Історія Юрія Здесенка, Бруно Понтекорво та підземної лабораторії, де українські фізики досліджували одні з найрідкісніших процесів у природі.
Уявіть місце, де над головою — сотні метрів соляної породи, навколо — тиша підземної шахти, а наукове обладнання намагається зафіксувати процес, який може відбуватися в атомному ядрі надзвичайно рідко. Це не сцена з науково-фантастичного фільму. Так працювала Солотвинська підземна низькофонова лабораторія на Закарпатті.
Про це повідомляє Тячівська районна державна адміністрація.
Сьогодні її історія заслуговує на особливе місце в культурній та науковій спадщині Тячівщини. Адже Солотвино відоме не лише багатовіковим соляним промислом, а й внеском у фундаментальну фізику.
Від соляної шахти — до лабораторії світового рівня
У 1984 році під керівництвом українського фізика-ядерника Юрія Георгійовича Здесенка в соляній шахті Солотвина створили підземну лабораторію Інституту ядерних досліджень Академії наук України.
Вона розташовувалася приблизно на 430 метрів нижче поверхні землі. Загальна площа приміщень становила близько 1000 квадратних метрів.
Чому саме під землею?
Космічні частинки постійно досягають Землі. Для звичайної людини це непомітне явище, але для фізиків, які шукають надзвичайно слабкі сигнали, космічне випромінювання може стати серйозною перешкодою.
Товща соляної породи працювала як природний екран: на глибині потік космічних частинок значно зменшувався, а низький природний радіаційний фон солі створював сприятливі умови для точних вимірювань.
Отже, соляна шахта, яку створили для видобутку корисної копалини, отримала несподіване друге призначення — стала місцем дослідження фундаментальних законів природи.
Джерело: офіційна сторінка Солотвинської підземної лабораторії Інституту ядерних досліджень НАН України.
Юрій Здесенко — людина, яка побачила наукові можливості Солотвина
За цією історією стояв Юрій Георгійович Здесенко (1943–2004) — український фізик-ядерник, член-кореспондент Національної академії наук України, який очолював відділ фізики лептонів.
Його наукові інтереси були пов’язані з дослідженням рідкісних ядерних процесів, зокрема подвійного бета-розпаду. Для таких експериментів потрібні не лише чутливі прилади, а й особливі умови, які дозволяють відокремити корисний сигнал від природного фону. Солотвино надало саме такі можливості.
Історія лабораторії вийшла далеко за межі одного наукового закладу. За матеріалами дослідження Національної бібліотеки України імені В. І. Вернадського, Здесенко співпрацював із науковцями Італії, Франції та Німеччини, працював у європейських дослідницьких центрах і розвивав міжнародні зв’язки.
Особливе місце в історії створення лабораторії посідає Бруно Понтекорво — видатний фізик, відомий своїми роботами з фізики нейтрино. Історико-архівні матеріали згадують його підтримку створення Солотвинської лабораторії.
Це важлива деталь: Солотвино було пов’язане з міжнародною науковою спільнотою не лише через публікації, а й на етапі становлення самого дослідницького центру.
Невидимий світ: що таке подвійний бета-розпад?
Щоб зрозуміти значення солотвинського експерименту, варто познайомитися з одним із його головних понять.
У певних атомних ядрах можливий надзвичайно рідкісний процес, під час якого два нейтрони перетворюються на два протони. У звичайному двонейтринному варіанті при цьому випускаються два електрони та два антинейтрино. Це називається двонейтринним подвійним бета-розпадом.
Для реєстрації такого процесу солотвинські дослідники використовували спеціальні сцинтиляційні кристали вольфрамату кадмію, збагачені ізотопом кадмію-116. Коли частинки передавали кристалу енергію, він створював слабкий світловий сигнал, який можна було зареєструвати та проаналізувати.
Але існувала й інша, ще загадковіша можливість — безнейтринний подвійний бета-розпад. Якби його вдалося виявити, це стало б надзвичайно важливим свідченням для розуміння природи нейтрино. Саме тому вчені не лише вимірювали відомий процес, а й шукали ознаки гіпотетичного.
Науковий результат, який потрапив до міжнародного журналу
4 вересня 2003 року в журналі Physical Review C опублікували статтю «Search for 2β decay of cadmium and tungsten isotopes: Final results of the Solotvina experiment».
Серед авторів були українські дослідники, зокрема Юрій Здесенко, та італійські науковці з Флорентійського університету й Національного інституту ядерної фізики Італії.
У публікації наведено уточнене значення періоду напіврозпаду двонейтринного подвійного бета-розпаду кадмію-116 — приблизно (2{,}9 \times 10^{19}) років.
Що означає ця неймовірна цифра? Це не тривалість лабораторного експерименту. Період напіврозпаду — фізична характеристика, яка описує ймовірність розпаду великої кількості атомних ядер. Значення (2{,}9 \times 10^{19}) років набагато перевищує вік Всесвіту.
Водночас безнейтринного подвійного бета-розпаду кадмію-116 дослідники не виявили. Вони встановили верхні обмеження на можливість такого процесу та на відповідну ефективну масу нейтрино в межах використаної теоретичної моделі.
Це важлива відмінність: учені не оголосили про відкриття безнейтринного розпаду, а звузили межі пошуку. Саме так працює наука — результатом може бути не лише відкриття, а й точніше визначення того, що природа дозволяє або чого поки не вдається спостерігати.
Українська лабораторія — частина міжнародної науки
Із 1998 року дослідження кадмію-116 проводили у співпраці з Флорентійським університетом в Італії. Серед авторів фінальної публікації 2003 року є представники обох наукових колективів.
Це означає, що Солотвино було не просто місцем встановлення обладнання. Воно стало частиною міжнародного наукового проєкту, у якому українські фізики працювали разом із колегами з інших країн над питаннями фундаментальної фізики.
За лаконічними рядками наукової статті стоять роки підготовки приладів, перевірки сигналів, аналізу даних і роботи дослідників, які намагалися почути надзвичайно тихий «голос» атомного ядра.
Що залишилося сьогодні?
Офіційна сторінка лабораторії повідомляє, що вона тимчасово не працює через аварійну ситуацію в шахті, пов’язану із затопленням підземними водами. Цей факт нагадує про іншу сторону солотвинської історії: природне багатство, яке століттями приносило користь людям, потребує відповідального ставлення, дослідження та збереження.
Важливо не змішувати дві різні теми. Наукові експерименти з подвійного бета-розпаду не були ядерним реактором чи випробуванням ядерної зброї. А сучасні ризики Солотвина, пов’язані із затопленням шахт, розчиненням солі та проваллями, потребують окремої геологічної й екологічної оцінки.
Історія лабораторії — це передусім історія науки, людської допитливості та міжнародної співпраці.
Солотвино — більше, ніж соляна спадщина
У межах туристичного проєкту «Тячівщина — соляний оберіг України» ця історія відкриває несподіваний вимір місцевої спадщини. Сіль тут була не тільки корисною копалиною. Вона стала природним середовищем для наукового експерименту, що допомагав досліджувати найглибші питання фізики.
Від давніх солекопалень до підземної лабораторії — Солотвино демонструє, як одна територія може зберігати пам’ять про різні епохи людської діяльності. І, можливо, саме ця історія заслуговує на особливий музейний стенд: «Солотвино — підземна лабораторія світової науки».
Бо історія Тячівщини — це не лише те, що ми бачимо на поверхні. Частина її найцікавіших сторінок була написана глибоко під землею.
Підписуйтесь на нас у соцмережах: Фейсбук/Телеграм/Інстаграм/Тік-ток
