Академик Юрий Оганесян — что происходит внутри атомного ядра

Наука и жизньРепортаж

Академик Юрий Оганесян: Познание сильного взаимодействия изменит мир

Что происходит внутри атомного ядра, как ведут себя ядра на границах их существования и что может измениться, если физики поймут природу сильного взаимодействия?

Беседу ведёт Наталия Лескова

Юрий Цолакович Оганесян в мемориальном кабинете академика Г. Н. Флёрова в Лаборатории ядерных реакций его имени (в 2022 году ей исполняется 65 лет), у грифельной доски с надписями, сделанными Г. Н. Флёровым и Ю. Ц. Оганесяном. Её хранят под стеклом, как экспонат.

Рассказывает академик Юрий Цолакович Оганесян, научный руководитель Лаборатории ядерных реакций Объединённого института ядерных исследований в подмосковной Дубне. Среди его научных заслуг — фундаментальные исследования механизма взаимодействия сложных ядер, обнаружение и исследование влияния ядерной структуры на коллективное движение ядер в процессах слияния и деления, открытие нового класса ядерных реакций — холодного слияния массивных ядер, широко используемых по настоящее время в различных лабораториях мира для синтеза новых элементов. Ю. Ц. Оганесян — соавтор открытия ряда тяжёлых элементов таблицы Д. И . Менделеева, а 118-й элемент назван в его честь.

— Юрий Цолакович, когда началось ваше увлечение таблицей Менделеева? И почему важно её расширять?

— Меня «привязывают» к знаменитой Таблице, но я не химик, а физик. Я всю жизнь занимаюсь ядерной физикой. Ведь известно, что в атоме есть ядро и вокруг ядра вращаются электроны. Атомы — они же элементы, с различными названиями и свойствами в зависимости от заряда ядра. А вот как ведёт себя этот элемент при взаимодействии с другими элементами — это уже химия. Но меня интересовало не то, где предел Таблицы, а где предел существования ядер.

— И где этот предел?

— Это серьёзный вопрос. Между прочим, пределы существования ядер и элементов разные, потому что сама материя разная. Ядерная материя — удивительная субстанция маленького размера и огромной плотности, которая несёт весь положительный заряд и всю массу атома. А вокруг ядра на большом расстоянии вращаются электроны на своих орбитах. Не знаю, насколько удачно моё сравнение, но всё это мне напоминает большую люстру: в середине — мощная лампа, а вокруг лампы в несколько рядов вращаются висюльки. Они светят отражённым от лампы светом. И если вы предположите, что ваше ядро размером с апельсин находится возле мавзолея на Красной площади, то первой орбитой, по которой вращаются электроны, будет Садовое кольцо. Вторая орбита будет кольцевой автодорогой. А последняя орбита окажется где-то около Стокгольма. Вот такая ажурная люстра!

— Кончается ли эта «люстра»?

— Да, кончается. Всё имеет начало и конец. Обычно это выражение относится к человеческой жизни. Но оно справедливо и для мироздания в том смысле, что любая система, большая или малая, стремится занять упорядоченное состояние с наименьшей потенциальной энергией. Отсутствие конца, скорее всего, объясняется отсутствием знаний об этом конце.

— Где же она кончается?

— Первый предел связан с центром, с самой «лампой». Но если можно было бы сделать «лампу» любой мощности, то второй предел наступил бы там, где кончается конструкция самой «люстры». Потому что согласно квантовой электродинамике положительный заряд ядра, а в соответствии с ним и число отрицательно заряженных электронов имеют предел. Вот эти два предела можно обсуждать.

Но мне кажется, что конец ядра придёт раньше, потому что мы сейчас, находясь в области 118-го или 120-го элементов, уже подошли к самой границе существования ядер. А предел существования «гирлянды» — атомные номера около 174. Поэтому пока тратим время, силы и деньги не на Таблицу, а на ядерную физику. Но скоро начнём серьёзно заниматься химией сверхтяжёлых элементов. От Таблицы далеко не уйдёшь!

— Как вы думаете, наступит ли момент, когда она устареет и потребует обновления подобно Стандартной модели в физике?

— Сам Менделеев считал, что Таблица будет меняться, но открытый им Периодический закон останется.

— Что вы узнали о ядре основополагающего, важного?

— Мы знаем, что это удивительная субстанция, и она физике ещё до конца не понятна. Нет строгой теории, как в электричестве, когда можно рассчитать всё от громадной электростанции до маленького чипа. Есть теоретические модели. Но как сцеплены протоны и нейтроны в ядре, мы пока не знаем. Несмотря на это, мы используем атомную энергию во многих областях нашей деятельности. Природа ядерных сил, называемых сильным взаимодействием, — огромный вопрос, который остаётся пока открытым.

В природе, как вы знаете, есть четыре типа взаимодействия — электромагнитное, сильное, слабое и гравитационное. Сильное взаимодействие так называется потому, что оно сильнее электромагнитного в сотни раз. Если бы это злополучное сильное взаимодействие было изучено так, как это имеет место с электромагнитным или слабым взаимодействием, мне кажется, мир бы совершенно преобразился.

— Почему же оно злополучное?

— Потому что эта задача очень сложна. При этом мы понимаем: если мы овладеем сильным взаимодействием, то оно преобразует наш мир, как это было после Фарадея. Представьте себе электричество, без которого мы не мыслим сегодня свою жизнь, только сильнее в сотни раз!

— Как вы думаете, удастся в конце концов понять, как «работает» сильное взаимодействие?

— Думаю, да. Рано или поздно это будет сделано.

— Какими способами? С какой стороны нужно подходить?

— Одна сторона такова: ведь никто не сомневается, что есть ядро. Оно состоит из протонов и нейтронов — это тоже известно. Значит, когда-то оно образовалось, когда-то возникли эти протоны и нейтроны, когда-то они слепились. Есть Стандартная модель, которую, с моей точки зрения, необоснованно и часто ругают, потому что она не в состоянии всё объяснить. Но она даёт представление о том, что протоны и нейтроны состоят из кварков, а кварки «склеены» глюонами (glue — это клей по-английски). Понять бы, как это происходило в природе?

Начали исследовать. Двигаясь от конца к началу. Мы знаем, что молекула состоит из атомов, атом — из ядра и электронов, само ядро — из протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны состоят из кварков и глюонов. А дальше, микросекундой ранее — Большой взрыв. Всё, конечно, развивалось в обратном направлении: сначала взрыв, потом идёт очень быстрый процесс крупномасштабных изменений материи, в которой через одну микросекунду после взрыва при огромной плотности и высокой температуре рождаются протоны и нейтроны. Иногда эту фазу называют кварк-глюонной плазмой. У физиков есть желание исследовать этот «суп» и увидеть, как рождаются протоны и нейтроны. Создаются большие ускорители, у нас строится коллайдер NICA для исследования подобной горячей материи.

Вообще, стадийность движения от беспорядка к порядку прослеживается во всей истории образования Вселенной, насчитывающей 13,7 миллиарда лет. А физики, живущие на Земле, хотят, наоборот, создать «беспорядок» из протонов и нейтронов в надежде потом увидеть и понять, как из кварк-глюонной плазмы вновь рождаются протоны и нейтроны.

— Как бы смоделировать сотворение мира?

— Именно так. Задача эта, по сути, не новая. Но, рассматривая различные сценарии сотворения мира (из них самый популярный — Большой взрыв), мы невольно двигаемся в глубь строения материи.

Сегодня экспериментаторы добрались до стадии возникновения кварков и глюонов. До субстанции, возникшей через одну микросекунду после Большого взрыва. Однако понять свойства вещества, состоящего из этих кварков и глюонов, и то, как взаимодействуют эти частицы, пока не удаётся. Отсюда неясна и сама природа ядерных сил.

Конечно, точно смоделировать сотворение мира мы никогда не сможем, потому что там участвовали огромные массы, а температуры достигали триллионов градусов. Но разгонять тяжёлые ядра, которые состоят из многих протонов и нейтронов, до огромной энергии, сталкивать их лоб в лоб в коллайдерах научились. В зоне столкновения ядерная материя уплотняется, температура в этом месте повышается до триллиона градусов — часть протонов и нейтронов «расплавится» в кварки и глюоны. Важно распознать, что это действительно произошло, а распознав, заняться этим делом основательно, чтобы понять, как образуются протоны и нейтроны.

Вопросов здесь много. Например, почему именно три кварка участвуют в создании протона и нейтрона?

— Как я понимаю, если бы стали возможны другие варианты, не три, а два или четыре, всё было бы иначе. Или ничего бы не было?

— Вот и надо понять, почему именно так всё устроено. А потом мы будем пользоваться этим, подобно тому, как мы пользуемся электричеством. Но, как мне кажется, далеко потом.

— А что было до Большого взрыва, когда ничего не было?

— Тоже интересный вопрос. Ответа на него пока нет. Почему этот взрыв произошёл? Имеются разные сценарии, концепции, но всегда обсуждается то, что было после взрыва. И был, как считают, безумно короткий промежуток, когда появились понятия времени и пространства. Как бы были вброшены эти понятия, когда всё менялось очень быстро, быстрее скорости света. Что значит «быстрее скорости света», тоже трудно представить, потому что Стандартная модель ограничивает скорость — скоростью света. А потом расширение продолжалось, но значительно медленнее, хотя и с ускорением. Расширение Вселенной идёт до сих пор. Когда появились протоны и нейтроны, они стали взаимодействовать друг с другом и комбинироваться в ядра. Так проявилось сильное взаимодействие.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Почему еда хранится долго и при чём здесь кислород? Почему еда хранится долго и при чём здесь кислород?

Может ли что-то настоящее проходить сквозь стены?

Наука и жизнь
Ничего личного Ничего личного

Как защититься от хейта в Интернете

Лиза
Шум дождя Шум дождя

Рассказ для любителей фантастики

Наука и жизнь
Физлицом к рынку Физлицом к рынку

Розничные инвесторы нарастили вложения вдвое, предпочитая облигации акциям

Ведомости
Земля. Прятки под мантией Земля. Прятки под мантией

Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизнь
ИИ в школе: инструмент или угроза? ИИ в школе: инструмент или угроза?

Внедрение ИИ — неизбежный этап. Какова будущая роль учителя в новой системе?

Монокль
Русское серебро. Начало Русское серебро. Начало

Как в России искали и добывали серебро

Наука и жизнь
Изнанка малого бизнеса: как структурировать процессы с первого дня Изнанка малого бизнеса: как структурировать процессы с первого дня

Истории малого бизнеса, который на ощупь выстраивал управление задачами

Inc.
Зачем животным математика? Зачем животным математика?

Умение считать — доступно ли оно животным и нужно ли им это вообще?

Наука и жизнь
Поклон Осаке Поклон Осаке

Футуристическая, эксцентричная Осака сохранила дух настоящего нонконформизма

Y Magazine
Полярник на Луне Полярник на Луне

Российские ученые готовят новый поход в суровые края близ полюса... лунного

Популярная механика
Братские портреты Братские портреты

Братские портреты навсегда остались бы неизвестными, если бы не парное сочетание

Дилетант
Подписание акта о капитуляции Японии Подписание акта о капитуляции Японии

Токийский залив, борт линкора «Миссури», 2 сентября 1945 года

Дилетант
Марина Монгуш: «Креативная экономика — это не только про деньги, но и про социальные эффекты» Марина Монгуш: «Креативная экономика — это не только про деньги, но и про социальные эффекты»

Почему креативная экономика становится движущей силой развития России?

ФедералПресс
ИП или ООО — вот в чем вопрос: какую форму ведения деятельности выбрать МСП ИП или ООО — вот в чем вопрос: какую форму ведения деятельности выбрать МСП

ИП и ООО: чем отличаются и какая форма ведения бизнеса подойдет именно вам?

Inc.
Как продлить жизнь букету цветов: актуальный лайфхак к 1 сентября Как продлить жизнь букету цветов: актуальный лайфхак к 1 сентября

Как продлить жизнь растениям в вазе с научной точки зрения?

ТехИнсайдер
Корабль с игрушками Корабль с игрушками

Чем заняться в чартере? Вопрос на первый взгляд кажется риторическим

Y Magazine
«Холодный мир – это наше достояние» «Холодный мир – это наше достояние»

Что такое криосфера? Можно ли использовать знания о ней в повседневной жизни?

Знание – сила
Мерзлота не вечная: взгляд в будущее Мерзлота не вечная: взгляд в будущее

Какими экономическими потрясениями грозит таяние вечной мерзлоты

Знание – сила
Бессарабские друзья и знакомые Пушкина Бессарабские друзья и знакомые Пушкина

Род Пушкиных был связан с Бессарабией, со времен прадеда поэта, Абрама Ганнибала

Знание – сила
Искусство Искусство

Главные тренды и события мирового арт-рынка за 2025 год

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Выживет ли грузинский прагматизм Выживет ли грузинский прагматизм

Как Тбилиси не остаться на обочине и сохранить взвешенную внешнюю политику

Монокль
Тимофеев-Ресовский, зоология и век информации Тимофеев-Ресовский, зоология и век информации

Об отношениях Тимофеева-Ресовского с зоологией

Знание – сила
Простор для творчества Простор для творчества

Верфь Bilgin Yachts продолжает успешную серию 50‑метровых яхт Bilgin 163

Y Magazine
Визит в страну чучхе: зачем ехать и как не нарушить правила Визит в страну чучхе: зачем ехать и как не нарушить правила

КНДР: невероятно замкнутая и одновременно чарующая страна

ФедералПресс
Нефтесервис хочет заказов Нефтесервис хочет заказов

Почему растет выручка нефтесервисных компаний

Ведомости
Гравитационное микролинзирование помогло выявить систему из звезды, коричневого карлика и экзопланеты Гравитационное микролинзирование помогло выявить систему из звезды, коричневого карлика и экзопланеты

Микролинзирование помогло обнаружить пару из красного и коричневого карликов

N+1
«Малые дела» для «малой родины» «Малые дела» для «малой родины»

Земские школы как образовательный проект

Знание – сила
«Мозг: еда и новизна. Почему нас тянет к новому и вкусному» «Мозг: еда и новизна. Почему нас тянет к новому и вкусному»

Как еда вызывает эмоции

N+1
Недообход Хабаровска Недообход Хабаровска

Почему трасса обхода Хабаровска не привела и улучшению автодорожной ситуации

Монокль
Открыть в приложении