11 февраля 1943 года, сразу после победы в Сталинградской битве, Советский Союз вступил в гонку за обладание ядерным оружием. В этот день был основан Институт атомной энергии имени И.В. Курчатова. Три года спустя в секретной лаборатории на окраине Москвы советские ученые под руководством Игоря Васильевича Курчатова осуществили первую цепную ядерную реакцию за пределами США. «Наш институт был создан в стратегических целях. Он был необходим государству, чтобы выжить», — рассказывает директор института Михаил Валентинович Ковальчук. В августе 1949 года первая советская ядерная бомба прошла успешное испытание. Главная стратегическая цель была достигнута.
Стоя на фоне первого советского ядерного реактора, Ковальчук рассказывает о научных достижениях российских ученых. В 1954 году была запущена первая в мире атомная электростанция, затем — атомная подводная лодка. Советские ученые активно вели фундаментальные научные исследования. «Россия имеет самый большой в мире ледокольный флот», — с гордостью заявляет ученый. Курчатовский институт принимает участие в проекте в Сайда Губе. В одноименной бухте в Баренцевом море возводится пункт для переработки и хранения реакторных отсеков утилизированных атомных подводных лодок, грозного наследия холодной войны. Строительство комплекса на 155 реакторов осуществляется в рамках проекта «Большой восьмерки» — Глобального партнерства против распространения оружия массового уничтожения и связанных с ним материалов. Германия уже вложила в этот проект около 600 миллионов евро.
Развал СССР привел к двадцатилетнему застою российской науки. Сейчас Россия хочет вернуть себе лидирующие позиции в ядерных исследованиях. Москва приступила к реализации нескольких крупных научных проектов. Планируется создать серию мегаустановок: от синхротрона для генерации рентгеновских лучей до ядерных реакторов, излучающих нейтроны. Все эти проекты объединены общим понятием «меганаука» (масштабные фундаментальные исследования). Как и в случае с переработкой реакторных отсеков, Россия стремится привлечь к реализации новых проектов европейских партнеров. Встреча для журналистов, на которой выступал Ковальчук, была организована в рамках проекта Cremlin. В этой программе научного сотрудничества принимают участие 19 исследовательских центров из России и Европейского Союза. Одной из задач данного проекта для России является сохранение научных контактов с международным научным сообществом в условиях антироссийских санкций, спровоцированных присоединением Крыма.
Ковальчук в полной мере испытал негативные последствия конфликта вокруг Крыма — тот случай, когда политика оказывает влияние на науку. Его брат, Юрий Ковальчук — один из богатейших людей в России и приближенный Владимира Путина — находится под санкциями Минфина США из-за Крыма. Михаилу Ковальчуку не удалось остаться в стороне от политики: в 2008 году, несмотря на рекомендации президента Путина, Российская академия наук (РАН) отказалась избрать Михаила Ковальчука действующим академиком. Он до сих пор является только членом-корреспондентом РАН (более низкая ступень членства в академии).
В Дубне работает Лаборатория ядерных реакций им. Г.Н. Флерова. Ученые лаборатории занимаются исследованиями свойств ядерной материи вблизи границы стабильности. Здесь были открыты новые элементы периодической таблицы Менделеева. Они очень нестабильны и распадаются через несколько часов или даже секунд. В некоторых ускорителях ученые разгоняют частицы до высоких энергий и сталкивают их, чтобы воссоздать условия Большого взрыва и наблюдать последствия столкновения частиц. В Лаборатории им. Г.Н. Флерова перед учеными стоит иная задача: получить новые элементы с помощью слияния двух атомов при столкновении. Такая работа требует высокой точности. «В некоторых случаях при столкновении выделяется избыточная энергия и ядра распадаются. В других — энергии недостаточно и одинаково заряженные ядра отталкиваются», — объясняет Александр Карпов, ученый секретарь Лаборатории.
Скоро Дубна станет центром еще одного крупного проекта научной инфраструктуры страны. Там создают новый коллайдер НИКА. На этой установке ученые планируют разгонять атомы золота и сталкивать их на высоких скоростях. Это поможет изучить особые состояния материи. Например, такое, в котором материя существует в недрах нейтронных звезд.
Запуск коллайдера НИКА намечен на 2020 год. Для реализации проекта требуются многомиллионные инвестиции. Чтобы комплекс стал рентабельным, необходимо привлечь к сотрудничеству как можно больше ученых, заинтересованных в такого рода исследованиях.
Тем временем в Санкт-Петербурге на тщательно охраняемой территории заканчивается монтаж нового ядерного реактора ПИК. Конструктивно он похож на ядерные реакторы электростанций, но спроектирован специально для исследовательских целей. Установка предназначена для излучения нейтронов, которые затем можно использовать в исследованиях свойств новых материалов или биомолекул. С помощью нейтронов ученые смогут проникать в глубь материи и совершать новые открытия. Схожий принцип применяется при работе синхротрона ALBA, расположенного в Барселоне. Благодаря рентгеновскому излучению синхротрона исследователям удалось выявить трехмерную структуру клеток, пораженных вирусом гепатита. В отличие от рентгеновского, нейтронное излучение имеет более высокую проникающую способность. Нейтроны — тяжелые элементарные частицы. Их применение позволяет в процессе исследования изучать магнитные свойства образцов.
Помимо теоретической пользы, установки приносят и практическую: с их помощью можно проводить исследования новых материалов для создания, например, сверхпроводников, работающих при комнатной температуре. Подобные технологии помогут избежать значительной потери электроэнергии, случающейся при транспортировке электричества по медным кабелям при температуре окружающей среды.
Сергей Валентинович Григорьев, заместитель директора по международной деятельности НИЦ «Курчатовский институт» в Санкт-Петербурге, предлагает создать систему распределения нейтронов, чтобы сделать реактор ПИК рентабельным. Запуск реактора намечен на 2019 год. Анализ образцов производится быстро, а реактор излучает нейтроны непрерывно. Предполагается, что частицы будут распределяться между 32 исследовательскими станциями. В одной лаборатории могут анализировать фрагмент ДНК, а в другой в это время — новые материалы. «В России в своих исследованиях нейтронное излучение используют до 700 ученых. В Европе их порядка 7 тысяч человек. Чтобы наши усилия оправдались, мы должны привлечь к совместной работе европейских ученых», — считает Григорьев. Страны-участницы проекта могли бы оплатить 25% затрат на строительство и эксплуатацию реактора. В таком случае, они смогут использовать 60% приобретенного времени, а 40% передать научному центру для использования в международных научных проектах.
Во время нашего визита в институт молодые ученые, приехавшие со всей России и из Казахстана, рассказывают о своих проектах. Они признаются, что их научный центр не сотрудничает с коллегами из развитых стран. «А ты бы сюда приехал?» — спрашивает меня один из них. Им кажется нормальным, что в Россию едут только студенты из менее развитых в научной сфере азиатских стран. Но работать все они уезжают на Запад, в американские и европейские научные центры.
Только в 2016 году санкции, введенные после начала украинского конфликта, привели к десятипроцентному падению объема научно-исследовательских работ в России. Такие проекты как Cremlin направлены на смягчение этих негативных эффектов. Мы знаем подобные примеры из истории. В разгар холодной войны советские и американские космонавты встретились в космосе, чтобы ослабить политическую напряженность между странами. «После развала Советского Союза и 20 лет застоя мы на правильном пути», — говорит Григорьев. По версии журнала Nature, Россия занимает ведущие позиции в мире по росту объема значимых научных публикаций. Только в области биологии число публикаций с 2012 по 2015 год выросло на 60%. Многие победы российской науки были достигнуты благодаря противостоянию с Западом. Сегодня, по крайней мере, по мнению таких ученых как Григорьев, дальнейшее развитие невозможно без международного сотрудничества.
