История института Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерных исследования Российской академии наук (Институт ядерных исследований РАН, ИЯИ РАН, ранее ИЯИ АН СССР)
(доклад Л.В.Кравчука на юбилейной конференции 2020г.)
Институт ядерных исследований Российской академии наук (ИЯИ РАН, ранее ИЯИ АН СССР) образован постановлением Президиума Академии наук СССР от 24 декабря 1970 года № 1051 на основе решения правительства, принятого по инициативе Отделения ядерной физики, для создания современной экспериментальной базы и развития исследований в области физики элементарных частиц и высоких энергий, атомного ядра, физики и техники ускорителей, физики космических лучей, космологии и физики нейтрино.
Решающую роль в создании Института ядерных исследований сыграл академик Моисей Александрович Марков, лауреат Нобелевской премии академик Илья Михайлович Франк, академик Николай Николаевич Боголюбов, академик Альберт Никифорович Тавхелидзе.
Благодаря влиянию М.А.Маркова в институте сформировались два направления исследований: физика микромира — физика элементарных частиц, а также физика больших масштабов — наука о происхождении и эволюции Вселенной, космология. Пионерские идеи М.А.Маркова легли в основу создания современных уникальных установок и программы фундаментальных научных исследований института.
Три лаборатории ядерного профиля Физического института Академии наук СССР им. П.Н.Лебедева стали основой создания Института ядерных исследований:
-
лаборатория атомного ядра, возглавляемая лауреатом Нобелевской премии академиком И.М.Франком;
-
лаборатория фотоядерных реакций под руководством Л.Е.Лазаревой, у истоков которой стоял академик В.И.Векслер;
-
лаборатория нейтрино, широко известная благодаря трудам академиков Г.Т.Зацепина и А.Е.Чудакова.
Благодаря влиянию академика А.Н. Тавхелидзе в институте сформировалась сильнейшая теоретическая школа. Идеи А.Н.Тавхелидзе легли в основу научной программы теоретического отдела, созданного под его руководством. Сотрудниками отдела стали такие ученые с мировыми именем, как В.А.Кузьмин, В.А.Матвеев, В.А.Рубаков, И.И. Ткачев, В.А. Березин, Ю.С. Вернов, Н.В. Красников, М.Е. Шапошников и их ученики. Работы, выполненные учеными теоретического отдела, заложили основы ряда уникальных экспериментов, проводимых в институте.
В разные годы ИЯИ РАН руководили:
-
академик РАН Альберт Никифорович Тавхелидзе — с момента основания института в 1970-м по 1987 год;
-
академик РАН Виктор Анатольевич Матвеев — с 1987-го по 2014 год;
-
член-корреспондент РАН Леонид Владимирович Кравчук — с 2014-го по 2020 год;.
-
член-корреспондент РАН Максим Валентинович Либанов — с 2020-го по настоящее время.
С момента основания ИЯИ РАН в течение всей его истории основное внимание было сфокусировано на создании и развитии уникальных научно-исследовательских установок и центров коллективного пользования, среди которых можно выделить:
- I. Самый мощный в Евро-Азиатском регионе линейный ускоритель протонов (Троицк, Москва), обеспечивающий проведение фундаментальных и прикладных исследований в области ядерной и нейтронной физики, конденсированного состояния вещества, разработку технологий производства широкого спектра радиоизотопов, работу комплекса лучевой терапии и многих других приложений.
- II. Баксанская нейтринная обсерватория (пос. Нейтрино, Кабардино-Балкарская Республика) с комплексом крупномасштабных подземных нейтринных телескопов и наземных установок большой площади для исследований в области физики солнечных нейтрино, физики космических лучей и нейтринной астрофизики. На Баксанском галлий-германиевом нейтринном телескопе выполнены прецизионные измерения скорости захвата солнечных нейтрино ядрами галлия, которые, в совокупности с результатами ряда других экспериментов с солнечными нейтрино, дали однозначное доказательство термоядерной природы энергии Солнца и привели к обнаружению взаимопревращений (осцилляций) нейтрино различных типов. Начиная с середины 2019 года проводится новый эксперимент BEST (Baksan Experiment for Sterile Transition). Цель эксперимента - исследование осцилляций нейтрино на рекордно коротких расстояниях и возможное обнаружение нейтрино нового типа, так называемого стерильного нейтрино. В лаборатории низкофоновых исследований получены лучшие в мире ограничения на вероятность двойного K-захвата в ядрах 78Kr, 124Xe и двойного бета-распада ряда элементов. Эксперимент Ковер-3 с крупнейшим в мире компактным мюонным детектором направлен на достижение рекордной чувствительности к диффузному гамма-излучению с энергией выше 100 ТэВ.
- III. На озере Байкал (Иркутская область) Институтом ядерных исследований РАН в коллаборации с ОИЯИ создан уникальный нейтринный телескоп, входящий в Глобальную нейтринную сеть (GNN) как важнейший элемент сети в Северном полушарии Земли. Нейтринный телескоп Baikal-GVD предназначен для регистрации и исследования потоков нейтрино сверхвысоких энергий от астрофизических источников. Эффективный объем установки в задаче регистрации ливневых событий от нейтрино составляет 0,35 кубического километра. Одновременно с набором данных продолжается наращивание телескопа до объема 1 кубический километр.
- IV. Установка по измерению массы электронного антинейтрино в бета-распаде трития "Троицк-ню-масс". Полученное на этой установке ограничение на массу нейтрино оставалось лучшим в мире в течение 15 лет. Рекорд "Троицк-ню-масс" был побит в 2019 году. Это удалось осуществить на установке KATRIN в Германии, с участием ученых ИЯИ РАН. Дизайн установки KATRIN представляет собой увеличенную модель эксперимента "Троицк-ню-масс", изначально предложенную академиком В.М.Лобашевым.
В ИЯИ РАН создан ряд инновационных высокотехнологических разработок. Разработаны технологии производства широкого спектра радиоактивных изотопов для диагностики и терапии в медицине и технических целей, включая стронций-рубидиевый генератор для ПЭТ.
Создается центр лучевой терапии, в котором проведено лечение первых групп больных. Разработаны инновационные приборы и методики медицинского и технического применения, в числе которых, комплекты радиационной защиты для МЧС России, исследовательский денситометр, оборудование ксенонового наркоза для хирургической практики.
В ИЯИ РАН разработана ускоряющая структура, использующаяся при создании ускорителей J-PARK в Японии и PITZ в центре DESY в Германии. Разработанный в ИЯИ РАН монитор формы сгустков установлен во всех ведущих международных ускорительных центрах, включая SSC, CERN, DESY, KEK, J-PARK, SNS, LANSCE, FRIB, GSI, ESS и ОИЯИ.
Получены новые экспериментальные данные по ядерным реакциям с участием протонов и нейтронов средних энергий, по фотоядерным реакциям, в том числе, исследована спиновая структура протона с помощью активной поляризованной мишени, наблюдены новые эффекты при столкновениях релятивистских ядер, дано начало новому научному направлению, получившему название "ядерная фотоника".
Широко известны результаты теоретических исследований ученых Института в области физики высоких энергий, элементарных частиц и космологии, в том числе: разработка методов теории возмущений в квантовой теории поля, изучение основного состояния (вакуума) в калибровочных теориях, разработка методов исследования динамики сильных взаимодействий адронов вне рамок теории возмущений, исследование процессов, выходящих за рамки Стандартной модели элементарных частиц, создание первых моделей мира на бране, разработка принципов и поиск механизмов образования барионной асимметрии Вселенной, изучение взаимосвязи физики частиц, астрофизики и космологии, построение моделей темной материи и темной энергии. Эти работы были отмечены многочисленными наградами. В 2020 году, академик В.А.Рубаков был награжден престижной Гамбургской премией по теоретической физике за важнейшие продвижения в раскрытии загадки происхождения Вселенной. В честь ученых ИЯИ РАН названы два эффекта в астрофизике частиц. Эффект высокоэнергетического обрезания спектра космических лучей ультравысоких энергий назван в честь Кеннета Грейзена (США), академика Г.Т.Зацепина и члена-корреспондента РАН В.А.Кузьмина. Эффект осцилляций нейтрино в веществе назван в честь С.П.Михеева, А.Ю.Смирнова и Линкольна Вольфенштейна (США).
Ученые ИЯИ РАН сотрудничают со многими ведущими лабораториями, институтами и университетами мира, принимают активное участие в работе целого ряда крупных международных экспериментов в ЦЕРН (Швейцария), ОИЯИ (Россия), Германии, Японии, Италии, США, Китае, Франции, Испании и других стран. Институт ведет образовательную деятельность, имея собственную аспирантуру и базовые кафедры в МФТИ, МГУ, МИФИ, КБГУ, сотрудничая с другими университетами России.
Будущее научных исследований ИЯИ РАН тесно связано с проектами класса мега-сайенс.
Планируется завершить строительство Байкальского нейтринного телескопа Baikal-GVD с эффективным объемом 1 кубический километр. Такой объем позволит регистрировать нейтрино астрофизического происхождения с такой же чувствительностью, как в эксперименте IceCube в Южном полушарии и позволит установить их происхождение.
Подготовлен проект модернизации Линейного ускорителя протонов в Троцке с использованием сверхпроводящих резонаторов. Проект позволит достичь энергии 1 ГэВ и мощности пучка 1 МВт. На базе Линейного ускорителя протонов планируется строительство крупного центра ядерной медицины.
Подготовлено предложение создания Нового Баксанского нейтринного телескопа (НБНТ). В качестве рабочего вещества НБНТ планируется использовать 10 килотонн сверхчистого жидкого сцинтиллятора. Этот эксперимент сможет зарегистрировать нейтрино CNO-цикла термоядерных реакций в Солнце. Чувствительность эксперимента позволит подтвердить одну из нескольких существующих моделей Солнца.
