На границе миров

Академик Юрий Оганесян — живая легенда отечественной ядерной физики, единственный из ныне живущих ученых, чьим именем назван элемент периодической таблицы Д. И. Менделеева — оганесон. Практически всю свою научную жизнь он живет и работает в подмосковной Дубне, в честь которой также назван один из элементов таблицы — дубний. Совсем неудивительно, что Юрий Цолакович стал победителем Научной премии «Сбера». О том, что для него эта премия значит и как он к ней пришел, наш разговор.

— Юрий Цолакович, вы удостоены Научной премии Сбербанка «за основополагающие работы по синтезу сверхтяжелых элементов и вклад в становление экспериментальной базы ускорителей, заложивших перспективы будущих открытий и революционных ядерных технологий». Это для вас неожиданно или закономерно?

— Премия была для меня полной неожиданностью. Потом выяснилось, что шла огромная работа: был создан комитет по премии, члены которого, известные ученые, внимательно рассматривали каждого номинанта, работали более 360 экспертов! Но я ничего этого не знал, пока мне не позвонил Константин Новоселов. Я не был раньше с ним знаком. Мы познакомились тут же, по телефону, хорошо поговорили. Он поздравлял, а я не сразу даже осознал то, что произошло.

— Но теперь-то уже осознали. Как расцениваете премию сейчас?

— Научные работники всегда относятся к премиям очень чувствительно и серьезно, потому что любая премия — это прежде всего оценка их работы. Но одно дело, когда вручают премию в академии. Это приятно и понятно. А когда получаешь премию от банка, это особенно важно, потому что это уже оценка общества, реакция на твою научную работу.

Я считаю, что учреждение новой премии — хорошее начинание. Если посмотреть на многие престижные премии, их учреждал частный капитал. Например, Демидовскую, Нобелевскую и много других премий. Тут, правда, нет персоны, которая ее учреждает, а есть крупнейший банк страны. Я уверен, что престиж Научной премии Сбербанка будет расти.

— Юрий Цолакович, я не раз слышала от ваших коллег, что вы тот ученый, который достоин Нобелевской премии. Как думаете, сможет ли Научная премия «Сбера» стать своего рода «русской Нобелевской»?

— Разница, конечно, есть. Нобелевская премия присуждается независимо от страны, где работает ученый. По сути, это просто открытый конкурс научных результатов. А здесь, как я понимаю, важно, чтобы вся работа проводилась в России, что тоже вполне понятно и допустимо. По такому принципу учреждалась, например, Демидовская премия. Я слышал, что Демидову в свое время предлагали сделать свою премию международной, но он отказался, счел необходимым, чтобы премия была только для российских ученых. Он, как известно, учредил свою премию до Альфреда Нобеля. Д. И. Менделеев был лауреатом Демидовской премии, я тоже ею горжусь. Уверен, что Научную премию Сбербанка ждет такая же судьба.

— Давайте вспомним, как начинались ваши исследования в области синтеза сверхтяжелых элементов. В какой момент вы поняли, что это важно?

— В целом это наука о мироздании, но синтез искусственных элементов — занятие не очень древнее. Первым из них стал элемент с атомным номером 94 — плутоний. Это произошло в США в 1940 году. С тех пор мы заметно продвинулись и пополнили таблицу: с 94-го до 118-го. Наша планета старая, с момента образования Солнечной системы прошло 4,5 млрд лет. Все элементы тяжелее урана распались и не дожили до наших дней. И все они появились в таблице как искусственные элементы, которых сейчас в природе нет.

А когда мы говорим о синтезе сверхтяжелых элементов, то их, может быть, в природе и не было никогда. Иначе говоря, синтез элементов, который имел место во Вселенной, не дотягивал до элементов, которые мы сегодня называем сверхтяжелыми. Тем самым они как бы оказались творением человеческого разума. Нам, конечно, очень интересно понять, как они вписываются в законы природы.

— Мы знаем, что один из законов природы — это периодический закон химических элементов Д. И. Менделеева, где все разбито на ряды и группы. И эти новые элементы мы туда вписываем. Но, выходит, при этом не знаем, должны они там находиться или нет?

— Сейчас, полтора века спустя после открытия Менделеевым периодического закона, это вопрос, как ни странно, один из первых в нашей науке. Определенного ответа пока нет.

— Как известно, самый тяжелый на сегодня 118-й элемент таблицы Менделеева назван в вашу честь — оганесон. Про него-то вам все известно?

— Совсем нет! Согласно таблице Менделеева, он должен быть благородным газом. Но будет ли он благородным газом? На эту тему в мировой научной литературе написано уже много теоретических статей. Одни авторы считают, что нет, не будет. Другие пишут — да, он будет проявлять свойства благородных газов, хотя, может быть, и не будет газом при комнатной температуре. Если существуют столь разные сценарии химического поведения уже на уровне 118-го элемента, то, когда мы продвинемся дальше, к более тяжелым элементам, вопросов только прибавится.

— Сколько всего может быть элементов? Есть ли граница у таблицы Менделеева?

— Теория квантовой электродинамики допускает существование элементов вплоть до 173-го. Но будет ли существовать такое ядро? Мои опасения как ядерного физика не столько в надежности электронной конструкции атома, сколько в стабильности его ядра. А ядерная материя — другая субстанция. Где предел существования ядер? Поиски ответа на этот вопрос заставляли нас идти как можно дальше, а дойдя до 118-го элемента, мы пределов для существования ядер пока не видим. И это означает, что могут быть ядра тяжелее, чем у 118-го элемента.

Тогда за семь лет, не прекращая работы на действующем ускорителе, мы построили новую лабораторию, оснащенную более мощным ускорителем, новыми установками и прочим оборудованием, и назвали ее «фабрикой сверхтяжелых элементов». Фабрика СТЭ работает уже второй год и в настоящий момент в 15 раз превосходит все подобные установки в мире. Поэтому Научная премия Сбербанка, о которой мы сейчас с вами говорим, это премия большому коллективу талантливых людей, моих коллег, которые трудятся в этой области. Такого масштаба работа, которая делает нас мировыми лидерами и дает прорывные результаты, не может быть заслугой одного человека. Думаю, что все это хорошо понимают.

— Зачем нужно синтезировать элементы, которых, вероятно, вообще нет и никогда не было в природе?

— Мы смотрим на эти элементы не как на какую-то материальную ценность, из которой можно что-то очень нужное сотворить и тут же применить на практике, а как на то, что дает нам возможность понять основные законы природы, пределы и причины их возникновения и применения.

— Что конкретно вы хотите получить?

— Нужно, во-первых, получить более тяжелые элементы, а открытые недавно элементы, расположенные в конце 7-го периода таблицы Д. И. Менделеева, получать в большем количестве. В существующих теориях ожидается, что резкие изменения в таблице произойдут после 121-го элемента. Там возможны разные сценарии заполнения таблицы.

— В формулировке премии говорится не только о фундаментальных результатах, но и революционных ядерных технологиях. О чем речь?

— Речь в том числе о физике и технике ускорителей тяжелых ионов. Этот тип ускорительных установок возник как насущная потребность для постановки и проведения ядерно-физических исследований с того момента, как я пришел в эту профессию.

— Когда это случилось?

— Я окончил МИФИ по специальности «ускорители» в 1956 году. Меня приняли на работу в группу академика Флерова, которая собиралась строить самый большой в мире ускоритель тяжелых ионов в Дубне. Работали мы поначалу на старом и маленьком ускорителе в Москве, который находился у Курчатова в Институте атомной энергии. Меня сразу включили в ночные смены. Флеров считал, что так должна «закаляться сталь». Целый год я работал в таком режиме.

— Тяжело было?

— Нет. Совсем не тяжело. Этот год был просто золотым для меня. Хотя занимался я ускорителем, совсем не приспособленным к получению пучков тяжелых ионов. Он требовал постоянной реконструкции. Флеров направлял меня к известным физикам — Л. А. Арцимовичу, И. К. Кикоину и другим, работающим в нашем институте. Помню, что мне нужно было вечно просить их что-то нам дать или что-то для нас сделать. Я приходил к этим великим людям, они меня усаживали, поили чаем и просили рассказать, зачем мне все это нужно. Я у доски рассказывал, а они внимательно слушали. Это был для меня не только экзамен, но и настоящая научная Мекка.

Однажды ночью на ускоритель к нам нагрянул сам И. В. Курчатов. Он жил на территории института. В три часа ночи дверь открывается, заходит Борода (так мы все его называли): «Чем занимаетесь? Какие открытия?» Я отвечаю: «Игорь Васильевич, какие тут могут быть открытия? Проклятый источник не работает, всю душу вымотал!»

Он говорит: «Ладно! Пойдем в соседнюю комнату, спокойно поговорим». И целый час меня расспрашивал, чем мы занимаемся, что получается, а что не получается. Кажется, остался доволен тем, что я ему говорил. Потом спрашивает: «Вы когда заканчиваете смену?» — «В восемь утра» — «До девяти дотянете?» — «Дотяну» — «Приходите в девять ко мне и напишите, что вам нужно для работы».

В половине пятого утра звоню Флерову, рассказываю: дескать, был Борода, сказал написать, что нам нужно. Флеров отвечает: «Буду через полчаса». Приехал, написали мы 20 пунктов, и я пошел к Курчатову. Мне было ужасно неловко: не много ли просим? Он внимательно все прочитал и написал: «Принять к исполнению».

— А что вам было нужно?

— Я сейчас уже точно не помню, что нам было нужно, но, если бы мы попросили тогда птичье молоко, думаю, нам бы его достали. Потрясающее было время. А через год я уже уехал в Дубну, мы построили ускоритель, и с тех пор я здесь.

— В чем принципиальное отличие нынешней ускорительной техники от той, на которой вы начинали?

— Отличия огромные. Тогда, как я говорил, был построен первый ускоритель тяжелых ионов, мы запустили его в 1960 году. Сейчас, на фабрике СТЭ, уже восьмой. Эти машины даже сравнивать трудно. А общее, пожалуй, на всех этапах это всегда была лучшая ускорительная техника тяжелых ионов в мире. В этом мы держали рекорд с самого начала. И пока его держим.

— Модели атома и звездной системы очень похожи. Недаром говорят о планетарной модели атома. Как думаете, это не случайно? Может ли случиться такое, что для кого-то наш мир — это мир электронов, а наши электроны — это целый мир, который мы не видим?

— Пока считается, что электрон не имеет структуру более сложную, чем мы себе представляем. Мы считаем его элементарной частицей.

— Но вы говорите «пока», то есть допускаете, что он не такой уж элементарный?

— Да, мы практически про все говорим «пока». Вот, например, Д. И. Менделеев, когда создавал свою таблицу, вовсе не периодичность искал: он думал, как и все в его время, что элемент и есть кирпичик мироздания. Когда он их расставил по ранжиру от легкого до тяжелого и увидел, что свойства повторяются через каждые восемь, то пришел в страшное уныние, потому что сразу понял, что «кирпичики мироздания», как и буквы в алфавите, не должны быть похожи друг на друга, иначе это не «кирпичики», не буквы, а слова. И он бросил заниматься этим делом и начал копать глубже — искать эфир, некую непрерывную среду, в которой рождаются элементы. Не нашел — мир оказался не непрерывным, а квантовым. А таблица осталась. Ей 153 года. И только через 42 года после Менделеева Резерфорд представил модель атома, где было положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются электроны.

— Какие вы видите здесь перспективы?

— Огромные. Вот, например, мы хотим исследовать химические свойства элемента. А представьте, что он живет одну миллисекунду. Что можно изучить за это время? Даже перемешать раствор в пробирке не успеете. Можно вести химический эксперимент не в жидкой, а в газовой фазе, ведь газ может двигаться со скоростью звука. Мы начинаем именно в такой постановке опыта искать так называемый релятивистский эффект в электронной структуре очень тяжелых атомов. Мы обнаружили его впервые в 2007 году в структуре атома 112-го элемента, и сейчас идут эксперименты по 114-му элементу.

Когда мы начали заниматься химией сверхтяжелых элементов, наш укоритель, хоть и был лучшим в мире, для этих целей оказался слабоватым. Современная техника стремительно устаревает. Надо безжалостно уходить от старых конструкций и делать новые установки. Это очень непросто. Но другого пути нет.

В 2018 году мы получили первый пучок, построили новую лабораторию, в ней день и ночь идут эксперименты. А лет через 20 выяснится, что все это тоже безнадежно устарело — надо выбросить и делать что-то новое, быть может, совсем другое. Так требует наука, и так устроена наша жизнь. Но только так можно получить так называемые прорывные результаты.

— Юрий Цолакович, у вас в молодости было чувство, что скоро вы поймете, как устроен мир?

— Нет, такого чувства никогда не было. Наука — это бескрайний океан, где берегов не видно. В этом океане надо поставить себе задачу, найти цель и двигаться к ней, чтобы получить четкий ответ — да или нет.

— Какая у вас сейчас цель в этом океане?

— Пока получить 120-й элемент и понять границы применимости периодического закона в структуре тяжелейших атомов.

— Как вы думаете, может быть, природа создала человека, чтобы он создал элементы, которых нет в природе?

— Может быть. Хотя не думаю, что только это было причиной возникновения жизни.