Минулого тижня в Об'єднаному інституті ядерних досліджень, що знаходиться в Дубні, пройшло досить знаменний захід. 27-28 червня там відбулася виїзна сесія бюро Відділення фізіології та фундаментальної медицини Російської Академії наук. Вчені обговорювали питання, пов'язані з безпекою космонавтів майбутніх міжпланетних експедицій.

У роботі сесії, крім самих представників РАН, також взяли участь представники Інституту вищої нервової діяльності та нейрофізіології РАН, ГНЦ РФ Інститут медико-біологічних проблем РАН і самого ОІЯД. За словами організаторів цього заходу, таке на території інституту відбувалося в перший раз.

Що ж змусило фізиків, біологів, фізіологів і медиків перервати свої відпустки, відкласти поточні дослідження та зібратися разом в одному з найкрасивіших наукоградів Росії? Насправді, обговорення дуже важливих проблем, таких, як дії важких заряджених частинок високих енергій на структури і функції центральної нервової системи та зорових рецепторів живих організмів. Ці дослідження (які, до речі, вже досить давно фізики-ядерники і біологи проводять спільно), допоможуть дати прогнози з приводу небезпеки ступеня впливу важких частинок, яких в космосі хоч греблю гати, на людський організм при міжпланетних перельотах.

Про високий рівень обговорення даних проблем свідчить хоча б той факт, що в сесії взяли участь шість дійсних членів і вісім членів-кореспондентів РАН. Сесія проходила під головуванням академіків РАН - Віктора Матвєєва, директора Об'єднаного інституту ядерних досліджень, Анатолія Григор'єва, віце-президента Російської Академії наук, і Юрія Наточина, академіка-секретаря відділення фізіології та фундаментальної медицини РАН. Під час заходу було представлено вісім наукових доповідей за заявленим темам, які породили досить жваві наукові дискусії.

Однак чому настільки важливих і іменитих гостей приймав саме ОІЯД? Справа в тому, що біологічні експерименти на прискорювачах заряджених частинок цього інституту проводяться вже більше п'ятдесяти років. Колись, коли наша країна тільки вступала в еру підкорення космосу, академіки А. В. Лебединський, В. о. Парин і О. Р. Газенко запропонували провести в ОІЯД ряд експериментів по визначенню біологічної ефективності протонів високих енергій. В результаті, на підставі даних цих дослідів були створені системи протирадіаційного захисту, які змогли забезпечити безпеку перших космонавтів.

З тих пір це традиційне співробітництво фізиків і біологів не переривається. Більш того, на горизонті вже позначилися нові перспективи. І пов'язані вони з створенням в ОІЯД унікального коллайдера NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility). Нагадаю, що цим словом, співзвучним з ім'ям богині перемоги, називають прискорювач важких іонів, він споруджується на базі вже існуючого в ОІЯД нуклотрона (установки, призначеної для отримання пучків багатозарядних іонів з енергією до 6 Гев на нуклон, протонів, а також поляризованих дейтронів - ядер ізотопів водню дейтерію). Будівництво цього прискорювача йде повним ходом, і планується, що до 2015 року він вступить в дію.

Про те, які завдання можна вирішити з допомогою коллайдера NICA, розповів усім присутнім на сесії в ході спеціальної екскурсії на нуклотрон заступник директора Лабораторії фізики високих енергій ОІЯД професор Григорій Трубників:

Щоб розібратися в тому, як буде працювати NICA, давайте спочатку розглянемо те, що відбувається на нуклотроне. На цій установці розганяють пучки, що складаються з важких іонів - так ми називаємо великі ядра різних атомів, наприклад, золота, заліза або ксенону. Ці частинки прискорюються всього до кількох Гев на нуклон і прямують назустріч один одному. Сенс тут в тому, щоб відбулося зіткнення, і важкі іони розпалися на складові їх частки. Тому-то і енергії не настільки великі, як, наприклад, на БАК - при їх швидкостях ядра просто, образно висловлюючись, "пройдуть" один скозь одного і не розпадуться.

NICA ж буде корисним доповненням до нуклотрону - важкі іони, які будуть попередньо розігнані на ньому, потім "вирушать" на новий колайдер, периметр якого дорівнює 503 метрам, і самі зіткнення будуть відбуватися вже там. В результаті можна буде спробувати отримати такий стан матерії і кварк-глюонна плазма у змішаній фазі.

Навіщо це потрібно? Насамперед для того,щоб відповісти на одне з фундаментальних питань світобудови - а саме: як виникла і розвивалася Всесвіт. Згідно з теоретичними уявленнями, відразу після Великого вибуху утворилася ця сама кварк-глюонна плазма. Вона, як це випливає з назви, складалася з кварків і глюонов - частинок, які зараз не зустрічаються у вільному стані. З кварків складаються протони і нейтрони, що утворюють будь-яка речовина, а інші - баріони. Глюони ж відповідають за взаємодії кварків.

Зараз, якщо ви спробуєте розділити баріон на окремі кварки, нічого не вийде - кожен відокремлений від "побратима" кварк відразу ж утворює собі "напарника" і знову складе з ним баріон. Однак у перші секунди після Великого Вибуху кварки і глюони існували у вільному вигляді. І в якийсь момент вони почали злипатися, утворюючи баріони, в тому числі і нейтрони з протонами. Це і називається змішана фаза - коли посеред кварк-глюоновой плазми почали з'являтися інші частинки.

Нашою першочерговою задачею, яка буде вирішена за допомогою нового колайдера, є відтворення змішаної фази кварк-глюоновой плазми. Це дозволить визначити умови, при яких починається перехід від вільних кварків до протонів і нейтронам. І, можливо, нам удасться нарешті зрозуміти проблему асиметрії Всесвіту - тобто чому частинок у результаті з'явилося більше, ніж античастинок.

Однак дослідження на NICA будуть мати і практичне значення. Я впевнений, що він допоможе розгадати секрет будови нейтронних зірок, які, за поданням теоретиків, складаються з тієї самої кварк-глюоновой плазми. Ну, а ці об'єкти, як ви знаєте, є найпотужнішими джерелами енергії у Всесвіті. Якщо їхня структура буде експериментально встановлено, то з'явиться можливість створити подібний енергетичний джерело і на Землі, а це досить актуальне завдання. Крім того, новий колайдер допоможе нашим колегам-біологам в їх дослідженнях щодо впливу частинок на живі організми".

На запитання кореспондента "Правди.ру" про те, які ж це будуть дослідження, директор Лабораторії радіаційної біології ОІЯД член-кореспондент РАН Євген Красавін пояснив, що, в першу чергу, це все, що стосується реакції живого організму на опромінення різними частками:

"Взагалі, нас цікавить розгін ядер заліза в діапазоні 300-500 Мев на нуклон. Чому? Справа в тому, що в надрах галактик народжується безліч важких ядер, вони розганяються до різних енергій, але найбільш часто зустрічається саме цей діапазон. І екіпажам міжпланетних кораблів, наприклад, тих, що полетять на Марс, так чи інакше доведеться з ними зіткнутися.

Зараз ми ще не уявляємо, як саме ці ядра будуть впливати на людський організм. Але вже зараз ясно, що для центральної нервової системи цей вплив може бути досить небезпечним. Експерименти з тваринами показали, що при тривалому опроміненні цими ядрами у них змінюються поведінкові реакції. Наприклад, страждає довготривала пам'ять. Цілком можливо, що такі ж зміни можуть відбуватися і у космонавтів. Тобто до Марса екіпаж, припустимо, дістався, а ось навіщо це потрібно було - все забули.

Звичайно ж, потрібно розробляти системи захисту від цього впливу. Але перш, ніж їх розробляти, потрібно розуміти, що і від чого саме ми збираємося захищати, тобто оцінити саму ступінь та характер впливу. А це можна зробити тільки в експериментах на прискорювачах - адже там такі ж умови, як в космосі.

Ми вже проводили серію дослідів з різними об'єктами - клітинами людини з культури, дріжджами, щурами. Є цікаві результати - наприклад, було з'ясовано, що на опромінення різними типами частинок клітини не реагують однаково, це виявляється у відмінностях швидкості і механізмів репарації ДНК. Пуск ж нового прискорювача дасть нові можливості для експерименту, і, відповідно, нові відкриття".

Отже, незважаючи на те що до міжпланетних польотів ще далеко, підготовка до них уже йде повним ходом. Це наочно проілюстрували доповіді, представлені на виїзній сесії бюро Відділення фізіології та фундаментальної медицини Російської Академії наук. Тому майбутні підкорювачі космосу можуть бути спокійні - їх безпеки вчені піклуються вже зараз...