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

Против империи Против империи

Имам Шамиль — лидер, благодаря которому жил Северо-Кавказский имамат

Дилетант
Восстановление батареи ноутбука: дешевле, чем покупать новую Восстановление батареи ноутбука: дешевле, чем покупать новую

Почему полезно следить за батареей ноутбука

CHIP
Мифы и реалии анестезиологии Мифы и реалии анестезиологии

Анестезиология — terra incognita не только для пациентов, но и для многих врачей

Наука и жизнь
Человек с фотоаппаратом: как военные корреспонденты ставились проводниками памяти Человек с фотоаппаратом: как военные корреспонденты ставились проводниками памяти

Военная фотожурналистика остается одним из мощнейших средств фиксации реальности

Forbes
Земля. Прятки под мантией Земля. Прятки под мантией

Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизнь
Как не пойти на дно и перезапустить бизнес в «новой реальности» Как не пойти на дно и перезапустить бизнес в «новой реальности»

О том, как обезопасить бизнес сегодня и переформатировать его под реалии завтра

Inc.
Машина номер два Машина номер два

В Елабуге официально открылось серийное производство автомобилей Aurus

Эксперт
9 абсурдных и нелепых мифов о беременности, в которые многие продолжают верить 9 абсурдных и нелепых мифов о беременности, в которые многие продолжают верить

Беременность. Как отличить суеверия от фактов

TechInsider
Транзистор толщиной в атом: что означает новый прорыв в IT-отрасли Транзистор толщиной в атом: что означает новый прорыв в IT-отрасли

Закончился ли прогресс в создании микросхем?

Forbes
«Мы пытались спасти свой брак, но поняли, что это невозможно...» «Мы пытались спасти свой брак, но поняли, что это невозможно...»

Петр Кислов о Полине Гагариной

Коллекция. Караван историй
Александр, сын Ярослава Александр, сын Ярослава

Почему мы почти ничего не знаем об Александре Невском

Дилетант
Горько! Горько!

Какие из свадебных традиций действительно наши?

Лиза
Истории трудностей и инноваций: что бизнесу стоит рассказать о себе Истории трудностей и инноваций: что бизнесу стоит рассказать о себе

Почему клиентов отталкивают цифры и привлекают истории

VC.RU
«Москвич» возвращается. 8 самых культовых моделей марки «Москвич» возвращается. 8 самых культовых моделей марки

Культовые модели возрождающейся марки «Москвич»

РБК
Письмо каждой, кто считает себя неудачницей в 30 лет Письмо каждой, кто считает себя неудачницей в 30 лет

Письмо женщинам, которые перешагнули тридцатилетний рубеж

Psychologies
Ехать некуда: образ заграницы в российской поп-музыке Ехать некуда: образ заграницы в российской поп-музыке

Культурному интуризму в музыке пришел конец?

Правила жизни

Фэшн-провалы Кендалл Дженнер

The Voicemag
Иллюзия контроля: как победить в себе микроменеджера Иллюзия контроля: как победить в себе микроменеджера

О поведении, которое демотивирует сотрудников, и о том, как его преодолеть

VC.RU
Аллергия на косметику Аллергия на косметику

Почему проявляется негативная реакция на бьюти-средства

Лиза
Как развить в себе тигриность: 3 идеи Как развить в себе тигриность: 3 идеи

Как часто не хватает нам тигриных качеств! Но может их можно в себе развить?

Psychologies
«Стар, неинтересен и к тому же беден»: как сложилась судьба автора «Дон Кихота» «Стар, неинтересен и к тому же беден»: как сложилась судьба автора «Дон Кихота»

Жизнь Мигеля де Сервантеса до сих пор остается в определенном смысле загадкой

Вокруг света
Как менялся российский рубль и что на него можно было купить Как менялся российский рубль и что на него можно было купить

Старые вши, ефимки, русы, моржовки — чем только не расплачивались на Руси

Вокруг света
Роман «наследника Маркеса»: как преодолевали травмы в Колумбии после Пабло Эскобара Роман «наследника Маркеса»: как преодолевали травмы в Колумбии после Пабло Эскобара

Отрывок из книги современного колумбийского писателя «Звук падающих вещей»

Forbes
Квантовое туннелирование вызвало мутации в ДНК благодаря взаимодействию с окружением Квантовое туннелирование вызвало мутации в ДНК благодаря взаимодействию с окружением

Аутомеризация пары нуклеотидов должна встречаться на четыре порядка чаще

N+1
Что такое сверхбыстрая мода и чем она опасна Что такое сверхбыстрая мода и чем она опасна

Ultra fast fashion — что это за феномен и причем тут Shein?

РБК
Подделывали все, от ракушек до банкнот: история одной из древнейших профессий Подделывали все, от ракушек до банкнот: история одной из древнейших профессий

Как мошенники создавали фальшивые деньги?

Вокруг света
«Тайная дочь» Елизаветы Петровны, которую признала вся Европа: невероятная история княжны Таракановой «Тайная дочь» Елизаветы Петровны, которую признала вся Европа: невероятная история княжны Таракановой

Кто же была княжна Тараканова — авантюристка или дочь Елизаветы Петровны?

Вокруг света
Гонконг, Казахстан или Грузия: куда лучше перевозить IT-компанию из России Гонконг, Казахстан или Грузия: куда лучше перевозить IT-компанию из России

Преимущества и недостатки оформления бизнеса в Армении, Грузии, Узбекистане

Forbes
6 знаковых фильмов Милоша Формана 6 знаковых фильмов Милоша Формана

Картины прославленного чешско-американского режиссера

Esquire
Лечат ли нас кошки: зоопсихолог объясняет поведение питомцев Лечат ли нас кошки: зоопсихолог объясняет поведение питомцев

Как кошки показывают нам свою привязанность?

Psychologies
Открыть в приложении