Назрела необходимость создания истории института. Настоящая статья является первой попыткой начала этой работы и отразит только часть истории, касающейся создания Лаборатории № 3 АН СССР, строительства циклотрона и опытного тяжеловодного реактора, экспериментальных работ по ядерной спектроскопии и работ по радиационной физике и химии конденсированного состояния.

Повествование начну строками стихотворения сотрудника нашего института Геральда Руколайне, которое он прочитал на торжественном вечере, посвященном 50-летию ИТЭФ и которое отражает настроения и надежды сотрудников института:

 ***

Пусть нам сейчас совсем не сладко.

Нас поприжали – не вздохнуть.

Но позабыв про все, что гадко,

Давайте вспомним славный путь.

Давайте вспомним всех, кто рядом

Шагал в науку, все забыв,

Не ждал ни премий, ни награды,

Кто был в мечтах своих красив.

Имен, фамилий очень много.

Ведь пролетело столько лет.

Но чем трудней была дорога,

Тем был приятней гром побед.

Пускай порою нас ругали,

Но циклотрон как чудо был,

Пучки реактора все знали,

ИТЭФа ускоритель жил.

И теоретиков плеяда

Звала тонуть нас в чудесах.

И всем казалось, нет преграды

Мчать вдаль на верных парусах…

Но жизнь есть жизнь. Не все в ней просто.

Как в ней, что хочется, найти?

Как знать…Вот вспыхнут наши звезды,

И вновь мы будем впереди.

Давайте жить большой надеждой –

Науке быть и побеждать,

А институту славой прежней

В ученом мире вновь сиять.

 

1. Создание и развитие Лаборатории № 3 АН СССР

В своей книге «Как создавалась атомная промышленность СССР» А.К. Круглов пишет:

«Лаборатория № 3 была создана по инициативе Технического совета Специального комитета. В совет тогда входили Б.Л. Ванников, А.И. Алиханов, П.Л. Капица, И.В. Курчатов, И.А. Махнев (секретарь Специального комитета), Ю.Б. Харитон, В.Г. Хлопин и др.

В решении Технического совета от 8 октября 1945 года, подписанном председателем совета Б.Л. Ванниковым и ученым секретарем А.И. Алихановым, было записано:

“Считать необходимым организовать под руководством А.И. Алиханова Лабораторию № 3 АН СССР, возложив на нее следующие задачи:

• физические исследования, проектирование и осуществление ядерного котла уран-тяжелая вода;
• физические исследования систем торий-вода, торий-плутоний-вода;
• физические исследования бета-радиоактивности;
• физические исследования ядерных частиц большой энергии и космических лучей”.

«Постановлением Правительства от 1 декабря 1945 года организационно была сформирована Лаборатория № 3, руководителем которой был назначен А.И. Алиханов, а его заместителем (с 1946 г.) – В.В. Владимирский, до настоящего времени работающий в ИТЭФ. В состав Лаборатории № 3 была переведена часть сотрудников из других институтов. После создания НИИ-9 и Лаборатории № 2 третьей самостоятельной организацией, полностью работающей по тематике ПГУ, становится Лаборатория № 3».

«Для Лаборатории № 3 в Москве в районе Черемушек была выделена территория (около 100 га) в усадьбе Меньшиковых.

В 1947 г. в штате лаборатории находилось 300 сотрудников.

Приказом по ПГУ от 26 марта 1946 года в утвержденном Правительством Титульном списке на строительство Лаборатории № 3 выделяется на 1946 г. 2 млн. рублей. Сразу же под руководством А.И. Алиханова составляются технические задания на разработку проекта опытного реактора с использованием в качестве замедлителя тяжелой воды».

«В лаборатории № 3 начинает создаваться экспериментальная база.

В 1948 г. было построено главное здание и пущен циклотрон – ускоритель дейтронов с энергией до 12 МэВ.

Начинаются интенсивные экспериментальные и теоретические работы в обеспечение строительства первых в стране исследовательского и промышленного тяжеловодных реакторов на природном уране.

С самого начала основными направлениями исследований Лаборатории № 3 по тяжеловодным реакторам были:

• теория ядерных реакторов;
• экспериментальное получение необходимых физических констант для расчетов реакторов;
• физико-теплофизические исследования;
• выгорание ядерного топлива, накопление в нем изотопов нептуния, плутония и других трансурановых элементов;
• -оптимизация физических характеристик реакторов;
• проблемы надежного регулирования мощности реактора и управления ею.

Особое внимание уделялось исследованию радиационной стойкости тяжелой воды и конструкционных материалов.

Первоочередной задачей лаборатории было создание экспериментальной базы для проведения нейтронно-физических исследований».

«Теория реакторов создавалась под руководством И.Я. Померанчука, который с 1943 по 1945 г. работал в Лаборатории № 2. Под руководством И.Я. Померанчука с самого начала работали известные физики-теоретики В.Б. Берестецкий и А.Д. Галанин, а внештатным сотрудником был профессор Л.Д. Ландау.

К разработке теории реакторов А.И. Алихановым и И.Я Померанчуком привлекались из других институтов крупнейшие физики-теоретики: А.И. Ахиезер, И.И. Гуревич, А.Б. Мигдал, И.Е. Тамм и др.

К концу 40-х годов была создана последовательная теория ядерных реакторов, включая такие вопросы как замедление нейтронов, резонансное поглощение нейтронов, гетерогенная теория реакторов, размножение на быстрых нейтронах, проблемы регулирования реакторов с учетом запаздывающих нейтронов и др.».

Благодаря этим усилиям, в 1949 году был введен в строй первый в Советском Союзе экспериментальный тяжеловодный реактор. С вводом в действие циклотрона и реактора научные исследования по физике атомного ядра развернулись широким фронтом.

В 1949 году постановлением Президиума АН СССР № 384 от 4 апреля Лаборатория № 3 была переименована в Теплотехническую лабораторию.

В 1953 году началось сооружение самой крупной установки Теплотехнической лаборатории – протонного синхротрона на энергию 7 ГэВ, который вступил в строй в 1961 году. С этого момента основные работы по физике частиц высоких энергий начали проводиться на этом ускорителе.

Синхротрон был основан на принципе жесткой фокусировки, одним из авторов которого был В.В. Владимирский. Под его руководством вместе с А.И. Алихановым проходило сооружение этого ускорителя. Опыт его проектирования и постройки использовался затем при сооружении самого крупного в России ускорителя протонов на энергию 70 ГэВ в Протвино.

В 1958 году Постановлением Президиума АН СССР № 730 от 21 ноября Теплотехническая лаборатория была переименована в Институт теоретической и экспериментальной физики.

В 1961 году Постановлением ЦК и СМ СССР № 229 от 3 апреля Институт теоретической и экспериментальной физики был передан в ведение Государственного комитета по атомной энергии при Совете Министров СССР.

В 1968 году академик А.И. Алиханов из-за тяжелой болезни оставил пост директора института и 24 июля 1968 года директором института был назначен И.В. Чувило, заместителями директора по научной работе В.В. Владимирский, М.С. Козодаев, В.Г. Шевченко.

В 1994 году Постановлением Правительства Российской Федерации
№ 814 от 14 июля институту был присвоен статус Государственного научного центра Российской Федерации, который институт сохраняет до сих пор.

С 1997 г. по 2001 г. директором ГНЦ РФ – ИТЭФ являлся М.В. Данилов, его заместителями по научной работе А.Л. Суворов, Б.Ю. Шарков, В.С. Кафтанов и О.В. Шведов, позже замененный В.Н. Коневым,

C 1 ноября 2001 г. приказом Министра РФ по атомной энергии директором института назначен А.Л. Суворов. М.В. Данилов получил статус научного директора.

В настоящее время институт именуется: Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный научный центр Российской Федерации – Институт Теоретической и Экспериментальной Физики» (ФГУП ГНЦ РФ ИТЭФ) и является крупнейшим физическим центром России. В нем широким фронтом проводятся фундаментальные и поисковые теоретические и экспериментальные исследования по физике атомного ядра и физике высоких энергий, радиационной физике и химии конденсированного состояния, физике тяжело-ионного термоядерного синтеза, разрабатываются проблемы, связанные с созданием новых видов ускорительной техники и безопасных ядерно-энергетических установок, создаются новые установки для физических исследований, ведутся работы по применению пучков заряженных частиц в медицине и народном хозяйстве.

Ученые ГНЦ ИТЭФ участвуют в важнейших экспериментах на крупнейших коллайдерах и ускорителях мира (LEP, SPS, HERA, Tevatron, CEBAF, KEK, SIS/ERS) и России (У-70) , вносят существенный вклад в создание новых детекторов для наиболее актуальных экспериментов при высоких и сверхвысоких энергиях (АRGUS, H1, HERA-B) в DESY (Германия), (L3, CHORUS, ALICE, ATLAS, CMS, LHC-B) в CERN (Швейцария), HADES, 4π-детектор в Дармштадте (Германия), (MINOS, SELEX, D0) в Ферми-лаборатории (США), CLAS на CEBAF(США) и т.д.

Ряд ярких результатов научных исследований ученых института вошел в золотой фонд российской и мировой науки.

Учеными института сделано 11 открытий, зарегистрированных в Государственном реестре, 8 сотрудников института стали лауреатами Ленинской премии, 29 человек лауреатами Государственных премий, 5 человек лауреатами премии Ленинского Комсомола, 5 ученых получили международные премии в области физики.

ФГУП ГНЦ РФ ИТЭФ является учебной базой Московского физико-технического и Московского инженерно-физического институтов. Более 150 студентов и аспирантов обучаются и работают в институте под руководством известных ученых ИТЭФ.

Огромную роль в подготовке молодых специалистов играют ежегодно проводимые в ИТЭФ зимние школы физиков, которые в последнее время стали международными.

В институте работают: академик Л.Б. Окунь, члены-корреспонденты РАН Ю.Г. Абов, В.В. Владимирский, М.В. Данилов, Г.В. Данилян, Б.Л. Иоффе, К.А. Тер-Мартиросян, 18 профессоров, 84 доктора наук и 262 кандидата наук.

2. Строительство циклотрона и опытного тяжеловодного реактора. Экспериментальные работы по ядерной спектроскопии

В 1945-50 годах, когда в СССР начала развиваться атомная энергетика, возникла актуальная задача измерения полных и парциальных нейтронных сечений; нахождения нейтронных констант, необходимых для расчетов реакторов и проведения работ по ядерной физике.

Первоочередной задачей Лаборатории №3 АН СССР стало создание экспериментальной базы для проведения таких исследований.

По инициативе директора лаборатории № 3 АН СССР А.И. Алиханова была организована группа, перед которой поставлена задача – смонтировать и запустить циклотрон, основные узлы которого (магнит, камера, дуанты) были привезены из Германии; создать время-пролетный спектрометр медленных нейтронов и проводить на нем работы по ядерной спектроскопии.

Строительство главного корпуса и монтаж циклотрона начались в 1946 году под руководством профессора В.В. Мигулина и главного инженера В.С. Курышева.

В течение 1946-47 годов были смонтированы все основные узлы циклотрона: магнитная система, водоохлаждение, радиотехническая и вакуумная системы, силовое электротехническое оборудование, защита и др.

В 1948 году на циклотроне начались пуско-наладочные работы, и в июне 1949 года был получен первый пучок ускоренных дейтронов и исследован на внутренней мишени. Физики-экспериментаторы получили возможность проводить на циклотроне первые ядерно-физические исследования.

Построенный циклотрон имел следующие параметры: вес магнита – 96,6 т, диаметр полюсов магнита – 1,2 м, зазор между полюсами – 30 см, максимальная напряженность магнитного поля – 16000 э, частота ускоряющего электрического поля –10,5 МГц, амплитуда ускоряющего напряжения между дуантами – 100 кВ.

На циклотроне было возможно ускорение протонов до энергии 6,2 МэВ, дейтронов до 12,5 МэВ и альфа-частиц до 24 МэВ.

Магнитный зал циклотрона был отделен от остальных помещений защитой, которая состояла из слоя воды толщиной в 1 м.

Эти работы были выполнены группой эксплуатации циклотрона: Н.Н. Атлашкиным, Г.А. Алешиным, А.Г. Власовым, Г.Н. Добролюбовым, А.А. Зайцевым, И.Г. Ломовым, С.С. Орловым-Николаевым, В.С. Репиным, Е.Г. Савиновым, Б.М. Стасевичем, В.П. Щелочковым и др.

На первом этапе были оборудованы два канала с пролетной базой 3м и 6м для измерения нейтрон-ядерных сечений и констант методом времени пролета. При этом циклотрон работал в режиме «мигающего пучка» с длительностью импульса 2(4) мксек. Источником нейтронов служила внутренняя бериллиевая мишень, облучаемая дейтронами.

Для проведения экспериментов на циклотроне под руководством доктора С.Я. Никитина была создана группа нейтронной спектроскопии в составе Н.Д. Галаниной, К.Г. Игнатьева, В.В. Окорокова, С.И. Сухоручкина, Г.И. Щедрина, несколько позже в нее вошел И.В. Кирпичников. Эта группа одна из первых в стране разработала и запустила нейтронный спектрометр, действующий по методу измерения времени пролета. Измерения сечений делящихся и конструкционных материалов начались.

Вначале измерения проводились с помощью 64-канальных ламповых анализаторов. Два таких анализатора были разработаны и изготовлены силами сотрудников нейтронной группы – К.Г. Игнатьевым и Г.И. Щедриным. Группа нейтронной спектроскопии провела прецизионные измерения полных нейтронных сечений ²³³U, ²³⁵U, ²³⁹Pu, B, Au , сечений деления ²³⁵U и ²³⁹Pu, эффективного числа вторичных нейтронов ²³³U, ²³⁵U и ²³⁹Pu в области тепловых и надтепловых энергий нейтронов.

Одновременно с проведением этих измерений продолжались работы по модернизации циклотрона и расширению возможностей проводимых исследований.

И.В. Кирпичниковым была разработана и запущена система вертикального отклонения дейтонного пучка, что позволило сократить длительность импульса нейтронов до 0,25 мксек без потери интенсивности. Пролетные базы спектрометров были увеличены до 11м и 19м, а число каналов анализаторов доведено до 256.

Это позволило К.Г. Игнатьеву, И.В. Кирпичникову, С.И. Сухоручкину выполнить цикл работ по измерению полных сечений и сечений деления ²³⁵ U и ²³⁹Pu в резонансной области энергий с проведением анализа интерференционных эффектов в сечениях деления.

В.В. Окороков и Д.Л. Толченков провели изучение (n, γ)-реакций на ядрах Cd, Pd, Os и Mo и исследовали резонансное рассеяние нейтронов на некоторых уровнях ядер W и Ta.

Ф.Н. Беляев, К.Г. Игнатьев, И.В. Кирпичников, Н.М. Козодаева, С.И. Сухоручкин с помощью парного спектрометра измерили спектры гамма-лучей резонансного захвата нейтронов в тяжелых ядрах, угловые корреляции гамма- лучей резонансного захвата и спиновую зависимость резонансных уровней.

Н.Д. Галанина, А.Я. Диамент, Б.Ф. Шварцман выполнили работу по определению спинов уровней ядра ¹⁹⁶Pt по гамма-лучам захвата резонансных нейтронов.

С.И. Сухоручкин исследовал свойства резонансных уровней, возбуждаемых медленными нейтронами; тонкую структуру ядерных уровней и энергетических состояний.

В 1961 году научным руководителем исследовательской программы на циклотроне был назначен профессор И.И. Левинтов. По его инициативе на циклотроне были начаты работы по изучению (d, n)- и (α, n)-реакций на ядрах среднего и легкого атомного веса. С этой целью под руководством Б.М. Стасевича при активном участии Н.Н. Атлашкина был осуществлен вывод пучка дейтонов и альфа-частиц.

Разработанный И.С. Тростиным высокоинтенсивный источник ионов позволил довести ток выведенного пучка до 70 мкА. В.В. Окороков и И.С. Тростин создали канал для транспортировки пучка (пучок дейтронов или альфа-частиц направлялся на мишень, удаленную на 12 м от камеры ускорителя) и сложную электронную аппаратуру для проведения измерений. Пульт циклотрона был оборудован телевизионной системой для наблюдения за геометрией пучка в ионопроводе. Циклотрон превратился в многоцелевой измерительный центр.

В последующие годы на выведенном пучке дейтронов циклотрона проводились спектрометрические исследования (d, n)-реакций на группе ядер среднего и легкого атомного веса.

Группа И.С. Тростина измерила поляризацию нейтронов средних энергий в (d, n)-реакциях и исследовала гросструктуру нейтронных спектров в (d, n)-реакциях на ядрах среднего атомного веса.

В.В. Окороков, Д.Л. Толченков, Ю.Н. Чеблуков измерили спектры дейтронов и угловые распределения нейтронов в (d, n)-реакциях на ядрах среднего атомного веса.

Под руководством И.С. Тростина и В.В. Окорокова проведены исследования (α , n)-реакций на ядрах легкого и среднего атомного веса.

По качеству и количеству выполненных работ измерительный комплекс на циклотроне был одним из лучших в мире.

Полученные за 20-летний период деятельности циклотрона экспериментальные данные были представлены на международных и союзных конференциях, опубликованы в научных журналах и вошли в наиболее полный атлас нейтронных сечений (BNL-325), издаваемый в США, и в библиографический указатель «Советские работы по ядерной спектроскопии», изданный АН СССР.

4 ноября 1971 года работы на циклотронной установке ИТЭФ были завершены, и циклотрон был демонтирован.

Еще до пуска циклотрона было принято решение о разработке и строительстве в Лаборатории № 3 исследовательского тяжеловодного ядерного реактора. Разработка проектного задания была поручена директору Лаборатории № 3 А.И. Алиханову и главному конструктору ОКБ «Гидропресс» Подольского завода тяжелого машиностроения Б.М. Шолковичу. Мобилизация коллективов Лаборатории № 3, ОКБ «Гидропресс», Центрального научно-исследо-вательского и проектно-конструкторского котлотурбинного института (ЦКТИ), ГСПИ-11 и других исполнителей, включая Подольский завод тяжелого машиностроения и завод № 12 ПГУ, позволила выполнить проект опытного тяжеловодного реактора уже к концу 1947 года. Кроме физических измерений на опытном реакторе с самого начала его проектирования предусматривалось получение радиоактивных изотопов.

На территории Лаборатории № 3 (в бывшей усадьбе «Черемушки») в течение 1948 года было построено здание реактора и закончен монтаж оборудования. Физический пуск реактора был осуществлен в апреле 1949 года. Он проходил под руководством директора Лаборатории № 3 А.И. Алиханова и при активном участии ведущих ученых: В.В. Владимирского, И.Я. Померанчука, С.Я. Никитина, А.Д. Галанина, Н.А. Бургова, Б.В. Эршлера, Н.Н. Николаева, главного инженера реактора С.А. Гаврилова и эксплуатационного персонала реактора. Реактор был выведен на проектируемую мощность в строгом соответствии с теоретическими расчетами. При пуске реактора необходимо было наладить регулярный изотопный анализ тяжелой воды. Для этих целей М.Я. Кацем был разработан новый метод, основанный на измерении плотности. Многочисленные анализы проб тяжелой воды проводила Ф.С. Лаптева. Для дополнительного контроля применялся также масс-спектрометрический метод, разработанный Б.М. Стасевичем. Этими анализами занималась Н.Д. Галанина. Плотностный метод отличался простотой, не требовал сложной аппаратуры и был использован позже при запуске промышленного тяжеловодного реактора. Там наладку этого метода проводила Ф.С. Лаптева.

В 1955 году была проведена реконструкция реактора. После реконструкции реактор имел следующие основные параметры: мощность реактора – 2,5 МВт, поток тепловых нейтронов в центре – 4·10¹³ нейтронов/см²·cек. Тепловыделяющие элементы состояли из металлических урановых стержней диаметром 2,2 и 2,8 см, длиной, соответственно, 162,5 и 160 см, имеющих оболочку из алюминия толщиной 0,1 см и обогащенных ²³⁵U. Активная зона реактора в виде решетки из урановых стержней помещалась в алюминиевый резервуар диаметром 175 см, толщиной стенок и дна 3 см и высотой цилиндра 195 см. В этот бак заливалась тяжелая вода. Дно этого бака было установлено на графитовой кладке толщиной 100 см. Графитовый отражатель тоже имел толщину 100 см. Вся графитовая кладка помещалась во внешний стальной корпус, в котором поддерживался вакуум. Боковая защита реактора была сделана из бетона толщиной в 2,5 м. Стержни активной зоны охлаждались тяжелой водой, которая циркулировала по замкнутому контуру. Для удаления образующейся в результате радиолиза гремучей смеси дейтерия и кислорода поверхность тяжелой воды в реакторе обдувалась гелием, также циркулирующим в замкнутом контуре. В этом контуре для сжигания гремучей смеси был предусмотрен контактный аппарат. Тяжелая вода поступала в алюминиевый бак, проходила по трубе-каналу, омывая и охлаждая ТВЭЛы, затем поступала в градирню, охлаждалась и вновь поступала в насос. В реакторе имелись горизонтальные каналы, через которые выводились пучки нейтронов и гамма-излучения. Три канала были продолжены через графитовый отражатель до бака реактора. Для вывода пучка нейтронов из реактора были смонтированы вертикальные каналы, которые служили главным образом для облучения образцов и получения радиоактивных изотопов. В боковой защите была размещена горизонтальная графитовая колонна размером 1,4 х 1,4 м, что было достаточно для проведения большого числа исследований, в том числе на «холодных» нейтронах. В корпусе реактора имелись лабораторные помещения и горячая лаборатория для работ с высокоактивными материалами. Горячая лаборатория была оборудована механическими манипуляторами и специальным транспортом для перевозки радиоактивных веществ.

В ИТЭФ реактор стал основной экспериментальной базой для исследований по ядерной спектроскопии, физике твердого тела, физике ядерных реакторов, а также стал одним из главных наработчиков и поставщиков радиоактивных изотопов для нужд медицины и народного хозяйства. На его основе и под научным руководством ИТЭФ были разработаны проекты тяжеловодных реакторов ТВР-С мощностью 10 МВт, которые с помощью СССР были сооружены в 1959 году в Китае и Югославии, а также была выполнена главная задача, стоящая перед Лабораторией № 3,– осуществлено научное руководство проектированием и строительством промышленного тяжеловодного реактора.

В 1987 году реактор ИТЭФ был остановлен. За весь период существования реактора его непрерывную и безаварийную работу четко обеспечивал персонал реактора во главе с Г.Н. Караваевым и С.А. Гавриловым. Это: С.М. Абелюк, Н.Ф. Антипов, Ю.И. Бабуров, В.И. Балан, Е.И. Баштанов, П.Д. Бодаев, М.И. Бодаева, А.Ф. Борткевич, Б.И. Блиндер, П.И. Блюскин, М.И. Булгаков, В.Д. Вещиков, Е.Б. Волков, Е.П. Вотченко, Т.Ф. Васильева, С.Л. Вильнер,
Н.Ф. Володин, Н.Д. Гаврилин, С.Г. Гаврилин, Ю.В. Гальчин, М.Г. Гарочкин, С.Ф. Герасимов, В.И. Главнова, В.И. Грачев, Л.П. Гришкин, П.Н.Деменчук, Ю.В. Дядин, Ю.П. Емелин, Н.М. Еременко, О.А. Енохин, Н.В. Игнатьев,
В.А. Ишунин, Е.Ф. Карабан, Ю.В. Кирилин, Ю.А. Коваленко, А.Ф. Конов, И.М. Коновалов, А.П. Копрук, А.С. Корсунский, В.Л. Крылов, П.М. Кулько, Ф.Г. Коломенский, Т.Е. Комарова, К.Ф. Лукьяненко, П.М. Любавский,
К.В. Лазарев, В.Е. Макарова, Н.И. Малахин, Г.М. Матвеев, Б.А. Меджибовский, Ю.Д. Мохров, Ю.А. Мартынов, Н.С. Нестеров, В.А. Новиков, С.М. Носков, Ю.Н. Немцов, Н.И. Олькина, Е.Е. Осетров, С.С. Платонов, И.Е. Плугин, А.Т. Панин, М.В. Петухов, К.П. Рогожин, А.А. Сальников, В.Т. Старостин, С.А. Терешин, Д.А. Тимохин, Г.М. Трусков, А.А. Федичкин, Ю.А. Фролов, Н.Г. Хохулин, Е.В. Чеглаков, Е.В. Чернявский, А.Г. Чириков, С.Е. Чучков, О.В. Шведов, Е.В. Щеглов, А.П. Шилов.

Опыт эксплуатации реактора ТВР-ИТЭФ показал, что тяжеловодные реакторы имеют ряд преимуществ перед уран-графитовыми реакторами. Особенно важно было то, что они требовали значительно меньшую загрузку урана и замедлителя нейтронов на единицу мощности. Научные работы по обоснованию и разработке уран-дейтериевых реакторов продолжаются и сейчас.

Первые исследования по спектрометрии медленных нейтронов на реакторе ТВР были выполнены под руководством А.И. Алиханова, В.В. Владимирского и С.Я. Никитина. Для этих целей были разработаны и созданы различные типы нейтронных спектрометров.

В 1955 году С.Я. Никитин, В.Т. Смолянкин, В.З. Колганов, А.В. Лебедев, Г.С. Ломкаци при решении ядерной задачи трех тел, и в особенности (n, d)-рассеяния, провели эксперимент по рассеянию медленных нейтронов на орто- и пара-дейтерии и измерили спиновую зависимость ядерных сил.

Этими же авторами впервые были измерены сечения рассеяния холодных нейтронов на орто- и пара-тритии σ_орто^з_Н = 4,5 ± 1 барн и σ_пара^з_Н = 1 ± 1,5 барн. Сложность этого эксперимента заключалась в высокой радиоактивности трития. В используемом объеме трития она составляла 20 тысяч кюри.

Вскоре после пуска реактора ТВР в 1956 г. на одном из горизонтальных каналов реактора начал функционировать первый в СССР нейтронный кристаллический спектрометр типа Коуша с изогнутым монокристаллом кварца в качестве монохроматора. В разработке спектрометра приняли участие
Ю.Г. Абов, С.Л. Вильнер. Г.Н. Караваев и З.В. Минервина. На этом спектрометре Ю.Г. Абов провел измерения полных нейтронных сечений делящихся изотопов и конструкционных материалов. После окончания этих измерений кристаллический спектрометр стали использовать как нейтронный дифрактометр и была создана первая в стране группа нейтронографических исследований вещества под руководством Ю.Г. Абова.

В 1956 году В.В. Владимирский, И.А. Радкевич, В.В. Соколовский,
Г.В. Руколайне и др. создали нейтронный спектрометр на основе механического прерывателя пучка тепловых нейтронов и анализатора времени пролета на магнитном барабане. Ими же был создан более совершенный механический прерыватель пучка для резонансных нейтронов и оригинальный матричный анализатор времени пролета, которые были установлены на пучке одного из действующих промышленных реакторов. Были впервые измерены полные эффективные сечения Pd, Os, Ir, Mo, Ta, Th и ²³⁸U для резонансных нейтронов, а также получены данные о полных и нейтронных ширинах измеренных резонансов.

Эти же авторы вместе с А.А. Пановым и К.А. Тростиной измерили полные эффективные сечения ²³³U, ²³⁵U, ²³⁹Pu, а также сечения деления ²³⁵U для резонансных нейтронов. Результатом этих нейтроноскопических исследований следует отметить установление В.В. Владимирским влияния деформации ядер на нейтронную силовую функцию.

С.М. Калебин провел исследование изомерного перехода ядра ^117mSn и установил спиновую зависимость полной радиационной ширины уровней в мышьяке-75.

Г.В. Данилян, И.Я. Корольков исследовали энергетический спектр пар внутренней конверсии, возникающих при радиационном захвате тепловых нейтронов в Gd.

Н.А. Бургов, Г.В. Данилян, И.А. Ефимов, О.Д. Казачковский, В.С. Павлов провели измерения спектров гамма-лучей захвата резонансных нейтронов ядрами Na, Rh, Ta, Au.

Н.А. Бургов и Г.В. Данилян измерили спектры гамма-лучей захвата нейтронов на ядрах ²³Na и ²³² Th.

Г.В. Данилян, И.Я. Корольков, В.С. Павлов уточнили схемы распада ¹¹⁶In.

В 1959 г. В.В. Владимирский и С.М. Калебин теоретически рассмотрели проблему пространственной устойчивости вращающегося ферромагнитного тела, подвешенного в магнитном поле. И далее, по заданию В.В. Владимирского С.М. Калебин с группой сотрудников: В.С. Артамоновым, Г.В. Руколайне, А.Н. Полозовым, А.А. Никитиным, Р.Н. Ивановым выполнили большой цикл работ по проектированию и изготовлению установок с подвесом с помощью магнитного поля вращающихся тяжелых (30 кг) щелевых роторов при токе электромагнита 200 мА для формирования импульсных пучков нейтронов в резонансной, тепловой и холодной областях энергий. Вращение роторов со скоростью до 20000 об/мин осуществлялось с малым трением от остаточного газа в вакуумной камере при полном отсутствии механических контактов с окружающей средой и полном отсутствии случайных возмущений. В результате стало возможным осуществить с высокой точностью синхронное вращение таких роторов и, тем самым, при измерениях не только снизить до процентного уровня фон от реакторного излучения, но и сформировать при необходимости интенсивные пучки монохроматических нейтронов с заданной энергией. Разработанные уникальные установки были использованы для решения многих задач ядерной физики как в ИТЭФ, так и в других научных центрах. В частности, в ИТЭФ для исследования распада свободного нейтрона был изготовлен и запущен в холодной области энергий уникальный светосильный нейтронный монохроматор с пятью синхронно вращающимися роторами. Исследования были прерваны из-за остановки реактора ТВР. На высокопоточном реакторе СМ-2 в НИИАР (г. Дмитровград) была создана «фабрика» по измерениям нейтронных сечений осколочных, тяжелых и трансурановых изотопов в области энергий нейтронов до 600 эВ с помощью четырех синхронно вращающихся роторов. В частности, были измерены полные нейтронные сечения изотопов Pm¹⁴⁷, Eu^153,154,155, Cs^133,134, Lu^175,176, Ta¹⁸², Ra²²⁶, Th²³⁰, Am^241,243, Cm^{232,244,245,246,247,248} и других, имеющихся в миллиграммовых количествах. Для исследования Р- и Т-неинвариантных явлений в области энергий до 20 эВ для реактора ПИК был изготовлен с разрешением 10% нейтронный монохроматор с четырьмя синхронно вращающимися роторами, который был установлен на реакторе ВВРМ в ПИЯФ РАН (г. Гатчина).

По международному контракту МАГАТЭ в Атомном Центре Египта (г. Каир) был установлен нейтронный прерыватель с двумя синхронно вращающимися роторами для исследований с помощью малоуглового рассеяния нейтронов.

Н.А. Бургов и Г.В. Данилян совместно с сотрудниками ФИРАН (Л.Е. Лазаревой, Б.С. Долбилкиным, Ф.А. Николаевым) провели эксперименты по исследованию уровней ядер ¹²С и ¹⁶О, наблюдаемых при изучении сечения поглощения гамма-квантов в области гигантского резонанса, где впервые была обнаружена тонкая структура гигантского резонанса.

В середине 50-х годов по поручению А.И. Алиханова Л.Л. Гольдин,
Г.И. Новикова, Е.Ф. Третьяков, Л.Н. Кондратьев  начали исследовать альфа-лучи, испускаемые тяжелыми элементами. На созданном под руководством А.И. Алиханова уникальном альфа-спектрометре были проведены исследования спектров альфа-активных изотопов U, Pu и других элементов. Была установлена тонкая структура многих альфа-спектров, обнаружены группы вращательных уровней у ряда исследованных ядер и построены схемы энергетических уровней. В результате работ было обнаружено несколько десятков новых альфа-линий, позволивших получить ценные сведения о структуре энергетических уровней тяжелых ядер.

В 50-60-е годы в институте начали интенсивно развиваться исследования бета-распада. В 1956 г. Ли и Янг высказали сомнения в том, выполняется ли закон сохранения пространственной четности состояний элементарных частиц в их слабых взаимодействиях, и Л.Д. Ландау высказал предположение, что нейтрино и антинейтрино, входящие в эти взаимодействия, являются двухкомпонентными, т.е. полностью поляризованными, со спином вдоль импульса для антинейтрино или в противоположном направлении для нейтрино.. Это приводит к наибольшему нарушению закона пространственной четности и к продольной поляризации релятивистских электронов, рожденных вместе с нейтрино в распадах частиц, обусловленных слабым взаимодействием. Проявление на опыте двухкомпонентности нейтрино было обнаружено за рубежом группами Ву и Лидермана. Проверкой этого предположения занялись также несколько групп физиков института.

Группой в составе А.И. Алиханова, Г.П. Елисеева, В.А. Любимова,
Б.В. Эршлера и группой С.Я. Никитина, М.Е. Вишневского, В.К. Григорьева, В.А. Ергакова, Е.В. Пушкина, Ю.В. Требуховского были начаты эксперименты по измерению продольной поляризации электронов при бета-распаде. Полученные результаты точно подтвердили двухкомпонентность электронов, рожденных при бета-распаде (которая отвечала гипотезе Л.Д. Ландау о двухкомпонентности нейтрино в так называемом V-A варианте теории слабого взаимодействия) и показали, что продольная поляризация электронов в случае разрешенных переходов определяется отношением v/c (скорости электрона к скорости света)

В 1958 году тщательное исследование бета-распада RaE, выполненное А.И. Алихановым, Г.П. Елисеевым, В.А. Любимовым, позволило сделать вывод о сохранении временной инвариантности в слабом взаимодействии. Точность полученного результата оставалась непревзойденной много лет.

В 1955 году Н.А. Бургов предложил красивую идею использовать оригинальную методику резонансного рассеяния гамма-лучей для исследования констант взаимодействия при бета-распаде и для измерения времен жизни первых возбужденных уровней ядер. С помощью этого метода в период 1955 –58 годов Н.А. Бургов и Ю.В. Терехов выполнили цикл работ по резонансному рассеянию гамма-лучей ²⁴Mg, и вместе с Г.Е. Бизиной – по резонансному рассеянию гамма-лучей ⁶⁰Ni и впервые определили, что бета-распад ²⁴Na и ⁶⁰Co следует аксиально-векторному (V-A) варианту взаимодействия теории бета-распада. Это послужило доказательством справедливости V-A гипотезы взаимодействия. В этих же экспериментах было измерено время жизни первого возбужденного уровня дочернего ядра ²⁴Mg.

Несколько позже с помощью большого безжелезного тороидального бета-спектрометра Н.А. Бургов, А.В. Давыдов, Г.Р. Карташов провели исследование вариантов взаимодействия при бета-распаде ²³Ne и подтвердили вывод о справедливости V-A гипотезы взаимодействия.

Кроме того, они исследовали резонансное рассеяние гамма-лучей ⁸⁵Rb, измерили времена жизни первых возбужденных уровней ⁸⁵Rb и ¹⁴¹Pr и провели сравнительные измерения формы бета-спектров ¹⁹⁸Au и ⁶⁹Zn.

В 1957 году В.В. Владимирский, В.К. Григорьев, В.А. Ергаков, Ю.В. Требуховский на пучке нейтронов тяжеловодного реактора ИТЭФ точно измерили корреляцию электрон- нейтрино в бета-распаде свободного нейтрона и смогли с наибольшей точностью определить отношение констант аксиально-векторного и векторного взаимодействий.

В 1957 году А.В. Давыдов предложил оригинальный метод возбуждения долгоживущих изомерных состояний изотопов серебра с помощью эффекта Мессбауэра. Соответствующие опыты были успешно выполнены Г.Е. Бизиной, А.Г. Бедой, Н.А. Бурговым и А.В. Давыдовым. Было реализовано резонансное возбуждение ядерного уровня ¹⁰⁷Ag с шириной ~ 10^–17 эВ.

Позже А.В. Давыдов, М.М. Коротков и П.И. Ромашова выполнили эксперимент по измерению углового распределения резонансно рассеянных гамма-лучей ¹⁹¹Ir, возмущенного магнитным полем, и впервые показали, что среднее время жизни ядер в возбужденном состоянии зависит от ширины линии возбуждающих гамма-лучей.

На электростатическом генераторе ЭГ-5 группой в составе В.В. Окорокова, Д.Г. Толченкова, Ю.Н. Чеблукова и И.С. Хижнякова было установлено неизвестное ранее явление когерентного возбуждения пролетающих через кристалл частиц – атомов, проявляющееся в резонансном увеличении доли возбуждаемых частиц при условии, что частота соударений частиц с атомами кристалла равна или в целое число раз меньше частоты перехода между энергетическими уровнями частицы. Это открытие (№ 263) получило название – «Эффект Окорокова».

В начале 60-х годов под руководством Ю.Г. Абова А.Д. Гулько, О.Н. Ермаков, П.А. Крупчицкий, С.С. Тростин и Ю.Я. Гариссон провели большую работу по созданию пучков поляризованных тепловых нейтронов. На практике был реализован предложенный в теоретической работе И.Я. Померанчука классический метод поляризации тепловых нейтронов, отраженных от магнитного зеркала. Эти авторы в 1962 г. измерили асимметрию бета-распада ядер ⁸Li, ¹⁰⁸Ag, ¹¹⁰Ag, образованных в результате захвата поляризованных тепловых нейтронов.

Одновременно пучок тепловых нейтронов, поляризованный с помощью намагниченных кобальтовых зеркал, был использован Ю.Г. Абовым, П.А. Крупчицким и Ю.А. Оратовским для изучения анизотропии гамма-лучей, испускаемых при захвате поляризованных нейтронов в ¹¹³Cd. Этот важный опыт дал первое доказательство существования слабого нуклон-нуклонного взаимодействия, не сохраняющего пространственную четность. Впервые было экспериментально установлено неизвестное ранее явление несохранения пространственной четности в ядерных электромагнитных переходах, обусловленное слабым нуклон-нуклонным взаимодействием, приводящим к асимметричному относительно направления поляризации испусканию гамма-квантов поляризованными ядрами. Это открытие (№178) положило начало новому направлению исследований во всем мире, а Ю.Г. Абов и П.А. Крупчицкий были удостоены Ленинской премии (вместе с В.М. Лобашовым и В.А. Назаренко из ПИЯФ).

В 1976 году Г.В. Данилян, В.В. Новицкий, В.П. Дроняев, Б.Д. Воденников, В.С. Павлов, С.П. Боравлев исследовали Р-нечетную асимметрию испускания гамма-квантов в радиационном захвате поляризованных тепловых нейтронов ядрами ¹¹⁷Sn. Был обнаружен эффект порядка 10^–3 с точностью 10%, что подтвердило открытие, сделанное Ю.Г. Абовым, П.А. Крупчицким и Ю.А. Оратовским на ядре ¹¹³Cd.

Одновременно, на том же пучке реактора ТВР Г.В. Данилян, Б.Д. Воденников, В.П. Дроняев, В.В. Новицкий, В.С. Павлов, С.П. Боравлев поставили поисковый эксперимент по исследованию Р-нечетной асимметрии разлета осколков деления²³⁵U поляризованными тепловыми нейтронами и обнаружили эффект, предсказанный ранее В.В. Владимирским и В.Н. Андреевым для спонтанного деления. Впервые было установлено новое явление асимметричного испускания легких и тяжелых осколков деления относительно направления поляризации ядер, обусловленное не сохраняющим пространственную четность слабым взаимодействием нуклонов, и открывшее новые возможности экспериментального исследования механизма деления ядер. В последующие два года аналогичные эффекты были обнаружены и при делении ядер ²³³U и ²³⁹Pu. Это открытие было зарегистрировано в Государственном Реестре под
№ 256.

Несколько ранее, в 1973 году группами Г.В. Даниляна и П.А. Крупчицкого было проведено исследование временной инвариантности в электромагнитных переходах ядер, установившее верхний предел на амплитуду Т-неинвариант-ного взаимодействия на уровне 10^-3.

В 1978 году В.Н. Андреев, М.М. Данилов, О.Н. Ермаков, В.Г. Недопекин и В.И. Рогов провели исследование Р-нечетной асимметрии испускания нейтронов деления, возникающей при захвате ядрами ²³³U и ²³⁹Pu поляризованных нейтронов.

К 1988 году под руководством Г.В. Даниляна А.Г. Беда, А.В. Белозеров, В.А. Куценко, В.В. Новицкий, В.С. Павлов, В.А. Щенев выполнили цикл работ по детальному исследованию эффектов несохранения четности в делении ядер. Впервые было установлено, что эффекты несохранения четности в делении существенным образом зависят от энергии нейтронов, вызывающих деление, и показано, что за наблюдаемые эффекты ответственно смешивание слабым взаимодействием уровней составного ядра (нейтрон + ядро-мишень), а не квазистационарных состояний холодного сильно деформированного ядра на стадии, предшествующей развалу на два осколка. Этот результат привел к пересмотру теоретических представлений о природе формирования угловой корреляции осколков.

В этот же период Ю.Г. Абов, В.Ф. Белкин, А.А. Белоноженко, С.П. Боровлев, В.В. Васильев, В.В. Владимирский, Ф.С. Джепаров, Ю.А. Карпов, Н.И. Козлов, Е.Н. Моспан теоретически разработали и экспериментально проверили на реакторе ТВР-ИТЭФ метод длительного хранения ультрахолодных нейтронов. Измерения убедительно показали возможность хранения нейтронов в простой односвязной области, ограниченной неоднородным магнитным и гравитационными полями, со временем, близким к времени жизни свободного нейтрона. Созданная ими конструкция магнитно-гравитационного накопителя позволила измерять время жизни нейтрона с точностью не хуже 3%.

К 1992 году Г.В. Данилян, А.Г. Беда, А.В. Белозеров, С.И. Буров,
А.Н. Мартемьянов В.С. Павлов и В.А. Щенев выполнили цикл работ по исследованию асимметрии разлета осколков при тройном делении ²³³U и ²³⁹Pu поляризованными нейтронами. Эксперименты были поставлены на высокоинтенсивном пучке поляризованных нейтронов высокопоточного реактора Института Лауэ-Ланжевена (ИЛЛ) в Гренобле (Франция), что позволило в разумное время набрать статистику для тройного деления на фоне в 1000 раз большей скорости счета бинарного деления. Результаты измерений показали, что отношение коэффициентов Р-нечетной асимметрии для тройного и бинарного делений оказалось близким к единице с точностью 10%, что свидетельствовало о приблизительной идентичности квазистационарных переходных состояний в седловой точке для бинарного и тройного деления.

В 1998-99 годах по инициативе Г.В. Даниляна Сотрудничеством ИТЭФ– ПИЯФ–Тюбингенский университет–ИЛЛ–Дармштадтский технический институт–Курчатовский институт был поставлен на высокопоточном реакторе ИЛЛ в Гренобле (Франция) поисковый эксперимент по обнаружению Т-нечетной угловой корреляции в тройном делении ядер ²³³U поляризованными холодными нейтронами. Эффект лево-правой асимметрии эмиссии альфа-частиц относительно плоскости, определяемой векторами поляризации пучка и импульса легкого осколка, оказался неожиданно большим D = (-0,41 ± 0,01)·10^–2. Природу возникновения такой корреляции предстоит выяснить.

Во второй половине 90-х годов П.А. Крупчицкий, В.В. Васильев,
О.Н. Ермаков, И.Л. Карпихин, Г.А. Лобов, В.Ф. Белкин начали исследования электромагнитных свойств нейтрона и нейтронно-оптических эффектов. На реакторе Института Гана-Мейтнера в Берлине (Германия) с помощью нейтронного поляриметра, установленного на пучке холодных нейтронов, проведены измерения Р-нечетного угла поворота спинов поляризованных нейтронов при прохождении через мишень, обогащенную изотопом ²⁰⁴Рв. Измеренное значение угла поворота спина нейтронов на изотопе ²⁰⁴Рв было первым экспериментальным результатом и указало на неожиданно большой Р-нечетный эффект, который нельзя объяснить в рамках компаунд-ядерной модели смешивания состояний с противоположной четностью для набора известных s- и p-резонансов. Однако, если предположить существование пока необнаруженного р-резонанса, можно получить хорошее согласие экспериментальных данных и теоретических оценок на Р-нечетный эффект. Поиск такого р-резонанса начат в ЛНФ ОИЯИ группой Л.Б. Пикельнера.

Для детального исследования нарушения пространственной четности и временной инвариантности в нейтрон-ядерных взаимодействиях Г.В. Данилян еще в 1985 г. предложил начать создание установки, обеспечивающей получение интенсивных пучков поляризованных нейтронов в широком диапазоне энергий. Эту работу проводили А.Г. Беда, В.В. Новицкий, В.П. Дроняев, М.Г. Гаврилов, А.В. Михайлов, А.Н. Пинчук. Одним из основных элементов этой установки был протонный поляризующий фильтр (ППФ) для поляризации нейтронов. Создание ППФ со сверхпроводящим магнитом продолжалось в течение 10 лет. В 1995 г. в ИТЭФ был успешно осуществлен физический пуск ППФ, при этом была достигнута самая высокая поляризация протонов – 95%. После этого ППФ был перевезен в Лабораторию нейтронной физики ОИЯИ и установлен на нейтронном пучке импульсного реактора ИБР-2 для проведения совместных работ.

Детальные исследования эффектов несохранения пространственной и временной четности в нейтрон-ядерных взаимодействиях и при делении ядер, проводимые в ИТЭФ и в других научных центрах мира, позволили существенно продвинуть теоретические исследования в этой области фундаментальной физики.

В.И. Рогов, Ю.Д. Катаржнов, В Г. Недопекин, С.Т. Сухоруков экспериментально исследовали двухнейтронные корреляции в делении ²⁵²Cf и установили зависимость двухнейтронной корреляционной функции R₂ от относительного импульса двух нейтронов q при разных величинах суммарного импульса. Анализ результатов показал, что в экспериментально исследуемой области, где q>30 MэВ/с, величина R₂ в основном определяется сильным взаимодействием, а при q = 0 преобладает вклад фермиевского отталкивания.

В начале 80-х годов в ИТЭФ начались интенсивные исследования процессов бета-распада с целью измерения массы нейтрино и изучения мод двойного бета-распада.

На раннем этапе этих исследований большим достижением явилось создание в ИТЭФ Е.Ф. Третьяковым уникального спектрометра для измерения процессов бета-распада трития. В этом спектрометре магнитная фокусировка электронов сочеталась с электростатическим сканированием. На этом спектрометре под руководством В.А. Любимова, Е.Ф. Третьяков, С.Д. Борис, А.И. Голутвин, Л.П. Лаптин, И.И. Наговицин, Е.Г. Новиков, В.З. Нозик, В.А. Солощенко, И.Н. Тихомиров, провели цикл исследований по измерению массы нейтрино в бета-распаде трития в валине и впервые получили результат, указывающий на существование конечной массы нейтрино порядка 20 эВ. Несмотря на то, что этот результат не нашел дальнейшего подтверждения, эти работы стимулировали целую серию экспериментов в мире по поиску конечной массы нейтрино.

В конце 80-х годов больших успехов добились ученые ИТЭФ в деле изучения двойного бета-распада различных ядер.

Сотрудники ИТЭФ И.В. Кирпичников, А.А. Васенко, В.А. Кузнецов,
А.С. Старостин явились инициаторами и пионерами применения полупроводниковых детекторов, изготовленных из обогащенного германия. Они провели цикл работ по поиску и обнаружению двойного бета-распада ⁷⁶Ge -> ⁷⁶Se. В сжатые сроки была создана уникальная установка для поиска двойного бета-распада на основе 3-х полупроводниковых германиевых детекторов, обогащенных до 85% изотопом ⁷⁶Ge, массой в 1,8 кг. Техника наработки килограммовых количеств высокообогащенного германия, необходимого для изготовления детекторов, была разработана Отделением молекулярной физики Курчатовского научного центра РФ специально для этого эксперимента. Проведение работы потребовало координации усилий семи НИИ и промышленных предприятий. Начиная с 1987 года, в подземной лаборатории Ереванского физического института в шахте проводились измерения, позволившие получить выдающийся результат. Впервые удалось наблюдать двухнейтринную моду двойного бета-распада ⁷⁶Ge->⁷⁶Se с периодом полураспада Т_1/2 = (8,5 ±3 ±2)·10²⁰ лет. Для безнейтринной моды были получены ограничения на величину периода полураспада.

В 1990-1992 гг. И.В. Кирпичников и А.С. Старостин провели повторный эксперимент по наблюдению 2ν2β-распада  ⁷⁶Ge на установке с более низким фоном. С этой целью в подземной лаборатории шахты Хоумстейк (США) была собрана установка на основе детектора из обогащенного ⁷⁶Ge и ультра-низкофонового криостата групп Университета Южная Каролина (USA) и Северо-Западной Тихоокеанской лаборатории (PNL) США. На этой принципиально новой установке был зафиксирован 2ν2β-процесс для ⁷⁶Ge с периодом полураспада Т_1/2 = (9,2 )·10²⁰ лет и,таким образом, был подтвержден ранее полученный результат ИТЭФ–ЕРФИ. Этот результат имел решающее значение для успеха нового совместного эксперимента коллаборации IGEX (ИТЭФ–ИЯИ–ЕРФИ–PNL–USC) по поиску безнейтринной моды двойного бета-распада ⁷⁶Ge, в котором впервые был установлен предел для периода полураспада для безнейтринной моды двойного бета-распада ⁷⁶Ge на уровне Т_1/2 > 1,6·10²⁵ лет, откуда следовало ограничение майорановской массы нейтрино m_v< (0,4 - 1,1) эВ.

В 1993 году под руководством В.А. Любимова В.А. Артемьев, Э.В. Брахман, О.Я. Зельдович, В.И. Кириченко, А.В. Кученков. Л.И. Митин, Т.Н. Цветкова в совместном ИТЭФ–ИЯИ РАН эксперименте с малой трековой камерой ТРС (время-проекционной камерой в магнитном поле) провели измерения 2ν2β-распадов ¹³⁶Xe и ¹⁵⁰Nd . Впервые был наблюден двухнейтринный двойной бета-распад ¹⁵⁰Nd и измерен период его полураспада Т_1/2=(1,88 +0,19)·10¹⁹ лет, что позволило проверить теоретические расчеты ядерного матричного элемента. Для ¹³⁶Xe получен предел для периода полураспада Т_1/2 > 9·10¹⁹ лет.^.

В 2000 году в ИТЭФ были завершены работы по сооружению самой крупной в мире трековой камеры в магнитном поле. Проведены физический пуск установки и фоновые измерения. Камера предназначена для поиска безнейтринной моды двойного бета-распада ¹⁵⁰Nd и позволит получить ограничения на массу нейтрино m_v < 0,1 эВ. Ближайшая цель – исследование двухнейтринного двойного бета-распада ¹³⁶Xe.

В подземной лаборатории Фрежюс (Франция) при участии сотрудников лаборатории А.С. Барабаша в 1998 году закончен эксперимент по изучению двойного бета-распада ⁸²Se и ⁹⁶Zr с помощью трекового детектора NEMO. Получены новые результаты с большой статистикой для различных мод периода полураспада ⁸²Se.

Впервые в мире в прямом эксперименте зарегистрирован двухнейтринный двойной бета-распад ⁹⁶Zr и получены ограничения на безнейтринную моду двойного бета-распада ⁹⁶Zr

2ν - мода Т_1/2 = (2,1 ± 0,2)·10¹⁹ лет,

0ν - мода Т_1/2 > 1·10²¹ лет,

0νχ - мода Т_1/2 > 3,5·10²⁰ лет.

В последние годы в лаборатории Гран-Сассо при участии сотрудников ИТЭФ А.С. Барабаша, А.Д. Ашиткова, С Г. Белогурова, И.А. Ванюшина,
С.И. Коновалова, В.Н. Корноухова, В.Ф. Кузичева, И.О. Пилюгина, В.Н. Стеханова, В.И. Юмашева был поставлен эксперимент по поиску двойного бета-распада ¹⁰⁰Мо с помощью жидкоаргоновой ионизационной камеры. Измерены периоды полураспада для разных мод

 2ν - мода Т_1/2 = (0,75 ± 0,11 ± 0,15)·10¹⁸ лет,

 0ν - мода Т_1/2 > 5,0·10²⁵ лет (90% CL),

 0νχ - мода Т_1/2 > 2,7·10²⁰ лет (90% CL).

Совместно с лабораторией NUNL (США) теми же авторами на двух-кристальном германиевом детекторе проведен эксперимент по поиску двойного бета-распада ¹⁰⁰Мо на возбужденное состояние ¹⁰⁰Ru. Получен предварительный результат для периода полураспада ¹⁰⁰Мо на 0⁺ возбужденное состояние ¹⁰⁰Ru - Т_1/2 = 6·10²⁰ лет.

В настоящее время в проекте NEMO создается установка для поиска безнейтринного двойного бета-распада ¹⁰⁰Мо.

В последние годы в ИТЭФ ведется подготовка двух экспериментов для измерения магнитного момента нейтрино.

А.С. Старостин, А.Г. Беда и Е.В. Демидова ведут сооружение низкофонового германиевого спектрометра. Проведены сборка, запуск и фоновые измерения спектрометра с 4-кристальным низкофоновым германиевым детектором. Сборка включала в себя установку детектора и NaJ (Tl)-активной защиты, установку пассивной защиты из блоков свинца, борированного полиэтилена и сверхчистой меди. Проведена очистка всех элементов спектрометра от радиоактивных загрязнений и проведено измерение радиационного фона детекторов. Установка будет перевезена и установлена на реакторе атомной электростанции в г. Удомле, где будут проведены физические измерения магнитного момента нейтрино.

Вторую установку сооружают В.В. Бармин, А.Г. Долголенко и др. Проведены работы по проектированию жидкоксенонового детектора большого объема, на ксеноновой камере объемом 0,5 л. изучено люминесцентное усиление сигнала на границе жидкость-газ, сооружается система очистки ксенона, изготовлены новые дрейфовые системы камеры. Ведется работа по запуску 30-литрового детектора-прототипа.

Под руководством С.М. Калебина В.С. Артамонов, Г.В. Руколайне,
В.В. Коновалов, Д.А. Лякин, С.В. Барабин, И.Л. Карпихин сооружают установку для обнаружения и исследования в земных условиях слабых физических взаимодействий методом подвеса с помощью магнитного поля тел весом 180 кг при токе электромагнита 170 мА. Выполнены эксперименты со свободным вращением магнитно подвешенных тел по инерции во время солнечного затмения в Москве 11 августа и новолуния 9 октября 1999 года. Полученные данные дают указание на то, что вектор намагниченности в установке с магнитным подвесом может служить чувствительным индикатором в ряде фундаментальных исследований по гравитации и измерении приливных колебаний земной коры в зависимости от пространственного положения Земли, Луны и Солнца.

3. Работы по радиационной физике и химии конденсированного состояния

В Институте проведены очень важные и интересные исследования по физике твердого тела на реакторе ТВР-ИТЭФ.

В конце 70-х годов под руководством Ю.Г. Абова был создан бета-ЯМР спектрометр, на котором А.Д. Гулько, М.И. Булгаков, С.П. Боровлев, Ф.С. Джепаров, С.С. Тростин выполнили большой цикл работ по исследованию магнитного резонанса поляризованных бета-активных ядер ⁸Li в кристаллах LiF, образующихся в реакции ⁷Li (n, γ) ⁸Li на тепловых нейтронах. Бета-активные ядра получали импульс отдачи вследствие захватного гамма-излучения, выбивались из узла решетки и создавали до своей остановки дефекты в кристаллической структуре. Было показано, что сверхтонкие взаимодействия бета-активных ядер с дефектами влияют на поляризацию этих ядер и на спектр ядерного магнитного резонанса. Таким образом, исследуемые радиоактивные ядра сами инициируют радиационные нарушения в кристалле и сами же являются измерительными зондами для локальных сверхтонких полей, обусловленных дефектами. Метод позволил экспериментально установить тип образующихся радиационных дефектов, характер их отжига, определить пространственное распределение точечных дефектов относительно первично выбитого атома. В дальнейшем этим методом были измерены времена жизни свежих радиационных дефектов, зависимость времени жизни дефектов от температуры, изучены виды дефектов. Обнаружен эффект корреляции локальных полей на примесных спинах. Развита теория этого эффекта. Проведены эксперименты по исследованию кинетики делокализации спиновых возбуждений в неупорядоченных средах, по наблюдению и исследованию запрещенных многоспиновых переходов. Все эти данные были получены впервые и сыграли важную роль в развитии теории многочастичных и многокварковых процессов в твердых телах.

В 1984 г. Ю.Г. Абов, С.П. Боровлев, М.И. Булгаков, В.М. Гарочкин,
А.Д. Гулько, Ф.С. Джепаров, С.В. Степанов, С.С. Тростин, В.Е. Шестопал с помощью метода бета-ЯМР спектроскопии выполнили цикл работ по наблюдению и исследованию запрещенных многоспиновых переходов с участием поляризованных бета-активных ядер ⁸Li в ядерной спиновой системе кристалла LiF.

В 1988 г. метод бета-ЯМР был успешно применен вышеуказанными авторами для исследования физики случайных блужданий в неупорядоченных системах. Актуальность этой проблемы обуславливалась тем, что для неупорядоченных систем в то время не получил решения ряд задач, аналоги которых в упорядоченных системах решены уже давно. Авторами работ была предложена теория, позволяющая предсказать большой круг явлений, которые затем были проверены в серии экспериментов с использованием бета-ЯМР спектроскопии на ядрах ⁸Li. Было установлено, что теоретическая модель адекватно описывает экспериментальные результаты. Полученные данные углубили современные представления о динамике спин-спиновых взаимодействий в кристаллах.

Под руководством Ю.Г. Абова на реакторе ИРТ в МИФИ Д.В. Львов и И.Л. Карпихин вместе с сотрудниками МИФИ с помощью универсального многокристального дифрактометра провели исследование динамических эффектов при дифракции нейтронов и малоуглового рассеяния. Уникальные возможности дифрактометра позволили обнаружить ряд тонких эффектов, которые до сих пор не получили теоретического объяснения. При исследовании процесса многократного малоуглового рассеяния нейтронов обнаружено сужение спектральной линии – углового распределения рассеянных нейтронов с увеличением плотности рассеивателя, т.е. плотности рассеивающих центров (дефектов, зерен и т.д.). Обнаруженный эффект получил объяснение в теории Ф.С. Джепарова и Д.В. Львова. Этот результат следует рассматривать как крупный успех, открывающий перспективу широкого круга экспериментальных исследований.

Л.С.Смирнов совместно с сотрудниками ЛНФ ОИЯИ, ИЛЛ (Гренобль) и Барселонского университета на пульсирующем источнике нейтронов ИБР-2 по тематике физики конденсированного состояния исследовали влияние статического и динамического ориентационного беспорядка на динамику кристаллической решетки и фазовые переходы в молекулярных и молекулярно-ионных кристаллах. Полученные результаты имеют фундаментальное значение.

В середине 80-х годов под руководством А.Л. Суворова был выполнен цикл работ по диагностике радиационных свойств металло-пленочных систем. Для этих целей с участием А.Ф. Бобкова, И.Л. Карпихина, В.А. Касаткина, Н.Е. Лазарева был сконструирован и создан отвечающий мировым стандартам новый экспериментальный прибор – автоэлектронный микроскоп-анализатор с комплексом диагностики поверхностных свойств металлов и металло-пленочных систем в процессе их бомбардировки ионами низких энергий (1-10 кэВ). Впервые с использованием разработанной оригинальной методики были изучены процессы распыления материала субатомных пленок на поверхности электропроводящих металлов во взаимосвязи с энергией бомбардирующих ионов, их химической природой, степенью покрытия. Были изучены радиационные дефекты в кристаллической решетке в металлах с целью определения их радиационной стойкости. Впервые получены автоионно-микроскопические изображения материалов высокотемпературной сверхпроводимости. На автоионном микроскопе впервые достоверно установлено существование подпороговых радиационных эффектов.

В последние годы под руководством А.Л. Суворова работы по ультрамикроскопии и микрозондовым исследованиям радиационных дефектов в кристаллических твердых телах (металлах, сплавах, высокотемпературных сверхпроводниках) развернулись широким фронтом. В этих работах принимают участие А.Г. Залужный, А.Ф. Бобков, С.В. Зайцев, Н.Е. Лазарев, И.Н. Николаева, В.П. Бабаев М.О. Попов, Ю.Н. Чеблуков, Д.С. Волнин, А.А. Ильин, М.А. Козодаев, О.Н. Макеев, Е.Н. Скороходов, А.В. Карпов, А.Э. Степанов, А.С. Федотов. Исследования проводятся на нескольких экспериментальных установках:

• многофункциональном цельнометаллическом автоионном микроскопе с телевизионным съемом информации и ее компьютерной обработкой;
• автоионном микроскопе АИМ-005-СМ;
• воздушном сканирующем туннельном микроскопе;
• работающем на воздухе атомно-силовом микроскопе;
• автоматизированной установке для изучения особенностей автоэлектронной эмиссии различных материалов;
• масс-спектрографе с лазерным ионным источником ЭМАЛ-2;
• масс-спектрометре с магнитным разделением ионов МИ-1201.

Все микроскопы имеют атомарное разрешение, снабжены системами автоматизации эксперимента и компьютерной обработки получаемых результатов.

На разработанном и созданном ранее ускорителе тяжелых ионов на 20кэВ/заряд в линию с автоионным микроскопом изучена энергетическая зависимость параметров единичных каскадов атомных смещений, а также зависимость параметров от концентрации имплантированных частиц. С помощью автоионного микроскопа проведены исследование предельных механических свойств облученных ионами с энергией 35 кэВ металлических образцов, анализ структуры поверхности разрушения, определены коэффициенты распыления углеродных волокон и пиролитического графита в припороговой области энергий.

Методика определения коэффициентов распыления электропроводящих материалов при бомбардировке легкими ионами в припороговой области энергий (от 10 до 500 эВ) реализована для трех углеродных материалов: высокопрочного реакторного графита МПГ-6, высоко-ориентированного пиролитического графита ВОПГ и полиакрилонитрильных углеродных волокон УКН-400. Облучение образцов проводилось в автоионном микроскопе при температуре 78 °К. Установлены энергетические пороги распыления исследованных материалов. Проведено детальное сравнение полученных данных с теоретическими расчетами.

Начат цикл работ по развитию методов изготовления структур «кремний на изоляторе» (КНИ) с целью получения широкой номенклатуры микросхем специального назначения.

С помощью автоионной микроскопии впервые на атомарном уровне изучена кластеризация точечных дефектов (единичных вакансий) в каскадах атомных столкновений при ионном облучении металлов и сплавов. Установлено существенное отличие распределения вакансий и их кластеров малых размеров по кратности в объеме обедненных зон и вне их. Обнаружено влияние на указанные распределения наличия в металле тех или иных примесей.

Под руководством А.Л. Суворова разработан проект первой в Европе оригинальной установки, объединяющей возможности технологического сканирующего туннельного и автоионного микроскопов. Ведутся работы по сооружению такой установки и созданию математического обеспечения для работы на ней.

Ряд разработок ученых отдела , основанных на полученных оригинальных научных результатах, лег в основу предложенных и реализуемых в настоящее время новых технологий и устройств для промышленности и народного хозяйства. В частности, ведутся работы по использованию сканирующей туннельной и автоионной микроскопии для экспресс-анализов воды на предмет выявления в ней различных вредных примесей. Развита и освоена методика визуализации, идентификации и исследования разнообразных биологических объектов (вирусов, бактериофагов). Получены качественные микроскопические изображения вирусов полиомиелита, аденовирусов, некоторых фагов. Освоена методика наработки партий культур вирусов полиомиелита и ротавируса, включая размножение, выделение и очистку. Начата наработка антигена вируса гепатита А.

Прорабатываются уже запатентованные в большинстве стран мира высокоэффективные, экологически чистые источники света на основе автоэлектронной эмиссии деструктурированных материалов, создаются новые наукоемкие технологии изготовления элементов наноэлектроники. Некоторые из этих работ поддерживаются и финансируются Правительством Москвы. 

В 90-е годы Ю.Н. Чеблуков, Н.А. Васильев, А.С. Федотов провели комплексное исследование распыления металлов и высокоориентированного пиролитического графита под воздействием тяжелых ионов в неупругой области потерь энергии ионов. Впервые было показано, что коэффициент распыления поликристаллических металлов под воздействием ионов урана с энергией 1,5 ГэВ и ионов криптона с энергией 300 МэВ соответствует предсказаниям каскадной теории, учитывающей только лишь упругие взаимодействия. Было предсказано и экспериментально получено резкое увеличение (на 2-3 порядка) коэффициента распыления металлов под действием быстрых тяжелых ионов по мере накопления радиационных дефектов за счет упругих взаимодействий при больших флюенсах ионов. Впервые была обнаружена резкая неоднородность распыления поверхности металлов под действием быстрых тяжелых ионов, что важно для понимания механизма передачи энергии быстрого тяжелого иона атомам металла. Полученные результаты найдут применение в технике ускорения накопления сильноточных пучков быстрых тяжелых ионов.

В масс-спектрометрической лаборатории Г.М. Кукавадзе, В.К. Горшковым, Л.Я. Мемеловой, И.Н. Николаевой и др. были разработаны методы тонкого изотопного анализа большого числа элементов периодической системы. Разработаны методы работы с ультрамалыми количествами веществ в твердом состоянии, методы определения примесей в материалах, изучены свойства различных нуклидов, проводились регулярные арбитражные анализы.

В Институте с момента его организации широким фронтом проводились физико-химические исследования. Под руководством Б.В. Эршлера сотрудниками химической лаборатории Л.Я. Суворовым, Р.Л. Сердюком, М.П. Аникиной, Е.К. Завойским, В.Н. Бовиной, Ф.С. Лаптевой, М.А. Нежевенко и др. для целей реакторостроения были разработаны новые методы исследования радиолиза тяжелой воды и разделенных изотопов. Широко разрабатывались проблемы, связанные с изучением быстрых и сверхбыстрых химических реакций, протекающих в конденсированной среде под действием ионизирующих излучений.

В 1965 г. В.Г. Фирсовым была предложена и обоснована идея использования параметров деполяризации μ⁺-мезона в конденсированных средах для определения скоростей химических реакций водородоподобных атомов. Идея оказалась весьма плодотворной и легла в основу целого направления – мюонной спектроскопии.

Под руководством В.Г. Фирсова, В.М. Бякова, В.И. Графутина были впервые разработаны уникальные ядерно-физические методы с использованием легчайших водородоподобных атомов – позитрония и мюония и созданы мюонные и позитронные спектрометры, успешно работавшие в ОИЯИ и
ПИЯФ РАН.

К числу наиболее ярких научных достижений следует отнести открытие № 161 явления существования мюония в конденсированных средах. А.И. Бабаев, М.Я. Балац, Г.Г. Мясищева, Ю.В. Обухов, В.Г. Фирсов, В.С. Роганов впервые экспериментально установили неизвестное ранее явление существования атомарного мюония, впервые наблюдавшегося в конденсированных химически-инертных средах по ларморовой прецессии системы спинов его триплетного состояния в поперечном магнитном поле. Несколько позже была разработана рекомбинационно-дифузионная модель радиолиза вещества.

В 1978 году в работах В.Г. Фирсова, В.И. Кудинова, Е.В. Минайчева,
Г.Г. Мясищевой, Ю.В. Обухова, Г.И. Савельева, В М Самойлова был развит метод использования μ⁺-мезонов для изучения взаимодействия мюония, как аналога атомарного водорода, с кристаллической решеткой твердых тел и, в первую очередь, полупроводниковых материалов.

Итог этих работ позволил перейти ко второму важному этапу исследований – изучению сложных полупроводниковых структур на основе экспериментально подтвержденных теоретических представлений, что имело существенное значение для дальнейшего развития физики твердого тела

В 1982 году В.Г. Фирсов, Е.В. Минайчев, Г.Г. Мясищева, Ю.В. Обухов, Г.И. Савельев, Д.А. Андрианов, В.С. Роганов и В.И. Фистуль из ОИЯИ впервые экспериментально установили свойство одноэлектронных атомов, внедренных в кристаллическую решетку полупроводника, быть глубокими донорами и проявляющееся в существенном уменьшении размеров области локализации принадлежащего им электрона по сравнению с аналогичной характеристикой для мелких водородоподобных донорных центров. Это явление зарегистрировано как открытие № 259.

Сотрудники лаборатории В.Г. Фирсов, И.М. Бяков, В.И. Графутин,
В.Л. Гришкин, О.В.Илюхина, Г.Г. Мясищева, Е.В. Минайчев, Ф.Г. Ничипоров, Ю.В. Обухов, В.Р. Петухов, В М Самойлов, О.П. Степанова, С.В. Степанов, Ю.В. Фунтиков провели систематические исследования физико-химических взаимодействий мюония и позитрония с кристаллической решеткой элементарных полупроводников и сложных бинарных соединений, исследовали кинетику химических реакций в жидкой фазе. Изучены магнитные взаимодействия мюона в монокристалитах керамики высокотемпературных сверхпроводников YBaCuC и EuBaCuO.

Выполнен цикл работ по реакциям мюония с неорганическими ионами и сложными органическими молекулами в водных растворах, проанализирована кинетика процессов, определены константы скорости химических реакций, выявлено сходство механизмов образования атомов позитрония, мюония и радиолитического водорода.

Проведены исследования, продолжающиеся в настоящее время, реакций мюония с молекулами биопротекторов с целью выяснения элементарных актов их взаимодействий с ионами и атомами водорода.

Методом мюонной спектроскопии проведены систематические исследования остаточной поляризации мюонов для ряда неорганических ионов в водных растворах в широком интервале концентраций.

В 1997 г. проведена модернизация позитронных спектрометров ИТЭФ и получены первые оригинальные результаты в исследовании свойств поверхности конденсированных сред.

Методом позитронной спектроскопии исследованы механизмы превращений и аннигиляции позитронов и позитрониевых состояний в водных растворах NaF, NaCl, NaBr, NaI в широком интервале концентраций. Экспериментально определены количественные зависимости вероятностей аннигиляции позитронов по различным каналам от концентрации галогенид-ионов.

Исследованы процессы прохождения позитронов через границу раздела фаз в слоистых структурах и получена информация о свойствах отдельных слоев и позитронных состояний на их поверхности.

В работах последнего периода В.И. Графутин, В.Л. Гришкин, О. В. Илюхина, Г.Г. Мясищева, Е.П. Прокопьев, Ю.В.Фунтиков провели изучение механизма и кинетических параметров химических реакций позитрония с молекулами среды и исследование ионных кристаллов, полупроводников и металлов методом позитронной спектроскопии.

В.М. Бяков, С.В. Степанов и О.П. Степанова выполнили цикл работ о роли ионизирующих излучений в образовании угля и нефти на Земле. Новизна проделанных работ состояла в демонстрации роли ионизирующей радиации природных радиоактивных нуклидов как важнейшего геохимического фактора (наряду с теплом) в эволюции ископаемого вещества. Это радикально меняло общепринятые взгляды на механизм образования угля и нефти на Земле.

Научное и практическое значение выполненных работ состоит в изучении физико-химических процессов, определяющих механизм и кинетику взаимодействий ионов, атомов и радикалов с веществом и имеющих существенное значение для физики твердого тела, химической кинетики, радиационной химии и реакторостроения.

____________________________________________________________________

 

Заканчивая обзор первой части «Истории ИТЭФ», автор не претендует на полноту изложения материала. Он ограничился описанием только важнейших достижений в области ядерной спектроскопии, радиационной физики и химии конденсированного состояния. Автор очень надеется, что его работа будет продолжена другими авторами, наиболее компетентными в областях теоретической физики, экспериментальной физики высоких энергий, физики пучков заряженных частиц и ускорительной техники, физики тяжелоионного термоядерного синтеза, физики ядерно-энергетических установок, техники физического эксперимента и, наконец, медицинской физики.

Автор благодарит Ю.Г. Абова, А.В. Давыдова, Г.В. Даниляна, С.М. Калебина, И.В. Кирпичникова, Г.А. Лексина, Г.И. Новикову, В.В. Соколовского, А.Л. Суворова за ценные замечания и предложения по тексту «Истории».