Файл: Георгий Николаевич Флеров библиография..pdf

нейтронах. В докладе он указывает конкретные пути решения ряда основных проблем. Затем Геор­ гий Николаевич пишет письма И.В.Курчатову, в Комитет по науке и технике и, наконец, в Государ­ ственный комитет обороны о том, что “...надо, не теряя времени, делать урановую бомбу“. Летом 1942 года его вызвали в Москву. Патриотические предложения ученых были поддержаны Советским правительством.

С конца 1942 года в Советском Союзе быстро начинают развиваться работы по ядерной физике

итехнике, и Флеров - среди первых нескольких физиков, с которыми И.В.Курчатов проводит анализ

иразработку всего комплекса проблем. Георгий Николаевич принимает самое активное участие в этих работах, и ему принадлежат значительные заслуги в исследованиях, связанных с укреплением оборонной мощи страны и созданием основ ядерной энергетики в Советском Союзе.

Впослевоенные годы Г.Н.Флеров продолжает

работы в области физики деления ядер, проводит цикл экспериментов по изучению делящей компонен­ ты космических лучей. Много внимания в это время он уделяет практическому использованию дости­ жений ядерной физики. Георгий Николаевич явился одним из инициаторов развития в СССР ядернофизических методов для решения задач разведки нефти и наиболее рациональной разработки нефтяных месторождений.

С 1951 года в течение ряда лет в Московском нефтяном институте под его руководством проводи­ лась работа, в результате которой геологи получили cqBepiueHHyio аппаратуру для нейтронного и гамма -

13

каротажа нефтяных пластов. Им был разработан оригинальный импульсный метод нейтронного каро­ тажа.

С 1953 года научные интересы Георгия Николае­ вича связаны в основном с развитием нового на­ правления в ядерной физике - исследованием про­ цессов, происходящих при столкновении сложных ядер, и фундаментальной проблемой синтеза новых элементов.

Задача заключалась в доказательстве принципи­ альной возможности ускорения ионов с массой в Ю- 20 раз тяжелее протона,и Георгий Николаевич самым

активным образом включается в работу над этой проблемой.

В1954 году были поставлены первые опыты по ускорению ионов азота на 150-сантиметровом цик­ лотроне Института атомной энергии в Москве. Использовался так называемый механизм ускорения на кратных гармониках с обдиркой ионов на моле­ кулах остаточного газа. Интенсивность ионов была невелика, а энергетический спектр ионов очень широк.

Всвязи с этим по инициативе Флерова были

начаты работы по созданию мощного источника много зарядных ионов, и уже в 1955 году в Институте атомной энергии были впервые в мире получены интенсивные моноэнергетические пучки ионов угле­

ментов. Первые опыты, проведенные Г.Н.Флеровым с небольшим коллективом молодых физиков, пока­ зали уникальные возможности ядерных реакций, вызываемых тяжелыми ионами, для исследований в самых разных областях.

14

За 1955-1959 годы был проведен цикл исследо­ ваний по выяснению основных особенностей реакций между сложными ядрами. Эти работы явились от­ правной точкой для дальнейших количественных исследований как в нашей стране, так и за рубежом. Так, было показано, что составные ядра, образую­ щиеся при слиянии сложных ядер, обладают высоким угловым моментом. Было исследовано деление тя­ желых ядер многозарядными ионами /функции воз­ буждения, угловые распределения, массовые распре­ деления осколков/. Установлено, что при краевых соударениях сложных ядер происходят многооб­ разные реакции прямого взаимодействия,приводящие к передаче различного числа нуклонов от ядра к ядру и к вылету энергичных заряженных частиц. Было показано, что тяжелые ионы являются весьма эффективным средством для получения ядер с боль­ шим недостатком нейтронов и изомерных состояний с высоким спином. Одним из перспективных явилось направление, связанное с искусственным синтезом новых элементов с атомным номером более ЮО. Уже в 1956 году были начаты эксперименты, наце­ ленные на неизвестный еще тогда элемент с атом­ ным номером 102.

Успехи нового направления обратили на себя большое внимание, и по предложению и при активной поддержке академика И.В.Курчатова было решено расширить фронт исследований на пучках тяжелых ионов.

Для этих целей в Объединенном институте ядерных исследований в 1957 году на базе ускорителя, специально предназначенного для получения пучков тяжелых ионов, была создана Лаборатория ядерных реакций /Л Я Р / во главе с Г.Н.Флеровым.

15

Создание новой лаборатории в международном научном центре социалистических стран позволило привлечь к новой области исследований научный потенциал всех стран, обеспечить лучшей в мире экспериментальной базой специалистов всего со­ циалистического содружества. С созданием новой лаборатории произошел переход от отдельных пио­ нерских опытов на циклотроне ИАЭ к систематичес­ ким фундаментальным исследованиям, которые про­ водятся в Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ большим интернациональным коллективом на про­

лыми ионами развернуть в полной мере невозможно. Но вот вопрос о том, какой принцип ускорения ядер должен быть положен в основу проекта новой установки, был совершенно неясен.

Специалисты считали, что наиболее оптимальным является ступенчатое ускорение тяжелых ионов и наилучшие результаты могут быть получены лишь на линейном ускорителе. На основе этого принципа сооружался ускоритель тяжелых ионов в Беркли /США/, который вступил в строй в 1957 году. Георгий Николаевич отказался от этого варианта и выбрал совершенно другую концепцию: ускорять тяжелые ионы циклотронным методом, для чего был разработан проект классического циклотрона с диаметром полюсов 310 см. Выбор циклотронного варианта потребовал известной смелости, и время показало, что именно эта смелость решения обеспе­ чила на многие годы превосходство Дубны по пучкам

16

тяжелых ионов. Уже в 1960 году в лаборатории вступил в строй действующий ускоритель тяжелых ионов - ЗЮ-сантиметровый циклотрон. Эта уста­ новка и по сей день является лучшей в мире по интенсивности и ассортименту ускоряемых частиц. Основные научные направления, развивавшиеся Г.Н.Флеровым с небольшим коллективом в ИАЭ АН СССР, получили современную методическую базу.

Из всего многообразия возможных направлений исследований ядерной физики на пучках тяжелых ионов Георгий Николаевич в качестве основного выбирает самое принципиальное и трудное: синтез трансфермиевых элементов, находящихся на границе области ядерной стабильности.

С помощью многозарядных ионов можно уве­ личить порядковый номер ядра мишени скачком на несколько единиц без всяких промежуточных ступе­ ней. Однако процесс образования новых тяжелых элементов имеет очень малую вероятность. Состав­ ные ядра, образующиеся при слиянии ионов с ядрами мишени, получаются в возбужденном состоянии/десятки Мэв/, в большинстве случаев мгновенно делятся, и лишь очень малая их доля полностью “остывает" за счет испарения нейтронов и испуска­

По другим же каналам взаимодействия, не про­ ходящим через стадию составного ядра, образуются многие побочные продукты, которые могут оказать-

17

, • -<* ’ р

ся серьезными помехами / “фоном"/ при поисках альфа-излучения и спонтанного деления нового эле­ мента. Другим источником фона, особенно при изу­ чении альфа-распада трансфермиевых ядер, явля­ ются примеси тяжелых металлов /Н&, Pb, Bi и др./ в веществе мишени. В реакциях с тяжелыми ионами на этих примесях образуются короткоживущие аль­ фа-излучатели из области полония - актиния, обла­ дающие разнообразными периодами полураспада и энергиями альфа-распада в широком диапазоне. Кроме того, необходимо отметить, что с помощью тяжелых ионов получаются нейтронодефицитные изо­ топы, обладающие, как правило, короткими периода­ ми полураспада.

Для решения этих сложнейших задач и был жизненно необходим ускоритель с высокими интен­ сивностями и широким ассортиментом ускоряемых частиц. Необходимо было также разработать вы­ сокочувствительные и селективные экспрессные методы обнаружения, идентификации и изучения физических и химических свойств новых элементов.

В разработке методик важную роль сыграли начатые еще в 1954 году под руководством Г.Н.Фле­

более величины пробега, можно обеспечить полное выбивание.

На основе механизма отдачи в лаборатории Г.Н.Флерова в Дубне создаются различные быстрые

18

системы транспортировки продуктов облучения к детекторам излучения, которые размещаются на некотором удалении от облучаемой мишени, так как она является источником интенсивного гамма- и нейтронного излучения. В качестве таких систем служили дисковые и ленточные транспорте­ ры-сборники, газовая струя, газовый поток с фильт­ рами-сборниками и т.д.

Большое значение для работ по синтезу трансфермиевых элементов имело создание высокочув­ ствительных трековых детекторов осколков деления, таких, как полимерные пленки, стекла и слюды. Под руководством Георгия Николаевича в Дубне были развиты методы обработки природной слюды и фосфатного стекла, которые позволили снизить собственный фон детекторов до уровня одного следа осколка за несколько десятков суток непрерывной работы аппаратуры.

Основой успеха Г.Н.Флерова и его сотрудников в работах по синтезу элементов 102-105 явилась тщательная отработка ядерно-физических способов идентификации изотопов, включающих классический метод перекрестных облучений, измерение зависи­ мости выхода от энергии бомбардирующей частицы / “функции возбуждения"/, изучение угловых рас­ пределений продуктов взаимодействия, установление генетической связи неизвестных продуктов с из­ вестными изотопами, “задержанные совпадения" альфа-частиц и др.

В связи с важностью химической идентификации порядкового номера нового элемента в Лаборатории ядерных реакций разрабатывается оригинальный ме­ тод экспрессной газовой хроматографии для выделе-

19

ния трансактиноидных элементов /104, 105/ из смеси более легких продуктов реакций.

На базе больших методических разработок и изучения механизма ядерных реакций между сложны­ ми ядрами в 1964-1970 годах под руководством Г.Н.Флерова были синтезированы новые трансфермиевые элементы с порядковыми номерами 102, 103, 104 и 105 и изучены их физические и химичес­ кие свойства. Ю4-му элементу присвоено название “курчатовий" в честь академика И.В.Курчатова, сыгравшего большую роль в развитии работ по синтезу новых элементов. Элемент 105 Г.Н.Флеров и его сотрудники предложили назвать “нильсборием" в честь выдающегося датского ученого Н.Бора.

Острый критический подход, умение четко ана­ лизировать совокупность сложных эксперименталь­ ных фактов, глубокое понимание сущности физичес­ ких явлений, необычайная энергия и умение довести до завершения свои замыслы - вот качества, кото­ рые определили блестящие научные достижения

Г.Н.Флерова и возглавляемого им коллектива.

В1961 году под руководством Флерова был открыт новый вид ядерной изомерии: спонтанно делящиеся изомеры. Ядро спонтанно делящегося изотопа в таком изомерном состоянии имеет веро­

ятность деления в ~ 1 0 25 раз больше, чем в основ­ ном состоянии. По современным воззрениям, в этом случае изомерное состояние имеет более значитель­ ную деформацию, чем основное состояние. В на­ стоящее время известно около 30 спонтанно деля­ щихся изомеров, они детально исследуются в раз­

20