Dubna: Thành phố của “nguyên tố 105”

Nằm bên bờ Volga, dòng sông dài nhất châu Âu, và cách Moscow khoảng 120 km về phía đông bắc, Viện nghiên cứu liên hợp hạt nhân Dubna (JINR) đã đưa Dubna - một thành phố nhỏ trước năm 1956 còn gần như vô danh của vùng Oblast thành điểm đến quan trọng của các nhà khoa học thế giới và chứng kiến khoảng 40 khám phá quan trọng về vật lý hạt nhân của Liên Xô trước đây.

Các nhà nghiên cứu trong phòng làm việc của viện sỹ Georgy Flyorov tại Viện Dubna, từ phải qua trái: Georgy Flyorov, Vyacheslav Volkov, Yuri Lazarev và Boris Pustylnik. Bức ảnh phía sau bên phải là Igor Kurchatov.

Kể từ ngày ra đời, Dubna đã được coi là một trong những thành phố khoa học quan trọng của Liên Xô  – naukograd. Điều đó hiển hiện ngay trên con đường dẫn đến Viện Dubna với bức tượng bán thân của những biểu tượng khoa học Nga như Dmitri Mendeleev, Georgy Flerov cùng những bức bích họa miêu tả phản ứng nhiệt hạch. Ra đời vào ngày 26/3/1956 trên cơ sở hợp nhất Viện nghiên cứu các vấn đề hạt nhân (INP) và Phòng thí nghiệm Vật lý Electron (EFLAN) của Viện Hàn lâm KH&CN Liên Xô, Viện Dubna bắt đầu tập trung vào nghiên cứu các vấn đề lý thuyết và thực nghiệm của vật lý hạt cơ bản, vật lý hạt nhân, vật lý các chất đậm đặc. Trước đó hai năm, Trung tâm nghiên cứu hạt nhân châu Âu (CERN) được thành lập để kết nối các nguồn lực của các quốc gia Tây Âu trong tìm hiểu các tính chất cơ bản của thế giới vi mô.

Lịch sử phát triển của Dubna gắn liền với những tên tuổi xuất sắc, những người đi tiên phong về khoa học hạt nhân như Nikolai Boroliubov, Dmitrii Blokhintsev, Igor Kurchatov, Igor Tamm, Aleksandr Topchiev, Yefim Slavsky (Nga), Lajos Janossy (Hungary), Horia Hulubei (Romania), Leopold Infeld, Henryk Niewodniczański (Ba Lan) và nhiều người khác.

Trung tâm nghiên cứu hạt nhân hàng đầu thế giới

Trong hơn sáu thập kỷ, Dubna đã trở thành một trung tâm nghiên cứu về nhiều lĩnh vực đa dạng của vật lý hạt nhân với sự tham gia thường xuyên của hơn 6000 người, trong đó có 1000 nhà khoa học (8 viện sĩ hàn lâm, khoảng 230 giáo sư, tiến sĩ, 680 nghiên cứu sinh), 2000 kỹ sư và nhân viên kỹ thuật. Họ làm việc ở 8 phòng thí nghiệm (PTN Vật lý lý thuyết Bogoliubov BLTP; PTN Năng lượng cao Veksler & BaldinVBLHE; PTN Vật lý hạt LPP; PTN Các vấn đề hạt nhân Dzhelepov DLNP; PTN Các phản ứng hạt nhân FlerovFLNR; PTN Vật lý neutron Frank FLNP; PTN Công nghệ thông tin LIT và PTN Sinh học phóng xạ LRB). Mỗi năm tại đây có khoảng 1.500 công bố quốc tế và báo cáo khoa học.

Để khám phá những hiểu biết mới, Dubna có nhiều thiết bị nghiên cứu chuyên biệt về những hạt mang điện tích và hạt nhân, chúng cũng là những thiết bị hiện đại bậc nhất trong thế hệ của mình, ví dụ như phasotron, synchrophasotron – những máy gia tốc hạt ion nặng U200, U400. Năm 1993, một chùm tia ion đã được tạo ra từ máy gia tốc mới U400M trong lần vận hành đầu tiên. Trong các năm tiếp theo, nuclotron 7 GeV– chiếc máy gia tốc siêu dẫn đầu tiên trên thế giới được đưa vào hoạt động tại Dubna  cùng lò phản ứng neutron nhanh IBR-2, lò phản ứng khuếch đại neutron IBR -30…

Sau nhiều năm bàn thảo với Viện Hàn lâm KH&CN Nga (RAS) và được sự đồng ý của chính phủ Nga, năm 2017 Dubna đã bắt tay vào thực hiện siêu dự án NICA với mục tiêu xây dựng một máy gia tốc siêu dẫn gia tốc các hạt ion của các nguyên tố nặng, qua đó “nghiên cứu các khối vật chất phức tạp hơn” như lời giải thích của chủ tịch RAS. Dù tới năm 2019 mới dự kiến hoàn thành nhưng hiện tại, đã có hơn 16 viện nghiên cứu Nga và 79 viện nghiên cứu thuộc 30 quốc gia trên thế giới đã đăng ký tham gia NICA.

Trên các thiết bị hiện đại ở Dubna cũng như của các trung tâm khác như CERN, Viện vật lý năng lượng cao IHEP (Nga), Phòng thí nghiệm máy gia tốc Fermi quốc gia Mỹ FLAP, Trung tâm Gia tốc Electron DESY (Đức), các nhà nghiên cứu Nga và quốc tế đã tập trung vào ba lĩnh vực chính: vật lý hạt cơ bản để tìm hiểu quá trình chế tạo và tương tác của các hạt là cách làm trực tiếp nhất để hiểu về cấu trúc vật chất; vật lý hạt nhân nghiên cứu các tính chất mới của hạt nhân, các tương tác hạt nhân, các nguyên tố mới, bao gồm nguyên tố siêu urani và siêu nặng (Dubna được đánh giá ở vị trí dẫn đầu thế giới về lĩnh vực này); vật lý các chất đậm đặc: lĩnh vực khoa học cơ bản này đã đạt được sự tiến bộ nhanh chóng, đặc biệt trong những năm gần đây. Các phương pháp thực nghiệm của vật lý hạt nhân đã được Dubna ứng dụng để nghiên cứu về các hiện tượng vật lý trong chất rắn và chất lỏng, những đặc tính mới của vật liệu…

Nhiều thành tựu của thế giới trong ba lĩnh vực này thuộc về các nhà vật lý Dubna. Họ chiếm tới hơn một nửa khám phá xuất sắc của Liên Xô cũ. Nhiều kết quả nghiên cứu ở Dubna đã được trao giải thưởng quốc gia và quốc tế, ví dụ phát hiện về chuyển dịch không phát bức xạ trong các hạt nhân meso (nonradiative transitions in mesoatoms) năm 1959; phản hạt hyperon-trừ-sigma (antisigma-minus hyperon) năm 1960; sự tái tạo của các tế bào (postradiative regeneration of cells) năm 1972; quy tắc tính hạt quark (quark counting rule) năm 1973; hiện tượng neutron chậm (phenomenon of slow neutron) năm 1975; quy tắc cộng hưởng hình thành của các phân tử muon trong deuterium (regularity of resonant formation of muonic molecules in deuterium) năm 1988 và việc tìm ra các nguyên tố mới bổ sung vào bảng tuần hoàn – “giấc mơ của các nhà vật lý hạt nhân” như flerovium, moscovium, oganesson, copernicium…

Khoa học kết nối các quốc gia

Slogan của Dubna là “Khoa học kết nối các quốc gia” (Science bringing nations together). Với tầm nhìn của các nhà khoa học, Dubna tự nó đã trở thành một trung tâm nghiên cứu quốc tế bởi từ những năm 1950, họ đã nhận ra rằng việc mở cửa phòng thí nghiệm và hợp tác quốc tế mới có thể đem lại những hiểu biết mới của con người và đẩy mạnh ứng dụng của năng lượng hạt nhân vì mục đích hòa bình.

Tinh thần khoa học phi biên giới đã hiện diện ở Dubna ngay từ ngày đầu thành lập: nếu giám đốc đầu tiên của Dubna là Dmitrii Blokhintsev – nhà vật lý Liên Xô mới hoàn thành việc thiết kế và xây dựng nhà máy điện hạt nhân đầu tiên trên thế giới ở Obninsk (Nga) thì hai phó giám đốc không phải người Nga: Marian Danyzs (Ba Lan) và Vaclav Votruba (Séc).

Các chính sách khoa học của Dubna do Hội đồng Khoa học viện quyết định, hội đồng này bao gồm các nhà khoa học hàng đầu từ các quốc gia thành viên và những nhà khoa học của CERN, Pháp, Đức, Ý và Mỹ.

Ngay sau khi thành lập, Dubna đã kết nối với nhiều trung tâm nghiên cứu khác của thế giới để cùng giải quyết những vấn đề chung của vật lý hạt nhân. Thậm chí mối quan hệ giữa các nhà khoa học Dubna và đồng nghiệp quốc tế vẫn được duy trì một cách chặt chẽ ngay trong thời kỳ Chiến tranh lạnh. Giáo sư Mark Stoyer (Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore, Mỹ) – một trong những cộng tác viên tích cực của Dubna nói về những nỗ lực của các nhà khoa học trên tạp chí của Hội Hóa học Hoàng gia Anh: “Khi các nhà chính trị xung đột thì các nhà khoa học vẫn cùng nhau làm việc. Chúng tôi cố gắng giữ không cho chính trị xen vào công việc của mình”. Tinh thần vì khoa học ấy đã góp phần đem lại những nguyên tố mới, với sự trao đổi kết quả nghiên cứu và xuất bản công trình cùng nhau, ví dụ giáo sư Oganessian – tên ông được đặt cho nguyên tố 118, và giáo sư Joseph Hamilton (trường Đại học Vanderbilt ở Nashville, Mỹ) – “cha đẻ của nguyên tố 117” trong thời gian 20 năm hợp tác đã có chung hơn 200 bài báo.

Truyền thống ấy đã được tiếp nối đến ngày nay. Hiện Dubna hợp tác với 800 trung tâm khoa học và trường đại học trên khắp thế giới, chỉ riêng ở Nga – đối tác lớn nhất của Dubna, có hơn 170 trung tâm, trường viện, công ty ở 55 thành phố của Nga kết nối trực tiếp với Dubna trong nhiều khía cạnh: đào tạo, trao đổi chuyên gia, nghiên cứu, chuyển giao công nghệ… Mỗi năm, hơn 1000 nhà khoa học từ các tổ chức đối tác của Dubna tới đây làm việc, Dubna cũng dành một khoản kinh phí cấp học bổng cho các nhà vật lý từ các quốc gia đang phát triển. Song song với đó, Dubna tổ chức khoảng 10 hội nghị lớn và khoảng 30 hội thảo quốc tế và một trường hè truyền thống hằng năm dành cho các nhà khoa học trẻ. Mridupawan Deka – một nhà vật lý lý thuyết trẻ người Ấn Độ, chia sẻ nguyên nhân vì sao anh lại chọn Dubna, sau khi từng tới Mỹ hay Đức, “trong đầu tôi luôn luôn trở đi trở lại ý nghĩ một ngày nào đó sẽ tới thành phố của ‘nguyên tố số 105’ (các nhà khoa học đã lấy Dubna để đặt tên cho nguyên tố này)”. Tính chuyên nghiệp, động lực nghiên cứu cao và sự chân thành của các nhà khoa học Nga đã thuyết phục anh. “Nếu bắt đầu thảo luận về một vấn đề khoa học thì không bao giờ là một thảo luận chớp nhoáng cả, nó không giới hạn về thời gian và chỉ kết thúc khi mọi người đều hiểu rõ từ đầu đến cuối. Điều này hiếm thấy ở nhiều quốc gia khác”, anh giải thích.

Đi đầu về đổi mới sáng tạo

Vào cuối những năm 1990, Dubna được định hướng trở thành một hệ sinh thái công nghệ cao. Vào cuối những năm 2000, Chính phủ Nga đã quyết định quy hoạch thành phố thành khu kinh tế tự do (free economic zone) nhằm thu hút sự đầu tư của các công ty công nghệ cao của Nga đầu tư và xây dựng Dubna trở thành một Thung lũng Silicon, hay ít nhất là một Bangalore thứ hai. Dubna sẽ chính thức trở thành một trong bốn Khu kinh tế đặc biệt cho đổi mới sáng tạo của Nga (SEZ for Innovation) vào năm 2020.

Bất chấp rủi ro trong đầu tư có thể đến nhưng nhìn thấy tiềm năng ở thành phố này, tiềm năng trong việc đầu tư vào R&D và liên kết với các nhà khoa học Dubna, nhiều công ty công nghệ  cao đã tới đây, có thể điểm một vài gương mặt: Svyaz Engineering – một trong những nhà sản xuất lớn nhất châu Âu về các bảng điện tử công nghệ cao, chống bức xạ trong các thiết bị ứng dụng trong không gian; NanoCascad sản xuất các thiết bị và vật liệu lọc plasma (họ sử dụng máy gia tốc cyclotron của Viện Dubna để tạo các màng lọc đặc biệt); Fresenius/Konkor sản xuất các thiết bị thận nhân tạo và thiết bị lọc máu; Arkray công ty sản xuất đường kế; Promtech sản xuất thiết bị hàng không; Nordavind Dubna: sản xuất thiết bị soi tim và có khả năng phát hiện bệnh tim; Kameny Vek: sản xuất các vật liệu composit siêu nhẹ từ bazan; NanoBrakhiTech sản xuất đồng vị phóng xạ cho điều trị ung thư tuyến tiền liệt; BioGenius – một dạng công ty spinoff của các nhà khoa học Moscow về điều trị ung thư máu.

Để chuẩn bị nguồn nhân lực chất lượng cao, Viện Dubna đã xây dựng trường đại học quốc tế Khoa học tự nhiên, xã hội và nhân văn và bắt đầu tuyển sinh lứa đầu tiên từ năm 1994. Họ hi vọng, hằng năm khoảng 70% sinh viên ra trường sẽ ở lại thành phố làm việc và một phần xuất sắc trong số đó sẽ làm việc ở Viện. Ông Boris Starchenko, người phụ trách bộ phận báo chí của Viện Dubna nhận xét, Dubna vẫn là nơi thực hiện nghiên cứu cơ bản trong các lĩnh vực liên quan tới cấu trúc của vật chất nhưng kết hợp chặt chẽ với sự phát triển, ứng dụng các công nghệ mới cùng đầu tư vào giáo dục đại học để xây dựng Dubna trở thành thành phố đổi mới sáng tạo.

Thanh Nhàn tổng hợp từ jinr.ru, rbth.com, economist.com, chemistryworld.com, schillerinstitute.org