23–24 июня 2014 г. работала 40-я сессия Программно-консультативного комитета по физике конденсированных сред. Члены ПКК заслушали информацию о выполнении рекомендаций предыдущей сессии ПКК, о последних решениях Ученого совета и Комитета полномочных представителей, отчеты по закрывающимся темам и предложения по открытию новых. Вниманию членов комитета были предложены три научных доклада и постерная сессия работ молодых сотрудников ЛРБ.  Что особенно привлекло внимание членов ПКК? Об этом рассказал председатель комитета, академик Академии наук Молдавии В. Канцер:

Половина работы сессии была посвящена отчетам по старым и предложениям по открытию новых тем, практически по всем направлениям исследований, которые курирует наш комитет. По ЛНФ мы традиционно рассматриваем два больших направления – одно связано с развитием части экспериментального окружения реактора. Из выступления С. А. Куликова по завершающейся теме мы получили информацию по этапам развития спектрометров за прошедшие три года. Сейчас начинается новый трехлетний цикл, в котором предполагается дальнейшее развитие инфраструктуры – наступает второй этап апгрейда инструментария по узловым установкам, который до этого оставался «за кадром». Предстоит практически полное обновление периферийной аппаратуры, в том числе электроники, программного обеспечения. Это обновление идет в соответствии с законами жанра: новое качество исследований требует обновления аппаратной части и программного обеспечения.
Помимо базовых узлов, развитие темы предполагает открытие отдельного нового проекта «Разработка ДТМ-системы окружения образца для дифрактометра ДН-12 на исследовательской ядерной установке ИБР-2». Создание этой системы позволит проводить исследования образцов под давлением, в сильных магнитных полях и при низких температурах, то есть совместить в одной установке три фактора, что сделает ее уникальной в своей области. Что касается предыдущего этапа, и это я подчеркивал в своем докладе на сессии, сектор С. А. Куликова в ходе работ по созданию новых криогенных замедлителей получил четыре патента, то есть работы ведутся на мировом уровне, закладывается инновационный подход.

Второе направление связано с исследовательским блоком. Это задачи физики конденсированных сред, использующие возможности нейтронных пучков – рассеяние, отражение, дифракцию, реализованные в прошедшие после запуска ИБР-2 годы. Если полтора года после запуска можно оценивать как пристрелочные, то сейчас уже происходит детализация исследовательских задач по всему комплексу: от исследований наноструктуры до традиционной тематики – минералов, живой материи, магнитных жидкостей (доклад Д. П. Козленко). Естественно, что это направление сопряжено с реализацией программы пользователей, и здесь вырисовываются только общие контуры, а содержательное наполнение происходит по ходу работы. И представители стран-участниц ОИЯИ, и члены комитета отмечали, что необходимо более рельефно, выпукло представлять полученные результаты. Это необходимо для формирования привлекательного имиджа Института. Появились и новинки: Ю. В. Никитенко выступил с предложением открыть новую тему, позволяющую использовать нейтронную рефлектометрию для изучения изотопов. Для практиков изучение элементного состава вещества – наиболее важная часть задачи, и здесь нужно будет выявить сильные стороны по сравнению с синхротронным излучением или обратным резерфордовским рассеянием, которые дают прекрасные профили элементного состава. Традиционные методы больший упор делают на тяжелые элементы, а нейтронная рефлектометрия позволяет «увидеть» легкие, то есть методы можно использовать как взаимодополняющие.

Свою «дорожную карту», которая структурирована по пяти традиционным направлениям исследований, на три ближайших года представила Лаборатория радиационной биологии. Доклад Е. А. Красавина «Исследования биологического действия тяжелых заряженных частиц различных энергий» был построен на преемственности задач, стоящих перед лабораторией и уже решенных. Например, исследования радиационного воздействия на нервную систему. Эта задача, кстати, была представлена и на нашей постерной сессии. Тематика сложная, поскольку здесь завязаны и структурные, и функциональные и радиобиологические исследования, и, понятно, что однозначный ответ получить трудно. Сложно отделить воздействие на клеточном уровне и взаимодействие между нейронами, но в этом-то вся изюминка. И, конечно, остаются традиционные задачи по мутагенезу, цитогенезу, компьютерному моделированию. Радует, особенно я это почувствовал на постерной сессии, что много экспериментальных работ имеет хорошее сопровождение в плане математического моделирования.

С точки зрения методологии это обогащает уровень информации и ее качество. Это видно и по уровню публикаций. Отрадно, что доля публикаций сотрудников ЛРБ в реферируемых журналах растет быстрее, чем в других лабораториях, может быть, они наверстывают отставание прошлого, но сегодня исследования лаборатории выходят на мировой уровень. Мы отмечали в плане коррекции будущих планов необходимость увязки радиобиологических и медицинских исследований, выхода на практические задачи. В частности, несомненно, что протонная терапия онкологических заболеваний будет конкурировать с электронными пучками.

Не отстает в своих исследованиях и ЛЯР. В докладе П. Ю. Апеля «Радиационные эффекты и физические основы нанотехнологий, радиоаналитические и радиоизотопные исследования на ускорителях ЛЯР»  был представлен блок нанотехнологических исследований. Докладчик привел ряд результатов, полученных в лаборатории в последнее время. В частности, по эффектам выпрямления в нанопористых структурах. Эти исследования концентрируются вокруг обработки материалов на ионных пучках на промышленных ускорителях, в частности, ускорителе НПК «Бета». Учитывая актуальность и оригинальность проводимых исследований, мы решили продлить эту тему на два года. ПКК рекомендовал лаборатории использовать опыт ЛНФ и расширить сотрудничество с научными организациями стран-участниц ОИЯИ.

Другой проект: «Мультимодальная платформa Рамановской и нелинейной оптической микроскопии и микроспектроскопии для исследования конденсированных сред» (Г. М. Арзуманян, В. И. Горделий), – был открыт два года назад. В нашем комитете тогда звучали разные мнения, велись споры, балансирующие между «за» и «против». ПКК дважды обсуждал этот вопрос и принял взвешенное решение. Судя по двум годам работы, наше решение было правильным, и мультимодальная платформа хорошо дополняет традиционные, чисто оптические методы, что позволит развивать междисциплинарные исследования. Я в своем докладе и члены комитета на заседании отметили достижение в этом направлении – наблюдения с отдельными молекулами. Отрадно, что эти исследования ведутся в хорошей коллаборацию, о чем можно судить даже по отзывам по теме – оба были из-за рубежа, в отличие от остальных, представленных к другим проектам на сессии.

Последняя тема – «Новые полупроводниковые детекторы для фундаментальных и прикладных исследований» (А. С. Жемчугов) обсуждалась нашими экспертами довольно бурно. Здесь есть ряд невыясненных моментов, поскольку предполагается сотрудничество с некоторыми компаниями, но ПКК решил проект поддержать, поскольку он затрагивает большой блок работ в ОИЯИ, которые необходимо развивать. До сих пор развивались детекторы частиц, а полупроводниковые были обделены вниманием, надо дать возможность ликвидировать этот пробел.

Что касается самого реактора и комплекса спектрометров, то в этот раз им было уделено меньше внимания. Хороший доклад в плане обеспечения более высокого качества нейтронных пучков в будущем представил В. Н. Швецов – «Результаты измерений плотности потока нейтронов и профилей выведенных пучков реактора ИБР-2 после модернизации». Впервые были проведены исследования пространственного распределения пучков, их плотностей – параметров, от которых зависит достоверность получаемой исследователями информации. Меня как председателя комитета обрадовало, что за это взялись. Кстати, реактор получил лицензию Ростехнадзора на десять лет работы. Одно небольшое сообщение касалось спектрометрического окружения – рефлектометра РЕФЛЕКС-П (В. И. Боднарчук), состояние дел по которому раньше почти не освещалось.

Очень насыщенной оказалась часть заседания, отведенная для научных докладов. Во вторник мы провели день «итальянской кухни», услышали два прекрасных доклада наших итальянских коллег: нового члена ПКК Р. Саладино – о химических исследованиях материалов, находящихся в условиях радиационного воздействия, в связи с теорией космического происхождения жизни на Земле; доклад М. Леони касался сравнительно нового методического подхода к микроструктурному анализу наноматериалов. Оказалось, что необходимо существенно переработать ряд методологических аспектов. Докладчик, в основном, привел результаты по рентгеновской дифракции, но это относится и к нейтронам. Третий научный доклад:  «Структурные исследования детонационных наноалмазов методом малоуглового рассеяния нейтронов», представленный А. В. Томчуком,  – довольно интересное исследование наночастиц в процессе детонации.
Представлять работы на постерной сессии в этот раз выпала честь молодым сотрудникам ЛРБ. Работы хорошего уровня, довольно однородные, даже в формате представления, – и это радует. Я в меру своей компетенции могу оценить качество исследований, их разнообразие. Многие работы претендовали на первое место, но лучшим было избрано стендовое сообщение «Метеориты как катализаторы пребиотического синтеза биомолекул из формамида под действием радиации», представленное М. И. Капраловым. ПКК также отметил высокий уровень двух других стендовых сообщений: «Выявление кластерных повреждений ДНК в фибробластах человека после облучения ионами бора и гамма-лучами» Л. Йежковой и «Роль репарации ошибочно спаренных оснований в SOS-индуцированном мутагенезе бактерий: теоретические аспекты» О. В. Белова. Авторы этих работ будут награждены дипломами на следующей сессии ПКК.

С научным докладом «Пребиотическая химия в условиях космического пространства: роль системы радиация–метеорит в зарождении жизни» на сессии выступил член ПКК профессор Р. Саладино (Университет Туша, Витербо, Италия):

– Исследования посвящены проблеме зарождения жизни в определенных условиях, существующих в космическом пространстве: температуры и радиации, последняя, кстати, была и на ранней Земле, а не только в космосе. Данная работа посвящена теории панспермии, по которой жизнь на Землю была занесена извне. Частный случай, который мы рассматриваем, только подкрепляет и расширяет эту теорию. До нашего исследования считалось, что метеориты – переносчики различных биомолекул, и это действительно так. Нашими исследованиями мы показали, что метеориты могут быть не только транспортом, но и катализатором образования новых молекул на своей поверхности.

– Можно сказать, это большой прорыв, в этих исследованиях был установлен неоспоримый факт образования новых молекул, – добавляет участник работ младший научный сотрудник сектора астробиологии ЛРБ М. И. Капралов.

– В этих исследованиях используется формамид – одно из наиболее распространенных органических соединений, находящихся как в межпланетном пространстве, так и в дальнем космосе. В настоящее время насчитывается около 120 видов таких молекул, но поскольку формамид остается наиболее простым и распространенным среди них, он и использовался в исследованиях, а также – различные образцы метеоритов. Также из формамида можно получить бОльшую часть остальных молекул.

Р. С.: В результате радиационного облучения смеси формамида с различными образцами метеоритов в реакционной смеси наблюдалось образование новых органических молекул, в том числе и сложных макромолекул, среди которых была обнаружена рибоза – один из основных компонентов РНК. Нужно подчеркнуть, что метеорит – не источник жизни, а только катализатор образования новых биомолекул. Мы специально отдельно облучали только формамид – новых молекул образовывалось мало, и они являлись очень простыми по своей структуре, как только добавлялся метеорит – их количество увеличивалось и они усложнялись.

– Как обеспечивалась стерильность в эксперименте, не могли эти биомолекулы быть внесенными снаружи?

Р. С.: Метеориты перед использованием в нашем эксперименте специально облучались различными видами радиации для того, чтобы уничтожить все живые молекулы на их поверхности. Если же какой-то биологический материал, хотя мы такую возможность исключаем, например, РНК, которая находится на поверхности кожи, или любые другие молекулы, которые мы получаем в результате эксперимента (хотя почти все из них очень сложно найти в окружающем нас пространстве) попали бы на метеорит, то их количество было бы в несоизмеримо меньшем отношении, чем продукты эксперимента, измеряемые в микрограммах, мы их просто не увидим в ходе анализа. Естественно эксперимент проходил в абсолютно стерильных условиях, также использовались контрольные образцы, которые не облучались в ходе эксперимента, но они были также проанализированы на наличие органических молекул. В результате образование новых молекул наблюдалось только в облученных образцах. Это лишний раз подтверждает чистоту эксперимента.

М. К.: Хочу добавить, формамид состоит из четырех основных элементов Вселенной – водорода, углерода, кислорода и азота. Если что-то было бы привнесено в эксперимент, то это показал бы элементный анализ. Продукты же реакции состоят только из этих же четырех элементов, что косвенно также подтверждает чистоту эксперимента.

Завершая доклад, вы выразили благодарность академику А. Ю. Розанову, руководителю сектора астробиологии ЛРБ, и более молодым его российским коллегам.

– Как развивается сотрудничество с лабораторией, с ОИЯИ?

Р. С.: Для нас это сотрудничество очень важное и значимое, поскольку экспериментальные возможности ОИЯИ полностью соответствуют требованиям наших исследований. Образцы облучались на фазотроне, Нуклотроне и других установках Объединенного института, а анализ продуктов эксперимента проводился в Италии. Мы надеемся продолжить сотрудничество с Институтом,  и надеемся, что оно будет проходить в такой же дружественной атмосфере.

М. К.: Хочется немного заглянуть в будущее: в ЛРБ планируется организовать лабораторию для анализа образцов подобных исследований, аналогичную итальянской. Это, несомненно, ускорит процесс обработки результатов настоящих и будущих исследований в этом направлении, что положительно скажется на нашем сотрудничестве с итальянскими коллегами.

Ольга Тарантина (Еженедельник "Дубна: наука, содружество, прогресс"),
перевод Михаила Капралова,
фото Елены Пузыниной