Энергия связи Молодых физиков ждет Минатом

Встречи со старшеклассниками московской физико-математической школы N1189 стали доброй традицией для высшего руководства Министерства по атомной энергии РФ и Курчатовского института. Не стал исключением и этот год. В первый день школьных занятий открытый урок провел министр по атомной энергии, академик РАН Александр Румянцев. Темой беседы стали традиции и история российской физической науки, ее достижения и перспективы, судьба выпускников школы и будущих студентов-физиков.
Место, где построена 1189-я школа, выбрано не случайно. В районе станции метро “Октябрьское поле” сосредоточено несколько научных институтов, которые принимали участие в реализации советского атомного проекта. Главным из них является Курчатовский, основанный в 1943 году на территории артиллерийского полигона. Тогда буквально в чистом поле начали работу 16 физиков-атомщиков во главе с Игорем Васильевичем Курчатовым. А уже через три года здесь появился первый ядерный реактор Ф-1 – уникальная установка, действующая до сих пор.

Образование – это капитал
Александр Румянцев начал открытый урок не с законов физики.
– Я посмотрел, как идет строительство вашего спортивного зала, – сказал министр. – У меня радостно на душе, потому что физики и математики должны быть здоровы не только нравственно, но и телесно. Тогда легче будет осваивать точные науки.
Конечно же, физика для вас – базовый предмет. В ней нет неинтересных направлений, потому что все они описывают конкретные явления окружающего мира. Но дело в том, что физика не может обойтись без математики. Математика тоже очень важный предмет, который позволит вам развивать свое физическое мышление и формулировать новые идеи. Что я хочу вам сказать, прежде чем перейти к физическим вещам? У вас не за горами институт, который, надеюсь, сделает из вас хороших специалистов. А вот достойными гражданами своей страны вас должна сделать школа.
Старшеклассников физико-математической школы волнует их дальнейшая судьба. Кем они станут, получив техническое образование?
– В наше время все было достаточно просто, – вспоминает Александр Юрьевич. – Этот вопрос перед молодыми умами не возникал. После института открывались достаточно ясные дороги. Либо в ракетный, атомно-энергетический или военно-промышленный комплексы, либо в фундаментальную науку. Тогда была огромная потребность в молодых специалистах, за них буквально дрались.
Румянцев вспомнил, как в 1968 году в Московский инженерно-физический институт приехали представители ведущих институтов системы Минатома СССР. Они брали студентов “на карандаш”, зазывая в НИИ.
– Сейчас ситуация совершенно иная. Рынок еще недостаточно хорошо сформирован, его потребности непонятны. Промышленность пока не возрождается. Наука не является движущей силой в нашем государстве, как это было раньше, когда, например, мощный прорыв в космос заставил развиваться электронику, химию.
Слава Богу, сейчас молодежь начинает осознавать, что образование – это тоже капитал. А крупные компании и фирмы в системе Минатома понимают, что без притока молодых умов произойдет обвал, наука перестанет развиваться. Молодежь уже не стремится к быстрому обогащению, а потянулась в вузы. Несколько замедлился темп отъезда молодых специалистов за рубеж.

Минатом и сверхпроводники
Минатом – это прежде всего ядерно-оружейный и ядерно-энергетический комплексы. Они объединены и поддерживаются научными организациями. В Министерстве по атомной энергии проводятся исследования по самым передовым физическим направлениям. Минатом интегрирован в мировое сообщество. Коллективы его сотрудников работают во всех ведущих лабораториях мира. По словам Румянцева, сейчас наиболее перспективно направление, называемое “фундаментальные свойства материи”. В него вкладываются огромные деньги. Человечество находится на пороге крупных открытий в области ядерной физики, которые позволят понять, как зарождалась и развивалась Вселенная.
Другой блок фундаментальных исследований связан с физикой конденсированных сред. То есть не на уровне элементарных частиц, а уже на уровне атомов и молекул. Это физика кристаллической решетки, физика прочности, пластичности. Это аморфные тела, жидкости и неоднородные среды. Мечта всех физиков-теоретиков, занимающихся твердыми телами, – создание научной основы для получения веществ с заданными свойствами. На рубеже 1986-1987 годов была открыта так называемая высокотемпературная сверхпроводимость. Этот бум длился примерно год. Все ученые по всему миру, занимавшиеся физикой твердого тела, словно сошли с ума.
– Это было самое яркое событие, которое я увидел в физике, – сказал Румянцев. – Как вы знаете, явление сверхпроводимости заключается в том, что при определенной (обычно очень низкой) температуре у некоторых веществ сопротивление электрическому току становится равным нулю. Почему возникает это явление? Дело в том, что два электрона одноименного заряда спариваются и свободно движутся по проводнику. Но как только температура превышает некий предел, образец снова входит в нормальное состояние. Это явление было открыто в 1911 году на примере ртути. Температура перехода в сверхпроводящее состояние составила примерно 5 градусов по шкале Кельвина. Потом начали появляться различные сплавы. И в том числе здесь, на Октябрьском поле, в институте неорганических материалов, рождается промышленность сверхпроводников.
Так были созданы первые томографы, основанные на явлении ядерного магнитного резонанса в сочетании со сверхпроводниками. Они применяются в медицине. Человека помещают в магнитное поле, и все его органы отображаются на экране персонального компьютера. Но все это очень дорого. В США, например, ранняя диагностика стоит 8 тысяч долларов. А один томограф – 2,5 миллиона.
Сверхпроводники активно используются в технике, и на их основе уже создан компьютер. Он не будет перегреваться, возрастет скорость передачи информации, уменьшится потребляемая мощность.
К сожалению, после распада Советского Союза производство материалов, необходимых для сверхпроводников, оказалось за границей. Основной завод, производивший материалы, остался в Казахстане под Усть-Каменогорском. Сейчас Минатом создал замещающие российские мощности и совершенствует их. Например, в Удмуртии, в городе Глазов, где всегда выпускались материалы для атомной науки и техники.
– Вы спросите, почему Минатом занимается сверхпроводниками? Потому что возникает проблема термоядерного синтеза, – объясняет Румянцев. – Вы знаете, что все атомные электростанции основаны на принципах деления ядра урана. В результате этого высвобождается огромное количество энергии. Оно снимается теплоносителями, и в обычном парогазовом цикле вырабатывается электричество. Но ядро урана – тяжелое ядро. Высвобождается энергия связи. Появляются два осколка, избыточные нейтроны. Рождается цепная реакция. Но если брать легкие элементы, такие, как дейтерий, первый изотоп водорода, или тритий, то они сливаются в более тяжелое ядро. С военной точки зрения, первый эффект – это атомная бомба, а второй эффект – водородная.

Не отчаивайтесь
– Я пришел в Курчатовский институт в 1969 году на оклад 130 рублей, – вспоминает Румянцев. – Если перевести на сегодняшние цены, то это примерно 200 долларов. Тогда на эти деньги можно было жить. А сегодня молодой специалист получает всего тысячу рублей! Но я смотрю в будущее с оптимизмом.
В середине сентября в Вене состоится ежегодная конференция Международного агентства по атомной энергии. Специальным блоком на этой конференции будет рассматриваться вопрос о передаче знаний. Перед всем миром стоит вопрос: что делать с атомными знаниями? Ведь это ядерное оружие, и с ним шутить нельзя. Пусть сейчас им заниматься невыгодно, но знания должны быть сохранены. Должен быть соответствующий потенциал, который в состоянии все это воспринять. Нужна очень серьезная подготовка. Возьмите, к примеру, девятитомник теоретической физики Ландау и Лившица и прочитайте. Я думаю, его осилят единицы.
– Когда вы придете в институт на первую лекцию по математике – ничего не поймете! Но не отчаивайтесь, – успокаивает старшеклассников министр. – Все мы через это проходили.
Вы живете в совершенно другой период оснащенности физики. На коленях уже никто не работает. Есть мощнейшие исследовательские реакторы, ускорители, источники излучений. Мощнейшая база по сверхпроводимости. У вас такая замечательная экспериментальная база, что даже самому хочется снова заняться исследованиями…
В конце открытого урока слово взял директор школы Михаил Галицкий:
– Я считаю себя счастливым человеком, потому что работаю с молодыми и умными ребятами. Хотя иногда у меня закрадываются сомнения – а надо ли их учить физике? Может быть, этим парням и девушкам нужно идти в экономисты, становиться банкирами?..
На что Александр Румянцев не без юмора ответил, что знание физики пригодится и в коммерческих банках, и в медсанчасти, и в юридической конторе. Но особенно – в Министерстве по атомной энергии.

Михаил БОНДАРЕВ