых элементов с атомными номерами 119 и 120 и далее, т. е. первых элементов 8-го периода периодической таблицы Д. И. Менделеева. Реализация проектов ЛЯР по созданию Фабрики СТЭ потребует существенного увеличения штата Лаборатории (научного, инженерного и технического персонала). Для сотрудничества на «Фабрику сверхтяжёлых элементов» будут приглашены ученые ведущих научных центров. Фабрика станет мировой базой для будущих исследований сверхтяжелых ядер.

Справка Фактические и прогнозируемые суммы заказов для предприятий Московской области

Из бюджета ЛЯР, в рублях

2015

2016*

2017*

41 449 272

30 000 000

33 000 000

*2016–2017: прогнозируемые

21

Пусть не поймаешь нейтрино за бороду И не посадишь в пробирку,— Но было бы здорово, чтоб Понтекорво Взял его крепче за шкирку! Владимир Высоцкий, «Марш физиков»

v Самая распространенная частица во Вселенной Нейтрино и его свойства уже помогли нам: Создать правильную теорию — Стандартную модель Узнать, за счет чего горит Солнце и звезды Узнать историю создания Земли Создать новую науку: Нейтринная Астрономия

22

НЕЙТРИННАЯ П Р О Г РА М М А О И Я И

Многие из наиболее важных экспериментов и проектов в нейтринной физике входят в Нейтринную Программу ОИЯИ, в рамках которой в Институте работает большой коллектив физиков, химиков и инженеров. Нейтринная Программа ОИЯИ является самой широкой по охвату тем в физике нейтрино среди всех научных центров мира. Б. М. Понтекорво, предсказавший осцилляции нейтрино еще до их открытия (Нобелевская премия 2015, Breakthrough Prize 2016), предложивший методы детектирования солнечных и ускорительных нейтрино и сделавший ряд важнейших открытий в физике нейтрино, работая в ОИЯИ, заложил фундамент научной нейтринной школы в Дубне и Советском Союзе. Программа физики нейтрино ОИЯИ включает в себя широкий спектр международных проектов, участие в которых ОИЯИ осуществляет в формате соавторства: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Эксперимент BOREXINO Эксперимент Daya Bay Эксперимент GERDA Проект JUNO Эксперимент NOVA Эксперимент SuperNEMO Эксперимент EDELWEISS Проект νGeN Эксперимент DANSS Эксперимент GEMMA

23

Байкальский нейтринный телескоп Gigaton Volume Detector

Б

айкальский нейтринный телескоп (GVD) входит в единую нейтринную исследовательскую сеть,

что, наряду с получением фундаментальных результатов по изучению космических нейтрино, способствует осуществлению мониторинга космического пространства.

Учеными Объединенного института ядерных исследований (Дубна) совместно с учеными Института ядерных исследований Российской академии наук (Москва) и также ряда других российских научных организаций, входящих в коллаборацию «Байкал», развернут и введен в эксплуатацию уникальный экспериментальный комплекс — глубоководный нейтринный телескоп мультимегатонного масштаба «Дубна» на оз. Байкал. Он является первым кластером создаваемого нейтринного телескопа кубокилометрового масштаба Baikal-GVD (Gigaton Volume Detector). Детектор предназначен для исследования природного потока нейтрино высоких энергий. Нейтрино, пройдя сквозь толщу Земли, может с некоторой вероятностью провзаимодействовать в воде озера Байкал и породить каскад заряженных частиц.

24

Мы надеемся, что нейтрино помогут: Узнать о механизмах, происходящих во Вселенной Найти новую физику и создать новую теорию за рамками Стандартной Модели Передавать сигналы при помощи нейтрино Отслеживать производство Pu и ядерной энергии на реакторах Сделать томографию Земли и искать полезные ископаемые

25

8 ноября 2015 года на торжественной церемонии в Силиконовой Долине были объявлены лауреаты престижной научной премии — Breakthrough Prize 2016 в фундаментальной физике за исследования нейтринных осцилляций. В их числе — коллектив эксперимента Daya Bay, в котором ученые ОИЯИ принимают активное участие. С помощью данного эксперимента было открыто ненулевое значение угла смешивания нейтрино θ13. Лауреатами премии со стороны ОИЯИ стали участники эксперимента Daya Bay: М. О. Гончар, Ю. А. Горнушкин, Д. В. Наумов, И. Б. Немченок, А. Г. Ольшевский, а также Е. А. Якушев (KamLAND), В. А. Матвеев и Б. А. Попов (T2K). Премия Breakthrough Prize, присуждаемая за достижения в фундаментальной физике, науках о жизни и математике, была учреждена в 2012 Сергеем Брином и Анной Войчицки, Джеком Ма и Кэти Чжан, Юрием и Юлией Мильнер, Марком Цукербергом и Присциллой Чан и является самой значимой премией, присуждаемой за исследования в этих областях науки.

26

Справка Фактические и прогнозируемые суммы заказов для предприятий Московской области

Из бюджета ЛЯП, в рублях

2015

2016*

2017*

100 464 728

73 022 811

80 325 092

*2016–2017: прогнозируемые

27

Нейтрон — уникальный объект для изучения свойств Вселенной и инструмент для изучения свойств вещества

Свойства самого нейтрона являются ценной информацией об устройстве нашего мира. Современная научная картина мира строится на основе так называемой Стандартной Модели. Но не все наблюдаемые явления описываются полностью в рамках этой модели. Теоретики строят различные версии ее расширения, более полно описывающие картину мира, а экспериментаторы пытаются найти подтверждения или опровергнуть следствия этих расширений. Точное определение свойств нейтрона оказывается очень чувствительным инструментом для проверки новых теорий. Например, изменение времени жизни нейтрона на 1% должно приводить к изменению распространённости ядер гелия во вселенной более чем на 1.5% из-за изменения условий синтеза ядер в первые моменты после Большого взрыва (первичный нуклеосинтез).

28

ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ НЕЙТРОНА

Реактор ИБР-2 Единственный в мире импульсный реактор периодического действия. Средняя мощность 2 МВт, а импульсная мощность 1,85 ГВт.

ИБР-2 входит в пятерку наиболее «ярких» нейтронных источников в мире и будет занимать эти позиции до середины 30-х годов XXI века. 14 нейтронных спектрометров мирового уровня, размещенных на выведенных пучках реактора, открыты для использования учеными из всех стран мира.

29

Нейтрон — волна и частица В микромире для процессов взаимодействия частиц характерно возникновение явлений, присущих волнам (например дифракция). Для описания физических процессов микромира используется математический аппарат квантовой или, как ее еще называют, волновой механики. Согласно квантовой механике с каждой частицей с определенной энергией связана волна с характерной длиной λ. Для нерелятивистских частиц (скорость которых v намного меньше скорости света c) длина волны определяется соотношением

т. е. чем больше скорость, тем меньше длина волны.

Доступные нам источники нейтронов позволяют использовать в экспериментах нейтроны с длинами волн от 1∙10 –15 м до 1∙10–8 м. Это дает возможность использовать нейтроны, с одной стороны, для изучения строения ядер и свойств ядерной материи, а с другой — для изучения свойств твердых тел и жидкостей как на атомарном и молекулярном уровне, так и на масштабах наноструктур (структур с характерными размерами в несколько нанометров). Это определяет широкое применение нейтронов в ядерной физике, физике твердого тела, материаловедении, биологии, медицине и т. д.

30

Нейтрон как инструмент Одним из основных параметров, определяющих взаимодействие нейтронов с веществом, является длина волны нейтрона, которая связана с его скоростью.

Почему мы используем нейтроны?

31

Нейтронная томография: другой взгляд на мир, в котором мы живем В настоящее время рентгеновское излучение широко используется для контроля багажа в аэропортах, диагностирования переломов и вирусных заболеваний, а также для производственного контроля изготавливаемой продукции.

Рентген

Нейтроны

Рентген

Нейтроны

По сравнению с рентгеновскими лучами, которые имеют электромагнитную природу, нейтронное излучение характеризуется высокой проникающей способностью, что позволяет использовать его для исследования достаточно крупных объектов, предназначенных для научных и технических целей. Нейтронная радиография успешно используется в палеонтологии. Здесь представлены результаты исследования окаменелой шишки секвойи Protosequoia sp. из мелового периода. Восстановленная из нейтронной томографии трехмерная модель окаменелой шишки секвойи, датируемой Меловым периодом.

32

Нейтронное излучение от поверхностей небесных тел позволяет исследовать элементный состав и искать воду

Космический аппарат НАСА Mars Odyssey 2001 работает на орбите Марса с начала 2002 года. В составе научной аппаратуры на его борту находится созданный в Институте космических исследований Российской академии наук при участии ОИЯИ детектор нейтронов HEND. Нейтрон, обладая массой, практически равной массе протона — ядра атома водорода, чрезвычайно эффективно замедляется (теряет свою энергию) водородом. Таким образом, измеряя изменение энергии нейтронов, испускаемых с поверхности Марса после их замедления в грунте планеты, можно обнаружить наличие областей с повышенной концентрацией водорода, а именно — водяного льда.

Справка Фактические и прогнозируемые суммы заказов для предприятий Московской области

Из бюджета ЛНФ, в рублях

2015

2016*

2017*

28 300 000

32 500 000

36 000 000

*2016–2017: прогнозируемые

33

34

СОЦИАЛЬНО-БЫТОВАЯ ПРОГРАММА

Социально-бытовая инфраструктура

К

омплексное освоение новых городских терри-

торий, связанное с научно-исследовательской

работой, проводимой в Объединенном институте ядерных исследований, фактически дает новое развитие исторической части Дубны в интересах всего городского сообщества.

Для реализации вышеуказанных научно-исследовательских проектов ОИЯИ привлекает большое количество российских и иностранных ученых и специалистов. На сегодняшний день имеющийся объем жилищного фонда (как гостиниц и общежитий, так и отдельных служебных квартир) не позволяет обеспечить комфортными бытовыми условиями проживания всех приезжающих квалифицированных специалистов. Таким образом, был разработан план развития социально-бытовой инфраструктуры. В течение 2016–2030 гг. планируется построить не менее 500 жилых помещений различного назначения и параметров. Существенное увеличение жителей города в районе дислокации ОИЯИ и связанное с этим масштабное жилищное строительство влекут за собой развитие социальной инфраструктуры этого района города, а именно строительство детских садов, школ, спортивных объектов, объектов торговли и общественного питания.

35

Такие объемы жилищного строительства и связанных с ним объектов социально-бытового назначения, помимо застройки отдельных точечных земельных участков, требуют освоения новых территорий города Дубны в районе расположения Объединенного института ядерных исследований, на которых практически отсутствует инженерная подготовка.

График, объемы и виды объектов строительства № участка на схеме

Период освоения

1

2016–2019

4–6 этажный малосемейный жилой дом

2

2016–2017

Блокированные дома до 3-х этажей

7

2018–2023

Жилые дома малой этажности

4

2019–2022

Многоэтажный жилой дом

6

2017–2030

Комплексная застройка территории с инженерным обеспечением (жилые дома: таунхаусы, блокированные, многоквартирные; социально-бытовые объекты)

3

2018–2020

14-ти этажный жилой дом

8

2020–2023

Таунхаусы

5

2020–2030

4–5 этажные жилые дома

9, 10, 11

до 2030 г.

Вид объектов

Комплексная застройка совместно с городскими организациями новой территории с инженерным обеспечением

Обозначенная программа жилищного и социально-бытового строительства не может рассматриваться как коммерческий проект, нацеленный на получение дохода от строительства и продажи жилых помещений. По сути, данная программа является социально-бытовым ресурсом в рамках реализации научного проекта формата мегасайенс NICA.

36

8 2

1 р.

5

а лг Во

6 4 7

3

Ратмино

р. В ол га

11 р. Дубна

10

9

ОИЯИ ЛФВЭ

37

Транспортная доступность города Дубны Современное активное развитие передовых инфраструктурных научных проектов невозможно без наличия высокоскоростной и качественной транспортной доступности. Месторасположение Международной межправительственной организации Объединенный институт ядерных исследований и реализация инфраструктурного мегапроекта «NICA» в городе Дубне Московской области для своего развития требуют наличия именно такого транспортного сообщения с городом Москвой и основными аэропортами Московского транспортного узла. Существующее на сегодняшний день дорожное и железнодорожное сообщение не соответствует современному уровню. Даже поезд «экспресс» затрачивает 2 часа для преодоления всего 120 км пути.

Решением проблем могли бы стать: реконструкция железнодорожных путей и необходимой инфраструктуры для запуска современных скоростных поездов с уменьшенным временным интервалом следования, которые затрачивали бы менее одного часа на покрытие расстояния от г. Москвы до г. Дубны.

38

реконструкция трассы А-104 от г. Дмитрова до г. Дубны с расширением дорожного полотна до четырех полос и организацией освещения.

левый берег

Отдельным, но не менее важным элементом развития транспортной инфраструктуры является строительство мостового перехода, который связал бы правый и левый берег р. Волги в городе Дубне. Его строительство дало бы дополнительный позитивный импульс для притока молодых кадров в проекты Объединенного института ядерных исследований, открыв возможность молодым и высококвалифицированным специалистам для участия в программах строительства жилья на доступных селитебных территориях левого берега города Дубны.

39

Краткая информация по энергетической инфраструктуре ОИЯИ В настоящее время энергоснабжение установок и инфраструктуры ОИЯИ обеспечивается двумя понизительными подстанциями ГПП-1 п/ст № 134 «Дубна» и ГПП-2 п/ст № 620 «Сестра», которые снабжают объекты ОИЯИ разрешенной электрической мощностью 14 МВт и 10 МВт соответственно. Одновременно эти подстанции передают 8,5 МВт и 19,6 МВт соответственно для энергоснабжения городских объектов. Существующая практически 100%-ная загрузка обеих подстанций не позволяет развивать ни инфраструктуру ОИЯИ, ни городские проекты (социальные объекты, жилые застройки, предприятия и пр.). Решениями Правительств стран-участниц и, в первую очередь Правительства РФ, Семилетним планом развития ОИЯИ (2017–2023 гг.) предусмотрено создание новейших установок на прорывных направлениях современной науки, включая «мегасайенс» проект ускорительно-накопительного комплекса тяжелых ионов высоких энергий NICA, инфраструктуру импульсного ядерного реактора, проект нового нейтронного источника, фабрику сверхтяжелых элементов SHE-Factory, уникальный комплекс нейтринных детекторов, крупнейший в Европе Многофункциональный информационно-вычислительный комплекс и др. Для выполнения решений Правительств стран-участниц и Распоряжения Правительства Российской Федерации от 27.04.2016 № 783-р. о создании и эксплуатации комплекса сверхпроводящих колец на встречных пучках тяжелых ионов NICA новые установки Института должны быть гарантированно обеспечены надежным энергоснабжением. С этой целью ОИЯИ из собственных бюджетных средств решением странучастниц начинает реконструкцию ГПП-1 и ГПП-2, в результате которой их мощность к 2020 г. должна возрасти на 18 МВт и 10 МВт соответственно и обеспечит потребности вновь сооружаемых и действующих в ОИЯИ установок, в первую очередь мегапроекта NICA. Одобренные странами-участницами ОИЯИ Технические проекты сооружаемых в ОИЯИ установок требуют указанных дополнительных мощностей. Для увеличения мощностей энергоснабжения существующих и вновь создаваемых социальных и промышленных объектов Правобережной части г. Дубны, а также гарантированной надежности функционирования базовых установок ОИЯИ необходимо создание новой городской понизительной подстанции мощностью не менее 50 МВт со снабжением от питающих центров «Темпы» или Конаковская ГРЭС. Дирекция ОИЯИ готова поддержать усилия Правительства Московской области по созданию нового городского питающего центра.

40

ОИЯИ в цифрах:

18 государств-членов 4800 штатных сотрудников 1200 научных сотрудников 1000 докторов и кандидатов наук 2000 инженеров и техников публикаций 1500 научных ежегодно конференций 60 международных и совещаний ежегодно

700 сотрудничающих университетов, образовательноисследовательских центров в странах мира

64

МЕЖ ДУ НАР ОДНАЯ МЕЖПРАВ ИТЕЛ ЬСТВ ЕННАЯ ОРГАН И ЗАЦИЯ

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Россия, 141980 Дубна, Московская область Улица Жолио-Кюри, 6 +7 496 216 50 59 post@jinr.ru www.jinr.ru