Файл: Боруля, В. Л. Именем жизни.pdf

Есть они в науке и технике. Человек начал исполь­ зовать электричество, ничего еще не зная о его зако­ нах. Ныне создано ужасающее своей мощью атомное и термоядерное оружие, на планете действуют и строятся десятки атомных электростанций. Ученые подходят к тому порогу, за которым открываются ослепительные перспективы укрощения термоядер­ ной энергии. И все это происходит тогда, когда эле­ ментарные частицы, а также законы, которые ими управляют, еще далеко не познаны.

Какая сила держит протоны и нейтроны в ядре? Почему одни ядра никак не хотят уходить с наси­ женных мест, а другие с легкостью необыкновенной покидают родные пенаты? Сотни вопросов.

Вядерной физике ведущей по-прежнему остается задача проникновения в тайны строения атомного ядра и внутриядерных процессов. И чем фундамен­ тальнее становятся наши знания, тем все более слож­ ными видятся возникающие проблемы.

30 сентября 1905 года в журнале «Анналы физи­ ки» появилась совсем небольшая, всего на три стра­ нички, статья Альберта Эйнштейна «Зависит ли инертность тела от содержания в нем энергии».

Вэтой статье не известный никому автор доказы­ вал, что в недрах вещества скрыты колоссальные за­ пасы энергии. Их полная величина равна массе взя­ того вещества, помноженной на квадрат скорости света. Вот она, формула атомного века:

Е= т с 2

Какая же колоссальная энергия заключена в кро­ хотном кусочке вещества, если скорость света равна 300 тысячам километров в секунду? Ученые подсчи­ тали, что в нескольких килограммах вещества содер­ жится энергия, эквивалентная той, которую выраба­ тывают в настоящее время все электростанции мира.

79

Сегодня мы прекрасно сознаем, что атомная и даже термоядерная энергия лишь ничтожная доля энергии, которую содержит в себе вещество. Научить­ ся использовать эту колоссальную внутриатомную энергию — такова задача науки после открытия Эйнштейна.

«Увидеть, открыть, познать, использовать» — это, пожалуй, суть того, во имя чего развитые промыш­ ленные государства строят новые реакторы, новые ускорители, бомбардируя все более и более мощными «ядробойными» снарядами броню ядерных мишеней.

Загляните мысленно в светлый вместительный зал, где расположен знаменитый дубнинский синхро­ фазотрон. Здесь царство автоматики и электроники, множество световых табло, зеленоватых зрачков сиг­ нальных ламп, рычажков и кнопок пульта. Один вид их настраивает на мысль, что писатели-фантасты могли бы рисовать пульты управления грядущих звездных кораблей прямо отсюда, с дубнинского син­ хрофазотрона. Здесь невольно думаешь: какие же талантливые головы спроектировали, сконструиро­ вали это сложное сооружение, какие умелые руки изготовили и смонтировали это тонкое оборудование, каких вершин достигла за годы Советской власти наша страна!

За кажущимся хаосом всевозможных устройств — инженеры называют их КИПиА (контрольно-измери­ тельные приборы и автоматика) — громада пузырько­ вых камер, за ними высокая массивная стена. Там — синхрофазотрон, установка для ускорения заряжен­ ных частиц. Высокочастотные поля многократно под­ талкивают частицы в такт их движению. Всего за не­ сколько секунд частицы проходят путь, соизмеримый с расстоянием между Землей и Луной.

Одним из самых «сногсшибательных» достиже­ ний ядерной физики нашего века явилось открытие

80

особой симметрии природы, которая заключается в том, что у каждой частицы существует двойник — античастица, обладающая теми же характеристиками, но противоположным электрическим зарядом.

Электрон — позитрон, протон — антипротон, ней­ трон — антинейтрон, тела — антитела, мир — анти­ мир. Все это совсем недавно было лишь предположе­ нием английского физика-теоретика Поля Дирака и прерогативой писателей-фантастов.

Дубна проверяет фантастику на реальность. Вот мчится поток протонов, мчится со скоростью, близ­ кой к световой, мчится, чтобы вместе с ударом в ме­ таллическую мишень вызвать к жизни не только кас­ кад новых частиц, но и поток чрезвычайно редких антипротонов.

Магнитное поле отклоняет антипротоны, форми­ рует их в пучок антивещества и направляет в огром­ ную ванну из нержавеющей стали, наполненную пе­ регретым пропаном. Здесь-то и происходит встреча мира с антимиром, встреча, в ходе которой возникает аннигиляция — взаимное уничтожение. Встреча жар­ кая — аннигиляция рождает энергию в тысячу раз большую, чем при ядерном делении. Разгадывая эту тайну, человек подбирается к безграничным силам.

Пока столкновения частиц с античастицами очень редки, но «микровзрывы» можно увидеть невоору­ женным взглядом: на мгновение вскипает пропан в ванне.

Пятисоттонная толща магнита. В нем узкий коло­ дец с оконцем на дне. Внимание! Ослепительная вспышка. Глухой хлопок. Как тут увидишь, если глаз невольно закрывается! Нужна тренировка, навык. Правда, независимо от навыков состояние пропановой ванны фиксирует фотопленка. Тысячи и тысячи мет­ ров пленки надо просмотреть, чтобы сравнить ре­ зультаты опытов, усмотреть в траекториях полета

частиц закономерность, осмыслить ее, вновь прове­ рить в сотнях экспериментов. Здесь нужны не только страстное желание, но огромная усидчивость во вре­ мени— дни, недели, месяцы, годы.

Для изучения античастиц необходимы ускорители на энергию в десятки миллиардов электрон-вольт. Чем выше энергия, тем большие перспективы. Судите сами. Наблюдать антипротоны удалось лишь тогда, когда появился ускоритель в 6— 10 миллиардов элек­ трон-вольт. На ускорителе в 30 миллиардов элек­ трон-вольт ученые впервые обнаружили антидей­ терий.

А теперь — в Серпухов. Поблизости от него со­ оружен самый мощный в мире сильнофокусирующий синхротрон, рассчитанный на ускорение протонов до энергии в 70 миллиардов электрон-вольт. Кольцо зала — полтора километра в окружности. Сто два­ дцать блоков электромагнита общим весом 22 тысячи тонн. Точность установки блоков воистину фантасти­ ческая— до 100 микрон. За время чуть более двух секунд пучок протонов делает 400 тысяч оборотов, преодолевая расстояние в 600 тысяч километров поч­ ти со скоростью света, и выходит на мишень. Это один цикл. В течение минуты проводят восемь циклов.

Такие скорости переходят возможную грань чело­ веческого восприятия. На помощь физикам пришли совершенные приборы. К примеру, счетчики Черен­ кова. Они «ловят» единственно те частицы, на кото­ рые их настроили, и имеют скорость быстродействия в одну стомиллионную долю секунды. Километры фотопленки со следами, оставленными частицами, просматривает теперь не только человек, но и спе­ циальные автоматические устройства, связанные с электронно-вычислительными машинами.

Серпуховский синхротрон позволил группе МОЛО­

82

дых ученых Института физики высоких энергий, воз­ главляемой профессором Ю. Д. Прокошиным, успеш­ но завершить эксперимент, в ходе которого были найдены ядра антигелия.

«Открытие ядер антигелия — следующего за водо­ родом элемента периодической системы Менделее­ ва— имеет важное принципиальное значение,— ска­ зал директор Института физики высоких энергий А. А. Логунов,— поскольку оно подтверждает теоре­ тические концепции существования антивещества. Наличие антивещества может иметь важнейшее зна­ чение для понимания процессов, происходящих во Вселенной, и хода ее эволюции».

Цена одного абзаца

Свет — это материя. Такое утверждение совсем недавно показалось бы абсурд­ ным даже посвященным в тайны физики. А в наши дни оно вошло в новейшие монографии абзацем, стра­ ничкой, параграфом. И для того чтобы это произошло, сотрудникам дубнинского объединенного института ядерных исследований потребовались не только время, не только обширные знания, но и большая убежденность, смелость (быть может, та, которую подчас называют риском).

Теоретики, правда, предсказывали, что фотон дол­ жен появляться в обличии ядерных частиц — вектор­ ных мезонов. Теоретики предсказывают — экспери­ ментаторы доказывают. В данном случае крупней­ шие лаборатории Соединенных Штатов Америки, Англии не смогли достичь сколько-нибудь обнадежи­ вающих результатов, хотя занимались этой пробле­ мой в течение шести лет.

В чем причина их неудач? Использовавшаяся ими

83

во время исследований пузырьковая камера (о ней мы упоминали выше в связи с опытами по выявле­ нию антипротонов) не давала нужной точности. Кроме того, камера была лишена избирательности, а требовалось из десятков, сотен тысяч ядерных пре­ вращений отобрать только немногие, необходимые.

Нужно было создать качественно новую аппара­ туру, новую установку, которая как минимум дол­ жна была обладать «солидными знаниями» в области электроники, кибернетики, оптики, химии и при этом имела бы большую чувствительность и надежность. Наконец, если учесть, что работать надо было с ча­ стицами, срок жизни которых миллиардная часть миллиардной доли секунды, то задача казалась невы­ полнимой...

И такая установка, поражающая специалистов одновременно своей сложностью и простотой отдель­ ных решений, была создана в Дубне. Установка по­ явилась на свет спустя всего лишь семь месяцев после зарождения идеи.

Прежде чем ринуться на поиски нового типа рас­ пада, надо было убедить довольно многочисленных скептиков в качествах созданной установки на чемлибо известном, легко проверяемом. Решили с по­ мощью установки понаблюдать за недавно открытым распадом эта-мезона на два кванта. Аппаратура по­ зволила не только наблюдать распад эта-мезона, но и измерить его массу.

Результаты были явно неожиданны для скепти­ ков и очень важны для группы ученых, занимав­ шихся распадом эта-мезонов, а для молодых физи­ ков они лишь подтверждали надежность аппара­ туры. И этой группе ученых, успевшей обрасти энту­ зиастами из Чехословакии, Польши, Демократиче­ ской Республики Вьетнам, на целую неделю отдали в распоряжение синхрофазотрон.

84

Интернациональная группа ученых, возглавляе­ мая Марленом Хачатуряном, впервые в мире сумела обнаружить взаимное превращение друг в друга ядерных частиц и фотонов, сумела сделать открытие, важное для понимания глубинных процессов, проис­ ходящих в материи.

Дает ли это открытие что-либо для народного хо­ зяйства страны? Сейчас нет. Но без такого рода от­ крытий невозможно себе представить дальнейшее развитие нашей физической науки.

«Охотники за трансурановыми элементами»

Дубненский Объединенный институт ядерных исследований не назовешь даже юношей. Он подросток,- родившийся шестнадцать лет назад, 26 марта 1956 года, когда страны социалисти­ ческого лагеря подписали соглашение об его учреж­ дении. Ныне он известен всему миру. За эти годы в институте работали помимо физиков из социалисти­ ческих стран ученые из Австрии, Англии, Голландии, Дании, Индии, Италии, Канады, Норвегии, АРЕ, Па­ кистана, США, Финляндии, Франции, ФРГ, Швеции, Швейцарии, Югославии. В нем побывали всемирно известные физики Н. Бор, Ф. Жолио-Кюри, П. Дирак, С. Пауэлл, П. Блекнет, X. Баба, Ф. Перрен и многие другие.

Лабораторию ядерных реакций (ЛЯР) института возглавляет академик Георгий Николаевич Флеров. Здесь-то и работают «охотники 'за трансурановыми элементами».

Открытие нового элемента происходит редко. Естественно, событие это столь же выдающееся,

85