W odpowiedzi na powstanie w 1954 roku Europejskiego Centrum Badań Jądrowych (CERN), w dniu 26 marca 1956 roku przedstawiciele 11 państw bloku wschodniego (w tym Polska) podpisują w Moskwie umowę o utworzeniu w Dubnej międzynarodowej i międzyrządowej organizacji naukowo – badawczej - Zjednoczonego Instytutu Badań Jądrowych (ZIBJ). W dniu 1 lutego 1957 roku ZIBJ został wpisany do rejestru ONZ pod numerem 3686.

Nigdy nie doszło do konfrontacji między CERN i ZIBJ, wręcz przeciwnie - stopniowo kontakty naukowe zaczęły nabierać rozmachu i stawały się coraz bliższe. Drogę do współpracy odkrył w 1957 roku polski uczony, w tym czasie wicedyrektor ZIBJ, Marian Danysz.

Zmiany ustrojowe jakie zaszły w ciągu ostatnich latach w krajach byłego obozu socjalistycznego sprawiły, że od 1992 roku Instytut posiada nowy Statut i obecnie jego członkami jest 18 państw: Armenia, Azerbajdżan, Białoruś, Bułgaria, Czechy, Gruzja, Kazachstan, KRL-D, Kuba, Mołdawia, Mongolia, Polska, Federacja Rosyjska, Rumunia, Słowacja, Ukraina, Uzbekistan, Wietnam.

Obecny ZIBJ – to nowoczesny ośrodek naukowo-badawczy, opierający swoją działalność na trzech kolumnach:

  • fundamentalne badania naukowe w dziedzinie fizyki cząstek elementarnych, fizyki jądrowej i fizyki fazy skondensowanej materii,
  • rozwój i wdrażanie wysokich technologii,
  • edukacja.

ZIBJ współpracuje z ponad 700. instytucjami z całego świata. W Instytucie pracuje około 2700 pracowników, 46% - to pracownicy naukowi. 

Organy kierownicze i doradcze

Należą do nich:

  • Komitet Pełnomocnych Przedstawicieli (KPP),
  • Komitet Finansowy (KF),
  • Dyrekcja,
  • Rada Naukowa (RN),
  • Komitety Programowo-Doradcze (KPD),
  • Rada Naukowo-Techniczna Instytutu (NTSI)

Najwyższym organem władzy w Instytucie jest Komitet Pełnomocnych Przedstawicieli (KPP) rządów państw członkowskich. Członkowie KPP są mianowani przez swoje rządy po jednym z każdego kraju. KPP w szczególności przyjmuje i wyklucza członków, uchwala i ma prawo zmiany podstawowych dokumentów, określa perspektywy i kierunki rozwoju, ustala program naukowy, zatwierdza budżet. Obecnie przedstawicielem Polski w KPP jest profesor M.Waligórski.

Organem doradczym i opiniodawczym Pełnomocnego Przedstawiciela Rządu RP w ZIBJ jest Komisja PP Rządu RP w ZIBJ. Przewodniczącym trzynastoosobowej Komisjii jest profesor M. Budzyński. 

Organem doradczym KPP w dziedzinie finansów jest Komitet Finansowy (KF), w skład którego wchodzi po jednym przedstawicielu od każdego państwa członkowskiego, mianowanym przez Pełnomocnego Przedstawiciela. KF kontroluje finansową działalność Instytutu, opiniuje budżet, udziela rekomendacji KPP dotyczących spraw finansowych. 

Na bieżąco Instytutem kieruje wybierana przez KPP na okres 5-ciu lat dyrekcja: dyrektor, dwóch wicedyrektorów, główny sekretarz naukowy oraz główny inżynier. Dyrektorem ZIBJ wybranym 25.03.2011 jest Profesor Victor Matveev.

Naukowym organem doradczym KPP jest Rada Naukowa (RN) licząca 46 członków, z których 18 jest mianowanych przez Pełnomocnych Przedstawicieli i reprezentują każdy z krajów członkowskich, pozostali są wybierani na posiedzeniu KPP z listy zaproponowanej przez dyrekcję Instytutu i mianowanych członków RN. Najważniejsze zadania RN to ocena działalności naukowej Instytutu, opiniowanie planu prac naukowo-badawczych oraz przeprowadzanie ekspertyzy propozycji nowych naukowych programów i projektów.

Organami pomocniczymi RN są Komitety Programowo-Doradcze (KPD). Ich skład zatwierdza RN na wniosek dyrekcji. W skład każdego z trzech KPD (fizyka cząstek-FC, fizyka jądrowa-FJ, fizyka skondensowanej fazy materii-FSFM) wchodzą niezależni eksperci z danej dziedziny z różnych krajów i kilku specjalistów z Instytutu.

Laboratoria Instytutu i kierunki badań

W Instytucie funkcjonuje osiem laboratoriów: Laboratorium Fizyki Wysokich Energii (LFWE), Laboratorium Problemów Jądrowych (LJP), Laboratorium Fizyki Teoretycznej (LTF), Laboratorium Fizyki Neutronowej (LNF), Laboratorium Reakcji Jądrowych (LJR), Laboratorium Technologii Informatycznych (LIT), Laboratorium Biologii Radiacyjnej (LRB), Centrum Naukowo-Dydaktyczne (UNC).

W ramach trzech obszarów działalności Instytutu (badania fundamentalne, badania stosowane, edukacja) funkcjonuje sześć kierunków badawczych: fizyka teoretyczna, fizyka cząstek elementarnych i relatywistyczna fizyka jądrowa, fizyka jądrowa, fizyka skondensowanej fazy materii (w tym badania radiacyjne i radiobiologiczne), fizyka komputerowa, edukacja (w tym studia doktoranckie).

W ramach każdego kierunku istnieje od jednego do kilkunastu tematów badawczych (ogółem 44), realizowanych w jednym lub więcej laboratoriach. Tematy rozbijają się na podtematy, a te na projekty związane z sektorami, w których pracuje od kilku do kilkunastu pracowników naukowych (w dziale poświęconym grupie polskiej zaprezentowano projekty, w których aktualnie uczestniczą Polacy).

Urządzenia bazowe i przykłady prowadzonych na nich badań

Fazotron jest źródłem wiązki protonów dla celów terapii hadronowej.

Nuklotron - pierwszy w świecie nadprzewodzący przyśpieszacz rozpoczął pracę w 1993 roku. Dał początek rozwojowi w ZIBJ relatywistycznej fizyki jądrowej. Przyśpiesza jądra od wodoru do uranu (6-7 GeV na nukleon). Po zakończonej modernizacji Nuklotron-M sluży (od 2011 roku) do prowadzenia badań z dziedziny fizyki ciężkich jonów wysokich energii i aktualnych problemów fizyki cząstek elementarnych, związanych z badaniami spinowej struktury nukleonów, weryfikacją Modelu Standardowego, poszukiwaniami nowej fizyki i naruszeniem symetrii CP. Unikalne charakterystyki wiązek cząstek otrzymywanych na Nuklotronie-M dadzą możliwość poszukiwania hiperjąder i badania ich własności. Oczekuje się wyjaśnienia mechanizmu multifragmentacji i otrzymania informacji o jądrowych przejściach fazowych typu ciecz-para i ciecz-gaz (projekt FAZA).

Cyklotrony U-200, U-400, U-400M, IC-100 i mikrotron T-25 stanowią wyjątkowy w skali światowej kompleks akceleratorów. Na bazie tych przyśpieszaczy prowadzone są badania, w których ZIBJ jest światowym liderem: synteza i badanie fizycznych i chemicznych własności superciężkich izotopów, badanie charakterystyk spontanicznego i wymuszonego rozpadu jąder, spektroskopia izotopów ciężkich i transuranowych pierwiastków, badanie mechanizmów reakcji z udziałem stabilnych i radioaktywnych jąder. Prowadzone są regularne eksperymenty z przyśpieszanymi jonami radioaktywnych izotopów, otrzymywanymi na stanowisku DRIBs (Dubna Radioactive Ion Beams) w ramach projektu ACULLINA.

Wiązki ciężkich jonów stanowią unikalny instrument do badań radiacyjnych w fizyce ciała stałego. Istotną zaletą przyśpieszonych ciężkich jonów jest ich wysoka zdolność do tworzenia defektów, co pozwala na otrzymywanie przy ich pomocy w krótkim czasie określonej gęstości defektów radiacyjnych w badanych materiałach, porównywalną z gęstością otrzymywaną z zastosowaniem wiązki neutronów w rezultacie kilkuletniego naświetlenia. Ważną cechą zastosowania ciężkich jonów jest możliwość modyfikacji makroskopowych właściwości materiałów, jak również wytworzenia w nich nanowymiarowych struktur.

Podstawowe kierunki badań związanych z aplikacjami, to: wpływ jonów o energiach od 1 keV/nukleon do 10 MeV/nukleon na materiały z punktu widzenia ich nanowymiarowej modyfikacji, wytrzymałości radiacyjnej, ukierunkowanych zmian własności; synteza nanoobiektów o specjalnych własnościach w celu zastosowania w elektronice, optyce, środkach łączności, technice pomiarowej, itp.; badanie własności mikro- i nanopor, otrzymanych metodą treków jądrowych w różnych materiałach w celu rozpracowania elementów nanofluidowej techniki, konstruowania molekularnych sensorów, modelowania biologicznych membran; projektowanie nowych perspektywicznych materiałów na bazie wtórnych struktur, otrzymywanych na trekowych membranach w wyniku metalizacji i zastosowania innych współczesnych technologii.

Reaktor IBR (Impulsnyj Bystryj Reaktor) oddany do użytku w 1960 roku, był pierwszym w świecie impulsowym reaktorem na szybkich neutronach. Zmodernizowany jako IBR-2, wraz z urządzeniem IREN (Istocznik Rezonansnch Nejtronow) i EG-5 (Elektrostaticzeskij Generator) stanowi grupę bazowych urządzeń Laboratorium Fizyki Neutronowej. 

Prowadzone są na nich badania z dziedziny neutronowej fizyki jądrowej: badania reakcji jądrowych pod wpływem neutronów, badania podstawowych własności neutronów, fizyka ultrazimnych neutronów, jak również badania w obszarze fizyki skondensowanej fazy materii: badania krystalicznej struktury i atomowej dynamiki nowych materiałów.

Neutronowe metody badania materii pozwalają na otrzymywanie szczegółowych informacji o atomowej i magnetycznej strukturze oraz własnościach dynamicznych różnych materiałów na poziomach: atomowym (mikro-) i nadatomowym (nano-). Podstawowe kierunki badań: magnetyzm nanostruktur warstwowych, nanodiagnostyka magnetycznych układów koloidalnych, nanomateriałów węglowych i nanodyspersyjnych materiałów polimerycznych, wypracowanie rekomendacji dotyczących wytwarzania nanostruktur i zastosowania ich w nanotechnologiach; badanie nanostruktury i własności membran lipidowych i lipidowych kompleksów, nadmolekularnej struktury i funkcjonalnych charakterystyk biologicznych makromolekuł białka, DNK i RNK.

W związku z wprowadzeniem do eksploatacji CARS-mikroskopu (Coherent Anti-Stokes Raman) przewiduje się przeprowadzenie badań DNA i widm ramanowskich struktur białkowych.

Współczesne tendencje w rozwoju badań naukowych wymagają interdyscyplinarnego podejścia do rozwiązywania problemów naukowych z wykorzystaniem uzupełniających się metod fizyki jądrowej. ZIBJ posiada unikalną bazę eksperymentalną i szerokie spektrum badań teoretycznych, co pozwala prowadzić badania podstawowe i stosowane w obszarze biologii i medycyny, materiałoznawstwa, geofizyki, iżynieryjnej diagnostyki, skierowane na badania struktury oraz właściwości nanoukładów i nowych materiałów, obiektów biologicznych, projektowanie i tworzenie nowych elektronicznych, bio- i informatycznych nanotechnologii.

Plany rozwoju programu naukowego Instytutu związane są przede wszystkim z rozbudową i modernizacją własnej infrastruktury eksperymentalnej. Pozwoli to na kontynuowanie prowadzonych obecnie badań na jakościowo wyższym poziomie ze względu na energię i intensywność wiązek cząstek wytwarzanych w akceleratorach i dokładność badań nie związanych z fizyką akceleratorową. Kluczowymi elementami odnowionej bazy doświadczalnej będą:

- jonowy kolajder NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility), przeznaczony do badań w dziedzinie fizyki ciężkich jonów wysokich energii. Projekt przewiduje powstanie do 2015 roku unikalnego kompleksu przyśpieszaczy - kaskady akceleratorów, który pozwoli na realizację bogatego programu podstawowych badań fizycznych w obecnie niedostępnych obszarach energii i mas oddziaływujących cząstek. W celu efektywnego wykorzystania możliwości kompleksu niezbędne jest stworzenie odpowiednich stanowisk detekcyjnych. W tym celu planuje się zbudowanie (z udziałem pracowników Politechniki Warszawskiej) dwóch detektorów: MPD i SPD.

Projekt MPD przewiduje prowadzenie eksperymentów w celu badania silnego oddziaływania w gorącej i gęstej adronowej materii, poszukiwanie tzw. zmieszanej fazy. Projekt SPD dotyczy badań zderzeń wstecznych wysokointensywnych wiązek jonów (aż do jonów Au+79) a także wiązek spolaryzowanych protonów i deuteronów z podłużną i poprzeczną polaryzacją, co umożliwi na jakościowo wyższym niż obecnie poziomie badanie spinowej struktury nukleonów.

- kompleks cyklotronów DRIBs-III przeznaczony do poszukiwania nowych superciężkich pierwiastków i badania właściwości radioaktywnych i egzotycznych jąder. Realizacja tego projektu polega na przeprowadzeniu modernizacji cyklotronów U-400 i U-400M, wybudowaniu nowej hali eksperymentalnej, stworzeniu stanowisk eksperymentalnych nowego pokolenia. Pozwoli to zachować ZIBJ pozycję światowego lidera w badaniach z wykorzystaniem jonów niskich i pośrednich energii.

- zmodernizowany reaktor IBR-2M służy do prowadzenia badań w dziedzinie fizyki skondensowanej fazy materii, a w szczególności badań nanoukładów i nanotechnologii, badania obiektów biologicznych.

ZIBJ uczestniczy również w pracach związanych z budową akceleratora i detektorów w ramach projektu ILC (International Linear Collider). Dubna (właściwie jej okolice) znajduje się w gronie pięciu oficjalnych kandydatów do usytuowania kolajdera. Naturalną konsekwencją tych starań jest uczestnictwo w projektowaniu dekoderów i przygotowywaniu programu badań fizycznych na ILC. Planuje się kontynuowanie projektowania elementów lasera na swobodnych elektronach, prototypu fotoinżektora, kriogenicznych modułów czwartej generacji, laserowego kompleksu metrologicznego.

ZIBJ jest międzynarodową organizacją naukowo-badawczą otwartą na współpracę ze wszystkimi krajami, ale przede wszystkim krajami członkowskimi, które bez dodatkowych opłat mają prawo uczestniczenia w badaniach na unikalnych urządzeniach Instytutu. Z czasem wejdą one w jedyną europejską infrastrukturę badawczą (European Roadmap for Research Infrastructures).

 

ZIBJ źródłem innowacji i nowych technologii 

Zjednoczony Instytut Badań Jądrowych przetrwał jako jeden z wiodących naukowych centrów na świecie mimo wielu istotnych zmian na politycznej mapie naszego globu dzięki uniwersalnym kolumnom, na których się opiera. Należą do nich:

Status międzynarodowej międzyrządowej organizacji i szeroka współpraca międzynarodowa,

Tradycja szkół naukowych, znanych na całym świecie,

Arsenał urządzeń badawczych, pozwalających rozwiązywać aktualne problemy w wielu dziedzinach współczesnej fizyki.

Ale jest jeszcze inna triada – fundamentalne badania naukowe, wysoko kwalifikowane kadry i działalność innowacyjna. Te trzy elementy stanowią tzw. trójkąt wiedzy. Właśnie takie podejście stanowi wykładnię obecnej działalności ZIBJ i wyznacza strategiczną perspektywę. Bazowe urządzenia Instytutu pracują zarówno na badania fundamentalne, związane z odkrywaniem struktury materii, jak i na rozwiązywanie konkretnych zadań w sferze zastosowań i innowacji. Między innymi stanowią one swojego rodzaju mikroskopy w nano- i mikroświaty. Impulsowe źródło neutronów – reaktor IBR – 2M pozwala prowadzić prace z dziedziny nowych materiałów i nanodiagnostyki, a cyklotrony LJR, jako źródła wiązek ciężkich jonów umożliwiają tworzenie różnych nanostruktur. ZIBJ jest światowym liderem w dziedzinie syntezy superciężkich pierwiastków. W ciągu kilku ostatnich lat w ZIBJ przeprowadzono syntezę 5-ciu nowych pierwiastków (35 nowych izotopów) o liczbach atomowych od Z= 104 do Z= 118. 30 maja 2012 roku IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) oficjalnie zatwierdziła nazwę pierwiastka o liczbie atomowej 114 jako flerovium (symbol Fl) oraz 116 jako livermorium (symbol Lv). Należy podkreślić, że właśnie w ZIBJ zostało potwierdzone eksperymentalnie istnienie wyspy stabilności, przepowiadanej przez teoretyków. 

Od dawna z dużym powodzeniem ZIBJ dostarcza krajom członkowskim akceleratory. Na przykład jesienią ubiegłego roku kolejne posiedzenie KPP odbyło się w Astanie, gdzie w Euroazjatyckim uniwersytecie im.Humilieva pracuje międzydyscyplinarne naukowo-badawcze centrum z akceleratorowym zespołem na bazie cyklotronu ciężkich jonów DC-60, zaprojektowanym i zbudowanym w ZIBJ.

Specjalna Strefa Ekonomiczna (SSE)

Przy ZIBJ, jako międzynarodowym centrum naukowym, powstała Specjalna Strefa Ekonomiczna (SSE) innowacyjnego typu. Decyzja Rządu FR Nr 781 “O utworzeniu na terytorium miasta Dubna (Obwód Moskiewski) SSE” była przyjęta w końcu grudnia 2005 roku.

Oprócz Dubnej, status techniczno-wdrożeniowej SSE otrzymały tylko Zielonograd (Moskwa), Tomsk i Sankt-Peterburg. Obecnie około 80 firm zarejestrowanych w Dubnej, jest rezydentami SSE. Są to zarówno firmy rosyjskie jak i zagraniczne, pochodzące z Wspólnoty Niepodległych Państw, a także Wspólnoty Europejskiej. Na terytoriach SSE stworzono specjalne warunki dla działalności przedsiębiorców. Aby rozwinąć wysokotechnologiczny biznes Rosja stwarza dogodne warunki dla działalności komercyjnej firm, będących rezydentami. Najważniejszym zadaniem SSE jest stworzenie komfortowego środowiska dla działalności wysokotechnologicznego biznesu poprzez stworzenie niezbędnej infrastruktury, uproszczonego sposobu zarządzania oraz wprowadzenie ulg podatkowych i celnych. SSE jest strefą bezcłową.

Specyfika Instytutu znalazła odbicie w charakterze SSE: związana jest z technologiami wywodzącymi się z fizyki jądrowej i informatyki. W szczególności, wydzielono 5 kierunków: nanotechnologie, akceleratory medyczne, spektrometry atomowe specjalnego profilu (dla identyfikacji materiałów wybuchowych i narkotyków, kontrola radiacyjna), energetyka atomowa i IT-technologie.

Wśród technologii jądrowych należy jeszcze podkreślić ważne prace związane z testowaniem eletronicznych węzłów, czipów dla układu GLONASS. Na dzień dzisiejszy mamy w ZIBJ ponad 10 projektów gotowych do realizacji w SSE.

Wyjątkowość SSE w Dubnej polega na możliwości tworzenia jej w postaci centrum międzynarodowej współpracy w dziedzinie wysokich technologii i związana jest z dużym zainteresowaniem państw członkowskich ZIBJ w rozwoju wysokotechnologicznego biznesu.

Biorąc to pod uwgę, KPP postawił w 2008 roku zadanie – utworzenie Międzynarodowego Innowacyjnego Centrum Nanotechnologii krajów członkowskich i rekomendował dyrekcji instytutu złożyć odpowiednie dokumenty w rządzie FR.

Międzynarodowe Innowacyjne Centrum Nanotechnologii (MICN).

Wspólnie z Instytutem Kurczatowskim, Międzynarodową Asocjacją AN i przy poparciu Międzypaństwowej Fundacji Współpracy Humanitarnej WNP w grudniu 2009 roku w Dubnej utworzono Międzynarodowe Innowacyjne Centrum Nanotechnologii krajów członkowskich WNP (MICN).

W marcu ub.r. organizacja była zarejestrowana w Ministerstwie Sprawiedliwości FR. Centrum skupia organizacje naukowe, komercyjne i edukacyjne z krajów WN. Strategicznym celem jest rozszerzenie jej działalności na kraje członkowskie ZIBJ. MICN powstało zgodnie z rosyjskim prawodawstwem jako niekomercyjne partnerstwo. Założycielskie dokumenty Centrum podpisało 14 organizacji z 9 krajów WNP. Zadaniem Centrum jest integracja badań, edukacji i procesów innowacyjnych w obszarze nanotechnologii.

Ważnym czynnikiem sprzyjającym komercyjnemu sukcesowi przedsięwzięcia będzie infrastruktura, tworzona razem z ROSNANO. ZIBJ i Dubna wygrały w konkursie tej korporacji na utworzenie Centrum Nanotechnologii. Centralnym ogniwem Centrum będzie zarządzająca kampania MICN, pełniąca rolę centrum transferu technologii o kapitale 7 mln USD. ROSNANO zakupi nowoczesne urządzenia i aparaturę na sumę 34 milionów USD, z których w pierwszej kolejności korzystać będą członkowie MICN.

Należy podkreślić, że przez dziesięciolecia ZIBJ pełnił rolę ‘klastra”, poprzez który kraje członkowskie otrzymywały najbardziej efektywny mechanizm integracji we wspólnotę naukową.

Obecnie tą samą zasadę można wykorzystać we współpracy w obszarze innowacji. Oczekuje się, że w przyszłości w pracach MICN wezmą udział organizacje państw europejskich uczestniczących w pracach ZIBJ: Niemcy, Polska, Czechy, Słowacja, Włochy i in.

W ub.r. odbyło się spotkanie dyrekcji ZIBJ z attaché ds nauki i ekonomii krajów Wspólnoty Europejskiej (WE) w RF, na którym omawiano te sprawy.

Umowa z fundacją „Skołkowo”

ZIBJ podpisał umowę z fundacją „Skołkowo” (rosyjska „Krzemowa dolina”), która przewiduje ścisłą współpracę w kilku obszarach:

- komercjalizacja projektów innowacyjnych poprzez uzyskanie statusu uczestnika projektu „Skołkowo” (znaczące ulgi podatkowe),

- udział w powstawaniu otwartego uniwersytetu „Skołkowo”,

- tworzenie badawczych grup (klastrów).

Najważniejsze kierunki rozwoju Skołkowa - to technologie jądrowe, biotechnologie, technologie informacyjne, alternatywne źródła energii. Najwyższy priorytet kierownictwa „Skołkowa” - to zainteresowanie Projektem maksymalnie dużej liczby partnerów z całego świata, zwłaszcza z Europy. ZIBJ jest realnie jedyną instytucją w FR, która może pomóc znaleźć takich partnerów.

Uwagi końcowe

Zjednoczony Instytut Badań Jądrowych w Dubnej przeżywał trudny okres stagnacji, kiedy stan ekonomiczny państw członkowskich nie pozwalał na zwiększanie składek i w ciągu 9 lat budżet ZIBJ był zamrożony na poziomie 37 mln USD. Taki stan groził obniżeniem rangi prowadzonych badań do poziomu poniżej krytycznego i spowodowałby, że państwa zaczęłyby wychodzić z tej organizacji ze względu na jakość prowadzonych badań. Przyjęto program ratowania Instytutu poprzez modernizację istniejącej infrastruktury badawczej i budowę nowych urządzeń. Wymagało to radykalnego wzrostu budżetu, a więc i składek członkowskich. Spowodowało to jednak, że w przeciągu kilku lat nastąpił przełom w możliwościach aparaturowych i w konsekewncji - poziomie prowadzonych badań.

Obecnie ZIBJ w Dubnej to wyjątkowa baza urządzeń eksperymentalnych zebranych w jednym miejscu, które wejdą w jedyną europejską infrastrukturę badawczą. Instytut wchodzi w okres wyciągania korzyści z dokonanych inwestycji, mając za sobą lata największego wzrostu zobowiązań finansowych.