Oare ce este această fizică nucleară care a atras și continuă să atragă atâția cercetători? Nimic altceva decât studiul structurii nucleului atomic – un sistem complex format din protoni și neutroni – și a modului în care nucleele interacționează între ele prin așa numitele reacții nucleare.
Cum facem să studiem nucleul atomic? De cele mai multe ori provocând interacții între nuclee, urmărind nucleele noi ce rezultă în urma acestor interacții și modurile de dezintegrare ale acestora. De ce studiem nucleul atomic? Aici răspunsul e mult mai nuanțat.
Particulele care formează nucleele atomice, anume protonii și neutronii, interacționează între ele prin așa numita interacție tare, adică o forță mult mai puternică decât forța gravitațională sau forțele electromagnetice. În urma multor ani de cercetări, o parte din proprietățile interacției tari a fost dedusă, dar nu avem încă o formulă matematică care să o descrie cu acuratețe. Există doar aproximații, bazate pe datele acumulate până în prezent, iar predicțiile sau extrapolările teoretice au o validitate limitată.
La mai bine de 100 de ani de la prima observare a sa, nucleul atomic se dovedește un sistem prea complex ca să poată fi înțeles pe deplin din datele pe care le-am adunat până acum. De ce insistăm să aflăm ceva ce se dovedește atât de greu de aflat? Nu e doar pentru interesul academic de a cunoaște un aspect fundamental al lumii în care trăim. Insistăm deoarece, dacă vom ajunge să înțelegem perfect nucleul atomic, vom ști cum să îl folosim în interesul civilizației noastre, iar beneficiile pot fi nelimitate.
Și ce contribuție avem noi, românii, în fizica nucleară? Aici, un răspuns s-ar putea începe amintind un fapt mărunt și anume că în vara anului 1962, într-un articol din Physical Review semnat de H. Hulubei, N. Martalogu, J. Frantz, M. Ivașcu, N. Scîntei, A. Berinde si I. Neamu, apăreau următoarele propoziții la secțiunea care descria metoda experimentală: „The source of protons is the V-120 cyclotron of the Institute for Atomic Physics in Bucharest. The protons used in the present work had energies of 5.7, 6.02, 6.2 and 6.34 MeV…”
Nimic deosebit la prima vedere, doar descrierea obișnuită pe care o întâlnim și acum în articolele în care sunt prezentate rezultate experimentale din fizica nucleară. Doar la prima vedere, deoarece articolul în sine arăta că cercetarea științifică în domeniu ajunsese la noi în țară la maturitatea necesară pentru a produce rezultate științifice de valoare, de nivel internațional. Iar fraza aparent banală dintr-o revistă științifică americană de top arăta că în România exista la acea dată un accelerator de ioni grei, ceea ce nu se întâlnea în multe țări din lume.
Și așa vedem că fizica nucleară la noi are tradiție, iar dezvoltarea domeniului în țara noastră a avut loc foarte repede. Nu trecuseră decât 13 ani de la înființarea primului institut de fizică din România și exista deja o generație excelentă de cercetători care a pus bazele unei școli naționale de care beneficiem din plin astăzi.
La acea vreme, în anii ’60, cercetările de fizică nucleară experimentală se desfășurau în două laboratoare dedicate ale IFA: Ciclotron și Reactor.
La Ciclotron se făceau cercetări experimentale de reacții nucleare și structură nucleară la un nivel comparabil cu cel din alte laboratoare ale momentului. Pe lângă lucrările de început privind mecanismul împrăștierii protonilor pe nuclee, efectuate de primii cercetători angajați în grupul condus de profesorul Horia Hulubei, au apărut o serie de tematici de succes precum reacțiile de transfer induse de particule alfa (M. Ivașcu), studiul stărilor izomere (E. Ivanov), al proprietăților nucleare statistice (M.T. Magda), al fisiunii nucleare induse de particule încărcate (N. Vîlcov) sau măsurători de polarizare în reacțiile nucleare (I. Mânzatu, Al. Calboreanu).
La Reactor se făceau în principal studii privind probabilitatea fisiunii induse de neutroni a uraniului (M. Petrașcu). Toate aceste cercetări s-au constituit într-o reală școală pentru tinerii de atunci și au continuat la un nivel calitativ superior la acceleratorul Tandem Van de Graaff printr-o gamă largă de tehnici de spectroscopie nucleară care susțin un amplu program științific, care este astăzi în plină dezvoltare.
Cercetarea românească de fizică nucleară din zilele noastre este perfect integrată în contextul european al domeniului. Infrastructura locală este excelentă. Acceleratorul Tandem de 9 megavolți (MV) a fost complet modernizat și au mai fost instalate alte două acceleratoare Tandetron cu tensiuni de accelerare de 3 MV și 1 MV. La complexul de acceleratoare Tandem astfel format în IFIN-HH se fac experimente de fizică nucleară și fizică nucleară aplicată, în majoritatea cazurilor în colaborare cu grupuri de cercetători din străinătate.
Un punct de atracție îl constituie sistemul multi-detector pentru radiații gama ROSPHERE, care este un ansamblu experimental folosit în experimente de spectroscopie de înaltă rezoluție și optimizat pentru măsurarea timpilor de înjumătățire de ordinul sutimilor de miliardimi de secundă. Remarcabil, acest sistem a fost proiectat și construit în țară și are performanțe comparabile cu ale sistemelor asemănătoare – nu foarte multe la număr – existente în țări foarte dezvoltate ale lumii.
De la darea sa în funcțiune în 2012, aici au venit să facă experimente cercetători din Marea Britanie, Italia, Statele Unite, Germania si nu numai. Mai important poate, posibilitățile experimentale pe care le avem atrag mulți studenți români spre fizica nucleară, această infuzie de tinerețe asigurând vitalitatea necesară pentru dezvoltarea viitoare a domeniului la noi.
Iar cercetătorii români nu se limitează doar la ce pot face în țară, ci participă cu succes în colaborări internaționale la facilități experimentale de mare anvergură pe plan mondial, cu sunt FAIR/GSI în Germania, GANIL în Franța, ISOLDE la CERN sau cum va fi ELI-NP la Măgurele. Rezultatele sunt deosebite, fizica nucleară fiind unul din domeniile cele mai prolifice în termeni de publicații științifice din România, un cercetător la vârsta maturității în activitate adunând frecvent mai bine de 100 de articole publicate în reviste de prestigiu.
În mod cert, povestea fizicii nucleare românești este una care merită spusă și continuată.
