2020-2021 хичээлийн жилд ОХУ-ын Засгийн Газрын ирүүлсэн тэтгэлэгт хуваарийн дагуу оросын их дээд сургуулиудад үнэ, төлбөргүй суралцахаар сонгон шалгаруулалтанд оролцох хүсэлтэй хүмүүсийг 2020 оны 03 дугаар сарын 14-ний өдөр хүртэл бүртгэж байна. Дэлгэрэнгүй мэдээллийг Улаанбаатар дахь Оросын шинжлэх ухаан, соёлын төвийн вэб хаягаас авна уу.  (2020-03-09 08:46:00)

Нийтлэл

Цөмийн физик юу судалдаг вэ?

Цөмийн физик юу судалдаг вэ?

Олон нийтийн боловсролд зориулав.

 

ЦӨМИЙН ФИЗИК ЮУ СУДАЛДАГ ВЭ?

 

Суурь ба хэрэглээний шинжлэх ухаан

Хүн төрөлхтний оюуны болон материаллаг амьдралд шинжлэх ухааны гүйцэтгэх үүрэг улам бүр өсөн нэмэгдэж байна. Шинжлэх ухааныг суурь ба хэрэглээний гэж хоёр хувааж үздэг.

Суурь шинжлэх ухаан нь байгалийн үндсэн хуулиудыг танин мэдэхэд чиглэгддэг. Хэрэглээний шинжлэх ухаан нь нийгмийн материаллаг сонирхолд ихэвчлэн шууд холбогдох тодорхой техникийн асуудлыг шийдэх зорилго тавьдаг бөгөөд суурь шинжлэх ухаанаар тогтоогдсон зүй тогтолд голчлон үндэслэдэг.

Суурь шинжлэх ухааны ололт практикт хэрэглэгдтэлээ нэлээд урт хугацаа шаарддаг байснаа технологийн хөгжлийн явцад богиносож байна. Жишээлбэл: цахилгаан-соронзон индукцийн (Фарадей, 1860 он) үзэгдлийг нээснээс хойш 45 жилийн дараа радио холбоонд (Попов, 1905 он) ашигласан. Атомыг нээж, түүний онол болох квант механикийг бүтээсэн нь орчин үеийн хагас дамжуулагчин электроник, лазерын техникийн үндэс болтлоо мөн 40 орчим жилийг өнгөрөөсөн байдаг. Атомын цөм оршин байгааг 1911 онд нээж, улмаар ураны цөм хуваагдах урвалыг 1939 онд нээж, 1942 онд анхны цөмийн реакторт гинжин урвал явуулсан бол 1945 онд атомын бөмбөг бүтээж, 1954 онд анхны атомын цахилгаан станцыг (ЗХУ Обнинск хотод 5 МВт чадалтай АЦС) ажиллуулсан түүхтэй.

Хэрэглээний судалгааны үр дүнг харьцангуй өндөр магадлалтайгаар урьдчилан хэлэх боломжтой байдаг бол суурь судалгааны үр дүнг таамаглах бараг боломжгүй.

Мөн шинжлэх ухааны үйл ажиллагааг судалгаа ба хөгжүүлэлт (Research and Developmentбуюу товчоор R/D) гэж томъёолох нь олон улсад нийтлэг байна. Үүний Судалгаа гэдэг нь материйн нууцын талаар шинэ мэдлэг бий болгох буюу суурь шинжлэх ухаанд илүү хамааралтай. Харин Хөгжүүлэлт (Боловсруулалтч гэдэг) нь хэрэглээний шинжлэх ухаан буюу инновацитай илүүтэй холбогдоно. Монгол Улсын Инновацийн тухай хуульд “Инноваци” гэж шинэ мэдлэгийг баялаг болгон хувиргах цогц үйл явцыг; “Инновацийн үйл ажиллагаа” гэж шинэ санаа, шинэ мэдлэгийг эдийн засгийн эргэлтэд оруулах замаар өрсөлдөх чадвартай бүтээгдэхүүн, технологи, ажил, үйлчилгээг бий болгож зах зээлд нийлүүлэхэд чиглэсэн арга хэмжээ гэсэнутгаар ойлгоно гэж томъёолсон байдаг.

Онолын ба туршлагын физик

Физикнь ертөнцөд байгаа бүх зүйлсийн бүтэц, шинж чанар, тэнд болж буй үзэгдлүүдийн захирагддаг хуулиудыг танин мэдэх зорилготой шинжлэх ухаан юм.

Физикийн шинжлэх ухааныг сүүлийн үед судалгааны ерөнхий аргынх нь хувьд онолын физик, туршлагын физик гэж хоёр ангилдаг болсон. Онолын физик нь физик объект, системийг хийсвэрлэн таамаглаж, математик загварчлал хэрэглэн тооцоолж, бодит байдалтай харьцуулах аргаар байгалийн үзэгдлийг тайлбарладаг. Туршлагын физик нь багаж төхөөрөмжийн тусламжтайгаар үзэгдлийг ажиглах, хэмжих аргаар танин мэддэг. Физикийн шинжлэх ухаан математиктай маш ойр байж, түүнийг хэрэглэсний ачаар орон зай, цаг хугацааны асар өргөн хүрээнд танин мэдэхүйн амжилтаараа гайхалтай өндөр түвшинд хүрчээ.

Физикийн шинжлэх ухааны хамрах хүрээ гүнзгий бөгөөд өргөн. Физикийн шинжлэх ухааны судлагдахуун нь дотроо Механик, Хатуу биеийн физик, Молекул физик, Атомын физик, Цөмийн физик, Эгэл бөөмийн физик гэж гүнзгийрч, Астрофизик, Геофизик, Биофизик гэх мэтээр салбар дундын ухаан болж салбарлахын зэрэгцээ физикийн хууль, физикийн шинжлэх ухааны ололтод суурилсан шинжлэх ухаан, техник, технологийн салбарууд болох Машин үйлдвэрлэл, Эрчим хүч, Материал судлал (нанотехнологи), Барилга архитектур, Мэдээллийн технологи, Астрономи, Сансар судлал гэх мэтээр хамрах хүрээ нь өргөжсөн билээ. Мөн хими, анагаах ухаан, хөдөө аж ахуй, түүх, археологи, соёл урлаг гээд физикийн шинжлэх ухааны ололтууд нөлөөлөөгүй шинжлэх ухааны салбар бараг байхгүй гэхэд хэтрүүлэг болохгүй байх.

Цөмийн физик ба Материйн бүтэц

Хүн төрөлхтөн, түүний оюуны хүч манлай болсон шинжлэх ухаан бодисын хамгийн жижиг хэсэг юу вэ? гэдгийг эртнээс сонирхон судалж иржээ.

Манай эриний өмнөх (МЭӨ) V зууны үед Грекийн сэтгэгч Демокрит (мэө 460-370) атомын тухай таамаглал гаргаж байсан бол нэлээд хожуу XIX зууны эхээр Английн физикч химич Дж. Дальтон (1766-1844) атомын тодорхойлолтыг өгсөн байдаг. Ийнхүү бодисын хамгийн жижиг үл хуваагдах хэсэг бол атом гэж үзэж байсан нь 1911 онд Английн физикч Резерфордын туршлагаар няцаагдаж, улмаар атом бол (+) цэнэгтэй цөм ба түүнийг тойрон эргэлдэгч (-) цэнэгтэй электрон хэмээх хоёр төрлийн бөөмөөс тогтдог гэж үзэх болсон. Цөм нь атомаасаа 10,000 дахин жижиг мөртлөө массынх нь 99.97%-ийг эзэлдэг цул зүйл.

Цөм нь протон, нейтрон хэмээх хоёр төрлийн бөөмөөс тогтох нийлмэл бүтэцтэй. Цөм дэх протоны тоо нь харгалзах химийн элементийнхээ (атомынхаа) үелэх систем дэх (Z) дугаартай тэнцэнэ. Тодорхой тооны протонтой нэг химийн элемент нь нейтроны тоо, түүнтэй холбоотой масс болон цөмийн шинж дотоод чанараараа ялгаатай олон янзын цөм (изотоп)-тэй байж болдог. Ийнхүү цөмийн урвалаар (зохиомлоор) ~3100 орчим цөм гаргаж аваад байна. Зарим цөм гадны нөлөөгүйгээр аяндаа альфа, бета зэрэг бөөм цацруулан өөр цөм болж хувирдаг болох нь тогтоогдсон. Байгаль дээр уран хүртэл (Z=92) химийн элемент (атом) олдсон ба цөмийн урвалаар Z= 93-118 дугаартай химийн элементийг гаргаж аваад байна.

Гэтэл цөм нь бодисын хамгийн жижиг хэсэг биш байжээ. Атомын цөмөөс жижиг бөөмсийг эгэл бөөм гэдэг. Одоогоор 1000 шахам эгэл бөөм нээгдээд байна.Эгэл бөөмс нь харилцан бие биедээ хувирдаг, ихэнх эгэл бөөмийн эсрэг бөөм гэж байдаг, эсрэг бөөмийн масс бөөмийнхтэйгээ тэнцүү. Бөөм нь эсрэг бөөмтэйгээ нэгдэхээрээ 2 фотон болж устдаг, мөн фотон нь “бөөм - эсрэг бөөмийн хос” үүсгэн хувирдаг (“биеждэг”). Фотон гэдэг бол гамма-туяаны бөөмлөг ширхэг. Гэрэл болон гамма-туяа нь нэг талаас цахилгаан-соронзон долгион, нөгөө талаас фотон хэмээх бөөмсийн урсгал юм. Гамма-туяаны долгионлог шинж чанарыг илэрхийлэх хэмжигдэхүүн нь түүний “долгионы урт”, бөөмлөг шинж чанарыг илэрхийлдэг хэмжигдэхүүн нь фотоны энерги бөгөөд энэ хоёр хэмжигдэхүүн харилцан урвуу хамааралтай байдаг.

Сансрын масштабаас өчүүхэн бага буюу 1 см-ийг ингүүмэлд (18 оронтой тоо) хуваасантай тэнцэхүйц өргөн орон зай дахь физик үзэгдлийг орчин үед Стандарт загвар хэмээх онолоор тайлбарлаж байна.Энэ онол ёсоор материйн хамгийн жижиг хэсэг бол “фундаментал бөөмс” бөгөөд тэдгээр нь протон, нейтрон зэрэг нийлмэл бүтэцтэй бөөмсийг бүрэлдүүлэгч 6 янзын кварк, электрон зэрэг 6 янзын лептон, тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэлийг зөөгч 4 янзын бозон хэмээх бөөмс байна гэж үздэг. Энэ 6 кварк, 6 лептон нь ертөнцийг бүрэлдүүлэгч хамгийн жижиг “тоосго”, 4 бозон нь тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийг гүйцэлдүүлэгчид юм. (Энгийнээр харьцуулбал: хүн бол бие, сэтгэл хэмээх хатуу, зөөлөн хоёр хэсгийн нэгдэл бөгөөд хүмүүс оюун ухааныхаа тусламжтайгаар мэдээлэл солилцон ойлголцдогтой адилтгаж болох.)

Хэмжээг нь энгийнээр харьцуулахад: цөмийг 1 мм хэмжээтэй шар будаа гэж төсөөлбөл атом нь 10 м хэмжээтэй том бөмбөлөг, цөмийг бүрэлүүдэгч нейтрон, протон нь цөмөөс ойролцоогоор 10 дахин жижиг, дээр дурьдсан фундаментал бөөмс нь нейтрон, протоноос олон мянга дахин жижиг юм.

Байгаль дээр гравитацийн, цахилгаан-соронзны, хүчтэй, сул гэсэн 4 төрлийн харилцан үйлчлэлийн хүч байдаг, тэдгээр харилцан үйлчлэл нь 4 янзын бозоныг солилцох хэлбэрээр явагддаг гэж үздэг. Бидний сайн мэдэх цахилгаан-соронзон харилцан үйлчлэл болох цэнэгтэй биеийн харилцан үйлчлэлийг “фотон” зөөдөг, өөрөөр хэлбэл цэнэгтэй хоёр бөөм фотоныг харилцан цацруулж, шингээн солилцох замаар түлхэлцэх юмуу таталцдаг, аль нэг нь эсвэл хоёулаа цахилгаан цэнэггүй бол “ойлголцохгүй” гэсэн үг (Бөмбөгөөр харилцаж байгаа эсвэл үг хэлээрээ ойлголцож байгаа хоёр хүнтэй зүйрлүүлж болох.). Цөмийг бүрэлдүүлэгч протон, нейтрон зэрэг адрон хэмээх бөөмсийн хооронд явагддаг хүчтэй харилцан үйлчлэлийг “глюон” хэмээх бозон дамжуулдаг бол лептонууд хэмээх бөөмсийн хооронд явагддаг сул харилцан үйлчлэлийн зөөгчдийг “завсрын бозон” гэдэг. Жишээ нь зарим цөмийн доторх протон, нейтрон нь харилцан хувирснаар цөм бета-задралд орох ба энэ үед цөмөөс электрон юмуу позитрон хэмээх эсрэг бөөм (+цэнэгтэй электрон) цацруулах процесс нь сул харилцан үйлчлэлээр явагддаг. Дөрөв дэх хүч бол масстай биетүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэлээр илэрдэг гравитацийн хүч. Их эрдэмтэн Ньютон модноос алим унахыг хараад алим дэлхийд татагдаж унасныг ойлгон бүх ертөнцийн таталцлын хуулийг нээсэн түүхтэй.

Цөмийн физик ба Ертөнцийн үүсэл хөгжил

 

Физикийн шинжлэх ухааны хамгийн залуу салбарын нэг бол цөмийн физик. Цөмийн физикийн шинжлэх ухаан материйн нууцыг танин мэдэх явцдаа орон зай, цаг хугацааны асар өргөн мужийг хамрах болсон. Орон зайн хувьд: бидний сайн мэдэх молекул(биологийн түвшний судлагдахуун), атом (орчин үеийн нано технологи, дижитал технологийн түвшний объект)–аас олон сая дахин бага хэмжээтэй цөм, эгэл бөөмийн судалгааг хийж байна. Цаг хугацааны хувьд: цацраг идэвхт цөм гэхэд зарим нь секундээс богино хугацаанд дотор задарч байхад зарим нь хэдэн тэрбум жилийн настай байх жишээтэй. Цөмийн физик нь дээр дурьдсан зарим эгэл бөөмсийн нас 1 секундыг хэдэн сая живаа хуваасны нэгтэй тэнцэх хугацаанаас, ертөнц анхлан үүссэн 14 тэрбум жилийн өмнөх үеийг хүртэлх цаг хугацааны асар өргөн засварт орших ертөнцийн нууцыг танин мэдэх хүрээг хамарч байна.

Эгэл бөөмсийн шинж чанар, динамикийг судалж мэдсэнээр Ертөнц үүсэх үед явагдсан процессыг сэргээн тайлбарлах боломж олгодог байна. Стандарт онолоор эгэл бөөмс, сансар огторгуйн биетийн харилцан үйлчлэл, хувирал, зүй тогтлыг тооцоолсны үндсэн дээр ертөнцийн бодис асар өндөр температур, даралттай, маш бага эзэлхүүнд төвлөрсөн байснаа 14 тэрбум орчим жилийн өмнө болсон Их тэсрэлтээр үүссэн гэж үздэг.

Их тэсрэлт болсноос хойш Планкийн агшин хэмээх хугацаа 10-43 cекунд  өнгөрсний дараа ертөнцийн радиус 10-33 сантиметр хэмжээтэй болсон бөгөөд үүнээс өмнө орон зай, цаг хугацааны квант хаос буюу хойно урд гэх зүг чиг, цаг хугацааны дарааллын тухай одоогийн ойлголтыг хэрэглэх боломжгүй байжээ. Улмаар их тэсрэлтээс хойш 1 секунд өнгөрсний дараа ертөнцийн нягт 1 шоо сантиметр 500 кг, температур их тэрбум (1010) градус болж хөрсөн ч одоогийн нарны голоос хэдэн зуу дахин халуун байжээ.

Түүнээс цааш хугацаа өнгөрөх тусам ертөнц хөрч материаллаг бөөмс, химийн элемент, од гариг үүссэн байна. Энэ процессыг хялбарчлан тайлбарлахыг оролдъё. Их тэсрэлтийн дараах ертөнц бол түймэр мэт “энергийн шуурга” байсан бөгөөд түүнийг ердийн гэрэл, гамма-туяаны нэгэн адил асар өндөр энергитэй фотоны урсгал гэж үзэж болох бөгөөд тэрхүү фотон нь их энергитэй бөөм ба эсрэг бөөмийн хос болж хувирах, мөн үүний урвуугаар бөөм нь эсрэг бөөмтэйгээ нэгдэж, тэдгээрийг үүсгэсэн фотоноос бага энергитэй хоёр фотон болж хувирах процессууд ээлжлэн явагдсан байх учиртай. Энгийнээр жишээлбэл усны уур агаарт дэгдэж үүл болдог, үүл нь бороо цас болж хувирах, бүр хөрөхөөрөө мөс “биежих”процесс явагддагтай адилтган төсөөлж болох юм.

Фотоны энерги нь түүний долгионлог шинж чанарыг илэрхийлэх “долгион урт-λ” -аар E=hc/λ (h– Планкийн тогтмол, c- гэрлийн хурд)гэж тодорхойлогддог бол бөөмийн энерги нь түүний биелэг шинжийг илэрхийлэх “масс -m”-аар буюу Эйнштейний E=mc2 гэсэн агуу томёогоор тодорхойлогддог. Ийнхүү хугацаа өнгөрөх тусам Ертөнц доторх фотоны долгион уртсах, бөөмийн энерги багасах харилцан хувирал үргэлжлэн явагдсанаар ертөнц долгионлог байдлаасаа масслаг тал руугаа шилжин хувирах процессын дүнд, Их тэсрэлтээс нэлээд хожуу буюу 100 секундын дараа Ертөнцийн нягт хүрэлцээтэй их, температур нэлээд багасч тэрбум градус болох үед халуун цөмийн урвал явагдах нөхцөл бүрдэж, Ертөнц дээр одод үүсч, улмаар төмөр, никел хүртэлх хөнгөн элементүүд үүсчээ. Түүнээс цааших уран хүртэлх хүнд элементүүд нь аварга оддын дэлбэрэлтээр үүссэн нейтроныг цөмүүд дахин дахин “залгиснаас” голчлон үүссэн гэж үздэг.

Ийнхүү цөмийн физик нь материйн гүн рүү орж ямар ч микроскопоор үл харагдах микроертөнцөд нэвтрээд зогсохгүй цаг хугацааг урагшлуулан 14 тэрбум жилийн өмнөх үед очоод буцаж ирж байна. Цөм, эгэл бөөмс гэх эгэл нэртэй энэ бяцхан зүйлс ийм эрс тэс өөр шинж чанартай олон янз байгаагийн нууцыг танин мэдэх нь ганц нэгэн ухаантай эрдэмтэн, аль нэгэн баян улсын барьж аваад дор нь хийчих амар ажил биш юм.

Цөмийн шинжилгээний нэгдсэн институт ба Цөмийн физикийн суурь болон хавсрага судалгаа

Атомын цөм хэмээх микро ертөнцийг судлахад асар их оюуны чадавх болоод аварга хүчин чадалтай, өндөр үзүүлэлттэй багаж төхөөрөмж хэрэглэгддэг учраас улс орнууд түүний нууцыг танин мэдэх, атомын энергийг энх тайвны зорилгоор ашиглах салбарт хүчээ нэгтгэхээр хамтарсан төсөл хөтөлбөр хэрэгжүүлэх, дундын олон улсын байгууллага байгуулах хэлбэрээр хамтран ажилладаг. Жишээ нь: Европын орнууд 1954 онд Швейцарт ЦЕРН хэмээн алдаршсан Европын цөмийн судалгааны төвийг, 1956 онд тэр үеийн социалист гэгдэж байсан зүүн Европ, Азийн 12 орон Зөвлөлт Холбоот Улсын Дубна хотод олон улсын Цөмийн шинжилгээнийнэгдсэн институт (ЦШНИ) –ийг байгуулсан юм.

Өнөөдөр ЦШНИ нь 18 үндсэн гишүүн орон, мөн засгийн газрын түвшинд байгуулсан хамтын ажиллагааны гэрээтэй 6 улсаас гадна сонирхсон бүх улс орнуудад нээлттэй, харилцан ашигтай хамтран ажиллах зарчим баримтлан үйл ажиллагаагаа явуулдаг, олон зуун эрдэмтдийн эгнээ бүхий, онол туршлагын суурь судалгаа, шинэ технологи, их сургуулийн боловсролын нэгдлийг өвөрмөц аргаар шийдсэн, дэлхий дахинд хүлээн зөвшөөрөгдсөн, нэр хүндтэй эрдэм шинжилгээний том төв болсон.

ЦШНИ-ийн судалгаа шинжилгээний чиглэл нь ерөнхийдөө Эгэл бөөмийн физик, Цөмийн физик, Нягтарсан орчны физик гэсэн 3 үндсэн хэсэгт хуваагддаг. ЦШНИ 1200 гаруй эрдэм шинжилгээний ажилтантай, үүнээс 260 гаруй нь шинжлэх ухааны доктор (Sc.D), 570 орчим нь доктор (Ph.D) зэрэгтэй. Мөн 2000 орчим инженер-техникийн ажилтантай. Институтийн олон улсын хамтын ажиллагаа маш өргөн хүрээтэй бөгөөд дэлхийн 62 орны 800 эрдэм шинжилгээний төв, их сургуулиудтай хамтран ажиллаж байна.

Монгол улс ЦШНИ-ийг байгуулахад анхлан оролцож, цөмийн физикийн судалгаа-хөгжүүлэлтийн үйл ажиллагаанд өөрийн хувь нэмрээ боломжийн хэмжээгээр оруулж ирсэн. Энэ талаар ЦШНИ-ийн 60 жилийн ойд зориулан хэвлүүлсэн “Монгол улс ба Цөмийн шинжилгээний нэгдсэн институтийн нэгэн жарны хамтын ажиллагаа” эмхэтгэлд нэлээд дэлгэрэнгүй өгүүлсэн бий. Уг номонд ЦШНИ манай улсын байгаль, техикийн шинжлэх ухааны хөгжилд шууд болон дам үзүүлсэн нөлөө, ач холбогдлыг тодорхой өгүүлсэн.

ЦШНИ нь монголчуудад суурь судалгаа хийхээс гадна мэргэшсэн хүний нөөц бэлтгэх, хэрэглээний чиглэлийн судагаа-хөгжүүлэлтийн ажил хийх боломж нөхцлийг бүрдүүлэхэд маш их үүрэг гүйцэтгэсэн юм. Монгол Улсын шинжлэх ухаан, боловсролын салбарт үзүүлсэн нөлөө асар ихийг дурьдах нь илүүц боловч зарим нэг жишээ татъя:

  • Монголын залуус олон улсын түвшний судалгааны лабораторид ажиллаж нарийн мэргэшсэн эрдэм шинжилгээний хүний нөөц бэлтгэгдсэн. Өнгөрсөн хугацаанд манай улсаас 100 гаруй эрдэм шинжилгээний ажилтан ЦШНИ-д урт хугацаагаар томилогдон ажиллаж, 50 орчим хүн дэд эрдэмтний (PhD), 9 хүн шинжлэх ухааны докторын (ScD) зэрэг хамгаалсан.
  • ЦШНИ-ээс Монгол улсад ШУА, МУИС-д цөмийн физикийн судалгааны лабораториуд болон тооцон бодох электрон машины (одооны компьютер)анхны лаборатори байгуулж байсан.
  • Өнөөдөр Монгол улсад ЦШНИ-ээс эхлэлтэй үүсч буй болсон цөмийн физикийн суурь судалгааны хэд хэдэн шавь-сургууль, тухайлбал: Онолын физик, Их энергитэй бөөм, цөмийн харилцан үйлчлэлийн судалгаа, Нейтроны физикийн судалгаа,Цөмийн аналитик аргазүй боловсруулах чиглэлийн судалгааг амжилттай үргэлжлүүлж байна. Мөн цөмийн физикийн арга техникийг бусад салбарт хэрэглэх, физикийн салбар хоорондын чиглэлүүд болох Материал судлал, Тооцон бодох математик, Цацрагийн биологийн судалгааг ЦШНИ-тэй хэрэгжүүлж байгаа хамтын ажиллагааны хүрээнд амжилттай хөгжүүлж байна.
  • Монгол улсын боловсрол, шинжлэх ухааны хөгжилд ЦШНИ-ийн үзүүлсэн дам нөлөө олныг дурдаж болно. Жишээ нь: ЦШНИ-д цөмийн электроник, дижитал техникээр мэргэшсэн манай физикч, инженерүүд уул уурхайн зарим бүтээгдэхүүний агуулгын үзүүлэлт болон нүүрсний үнслэг, илчлэгийг цөмийн физикийн аргаар шуурхай тодорхойлох микропроцессорын удирдлагатай төхөөрөмж зохион бүтээж, “Эрдэнэт”, “Бор-Өндөр”-ийн уурхай, ДЦС-IV-д нэвтрүүлсэн байдаг.

ЦШНИ-ийн материаллаг бааз, хүмүүс хоорондын дотно харилцаанд түшиглэсэн хамтын ажиллагаа олон жилийн туршид тогтвортой хөгжиж, энэ үйл ажиллагааны хүрээнд цөмийн шинжлэх ухааны хүний нөөц улам чадавхжиж байна. Одоо манай улсын их сургууль, эрдэм шинжилгээний 10-аад байгууллагын 60 орчим судлаач ЦШНИ-ийн онолын физик, их энергийн физик, нейтроны физик, радиобиологи, материал судлал, цөмийн аналитик арга, тооцон бодох математик, компьютерийн ухаан зэрэг чиглэлээр 16 сэдэвт судалгааны ажилд оролцож байна. Одоо ЦШНИ-д 12 монгол залуу эрдэм шинжилгээний ажилтнаар ажиллаж байгаагийн зэрэгцээ жилд 10 хүртэл хүн 3 сарын, арав гаруй хүн 1-2 долоо хоногийн томилолтоор ЦШНИ-д ажиллаж байна.

Олон улсын атомын энергийн агентлагба Цөмийн технологийн хэрэглээ

ЦШНИ-д ажиллаж байсан манай цөмийн физикчид олон улсын хамтын ажиллагаанд оролцон “хүнтэй танилцаж, газар үзэж, нүд тайлсны” ачаар Монгол улс Олон улсын атомын энергийн агентлаг (ОУАЭА)-т харьцангуй эрт (1973 онд) гишүүнээр элсэж, улмаар цөмийн технологийг анагаах ухаан, хөдөө аж ахуй, үйлдвэр, шинжлэх ухаан, боловсролын олон салбарт нэвтрүүлэх, тусламж авах үүд хаалга нээгдсэн юм.

Цөмийн физикийн ололтыг практикт эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашиглах, эрчим хүчний бус чиглэлээр ашиглах, зэвсэг болгон ашиглах гэсэн гурван үндсэн боломжтой. Цөмийн технологийг энхтайвны зорилгоор аюулгүй ашиглахад дэмжлэг үзүүлэх олон улсын хамтын ажиллагааны төв болох НҮБ-ын салбар байгууллага - ОУАЭА 1956 онд “Атомыг энхтайванд” гэсэн уриатай байгуулагдсан.

ОУАЭА нь гишүүн орнууддаа Цөмийн шинжлэх ухаан, технологийн ололтыг энхтайвны зорилгоор ашиглахад нь мэдлэг, технологи дамжуулах; Цөмийн аюулгүй ажиллагааны стандартуудыг боловсруулан цөмийн энергийг ашиглахад баримтлах, цөмийн цацрагаас хүний эрүүл мэнд, хүрээлэн буй орчныг хамгаалахад дэмжлэг үзүүлэх болон Цөмийн зэвсэгийг үл дэлгэрүүлэх гэрээнүүдийн биелэлт, цөмийн материалыг зөвхөн энхтайвны зорилгоор ашиглаж байгаа эсэхэд хяналт шалгалт хийх үндсэн гурван чиглэлийн үйл ажиллагаа явуулдаг.

Үл дэлгэрүүлэлт:Монгол Улс Цөмийн зэвсэг үл дэлгэрүүлэх тухай гэрээ, түүнтэй холбогдсон хэлэлцээр, нэмэлт протокол, Цөмийн материалыг биечлэн хамгаалах тухай конвенц, Цөмийн ослын талаар шуурхай мэдээлэх тухай конвенц, Цөмийн болон цацрагийн ослын үед харилцан туслалцаа үзүүлэх тухай конвенцэд нэгдэн орж, Цөмийн зэвсгээс ангид байх статусаа баталгаажуулсан байдаг. Цөмийн зэвсгийг үл дэлгэрүүлэх гэрээтэй холбогдуулан Монгол Улсын Засгийн газар, ОУАЭА хооронд байгуулсан хэлэлцээр болон түүний нэмэлт протоколын дагуу цөмийн материалын шилжилт хөдөлгөөний мэдээллийг ОУАЭА-т гэрээнд заасан хугацаанд тухай бүр хүргүүлдэг. Үүнтэй холбогдуулан нэгэн зүйлийг нэмж хэлэхэд, цөмийн зэвсэг, түүний түүхий эд болохуйц материалын шилжилт хөдөлгөөн нь ОУАЭА-ийн хатуу хяналт, бүртгэлд байдаг тул гадны цөмийн цахилгаан станцын ашигласан түлшний хаягдлыг хэн нэгэнд мэдэгдэлгүй улсын хилээр оруулж, манай нутаг дэвсгэр дээр булшлах ямар ч боломжгүй зүйл гэдгийг үүнийг мэдсээр байж хардлага сэрдлэг, цуу яриа гаргадаг хүмүүст сануулъя.

Цөмийн эрчим хүч: 2018 онымэдээллээр,дэлхийдээр30улсад 450 цөмийн эрчим хүчний реактор ажиллаж,нийт эрчим хүчний 10.4%-ийг үйлдвэрлэж байгаа ба 55реактор барьж, 110реактор барихаар төлөвлөсөн байгаа ба тэдний дотор цөмийн эрчим хүчийг анхлан ашиглах гэж байгаа 6 улс байна. Мөн барих төлөвтэй реакторын тоо 330 байна. Цөмийн эрчим хүчний реакторыг сансрын техник, далайн тээвэр, мөс зүсэгч онгоцонд цөмийн хөдөлгүүрт ашигладаг. Цөмийн эрчим хүчийг анхлан ашиглах гэж байгаа улсуудын туршлагаас харахад, эрчим хүчний хэрэгцээгээ алсыг харж сайн төлөвлөн, олон эх үүсвэрээр найдвартай хангах, хүний нөөцөө хангалттай бэлтгэх, хуульэрх зүйн орчноо нарийн тогтооход их анхаарч байна. Холын ирээдүйг харвал ихэнх улс эрчим хүчний суурь ачааллаа цөмийн эрчим хүчээр хангах чиглэлтэй байна.

Эрчим хүчний бус цөмийн технологи: Монгол Улсад цөмийн технологийг 1960-аад оноос эхлэн ашигласан бөгөөд 1975 оноос эхлэн ОУАЭА техникийн хамтын ажиллагааны төсөл хэрэгжүүлэх болсны дүнд анагаах ухаан, байгаль орчин, хөдөө аж ахуй, аж үйлдвэрийн олон салбарт өргөн хүрээтэй нэвтэрч, нийгэм-эдийн засгийн үр ашиг өгч байгаа юм.

            Анагаах ухааны салбарт цөмийн технологид үндэслэсэн оношилгоо, эмчилгээний дэвшилтэт технологи хамгийн өргөн нэвтэрсэн юм. 1975 онд Улсын нэгдүгээр төв эмнэлэгт “Цөмийн онош зүйн лаборатори” анх байгуулагдаж, иод-131 цацраг идэвхт изотопоор бамбайн булчирхайн үйл ажиллагааны шинжилгээ хийж эхэлснээс хойш эрхтэн тогтолцооны эмгэгүүдийн байршлын болон үйл ажиллагааны оношилгоог нэгэн зэрэг хийж, эмгэгийн үйл ажиллагааны алдагдлыг эрт илрүүлж оношилох, эмчлэх орчин үеийн дэвшилтэт цөмийн техник, технологи үе шаттайгаар нэвтэрч иржээ.

1992 онд Тс-99м изотоп ашиглан оношилго хийдэг гамма камер аппарат, 2000 онд нэг толгойт SPECT (Нэг фотонт комьютер томографи)  аппараттай болж хорт хавдрын ясны үсэрхийллийг илрүүлэх, зүрхний цусан хангамжийн эмгэгийг эрт илрүүлэх оношилгоог нэвтрүүлсэн. Улмаар цөмийн технологи ашиглан бамбайн болон элэгний хорт хавдрын эмчилгээг хийх, цусанд биологийн идэвхт бодисууд, даавар, хавдрын маркеруудыг тодорхойлох, эмчилгээний үр дүн тоон болон дүрсийн аргаар үнэлэх арга технологийг нэвтрүүлсэн байна.

2014 онд 2 толгойт SPECT дижитал гамма камер, 2015 онд SPECT/CT (Нэг фотонт комьютер томографи +Компьютер томографи) камер сууриуулан дүрслэл, оношилогооны хосолмол технологи нэвтрүүлсэн. Энэ нь цацраг идэвхт бодис ашиглан эд эрхтэнээс ялгарах туяаны мэдээллийг боловсруулан SPECT-ээс үйл ажиллагааны мэдээлэл, CT-ээс бүтцийн мэдээллийг авч, 2 тусдаа шинжилгээг нэгтгэсэн дэвшилтэд арга болно.

Эдгээр техник хэрэгсэлтэй болсны дүнд ясны үрэвсэлт өвчин, ясны анхдагч болон хоёрдогч хавдарууд, бусад эрхтэний хорт хавдарын ясанд үсэрхийлсэн эмгэгийг эрт илрүүлэх, зүрхний булчингийн цусан хангамж, үйл ажиллагаа, бамбайн булчирхай болон бамбайн дэргэдэх булчирхай, бөөр шээсний замын эмгэгийн нарийн шинжилгээнүүд хийж оношлох, мөн бамбайн булчирхайн хордлогот бахуу, хорт хавдар, элэгний хавдрын судас бөглөх цөмийн эмчилгээнүүдийг өндөр түвшинд хийж, ясны үсэрхийллийн өвдөлтийг намдаах, түрүү булчирхайн хавдрын болон үе мөчний үрэвсэлт эмгэгийн эмчилгээг нэвтрүүлэхээр бэлтгэл ажлууд хийгдэж байна.

            Хавдар судлалын үндэсний төвд хавдрын “зайн туяа эмчилгээ”-нд хавдрын голомтыг бодит байдлаар тодорхойлон, голомтод өгч буй цацрагийн тунг математик аргачлал, физик загварчлалаар тооцоолох 3 хэмжээст дэвшилтэт технологийг 2007 онднэвтрүүлж, улмаар энэ онд кобальт-60 үүсгүүрийн оронд нарийвчлал сайтай, электрон, рентген гэсэн өөр өөр төрлийн өндөр энергитэй цацрагийг үүсгэгч шугаман хурдасгуурыг ашигласнаар эмчилгээний чанар сайжирч, хүртээмж нэмэгдэн монгол хүн хөгжингүй орнуудад хийгддэгтэй адил эмчилгээг эх орондоо хийлгэх боломжтой болсон.

            Мөн 2018 онд эмэгтэйчүүдийн зохилон тохиолддог умайн хүзүүний хавдрын голлох эмчилгээ болох “дотуур туяа эмчилгээ”-нд компьютерт томоргафийн (CT) дүрслэлд суурилсан 3 хэмжээст шинэ технологийг нэвтрүүлснээр хавдрын ойролцоох эрүүл эд эрхтэнд үзүүлэх цацрагийн нөлөөг бага байлгах үр дүнтэй эмчилгээг хийх болсон.

Шинэхэн байгуулагдсан Үндэсний оношилгоо, эмчилгээний төвд суурилуулсан циклотрон хэмээх цөмийн хурдасгуур дээр фтор-18 изотоп гарган авч, түүнийг химийн лабораторид нийлэгжүүлэх замаар PET/CT (Позитрон эмиссийн томографи+Комьютер томографи) оношилгоонд хэрэглэх чанарын баталгааг хангасан цацраг идэвхт эмийг анх удаа эмнэлэгийн орчинд үйлдвэрлэхээр ажиллаж байна. Фтор 18-д суурилсан фтордеоксиглюкоз нь PET/CT оношилгооны эмнэлзүйн хэрэглээний 95 хувийг эзэлдэг тул энэ чиглэлд ихээхэн дэвшил болно. Цаашид хурдасгагчид байн систем нэмж суурилуулан оношилгооны зориулалтаар нүүрстөрөгч-12, азот-13, хүчилтөрөгч-15 гэх цацраг идэвхт изотопуудыг гаргаж авах боломжтой юм. PET/CT–ийн оношилгоог мэдрэл, зүрх судасны өвчнүүд, үрэвсэлт болон халдварт эмгэгүүд, хавдрын өвчнүүдэд хийдэг бөгөөд өвчний үе шатыг зөв тогтоох,эмчилгээг илүү оновчтой хийх, шаардлагагүй эмчилгээнээс зайлс хийхэд эмчид тусална.

Цөмийн анагаах ухаан олон төрлийн цацраг идэвхт шинэ эм, техник технологи ашиглан эсийн түвшинд оношлох молекул оношилгоо, түүнчлэн оношлоод-эмчлэх чиглэл рүү давшингуй хөгжиж байна.

Цөмийн цацрагаар таримал ургамлын ургац, чанар болон хүрээлэн буй орчны сөрөг нөлөөллийг тэсвэрлэх чадваруудыг эрс сайжруулах замаар ургамлын мутант сорт, хэлбэрүүдийг шинээр гарган авч, газар тариалангийн үйлдвэрлэлийн үр ашгийг нэмэгдүүлэх ажил өндөр хөгжилтэй орнуудад 50 гаруй жил амжилттай хийгдэж байгаа бөгөөд 2018 оны байдлаар дэлхийн хэмжээнд 220 төрөл зүйлийн 3475 мутант сорт гаргажээ.

Монголын эрдэмтэд эх орныхоо хөрс, цаг уурын нөхцөлд зохицон ургах чадвартай, ган, хүйтрэлт, өвчин, хортон, налалт зэрэг гадаад орчны тохиромжгүй нөхцөлд тэсвэртэй, биохими-технологийн чанар сайтай, арвин ургац бүхий таримлын шинэ сорт бүтээн нутагшуулах ажлыг 1959 оноос хийж эхлэн буудай, арвайн олон сортыг гарган нутагшуулсан байдаг.

ХААИС-ийн Ургамал, газар тариалангийн хүрээлэнгийн судлаачид ОУАЭА-ийн төсөл хэрэгжүүлэн буудайн үрийг цацрагаар үйлчлүүлэн арвин ургацтай, эрт болцтой, чанар сайтай мутант сортууд бүтээж, зарим сортыг Улсын сорт сорилтын комисст шилжүүлэн, ирээдүйтэй сортоор батлуулснаас гадна арвай, тосны рапс, шар буурцаг, вандуй, цагаан будааны богино болцтой, ургац өндөртэй монгол сортуудыг цөмийн технологи ашиглан мутацийн аргаар бүтээхээр ажиллаж байна.

Мал аж ахуйн салбарт цөмийн технологи ашиглах төслийг 1988 оноос ОУАЭА-ийн тусламжаар хэрэгжүүлж эхлэн ХААИС-ийн Мал аж ахуйн эрдэм шинжилгээний хүрээлэнд Радиоиммунолгийн бага хүчин чадлын лаборатори байгуулснаар тухайн үеийн саалийн фермийн үнээний ороог илрүүлэх, хээл авалтыг эрт оношлох, нөхөн үржихүйн зохицуулалтад оролцдог төрөл бүрийн дааврын шүүрэл, түүгээр дамжих явагдах шууд ба урвуу үйчлэлтэй холбон төсөөлөхөд цөмийн технологи үр дүнтэй хэрэглүүр болж байжээ. Мөн цөмийн технологи ашиглан Монгол орны зонхилох хэв шинжийн бэлчээр, холимог ба багсармал тэжээл, түүнд ашиглах боломжтой зарим ургамлын шимт чанарын үнэлгээг гаргасан байна.

Улсын мал эмнэлгийн ариун цэврийн төв лаборатори ОУАЭА-ийн төсөл хэрэгжүүлэн малын гаралтай түүхий эд, бүтээгдэхүүнд пестицид, хүнд металл, эм антибиотикийн үлдэгдлийг тодорхойлох, цацрагийн хяналт, дүгнэлт гаргах, энэ чиглэлээр улсын хэмжээний стратеги бодлого боловсруулж, хэрэгжүүлэхэд оролцох, шинжилгээний шинэ арга, стандарт боловсруулах ажил гүйцэтгэж байна.

Мөн цөмийн технологийг Аж үйлдвэрийн салбарт–ашигт малтмалын эрэл, хайгуул, олборлолт, бүтээгдэхүүн, үйлдвэрийн процессын хяналтын үйл ажиллагаанд; Байгаль орчныг хамгаалах салбарт–агаарын тоосонцрын бохирдол, усны менежментийн судалгаанд; Хяналт, шалгалтын салбарт–хүнсний аюулгүй байдал, мэргэжлийн шарлагын хяналт, хил гааль болон шүүхийн шинжилгээнд; Боловсрол, шинжлэх ухааны салбарт–цөмийн физик, технологийн судалгаа-хөгжүүлэлт, цөмийн салбарын мэргэжлийн хүний нөөцийг бэлтгэх зэрэг чиглэлээр цөмийн арга, технологийн өргөн ашиглаж байгаа жишээ олон бий.

* * *

            Ийнхүү цөмийн физикийн шинжлэх ухаан нь материйн гүн рүү нэвтрэн орон зайн мухар дахь эгэл бөөмсийн бүтцэд “археологийн малтлага хийх”, цаг хугацааг сөрөн орчлонгийн төрсөн өдрийг тогтоож “ургийн модыг нь зурах”, хязгааргүй огторгуйн алсад астрономитой эвсэн “ертөнцийн хар нүхийг дайлаар мордох” зэрэг асар өргөн цар хүрээтэй суурь судалгааныхаа хажуугаар эх дэлхийнхээ газар шороон дээр бууж, технологи хэлбэрээр нутагшин, хүн ардаа эмчлэх, хүнс тэжээл арвижуулах, хүрээлэн буй орчноо хамгаалах, эрдэс баялгаа ашиглах, шинэ материал бүтээхэд инновацийн үр өгөөжөө өгсөөр байх болно.

 

Профессор С.Даваа

Цөмийн энергийн комиссын Ажлын албаны ажилтан

2019-12-19