Каждый год в Петербургском институте ядерной физики проходит конкурс лучших работ. Конкурс этот закрытый – в нем участвуют только работы сотрудников института. Их сначала обсуждают на ученых советах, а потом на заседании специальной комиссии, образованной из самых уважаемых и компетентных ученых.

Бурные заседания конкурсной комиссии продолжаются несколько дней и заканчиваются расстановкой работ по рейтингу. А уж потом дирекция ПИЯФ выдает победителям конкурса денежные премии.

Время от времени, далеко не каждый год, комиссия присуждает одной из работ почетное наименование «Лучшая работа ПИЯФ» – это означает, что работа мирового уровня и входит в золотой фонд науки.

В этом году лучшей работой ПИЯФ признана работа «Измерение времени жизни нейтрона с гравитационной ловушкой ультрахолодных нейтронов с покрытием из низкотемпературного масла фомблин». Авторы этой работы профессор А.Серебров, В.Варламов, А.Харитонов, А.Фомин, И.Краснощекова, М.Ласаков, Р.Тальдаев, А.Васильев и О.Жеребцов.

Нам, жителям Ленинградской области, слово «нейтрон» сразу напоминает о ЛАЭС в Сосновом Бору, которая снабжает нас электроэнергией. В ядерных реакторах ЛАЭС нейтроны рождаются, их захватывают ядра урана, они делятся и снова рождают нейтроны. В отличие от протонов, которые живут вечно, свободные нейтроны распадаются с периодом около 12 минут. Время жизни нейтрона – это важнейшая физическая величина, которую нужно знать с большой точностью. Представьте себе, что вам нужно рассчитать ядерный реактор.  Если вы примете время жизни нейтрона с недостатком, то расчетных нейтронов будет меньше, чем реальных, если больше – то больше, а надо, чтобы все сходилось – расчет и реальное число нейтронов в реакторе. Ещё сильнее время жизни нейтрона влияет на процесс формирования ранней Вселенной.

Широко известно одно из свойств нейтронного излучения – громадная проникающая способность. Для защиты людей от нейтронного излучения реакторы окружают многометровой защитой. Однако это свойство не является абсолютным, проникающая способность нейтронов зависит от энергии. Оказалось, что если приготовить очень медленные нейтроны, то они будут отражаться от поверхности при любых углах падения. Такие очень медленные нейтроны были названы ультрахолодными (УХН).

Столь необычные свойства позволяют удерживать УХН в сосудах, при этом не обязательно, чтобы сосуд был герметичен. Вполне подойдет сосуд с открытым верхом типа стакана. Благодаря гравитации УХН не смогут выскочить через верх сосуда и окажутся взаперти.

Если наполнить сосуд ультрахолодными нейтронами, измерить их исходное количество, а затем сосчитать, сколько нейтронов осталось через определенное время, то можно определить время жизни нейтрона. Наполнение и опорожнение сосуда было реализовано весьма просто: УХН зачерпывались и выливались подобно тому, как набирают воду из открытого водоема.

Оказалось, что при хранении УХ нейтронов в сосудах значительная часть нейтронов поглощается на стенках сосуда. Исследования показали, что поглощение обусловлено водородом на поверхности стенок. Попытки удалить водород не имели успеха. Однако выход был найден. На стенки сосуда нанесли пленку жидкости, которая по химическому составу не содержит водород. В качестве такой жидкости был выбран один из безводородных полимеров – жидкий тефлон фомблин. В результате, поглощение УХН в стенках сосуда удалось снизить до 0.5% , что позволило практически напрямую измерить время жизни нейтрона.

Оставалось малое – раздобыть ультрахолодные нейтроны. Наше, более чем странное, правительство, не понимает роли науки в развитии страны. Уникальный реактор ПИК, предназначенный для решения задач энергетики будущего и для получения пучков нейтронов, стоит много лет почти готовый к физпуску только потому, что правительство не может выделить из стабфонда несколько миллионов долларов на достройку.

Эксперимент Сереброва был настолько красив, что ему предоставили пучок ультрахолодных нейтронов на реакторе в Гренобле во Франции. Измерения прошли успешно, время жизни нейтрона равно 878,5 сек. Этот результат заметно отличается от всех, которые получены ранее. Остается только изумляться – ученые ПИЯФ без должного финансирования, с нищенской зарплатой, на одном энтузиазме продолжают делать одну за другой работы мирового уровня.

С помощью этой установки "Ковш" физики "черпают" нейтроны и после хранения в ловушке "выливают" их на детектор.

Рис. 1. Основные элементы установки для измерения времени жизни нейтрона:

1 – ловушка УХН; 2 и 3 – вакуумные объемы; 4 – нейтроновод; 5 – детектор; 6 – вакуумный насос.