Владимир Кессельман - На кого упало яблоко

• Название: На кого упало яблоко
• Автор: Владимир Кессельман
• Издательство: Ломоносовъ
• Жанр: Научпоп
• Год: 2014
• ISBN: 978-5-91678-135-9

Каждое открытие в физике — лишь последнее звено в длинной череде исследований, опытов и наблюдений. Ученые часто идут параллельными путями и приходят к одним и тем же выводам одновременно — или почти одновременно. И так уж сложилось, что многие законы носят не имена первооткрывателей, а тех, кто лишь обнародовал то, что прежде открыли другие. Борьба за приоритет сопровождает почти все великие научные достижения, и поэтому, по выражению Роджера Бэкона, «наука смотрит на мир глазами, затуманенными всеми человеческими страстями». Ньютон, Лейбниц, Гук, Гюйгенс, сотни других ученых пылко сражались за публичное признание своего первенства — и эта драматически схватка самолюбий продолжается по сей день…

Владимир Кессельман — популяризатор науки, автор многих книг, живет в Израиле.

Книга изготовлена в соответствии с Федеральным законом от 29 декабря 2010 г. № 436-ФЗ, ст. 1, п. 2, пп. 3. Возрастных ограничений нет

---

В первом послевоенном интервью Отто Ган сказал, что Мейтнер была у него младшим научным сотрудником, а впоследствии притворялся (или уже верил в это?), что вообще о ней не слышал. В течение многих лет стол, за которым Мейтнер работала в Берлине, вместе со всеми приборами, собранными ею для проведения ключевых экспериментов, был выставлен в Немецком музее Мюнхена. На прикрепленной к этому экспонату табличке значилось: «Arbeitstisch von Otto Hahn» («Рабочий стол Отто Гана»). Ган настолько разочаровал Фрица Штрассмана, что тот отказался от 10 процентов Нобелевской премии, которые Ган предложил ему[159]. Лиза Мейтнер была тяжко оскорблена тем, как поступил с ней ее многолетний сотрудник Ган; впрочем, она объясняла его поступок тем, что он пытается вычеркнуть из памяти недавнее прошлое Германии.

А что с Идой Ноддак? Она попыталась присвоить себе честь открытия деления ядер урана. Но ученые с этим не согласились. Пионерская идея Ноддак, высказанная во время критики экспериментов Ферми, оказалась забыта и не отражена ни в одном из физических справочников.

Властелины кольца

На заре физики атомного ядра большинство основополагающих открытий было сделано с использованием природных источников радиоактивного излучения с энергией всего лишь несколько МэВ и простейших детектирующих устройств. Со временем экспериментальные установки становились все сложней. Развивалась техника ускорения и детектирования частиц. Успехи в физике ядра и элементарных частиц все в большей степени определялись прогрессом в этих областях. Наступила эра ускорителей заряженных частиц.

В 1929 году молодой профессор Калифорнийского университета Эрнест Орландо Лоуренс понял, что осуществить резонансное ускорение частиц возможно не только на прямолинейной траектории. Он взял металлический полый цилиндр примерно тех же пропорций, что и банка из-под шпрот, разрезал его вдоль оси и раздвинул половинки (их сейчас называют дуантами). Эту разрезанную банку надо вложить между полюсами электромагнита, а в ее центре поместить источник не особенно быстрых заряженных частиц, подчиняющихся законам ньютоновской механики. В постоянном магнитном поле они станут закручиваться и двигаться по окружностям фиксированного радиуса (разумеется, в камере должен быть вакуум).

Такое устройство можно превратить в ускоритель. Для этого в зазоры между дуантами надо подать переменное электрическое поле, частота которого совпадает с частотой вращения частиц (последняя зависит от заряда, напряженности магнитного поля и массы частиц и не зависит от их скорости). Сам Лоуренс поначалу называл свое изобретение протонной каруселью, но вскоре оно стало именоваться циклотроном.

Открытие Лоуренса оказало сильнейшее влияние на дальнейшее развитие ядерной физики. Небольшое деревянное здание, в котором производились его первые эксперименты, дало начало грандиозной радиационной лаборатории в Беркли, раскинувшейся на берегу моря на живописных холмах Сан-Франциско. Но на пути ускорения частиц в циклотроне лежит принципиальная трудность. По мере ускорения частицы в соответствии со специальной теорией относительности растет ее масса. Это приводит к нарушению процесса — через определенное число оборотов магнитное поле вместо ускорения начинает тормозить частицы, траектория их изменяется, и ускоряемая частица может просто «врезаться» в стенку. Чтобы релятивистские частицы продолжали разгоняться в резонансном режиме, нужно либо постепенно увеличивать напряженность магнитного поля (тем самым уменьшая радиус их траектории), либо уменьшать частоту колебаний электрического потенциала на дуантах, заставляя ее следовать за снижением частоты обращения частиц, либо согласованно менять параметры обоих полей.

Вся история ускорителей почти до самого последнего времени — это изобретение способов синхронизации движения частиц в такт с переменным электрическим полем. В феврале 1944 года В. И. Векслер[160] выдвинул революционную идею, как преодолеть энергетический барьер циклотрона. Она была настолько проста, что казалось странным, почему к ней не пришли раньше. Идея состояла в том, что при резонансном ускорении частоты обращения частиц и ускоряющего поля должны постоянно совпадать, иными словами, быть синхронными. При ускорении тяжелых релятивистских частиц в циклотроне для синхронизации предлагалось изменять частоту ускоряющего электрического поля по определенному закону (в дальнейшем такой ускоритель получил название синхроциклотрона). Сам принцип ускорения был назван «принципом автофазировки».

В 1944 году, когда родился термин «автофазировка», Векслеру было 37 лет. Над проблемой синхронизации размышляли многие, и считалось, что она не имеет решения. Но Векслер этого не знал и поэтому… решил ее. Так получилось, что недостаток образования превратился для него в достоинство. Вот что рассказывал Е. Л. Фейнберг[161], фактический соавтор открытия. В феврале 1944 года Векслер попросил у него книгу Беккера «Электронная теория», а затем сообщил, что, основываясь на первой ее главе, придумал ускоритель. Фейнберг указал на проблему устойчивости, а Векслер… даже не сразу понял, о чем речь. Но на следующий день он позвонил Фейнбергу и предложил идею другого ускорителя, который сейчас называется «синхротрон». Фейнберг засел за расчеты и понял, что «получилось устойчиво…».

А потом… Что произошло потом, не совсем ясно. Вот как об этом пишет дубненский физик А. Расторгуев[162]. Векслер повторил в упрощенном варианте выкладки Фейнберга и подготовил работу к печати. Статьи с описанием ускорителей нового типа и обоснованием принципа автофазировки в том же 1944 году были опубликованы в «Докладах Академии наук». Не ищите в них упоминаний о Фейнберге. Их нет, как нет их и во всех последующих работах Векслера. Евгений Фейнберг, получается, подарил Векслеру математическое обоснование принципа автофазировки.

Как пишут люди, владеющие вопросом, проблема авторства широко обсуждалась в ФИАН. Правда, в кулуарах. Не взял в соавторы — ладно, но почему не выразил хотя бы благодарности? Мнения на этот счет разные. Нобелевский лауреат В. Л. Гинзбург со свойственной ему солдатской прямотой назвал Векслера «сукиным сыном». Фейнберг был более сдержан. Он говорил, что долгое время был другом Векслера, но потом увидел в нем безграничное честолюбие, которое подминает под себя всё. Ученикам Векслера, в особенности дубненским, трудно будет с этим согласиться. Они видели и помнят другого Векслера, а о вкладе Фейнберга многие до самого последнего времени вообще не слышали. Этому способствовал сам Фейнберг. Он молчал шестьдесят лет. Почему? Трудно сказать. Может быть, он чувствовал себя обязанным Векслеру? Ведь Векслер выручил его в трудную минуту. После аспирантуры у Фейнберга были проблемы с работой, и Векслер, в то время партийный секретарь ФИАН, помог ему устроиться в институт.

Когда Векслер представил свою работу на ежегодный институтский конкурс, ее приняли холодно. Вернее, не приняли, а отклонили. А в жюри входил Фейнберг… И тогда Векслер решил доказать явление автофазировки на опыте. При поддержке С. И. Вавилова, который к тому времени был уже не только директором ФИАН, но и президентом Академии наук, он приступает к строительству первого синхротрона.

Интерес к работе над синхротроном резко усилился после события, случившегося осенью 1945 года. Эдвин Макмиллан[163] — физик, получивший известность еще до войны открытием первых трансурановых элементов нептуния и плутония, опубликовал статью, в которой описал новые идеи, совпадающие с идеями Векслера. История как будто повторилась. Векслер ни словом не упомянул Фейнберга, Макмиллан ни словом не упомянул Векслера, хотя работа того уже была опубликована на английском. Складывалось впечатление, что он его просто не читал. Так оно потом и оказалось. Векслер расстроился. Намечалась удручающая перспектива борьбы за приоритет… И тут очередной поворот сюжета: Лоуренс, изобретатель циклотрона, указал на приоритет Векслера. О Векслере заговорили все агентства мира… Векслер стал знаменит.

Ему дали лабораторию. Из соображений секретности она получила название «эталонной». А на дворе уже была холодная война, уже прозвучала речь Черчилля в Фултоне, и в Советском Союзе развертывалась борьба с космополитизмом и низкопоклонством перед Западом. Началась гонка вооружений. В ноябре 1946 года американцы соорудили и запустили протонный фазотрон — первый ускоритель, основанный на принципе автофазировки. Строились синхротроны, фазотроны, синхрофазотроны… Векслер всегда ставил перед собой высокие цели. Синхрофазотрон был одной из них. И в марте 1957 года ускоритель был построен.

Дубненский синхрофазотрон был выдающимся инженерным достижением, внушительной демонстрацией возможностей науки и техники. Электромагнит массой 36 тысяч тонн до сих пор остается самым большим магнитом на Земле. Великий Бор приезжал в Советский Союз. Он был в Дубне. Ему показали синхрофазотрон. Бор сделал заявление для прессы, что восхищен смелостью инженерной мысли советских ученых. Что касается Нобелевской премии, то Векслер мог получить ее за автофазировку. Он дважды номинировался, и оба раза с Макмилланом, и оба раза не получил. Камнем преткновения стало экспериментальное подтверждение, практическая реализация идеи. Американская сторона соответствующие материалы представила, а в Советском Союзе все связанное с синхротроном было засекречено. Одному Макмиллану Нобелевскую премию присуждать не стали. Свою премию он получил вскоре по химии, вместе с соотечественником Гленом Сиборгом, за открытия сверхтяжелых элементов нептуния и плутония. Косвенно, впрочем, и за автофазировку тоже. А дважды за один и тот же результат Нобелевскую премию не дают.