Путь в науку: как контролировать ядерную безопасность, предотвращать катастрофы и изучать процессы внутри Солнца

Доктор физико-математических наук, заведующий научно-исследовательской межкафедральной лабораторией экспериментальной ядерной физики НИЯУ МИФИ Александр Болоздыня рассказал порталу «Школа.Москва» о детекторе нейтринного излучения РЭД-100.

Александр Иванович, расскажите, пожалуйста, о вашем приборе!

Мы, наверное, уже около восьми лет работаем над этим прибором для экспериментальной ядерной физики. Он называется «Российский эмиссионный детектор» и предназначен для регистрации нейтрино.

Вы знаете, нейтрино — очень интересная частица! Весь мир вокруг нас насыщен ими! Между прочим, нам крупно повезло, что они очень слабо взаимодействуют с веществом, из которого мы состоим. Только представьте — за сутки через каждого из нас проходит 10¹¹ нейтрино, излучаемых нашим Солнцем. Но из-за слабого взаимодействия они пролетают сквозь нас, и мы этого не замечаем!

А вот в окружающем мире они играют очень важную роль, и их регистрация —необходимое дело. Вот, например, регистрация нейтрино, которые излучает ядерный реактор атомной электростанции, может позволить контролировать состояние активной зоны этого реактора, не вмешиваясь в работу станции! То есть это можно делать параллельно с функционированием станции и проследить, какой поток нейтрино вылетает несмотря на все «защиты» — бетонные и металлические.

Кстати, чтобы представить наглядно проникающую способность нейтрино, отметим такой факт: чтобы остановить нейтрино от реактора, надо построить стену из железа толщиной от Земли до ближайшей звезды!

То есть понятно, что это просто невозможно?

Да, упрощенно говоря — этого сделать нельзя. Но если мы говорим о больших потоках нейтрино, как от реактора или от Солнца, то прибор, который их видит, должен обладать высокой чувствительностью.

В чем заключается основная задача, с которой должен справляться детектор?

Если совсем просто — из школьного курса физики мы знаем, что мир состоит из атомов. Атомы сами по себе сложные структуры — ядро и электронная оболочка. Весь мир состоит из элементарных частиц, которые не воспринимает наш глаз. Есть даже исторический анекдот. Когда Резерфорд в 20-х годах прошлого века установил строение атома — что внутри него находится ядро, а на большом расстоянии от него — электронное облако, газеты написали: «А кто это видел?» Доказательств-то не было! Конечно, потом была изобретена пузырьковая камера, стали видны треки этих частиц — как они летят, взаимодействуют.

Значит, для того, чтобы увидеть этот невидимый мир, нужны специальные инструменты. Это, знаете, как прибор ночного видения, который позволяет понять, что происходит в темноте. Так вот, наш детектор будет «смотреть», что происходит внутри работающего ядерного реактора! Такое проникающее излучение, как нейтрино, которое нельзя остановить или обмануть, пройдет через любые защиты и выйдет из реактора. И если мы имеем средства увидеть его, то мы можем контролировать, что происходит внутри ядерного реактора, — в частности, наблюдать изменение изотопного состава топлива и, возможно, даже предотвращать аварийные ситуации.

Продолжение материала: Школа.Москва