Чл. кор. Чавдар Стоянов – За разкриването на микросвета

Посещение в Тел Авив – 2019 г. по проект „Двоен бета разпад и двойна зарядово-обменна реакция“ – съвместно сътрудничество с Израелска академия на науките.

Кратка информация за изследователя: име, степен, звание, месторабота

Чл. кор. Ч. Стоянов е завършил Физическия факултет на СУ “ Кл. Охридски” през 1968 г., специалност „Атомна физика”. От същата година е назначен във Физическия институт на БАН. От 1970 г. до 1981 г. е командирован и работи в лабораторията по Теоретична физика на Обединения институт за ядрени изследвания (ОИЯИ) в Дубна, където през 1983 г. защитава дисертация и получава научната степен „Доктор на физико-математическите науки”. От 1982 г. работи в Института за ядрени изследвания ядрена енергетика (ИЯИЯЕ)- БАН, където през 1987 г. е избран за професор, а от 2004 г. е член-кореспондент на Българската академия на науките.

С какво се занимавате на работното си място? (Ежедневието на един учен) – проекти, изследвания, …

Основната тема в научните ми изследвания е развитие и приложение на Квазичастично-Фононен Модел (КФМ) на атомното ядро. Фононите са колективни възбуждания в ядрата, а квазичастиците са проявление на неколективните, едночастични свойства на ядрото. Взаимодействието между тези степени на свобода е решаващо за определяне на свойствата на възбудените състояния на ядрото и този процес стои в основата на новопредложения КФ модел. В момента това е водещ модел на атомното ядро и представлява алтернатива на придобилите широка известност модели: модел на взаимодействащите бозони (авторите на модела на взаимодействащите бозони са предлагани няколко пъти за Нобелова награда) и слоест модел.
Участвам в редица проекти за приложения на ядрено-физични методи. Такъв е проектът „Енергия & Трансмутация”. В сътрудничество с ОИЯИ-Дубна, ръководената от мен българска група работи по създаване на релативистка ядрена технология за получаване на енергия и преобразуване (трансмутация) на радиоактивни ядра, т.е. ликвидиране на ядрени отпадъци, включително от енергетични ядрени реактори чрез ядрени методи.
Имам широка научно-организационна дейност. Ръководил съм направление „Ядрена физика” в ИЯИЯЕ на БАН. Участвам в организирането на международни школи по ядрена физика, неутронна физика и приложения. Бил съм председател на Организационния комитет на няколко школи. Бил съм член на Комитета на съветниците на няколко международни конференции по ядрена физика, проведени извън България. Участвам в редколегиите на списанията: „Доклади на БАН” , „Български физически журнал”, на международното списание Physics of Elementary Particles and Atomic Nuclei, на научно-популярното списание „Светът на физиката”.
Ръководил съм няколко международни и национални проекти. с Националния фонд „Научни изследвания”. Участвал съм в договори по Шестата рамкова прогарма на ЕС . От особена важност е проекта NuPNET—ERANET for Nuclear Physics Infrastructures (2009-2011), на Европейската комисия по програмата Coordination and support action. Чрез този проект българската ядрена колегия беше представена по-цялостно в европейското изследователско пространство. Съвместно с колективи от европейските страни, българските групи получиха достъп до най-модерна изследователска инфраструктура в големите европейски ядрени центрове.


РЕКЛАМА:

***

Какви са научните ви постижения (приноси) и каква е тяхната полза за обществото и икономиката?

Атомните ядра са сложни обекти, състоящи се от много неутрони и протони, наричани най-общо нуклони. Броят им варира от няколко на брой в леките ядра до стотици в най тежките. Точни математични методи за описание на такива многочастични обекти няма. За описание на свойствата на ядрата се използват различни модели. Моделите предсказват добре част от свойсвата на ядрото, докато останалите свойства се описват приближено. Изучаването на свойствата на ядрата е важно, тъй като те са основният градивен камък на видимата, заобикаляща ни материя– 99% от тази материя е концентрирана в тях.
В ОИЯИ- Дубна работеше световно известният учен акад. Николай Николаевич Боголюбов. Акад. Боголюбов е автор на математически подход, обясняващ образуването на квазичастици в многочастичните системи. Квазичастиците са нови микро обекти предложени от Нобеловия лауреат академик Лев Ландау, водещи до свъхпроводимост и свръхтекучество в многочастичните системи. Ученикът на акад. Боголюбов, проф. Вадим Георгиевич Соловьов прилага много успешно подхода на акад. Боголюбов за описание на свойствата на атомните ядра. Участвах активно в работата на школата на проф. Соловьов и съвместно с колеги разработихме методи за описание на свойствата на възбудени състояния в сферически ядра.
Изучаването на различни ядрени процеси показва, че сложността на ядрената динамика забранява при определени обстоятелства някои от тях. За класификация на тези процеси дефинирахме т.н. „бозонно забранени” преходи, чрез които се разграничават определени процеси в ядрата.
Колективните свойства на атомното ядро се проявяват в много ядрени процеси. В някои от тях неутронната и протонната системи са във фаза, т.е. движението им е синхронно. Такива състояния се наричат симетрични. При други процеси двете системи са в противофаза, т. е. състоянията са с т.н. смесена симетрия. Състоянията със смесена симетрия са изучавани в рамките на алгебрични модели на ядрото. Тези модели са феноменологически и не отчитат приносите на нуклоните в структурата на състоянията. В рамките на КФМ, обяснихме свойствата на състоянията със смесена симетрия чрез динамиката на движението на нуклоните в ядрото. Голяма експериментална група в Техническия университет в Дармщадт използва тези резултати за интерпретация на новополучени експериментални данни и за планиране на нови експерименти.
Интересно приложение на ядрените методи е свързано със създаване на нови методи за получаване на енергия. Ядреното гориво се облъчва с високоенергетични протони. Реакцията предизвиква разцепване на облъчените ядра. Новите ядра са силно възбудени и се връщат в основно състояние чрез излъчване на нуклони и гама кванти. Получените при този процес поток от неутрони способства за унищожаване на радиоактивни отпадъци концентрирани като мишена. Пример за такава реакция:
n+53129I(T12 =1.57x107years) 53130I(T12 =12.4hours )54130Xe(стабилен)+-
Неутрон получен след реакцията на разцепване се залавя от радиоактивен Йод. Получава се нов изотоп на йода, който след 12 часа се разпада в Ксенон, който е стабилен. Такова изследване се извършва в рамките на проекта „Енергия & Трансмутация”, който се провежда в Дубна. Целта на проекта е да се определят оптималните характеристики на системата, за да се премине към приложения. В България провеждаме симулация на процесите с изучаване на характеристиките на неутронния поток.
През дългогодишната си изследователска работа съм публикувал над 200 научни труда.

Какво ви мотивира да изберете професията на изследовател?

В средата на миналия век силно нараства интересът към физиката като наука, водеща до нови открития и технологически решения. Важна част от изследванията са свързани с ядрената физика. През 1954 г. е създаден ЦЕРН, а през 1956 г. ОИЯИ-Дубна. Това са големи изследователски центрове, оборудвани с най-модерна техника, със задача да разкрият структурата на микросвета. Това привлича изследователи от Европа за работа в тези международни колективи.
Теоретичната ядрена физика е силно развита в ОИЯИ-Дубна. В лабораторията работят световно известни учени. Предложен е нов модел на атомното ядро – „Квазичастино-фононен модел” (КФМ). Получените резултати в рамките на модела привличат вниманието на специалисти от цял свят и стимулират разширяване на изследванията в рамките на КФМ. Започва изучаване на структурата на високовъзбудени състояния в атомните ядра. Структурата на тези състояния е значително по-сложна, тъй като е необходимо да се отчита влиянието на огромно число конфигурации. Публикуваните резултати предизвикват огромен интерес. Започва сътрудничество с Института по ядрена физика в Орсе – Франция, където е предложен проект „Particle decay of highly excited states“. Проектът е конкурентен на подобни проекти, разработвани в MSU в щата Мичиган и RCNP в Осака. В рамките на проекта е обяснен е механизмът на емисия на частици от атомните ядра. Изяснена е структурата на ширините на гигантски диполни резонанси. Интерес към резултатите проявява дъщерята на Жолио- Кюри – Hélène Langevin-Joliot, която идва в България и чете лекция на традиционната школа по ядрена физика във Варна през 1987г.

Какво допринесе за развитието ви като изследовател? (обучение, ръководител, работа в индустрията, стипендия в чужбина, екип.

Както вече изтъкнах работата в големи международни лаборатории е предпоставка за израстването на учения. Обединеният институт за ядрени изследвания в Дубна е такъв институт. Младият учен както и опитните специалисти се обогатяват с новополучени резултати от колегията работеща в института. Имената на такива учени като Николай Боголюбов, Нобеловия лауреат Иля Франк, Георги Фльоров, Дмитри Блохинцев, Бруно Понтекорво и много други, които са работили в института вдъхновяват колективите в тяхната работа. Младите учени започват изследванията силно ентусиазирани от получените в лабораториите резултати. Участието на България в такива институти е от огромно значение. През 70-те и 80-те години на ХХ – век в Института за ядрени изследвания и ядрена енергетика, както и в други институти на БАН, а също и в Университетите се завърнаха от Дубна голeми групи от високо квалифицирани физици, химици, математици. Тези специалисти издигнаха авторитета на българската наука както у нас, така и в чужбина. Лично аз се учих от световно известната школа по теоретична ядрена физика в ОИЯИ-Дубна

Какви проблеми срещат учените във вашата област (за професионалното си развитие и в работата си)?

Основният проблем на науката в България е ограничения финансов ресурс с който разполага. Тук не трябва да се разбира само, че възнагражденията на учените са скромни. Липсват средства за закупуване на модерна апаратура. Необходимо е да се подобри институционалното финансиране. Институтите поддържат и развиват научната инфраструктура и тяхното участие в изследователския процес е от изключително значение. Силно затруднено е международното сътрудничество.Не е лесно за българския учен да участва в по-големи международни колаборации. Ядрената физика и Физиката на високите енергии са облагодетелствани поради участието на България в ЦЕРН и ОИЯИ-Дубна. Тези големи международни центрове са пример как трябва да се развива международното сътрудничество

Какво, според Вас, трябва коренно да се промени в България по отношение на науката?

Както беше казано по-горе, голямо е значението в международното признание на българската наука. Чрез разширено струдничество с чуждестранни учени се стига по-бързо до най-актуалните задачи върху които работи световната наука. Тези тематики привличат млади специалисти, ентусиазират ги в тяхната ежедневна научна работа.

Трябва ли да се говори за наука и защо?

Разбира се! Има един анекдот. Какво представлява икономиката на знанието? Отговор. Трябва да знаещ кое копче да натиснеш. Това е добре. Но, когато копчетата станат много. Тогава трябва да знаеш основните свойства на процесите, които използваш. Кои са те, казва го науката.


Европейска нощ на учените 2022 г.: