Научная программа Лаборатории ядерных реакций (ЛЯР) включает эксперименты по синтезу и исследованию ядерно-физических и химических свойств новых сверхтяжелых элементов, изучению реакций слияния-деления и многонуклонных передач при столкновении тяжелых ионов; исследованию свойств ядер на границе нуклонной стабильности и механизмов ядерных реакций с ускоренными радиоактивными ядрами, а также взаимодействия тяжелых ионов с различными материалами (полимеры, полупроводники, электронные компоненты космической техники и т. д.).
За последние годы в ЛЯР было синтезировано шесть новых химических элементов с атомными номерами 113–118 и около 50 новых изотопов трансактиноидных элементов. Впервые получено прямое экспериментальное доказательство существования «острова стабильности» сверхтяжелых элементов с центром вблизи Z = 114 и N = 184.
Ярким событием 2012 года стало официальное признание совместным комитетом Международных союзов чистой и прикладной химии (IUPAC) и физики (IUPAP) приоритета российско-американского коллектива ученых в открытии на ускорительном комплексе ЛЯР ОИЯИ новых сверхтяжелых элементов таблицы Д. И. Менделеева − 114 и 116. Эти элементы названы флеровий (Fl) − в честь Лаборатории ядерных реакций и ее основателя академика Г. Н. Флерова — и ливерморий (Lv) — в честь Ливерморской национальной лаборатории и города Ливермора (США).
Большим историческим достижением лаборатории также стал синтез самого тяжелого на сегодняшний день 118-го элемента, завершающего седьмой период Периодической таблицы. Он получил официальное название оганесон (Og) в честь научного руководителя ЛЯР академика Юрия Цолаковича Оганесяна.
В лаборатории успешно развиваются исследования химических свойств сверхтяжелых элементов с Z = 112, 113 и 114. В частности, установлено, что элемент 112 по своим химическим свойствам является более тяжелым гомологом Zn-Cd-Hg, т. е. относится к 12-й группе Периодической таблицы Д. И. Менделеева.
Сегодня флагманской установкой лаборатории является Фабрика сверхтяжелых элементов (СТЭ) — уникальный комплекс на базе сильноточного циклотрона ДЦ-280. Этот ускоритель, созданный в ЛЯР в рамках проекта DRIBs-III, способен выдавать пучки тяжелых ионов с интенсивностью до 60 триллионов частиц в секунду, что в 10 раз превосходит показатели установок предыдущего поколения.
Ключевые задачи Фабрики СТЭ — синтез новых сверхтяжелых элементов и их изотопов, а также исследование ядерных и химических свойств сверхтяжелых ядер. За 2020–2025 годы на Фабрике СТЭ зарегистрировано более 250 новых событий синтеза сверхтяжелых ядер, в том числе целый ряд ранее неизвестных изотопов: 286Mc, 264Lr, 275Ds, 276Ds, 272Hs, 268Sg, 288,289Lv и 280Cn. В 2021 году на Фабрике было получено столько ядер московия и флеровия, сколько всем лабораториям мира удалось синтезировать за весь предшествующий период исследований.
Фабрика СТЭ оснащается современными экспериментальными установками, включая газонаполненные сепараторы DGFRS-II и GRAND. Для изучения химических свойств сверхтяжелых элементов создается новый экспериментальный комплекс, который будет включать магнитный газонаполненный сепаратор GASSOL, криогенную газовую ионную ловушку и новую химическую установку.
Прикладные работы ЛЯР связаны с исследованиями в области нанотехнологий, радиационной стойкости материалов и модификации поверхностей. Их дальнейшее развитие предполагает создание специализированного корпуса, оснащенного современным аналитическим и испытательным оборудованием (совместный проект ОИЯИ и ГК «Роснано»).
Особое место в прикладных исследованиях ЛЯР занимает создание ускорительных комплексов тяжелых ионов для промышленного производства трековых мембран: циклотрон ДЦ-60 для Евразийского государственного университета (Астана, Казахстан); циклотрон ДЦ-110 для компании «НАНОКАСКАД» особой экономической зоны «Дубна». В последние годы существенно возрос объем экспериментов по тестированию электронных компонентов в интересах Федерального космического агентства (Роскосмос).
Исследования проводятся в широком международном сотрудничестве со странами-участницами ОИЯИ и ведущими ядерно-физическими центрами мира.
