FIZIC

28 |Akademos 4/2015

IUCN-DUBNA, UN CENTRU INTERNAIONAL DE CERCETARE PENTRU TIINELE NUCLEARE

Doctor n tiine fizico-matematice Mircea BAZNATDoctor n tiine fizico-matematice Konstantin GUDIMA

Institutul de Fizic Aplicat al AM

n anii 1950, lumea i-a dat seama c tiina nuc-lear nu trebuie s se izoleze prin laboratoare secrete, deoarece doar o cooperare larg poate asigura progre-sul acestui domeniu fundamental al cunoaterii uma-ne, precum i utilizarea eficient a energiei nucleare n scopuri panice. Astfel, n 1954, la Geneva a fost nfiinat Organizaia European pentru Cercetri Nucleare (CERN) menit s consolideze eforturile statelor din Europa de Vest n ce privete studierea proprietilor fundamentale ale microcosmosului.

n aceeai perioad, rile blocului sovietic, la iniiativa guvernului URSS au decis crearea Institutu-lui Unificat de Cercetri Nucleare (IUCN, n englez Joint Institute for Nuclear Research, JINR). Acesta a fost nfiinat n baza acordului semnat la 26 martie 1956 la Moscova de ctre reprezentanii celor 11 ri fondatoare. Scopul su era s concentreze experiena, potenialul tiinific i financiar al statelor membre n vederea studierii proprietilor fundamentale ale ma-teriei. La 1 februarie 1957, IUCN a fost nregistrat de ctre Organizaia Naiunilor Unite. Drept sediu a fost desemnat localitatea Dubna din Federaia Rus, la o distan de 120 km nord de Moscova.

Cel dinti director al Institutului a fost ales profe-sorul D. I. Blokhintsev, care tocmai finalizase proiec-tarea primei centrale nucleare din lume n Obninsk. Succesiv, n fruntea IUCN s-au aflat D. Kish (Unga-ria), V. G. Kadyshevsky, A. N. Sissakian i V. A. Matve-ev. Istoria Institutului Unificat se asociaz cu numele unor proemineni oameni de tiin i manageri ca N. N. Bogolyubov, G. N. Flerov, I. M. Frank, M. G. Mescheryakov, B. M. Pontecorvo, V. P. Dzhelepov, A. M. Baldin, H. Holubei, H. Hristov, Nguyen Van Hieu i muli alii.

n prezent, membri ai IUCN sunt 18 ri: Azer-baidjan, Armenia, Belarus, Bulgaria, Vietnam, Geor-gia, Kazahstan, Coreea de Nord, Cuba, Republica Moldova, Mongolia, Polonia, Federaia Rus, Rom-nia, Slovacia, Republica Uzbekistan, Ucraina, Cehia. La nivel guvernamental, institutul a semnat un acord de cooperare cu Ungaria, Germania, Egipt, Italia, Ser-bia i Republica Africa de Sud.

Organul de conducere suprem este Comitetul Reprezentanilor Plenipoteniari (CRP) al IUCN.

n conformitate cu Statutul institutului, CRP i desfoar activitatea n baza principiilor deschiderii fa de toate statele interesate, de cooperare a lor egal i reciproc avantajoas. Politica de cercetare o elabo-reaz Consiliul tiinific, din care fac parte, pe lng valoroi oameni de tiin din rile membre ale IUCN, importani fizicieni din Germania, Italia, SUA, Frana, precum i reprezentani ai CERN.

Principalele direcii de cercetri teoretice i expe-rimentale ale IUCN sunt fizica particulelor elementare, fizica nuclear i fizica materiei condensate.n cadrul IUCN activeaz apte laboratoare, fiecare dintre ele fi-ind comparabil ca amploare i consistena cercetrii cu un institut mare. Statele nglobeaz circa 5 000 de per-soane, dintre care 1 200 reprezint personalul tiinific i aproximativ 2 000 ingineri i personalul tehnic.

Institutul dispune de un set de instalaii remar-cabile, care permit efectuarea unor experimente unice. Printre acestea se afl singurul de felul su n Rusia accelerator supraconductor de protoni i ioni grei Nuclotronul-M, succesorul renumitului Syn-chrofazotron (foto 1), construit n Dubna n 1957 i considerat ani n ir cel mai mare i mai puternic pe mapamond.Magnetul su cntrete 36 000 de tone i este inclus n Cartea Recordurilor Guinness ca cel mai greu din lume.Synchrofazotronul a funcionat pn n 2002, iar pe baza Synchrofazotronului modernizat Nuclotronul-M (foto 2) se efectueaz construcia unui complex accelerator care include un acumulator- booster i Colliderul NICA (Nuclotron based Ion Collider fAcility). De menionat c Nuclotronul-M permite efectuarea unui program amplu de cercetri n fizica nuclear relativist. Complexul de injectare const dintr-un booster, linac i o surs de ioni. Acesta permite accelerarea nucleelor de la hidrogen pn la uraniu cu o intensitate de la 1013 pn la 108 particule de puls i energia de 6-7 GeV per nucleon, respectiv. Sunt prevzute i fascicule de deutroni polarizai.

n rndul celor mai reprezentative instalaii ale IUCN se afl: IBR-2 un reactor cu puterea medie de 2 MW, puterea impulsului de 1500 MW, durata im-pulsului de 215 microsecunde, frecvena de repetiie a impulsurilor de 5 pe secund, densitatea puls a flu-xului de neutroni de 1016n/cm2/s; U-400 ciclotron

FIZIC

Akademos 4/2015| 29

izocronic de ioni grei, cu o gam de nuclee accelerate de (A/Z)= 4-20, energia de 650 Z2/A MeV, intensita-tea fasciculului de 1012-1014 ion/s; U-400M (foto 3) ciclotronul izocronic pentru accelerarea ionilor grei, proiectat s funcioneze ntr-un complex ciclotronic U-400+U-400M i care permite s accelereze ioni de la hidrogen pn la uraniu ntr-o gam de energii 120-20 MeV per nucleon cu intensitatea medie a fasciculu-lui de 4 1013 -1011 ion/s. corespunztor.

Ciclotroanele U-400 i U-400M, amplasate n La-boratorul de reacii nucleare ce poart numele acade-micianului G.N. Flerov, sunt destinate studierii struc-turii nucleelor i a mecanismelor reaciilor nucleare. Exist cteva probleme ale fizicii nucleare, valabile i azi, pentru care au fost create aceste instalaii: sinteza elementelor supergrele, studiul proprietilor chimice ale acestor elemente, studiul structurii nucleelor uoa-re la grania de stabilitate nucleonic, studiul structu-rii de rezonan a sistemelor nucleare dincolo de gra-nia de stabilitate nucleonic, studiul mecanismelor de fuziune-fisiune ale nucleelor atomice.

IUCN mai este nzestrat cu un Fazotron (foto 4) acceleratorul de protoni cu energia de 660 MeV. Zece canale-fascicule sunt disponibile n aceast instalaie, care sunt utilizate pentru a efectua experimente cu muoni, ioni, neutroni i protoni. Cinci canale sunt concepute pentru a efectua investigaii medicale. In-tensitatea fasciculului de protoni extrai este de 2 mkA.

Un proiect inedit reprezint IREN. El vizeaz cre-area unui flux intens de neutroni de puls pentru efec-tuarea cercetrilor cu neutroni de rezonan. Instalaia cuprinde un accelerator modern liniar de electroni cu energia 150 MeV i un rapel (booster) subcritic de uraniu cu coeficientul de multiplicare neutronic 14.

Din primii ani de la fondare, Institutul s-a ar-tat preocupat de cooptarea tinerilor cercettori.

Elementul- cheie n politica de formare a cadrelor ti-inifice pentru IUCN a fost contientizarea faptului c pregtirea studenilor trebuie sa se desfoare n la-boratoare sub supravegherea nemijlocit a savanilor. n acest scop, n 1961, primul director al IUCN, membrul-corespondent al Academiei de tiine din URSS D. I. Blokhintzev i academicianul V. I. Veksler (director al Laboratorului de Energii nalte) au decis deschiderea la Dubna a dou catedre ale Universitii de Stat M.V. Lomonosov din Moscova. Aceste dou catedre de fizic nuclear teoretic (primul ef D.I. Blokhintzev) i cea de particule elementare (pri-mul ef V.I. Veksler ) de atunci i pn n prezent activeaz cu succes pe baza filialei Institutului de Cer-cetri n Fizica Nuclear al Universitii de Stat din Moscova. De menionat c muli dintre fizicienii care actualmente lucreaz n institutele AM, precum i n universitile Republicii Moldova, graie iniiativei academicianului Vsevolod Moscalenco, au fost instruii la Dubna.

Mai trziu se constatase c doar o sucursal nu poate satisface nevoile IUCN de formare a unei game largi de specialiti. Astfel, n 1991, IUCN, Universi-tatea de Stat din Moscova i Institutul de Fizic i In-ginerie din Moscova au creat n comun un Centru de predare i cercetare. Din 1993, acest centru a devenit o subdiviziune structural a IUCN, menit s organi-zeze, dezvolte i gestioneze un program de instruire independent. n 1995, IUCN a deschis o doctoran-tur pentru studii postuniversitare, n organizarea i activitatea creia la fel este implicat Centrul de preda-re i cercetare. IUCN reprezint astfel o coal select de formare a profesionitilor n fizica nuclear, fizica particulelor elementare, fizica materiei condensate, fizica teoretic, fizica tehnic i radiobiologie. Cen-trul educaional-tiinific creeaz i coordoneaz un

Foto 1. Synchrofazotron primul accelerator de protoni cu energii relativiste

Foto 2. Nuclotronul-M accelerator supraconductor de protoni i ioni grei

FIZIC

30 |Akademos 4/2015

proces educaional unificat pentru pregtirea cadre-lor de nalt calificare a personalului pentru IUCN i pentru rile membre ale IUCN.

Institutul Unificat de Cercetri Nucleare a fost i rmne un loc atractiv pentru demararea unei cariere academice. Studiile la IUCN au mai multe avantaje: studenii pot participa la cercetri dintre cele mai avansate n cadrul unor parteneriate internaionale; gama de specializri este foarte larg; se asigur o competen nalt a conductorilor studenilor dintre profesionitii IUCN; exist un set unic de programe suplimentare.

n fiecare an, n IUCN i fac studiile sute de stu-deni din mai multe instituii i universiti ale Rusiei i de peste hotare. Aici exist, de asemenea, cursuri postuniversitare la 10 specialiti care reflect preo-cuprile tiinifice ale Institutului. Republica Moldo-va valorific intens aceast oportunitate de formare a specialitilor i n fiecare an trimite la IUCN studeni pentru diferite specializri.

Institutul coopereaz cu aproape 700 de centre de cercetare i universiti din 60 de ri ale lumii. Nu-mai n Rusia, partenerul su principal, institutul co-laboreaz cu 150 de centre de cercetare, universiti, ntreprinderi industriale mari i companii din 40 de orae. Un exemplu concludent este cooperarea cu Organizaia European pentru Cercetare Nuclear (CERN), care contribuie la soluionarea multor pro-bleme teoretice i experimentale din domeniul fizicii energiilor mari. IUCN particip la punerea n apli-care a proiectului Large Hadron Collider (LHC), care presupune dezvoltarea i crearea de detectoare individuale ALICE, CMS i a nsi mainii LHC. Prin intermediul centrului su pentru aplicaii de supercalculatoare, institutul particip la crearea n Rusia a unui centru regional de prelucrare a datelor

experimentale de la LHC, care este planificat s devi-n parte integrant a proiectului Uniunii Europene EU HEP-GRID. n cadrul programului tiinific al Institutului sunt implicate peste 200 de centre de cer-cetare, universiti i ntreprinderi din 10 state CSI.

IUCN, pe o baz reciproc avantajoas, menine contacte cu AIEA, UNESCO, cu societi europene ale fizicienilor, Centrul Internaional de Fizic Teo-retic din Trieste, Italia. Anual, la Dubna vin circa 1 000 de savani care reprezint organizaiile partene-re. Fizicienilor din rile n curs de dezvoltare IUCN le ofer burse. Cercettorii Institutului, pe lng fap-tul c particip la cele mai importante evenimente tiinifice internaionale, organizeaz anual circa 10 conferine importante, mai mult de 30 de ntruniri internaionale, precum i coli pentru tineri cercet-tori devenite deja tradiionale.

n numeroase reviste i comitete editoriale de conferine, institutul public anual circa 500 de ar-ticole tiinifice i rapoarte semnate de aproximativ 3 000 de autori. Publicaiile IUCN sunt trimise n peste 50 de ri ale lumii. Se fac aproximativ 600 preprinturi i rapoarte pe an. Se editeaz publicaia Fizica particulelor elementare ( i ), rapoarte anuale privind activitile IUCN, buletinul informaional , precum i proceeding-urile conferinelor, colilor i ntlnirilor organizate de Institut.

O jumtate din descoperirile n fizic nuclear, nregistrate n fosta Uniune Sovietic (aproximativ 40), revine IUCN, care a sintetizat multe elemente noi i circa 400 de izotopi noi, institutul devenind unul dintre liderii mondiali n acest domeniu. ncepnd cu anul 1998 au fost prioritar sintetizate toate elemente-le noi ale Sistemului Periodic de Elemente Chimice pornind de la numrul 113. Pentru prima dat, n

Foto 3. U-400M ciclotron izocronic pentru accelerarea ionilor grei

Foto 4. Fazotron accelerator de protoni cu energia de 680 MeV

FIZIC

Akademos 4/2015| 31

institut au fost sintetizate elementele Nobeliu (102), Ununtrium (113), Flerovium (114), Ununpentium (115), Livermorium (116), Ununseptium (117), Unu-noctium (118). Prioritatea aprobat conform deciziei IUPAC rmne controversat pentru o serie de alte elemente sintetizate de IUCN: Lawrencium (103), Re-zerfordium (104), Dubnium (105), Bohrium (107).

Aceste importante descoperiri au ncununat efor-turile depuse timp de 35 de ani de oamenii de tiin din diferite ri n cutarea unor insule de stabilitate ale nucleelor super-grele. O dovad elocvent a con-tribuiei cercettorilor institutului n fizica modern i chimie constituie decizia Uniunii Internaionale de Chimie Pur i Aplicat de atribuire a numelui Du-bnium celui de-a 105-lea element al sistemului periodic de elemente al lui D.I. Mendeleev.

De peste 15 ani IUCN e implicat n crearea unei zone economice speciale, te tip tehnico-implemen-tar (ZES), la Dubna, declarat astfel printr-un decret guvernamental al Federaiei Ruse n 2005. Specifici-tatea IUCN este reflectat n dou direcii ZES: fizi-ca nuclear i tehnologia informaional. Institutul a propus pentru realizare n ZES circa 50 de proiecte inovaionale, iar 9 companii rezidente ale ZES Du-bna i au originea n IUCN. Astfel, de rnd cu cer-cetarea fundamental, IUCN se concentreaz pe apli-carea rezultatelor fizicii nucleare n diferite domenii.

Un exemplu este producerea aa-numitelor fil-tre nucleare n baza unei elaborri originale: ciclo-tronul bombardeaz cu ionii grei ai gazelor inerte un film polimer, n consecin formndu-se urme piese. Aceste deteriorri nu sunt nc guri. Fragmen-tele polimerului, formate dup impactul radiaional, pot fi att de mici nct se transform n gaz i dispar. Apoi filmul este tratat cu lumin ultraviolet urmat de gravare chimic, care cur inclusiv buci mai mari. Astfel se formeaz guri porii. Tehnologia per-mite producerea membranelor cu diametrul porilor de la 40 nm pn la 400 nm. Diferene fundamentale n tehnologie nu sunt, se schimb doar modul de pre-lucrare chimic a filmului bombardat: temperatura, concentraia solventului i timpul lui de aciune.

Primul din lume ciclotron industrial (accelerator) pentru producerea filtrelor nucleare, inaugurat n anul 2002, a devenit o baz pentru crearea instrumentelor necesare n medicin, biotehnologie, farmacologie, microelectronic, industria alimentar i multe alte domenii de aplicare a membranelor. ntreprinderea Alfa, construit n orelul tiinific Dubna, i-a asu-mat producerea n serie a ctorva componente pentru plasmaferez (membrana plasmofiltru Roua i apa-ratul pentru plasmaferez GEMOFENIKS), de care s beneficieze diferite instituii medicale specializate n dializ. Membrana-filtru cu pori de 40 nm va per-

mite producerea instalaiilor pentru o filtrare n casca-d a plasmei sngelui. Asemenea aparate terapeutice sunt folosite astzi n cele mai avansate ri: Japonia, Germania i Italia. Instalaiile lor sunt bazate ns pe o tehnologie extrem de costisitoare (50 000 $ rata anua-l), fiind folosit fibra de filtrare. Esena manipulrilor medicale n ambele cazuri este aceeai: sngele se se-par n celule i plasm, dup care plasm este goli-t de proteine nocive i de virui, care sunt mai mari dect gurile filtrului, i returnat n fluxul de snge. Nanofiltrarea prin cascad, mult mai eficient, pare a fi o metoda promitoare i pentru tratamentul bolilor virale, precum i a arteriosclerozei.

n cadrul recentelor ntruniri ale Comitetului fi-nanciar i Comitetului reprezentanilor plenipoteniari (CRP) ai rilor participante s-a elaborat conceptul pla-nului pe 7 ani pentru dezvoltarea IUCN (20172024), care prevede concentrarea resurselor pentru actuali-zarea bazei de acceleratoare i reactoare i integrarea instalaiilor principale ale institutului ntr-un sistem unic al infrastructurii tiinifice europene. Adoptarea programului pe 7 ani este un moment primordial pen-tru dezvoltarea IUCN n vederea asigurrii securitii financiare i completrii bugetului su. Toate rile participante au sprijinit programul respectiv i, nu n ultimul rnd, noua metod a evalurilor, care va da posibilitate de a realiza toate prevederile programului tiinific i tehnic planificate pentru aceast perioad.

Una din paginile frumoase ale istoriei IUCN sunt zilele tiinei ale statelor membre pe care le organizea-z i gzduiete. Un asemenea eveniment, Ziua tiinei Republicii Moldova la Dubna, a avut loc la 14 mai 2009, cu participarea conducerii AM, directorilor institutelor academice, reprezentanilor ambasadelor Republicii Moldova, Ucrainei i Romniei n Fede-raia Rus. Oaspeii au vizitat Laboratorul de reacii nucleare n numele lui G.N. Flerov i Laboratorul de Fizic a Energiilor nalte V.I. Veksler i A.M. Baldin, instalaiile emblematice ale IUCN, au fost informai detaliat despre cercetrile desfurate, crendu-li-se o impresie integr despre rolul acestui institut n dezvol-tarea cercetrilor de fizic la nivel internaional i con-tribuia cercettorilor din Dubna la tiina mondial.

n cadrul aceluiai eveniment, la Centrul de congrese din zona economic special Dubna au avut loc dou mese rotunde cu tema: Coopera-rea n domeniul tiinei i formarea personalului de baz: realizri i perspective; Reformele n dome-niul tiinei i inovrii i transferul tehnologic. Au fost analizate diverse faete de cooperare a Institu-tului Unificat cu institutele din Republica Moldova. Un set de lucrri ale cercettorilor din Republica Moldova i de la IUCN, special publicat ctre aceast zi, a artat diversitatea cooperrii, iar lista de reviste

FIZIC

32 |Akademos 4/2015

tiinifice n care acestea au fost publicate confirm valoarea cercetrilor.

n 2016, IUCN va srbtori 60 de ani de la nte-meiere. La nceputul lui iunie 2016 sunt planificate Zilele tiinei IUCN n Moldova, la care vor participa directorul IUCN, academicianul V.A. Matveev, pre-cum i ali remarcabili fizicieni ai timpurilor noastre.

Cooperarea ntre IUCN i Republica Moldova a nceput datorit academicianului Vsevolod Moscalen-co, care acum ase decenii a fost doctorandul savan-tului cu renume mondial N.N. Bogolyubov, viitorul director al IUCN. De ndat ce n anii 1960, n cadrul Institutului de Matematic al Academiei a fost deschis sectorul de fizica statistic, condus de V. Moscalenco, s-au stabilit puni de cooperare tiinific i instruire a tinerilor specialiti pentru instituiile din Moldova prin intermediul IUCN. Studeni din anul 4 al Facultii de Fizic a Universitii de Stat din Moldova erau trimii s studieze ntr-o filial din Dubna a Institutului de Cercetri n Fizica Nuclear a Universitii de Stat M. V. Lomonosov din Moscova i ulterior la stagii n diferitele laboratoare ale institutului. n circa 30 de ani, astfel au fost instruii circa 30 de studeni i tineri cercettori, care ulterior au devenit cunoscui oameni de tiin i activeaz n universitile Moldovei i n instituiile AM. Iar odat cu deschiderea Centrului Didactico-tiinific n IUCN, a devenit posibil i ma-gistratura pentru solicitanii din Moldova.

O prioritate absolut rmne participarea egal a cercettorilor moldoveni n investigaiile comune cu partenerii internaionali. n planurile tiinifice i teh-nice pentru anul 2015 ale IUCN figureaz 10 organizaii

din Republica Moldova, care efectueaz cercetri n fi-zica, matematic, informatic, chimie, biologie, tiina materialelor. Cercettorii moldoveni particip inclu-siv n proiectele prioritare ale IUCN, precum proiec-tul Colliderului NICA, iar prestaia lor este marcant. n 2009, acad. Vsevolod Moscalenco i-a fost acordat titlul de Doctor Honoris Causa al Institutului Unificat de Cercetri Nucleare (cu statut european), pentru re-alizri excelente n domeniul fizicii strii condensate i colaborare ndelungat cu acest centru internaional de prestigiu. Iar n noiembrie curent, acad. Ion Tigh-inenanu (actualmente reprezentant plenipoteniar al Republicii Moldova n IUCN) i s-a acordat titlul de Doctor de Onoare al IUCN, pentru contribuiile sale remarcabile la dezvoltarea tiinei i pregtirea cadre-lor tinere, inclusiv prin promovarea unei colaborri eficiente cu savanii IUCN.

n centrele tiinifice internaionale de frunte a de-venit o tradiie formarea colaboraiilor internaionale pentru concentrarea eforturilor pe anumite teme. Nu a fost o excepie nici IUCN. Numai de la Institutul de Fizic Aplicat (IFA) particip K. Gudima, M. Baznat, A. Parvan, Yu. Palii, A. Khvorostukhin n colaboraiile E & T RAW Energia + Transmutaia, BM&N-Ma-teria Barionic la Nuclotron, MPD-multi-scop de-tector. IFA n acest program este institutul-partici-pant oficial. n mod special, este necesar de subliniat mega-proiectul Colliderul NICA, unde, n aa- numita Cartea alb care include o colecie de pro-puneri de proiect ale unor savani remarcabili de talie mondial au fost adoptate i publicate dou propuneri ale dr. Konstantin Gudima.

Ilie Bogdesco. Iilustraie la balada Codreanul de Vasile Alecsandri, 1970