Навчально-наукова мікротронна лабораторія Ужгородського національного університету
В Ужгородському національному університеті діє ціла низка лабораторій та центрів, в яких вчені займаються науковими дослідженнями. Цією публікацією ми розпочинаємо серію матеріалів про роботу наукових лабораторій УжНУ.
Без перебільшення, одним із унікальних наукових об’єктів Ужгородського національного університету є Навчально-наукова мікротронна лабораторія. Саме тут, за допомогою частинок з великою енергією вчені-фізики проникають вглибину найменших частинок нашої матерії та досліджують, які процеси відбуваються в «будівельних елементах» нашого світу. Про виняткову наукову базу, яка існує в УжНУ, людей, які на ній працюють та перспективи наукових досліджень – у нашому матеріалі.
«Ядерна ера» наукових досліджень в Ужгородському національному університеті
Працівники лабораторії біля пульта управління "Мікротрона"
«Я працюю в цій лабораторії з 1975 року», – розповідає її завідувач Олександр Окунєв. «На апаратурі, яку ми маємо, а це передусім «Бетатрон Б-25», «Мікротрон М-10» та стронцій-ітрієва радіоізотопна установка (СІРІУС) ми, крім безпосередньо наукових досліджень, проводили роботи по вивченню впливу радіоактивного випромінювання на різні матеріали, мікросхеми для аерокосмічної та військової промисловості. На той час це були секретні дослідження».
Історія мікротронної лабораторії тісно переплетена із становленням кафедри ядерної фізики. Її основи були закладені ще в 1953 р. молодим випускником аспірантури Інституту хімічної фізики АН СРСР, кандидатом фіз.-мат. наук Володимиром Олександровичем Шкодою-Ульяновим, який приїхав працювати на запрошення ректорату Ужгородського університету. Згодом В. Шкода-Ульянов першим на фізичному факультеті захистив докторську дисертацію і отримав звання професора на рідній кафедрі. Тут йому вдалося реалізувати свій неабиякий талант вченого, організатора науки і педагога. За його ініціативи у 1959 р. було побудовано спеціальний корпус кафедри ядерної фізики, а трохи пізніше - експериментальний корпус, де в 1963 році було встановлено прискорювач електронів «Бетатрон Б-25» (із енергією до 25 МеВ), а в 1968 році – «Мікротрон М-10» до 10 МеВ. Установка «СІРІУС» встановлена в 1980 році.
Кандидат біологічних наук, працівник навчально-наукової мікротронної лабораторії УжНУ Анатолій Осипенко розповідає: «Володимир Шкода-Ульянов був у групі науковців, яка розробляла атомну бомбу в СРСР. Відтак, маючи дуже потужні зв’язки серед ядерщиків, він домігся, щоб кафедру ядерну фізику відкрили тут, в Ужгороді. Адже на західній частині України до того часу забороняли розміщати такі експериментальні заклади через близькість до кордону. Бетатрон ми отримали із Томська, а Мікротрон був розроблений і побудований в Московському Інституті ядерних досліджень під керівництвом С.П. Капіци. Значна роль у його побудові та встановленні в м. Ужгороді належить нашим колегам В.Х. Хасанову та К.Д. Поповичу. Завдяки допомозі лауреата Нобелівської премії з фізики П.Л. Капіци на той час у нас була можливість мати найкращу апаратуру.
Серед українських університетів дослідженнями з ядерної фізики займалися тільки Харківський інститут високих енергій, Харківський та Київський університети і, згодом, Ужгородський університет. Провівши велику роботу по виготовленню та використанню в наукових дослідженнях прискорювача електронів – Мікротрона, В. Шкода-Ульянов не зупиняється на досягнутому та прагне зацікавити всіх фізиків України для одержання установки синхротронного гамма-випромінювання, яке є потужнім інструментом для досліджень в області атомної фізики та молекулярної біології. Для створення такої установки потрібен Мікротрон на 30 МеВ (як інжектор) та окремий спеціальний накопичувач, на якому можна одержувати монохроматичне гамма-випромінювання з довжиною хвилі від 0.05 А до кілька 1000 А».
Як окремий підрозділ кафедра ядерної фізики розпочала свою роботу у 1969 році. Кафедру очолив професор Володимир Олександрович Шкода-Ульянов. У 1975-1985 роках її завідувачем працював доцент Олександр Михайлович Парлаг, а з вересня 1986 року кафедру очолював доктор фіз.-мат. наук, професор Іван Васильович Хіміч. Становлення і зростання кафедри ядерної фізики на її початковому етапі безпосередньо пов’язано з її викладачами В.О. Шкодою-Ульяновим, Д.І. Сікорою, О.М. Парлагом, В.А. Удодом, В.А. Пилипченком, Я.Е. Костю та інженерно-допоміжним складом кафедри: Задворний А.С., Мозжухін Е.В., Хасанов В.Х., Попович К.Д., Малиновський Г.Б., Теке О.О., Мазюкевич М.П., Дорош М.В., Шабаліна Л.О., Безсонова Л.С., Нотгельфер Є.С., Мельник М.М. та іншими.
У наукових дослідженнях брали участь науковці і студенти різних факультетів. Як згадує біофізик, доцент Марія Суховія: «На кафедрі біофізики, яка була на фізичному факультеті (завідував кафедрою доцент Анатолій Ковальчук, медрадіолог) вивчався вплив різних видів радіації на вторинну структуру ДНК у живих клітинах та in vitro. Отримані пріоритетні результати доповідались на всесоюзних наукових конференціях з біофізики та радіобіології, опубліковані у центральних наукових журналах: «Доповіді Академії Наук СРСР», «Радіобіологія». Такі наукові дослідження здійснювались завдяки активній підтримці і допомозі старшого наукового співробітника, кандидата наук Анатолія Осипенка, доцента Олександра Парлага (завідувача кафедрою і декана фізичного факультету у 80-х рр. 20 ст.), викладачів Михайла Дороша (пізніше – героїчного ліквідатора на ЧАЕС), Миколи Мазюкевича та інших ужгородських ядерщиків».
Наукові дослідження і перспективи
Навіщо потрібні прискорювачі? За їх допомогою можна досліджувати атомні ядра, і навіть «проникати» в їх середину. Вивчаючи, як ведуть себе електрони, гамма-кванти, нейтрони можна робити наукові висновки про те, які процеси відбуваються всередині ядра. Для таких фундаментальних досліджень і потрібні прискорювачі. Вони є різних типів, розраховані на малі, середні та великі енергії. Чим більша енергія, тим глибше можна проникнути в ядро.
Пульт управління "Бетатроном"
Сфера використання прискорювачів є широкою – від сфери фундаментальних фізичних досліджень, до досліджень у сфері медицини, біології та радіаційні вивчення різноманітних матеріалів. Результати досліджень використовуються й у промисловості. Крім цього, в мікротронній лабораторії розроблена активаційна методика неруйнівного аналізу ізотопного складу речовини, яка ґрунтується на активації ядер речовини гамма-квантами або нейтронами по послідуючому гамма-спектральному аналізу активованих ізотопів речовини. Як приклад не руйнуючого дослідження матеріалів цікавий випадок такого використання розповідає Олександр Окунєв: «Наша колега, Валентина Бохінюк займалася якісним та кількісним дослідженням вмісту легуючих елементів в різних сплавах та сталі. І ось із Перечина прийшла до нас заявка: на хімічному заводі поставили апаратуру, каталізатор чи турбіну, яку була неякісна, зламалася, але виробник не хотів її замінити, аргументуючи тим, що на заводі її невірно експлуатували. Ми опромінили цю деталь, щоб подивитися, із яких елементів вона складається. І виявилося, що деталь була зроблена не з того матеріалу, який мав бути».
"Мікротрон"
Щодо медичного застосування, то на прискорювачах є можливість проводити дослідження впливу опромінення на біологічні та медичні об’єкти і інші об’єкти як малими, так і великими дозами.
Наразі лабораторія займається науковими дослідженнями і з міжнародними партнерами. УжНУ та Технологічний університет Брно (Чехія) в рамках міжнародного проекту «Енергія+Трасмутація» вивчають процеси фрагментації ядер в атомних реакторах, керованих прискорювачами заряджених частинок. Отримані результати складають базу ядерних даних для розробки нових типів підкритичних реакторів. Спільно з Інститутом експериментальної фізики в Кошіце (Словаччина) проводяться дослідження радіаційного впливу опромінення різними частинками на фізичні властивості магнітних рідин на основі наночастинок для застосування в біології та медицині. Попередні результати досліджень свідчать про перспективність застосування магнітних рідин в комбінації з опроміненням гамма-квантами для ефективного руйнування амілоїдних фібрил, які утворюються в мозку при хворобі Альцгеймера. Дані про вплив радіації на магнітні рідини виявилися актуальними в космічній техніці для моніторингу рівня палива в ракетних двигунах.
У співробітництві з кафедрою напівпровідників фізичного факультету УжНУ проводяться дослідження впливу випромінення на діелектричні властивості нових матеріалів. У співробітництві з науково-дослідним центром молекулярної мікробіології та імунології слизових оболонок проведено експеримент по дослідженню впливу іонізуючого випромінювання на мікроорганізми. Отримані результати вказують на суттєву різницю в дії гамма-випромінення на різні види бактерій мікробіому людини.
Камери "Мікротрона"
Наразі мікротронна лабораторія задіяна в навчальному процесі студентів і аспірантів фізичного факультету, Українсько-Угорського навчально-наукового інституту та студентів-екологів хімічного факультету УжНУ. Детальніше із науковими дослідженнями та діяльністю навчально-наукової мікротронної лабораторії можна ознайомитися за посиланням.
Насамкінець, варто зауважити, що прискорювачі елементарних частинок («Бетатрон» і «Мікротрон») є унікальними джерелами високоенергетичного іонізуючого випромінювання. Завдяки активності співробітників мікротронної лабораторії, УжНУ є одним з трьох університетських центрів в Україні, які мають подібне обладнання, та залишається важливим центром ядерних досліджень.
Олексій Шафраньош
Інформаційно-видавничий центр
