К 70-летию первого ускорителя Дубны

В.И. Комаров. "Ядерная физика - интересная наука"

Пионерские исследования короткодействующих
протон-ядерных взаимодействий
на дубненском синхроциклотроне

В конце этого года исполняется 70 лет со дня рождения первого ускорителя Дубны - пятиметрового синхроциклотрона. Ускоритель был введен в действие 14 декабря 1947 года. "Систематические физические исследования начались практически сразу после пуска ускорителя. Это означало рождение в нашей стране новой области ядерной физики - высоких энергий". (Из книги "Первый ускоритель Дубны", Дубна, 1999)

Весной 1957 года профессор Михаил Григорьевич Мещеряков читал на физическом факультете МГУ курс лекций о нуклон-нуклонных взаимодействиях при высоких энергиях. Однажды во время перерыва между двумя часами лекции я подошел к нему, когда он прогуливался по коридору, и спросил, могу ли побеспокоить его вопросом. - Конечно, конечно, - дружелюбно ответил он. - Что вас интересует? - Михаил Григорьевич, я учусь на кафедре ускорителей отдела строения материи, но меня интересуют, собственно говоря, не ускорители, а именно строение материи. Мне стало известно, что на ускорителе, которым вы руководите, проводятся эксперименты с нуклон-нуклонными соударениями, о которых вы нам рассказываете. Можно ли попасть к вам на дипломную практику? - Конечно можно, но вас не беспокоит, что ускоритель находится не в Москве, и вы не сможете одновременно с работой на ускорителе слушать курсы, которые вам еще предстоят? - Разговор приобрел совершенно деловой характер, и оканчивая его, Михаил Григорьевич сказал мне, что сделает заявку на меня в деканате. Я был невероятно обрадован и с трудом концентрировал внимание на содержании второй части лекции.

Вскоре были сданы экзамены весенней сессии, и можно было готовиться к поездке на таинственную "Волгу". Я пренебрег возможностью остаться в Москве на время ярчайшего события того времени - Московского международного фестиваля молодежи и студентов - и выехал с тремя однокурсниками на электричке в Дмитров. Был яркий июньский день, и мы сразу же разглядели на вокзальной площади грузовик, на лобовом стекле которого висела небольшая бумага со скромной надписью "Волга". Вместе с незнакомыми попутчиками мы разместились в открытом кузове грузовика. Миновали скульптурный памятник Кирову и выехали с ветерком на зеленые просторы Подмосковья. Примерно через час увидели на повороте грандиозную каменную фигуру Сталина, и водитель, приостановившись, сказал нам, что сначала мы заедем в Подберезье, а потом вернемся сюда и он отвезет нас на место. Забавно, что название Дубна почему-то еще нигде не фигурировало. Познакомившись с Подберезьем, мы приехали в небольшой, скорее поселок, чем город, уютно разместившийся среди высоких сосен. В отделе кадров нас направили в двухэтажный только что построенный и еще не заселенный дом. Попросили быть поаккуратнее, потому что временно размещают нас в квартире, предназначенной для семьи приезжающего из ГДР профессора Гейнца Позе.

Утром следующего дня мы получили пропуска на территорию с забавным названием - ляповская площадка. Нас принял директор лаборатории в новом, незадолго до того введенном в строй корпусе. Директором оказался, к моему удивлению, не Михаил Григорьевич, а не известный мне Венедикт Петрович Джелепов. Разместив нас в своем кабинете, Венедикт Петрович коротко рассказал о лаборатории и стал по очереди спрашивать нас, есть ли уже какие-то планы для дипломных работ. Один из нас, Толя Вовенко, проявил желание практиковаться в лаборатории создаваемого и еще не введенного в строй синхрофазотрона, другой, Игорь Фаломкин, проявил свою осведомленность о том, что в этой лаборатории работает Бруно Максимович Понтекорво, и выразил желание делать дипломный проект в его отделе. Венедикт Петрович благосклонно принял эти пожелания, но когда очередь дошла до меня и я сообщил, что хочу работать под руководством Мещерякова, легкая тень сомнения скользнула по его лицу. Конечно, он понимает мое желание и не возражает. Только позже я узнал, что Мещеряков совсем недавно отстранен с поста директора созданной им лаборатории и руководит теперь сектором протон-протонных исследований.

На следующий день я пришел в этот сектор, но Михаил Григорьевич оказался в отпуске, и знакомить меня с сотрудниками пришлось его заместителю В.П.Зрелову. Валентин Петрович провел меня по комнатам отдела и познакомил с Л.С.Ажгиреем, В.И.Петрухиным, Л.М.Сороко и другими сотрудниками. Наибольшее впечатление произвел на меня Юрий Константинович Акимов, который, в отличие от всех остальных, рекомендовавших начать с чтения их публикаций, сразу же предложил приступить к монтажу и настройке электронно-ламповой схемы, предназначенной для поиска реакции, запрещенной законом сохранения изотопического спина. Вот это деловой подход, решил я и тут же засел за монтажный стол.

Группа М.Г.Мещерякова, 1959 год.

Так началась моя работа в секторе Михаила Григорьевича. Он буквально еженедельно проводил в своем секторе семинары, на которых обсуждались текущие работы или заслушивались сообщения сотрудников о свежих научных новостях. Энергии Михаила Григорьевича хватало даже для дипломника. Как-то, проходя по коридору и слегка придерживая меня за локоть, он сказал: "Владимир Иванович, мне кажется, вы слишком увлеклись электроникой, побольше занимайтесь физикой, а ядерная электроника от вас не уйдет. Ядерная физика - интересная наука, а что такое ядерная электроника? Это, в сущности, одни "эр-це" цепочки...".

Один из семинаров сектора показался мне довольно необычным, потому что обсуждение докладываемой работы проходило особенно оживленно и даже несколько нервно. Докладывал результаты своего эксперимента на синхроциклотроне молодой человек, очень энергичный и уверенный в своих словах. Это был аспирант Михаила Григорьевича Георгий Александрович Лексин, в общении просто Гера. В качестве диссертационной работы ему было предложено измерить сечения упругого протон-дейтронного и квазиупругих протон-протонного и протон-нейтронного рассеяний на дейтроне. Такие эксперименты были здесь начаты немного раньше, еще в Гидротехнической лаборатории (предшественнике Института ядерных проблем АН СССР и затем Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ) при энергии 460 МэВ, но измерения упругого рассеяния велись при малых углах рассеяния. Гера же, из "чувства полноты коллекции", как он говорил, продвинулся в область больших углов и обнаружил, что пик в этой области, известный при малых энергиях, удивительным образом сохранился. Удивительным потому, что при сравнительно невысоких энергиях пик можно было объяснить механизмом подхвата, но при энергии 660 МэВ такое объяснение никак не проходило, так как требовало слишком высокоимпульсных компонент в дейтроне, которых у него нет. Получалось, что протон рассеивается назад на дейтроне, передавая ему импульс около гэва, и это при том, что дейтрон - рыхлая нуклонная пара с энергией связи в 2,3 МэВ. Картина, просто нелепая для физика.

Таким образом, аспирант получал ускорительное время для уточнения канонических данных, а кроме этого измерял еще что-то несуразное. Михаил Григорьевич стерпел такое самоуправство, но проявил при обсуждении максимум требовательности к процедуре измерения и вполне понятный оттенок недоверия. К сожалению, сам он не участвовал именно в этих измерениях, хотя считал своим долгом экспериментатора проводить сеансы и не гнушался даже перетаскиванием тяжелых блоков железобетонной защиты, если это было надо для успеха эксперимента. Гера пользовался доступной ему методикой сопряженных телескопов, которая требовала дотошной процедуры подстраивания аппаратуры. Ошибиться тут было немудрено, тем более, что в сеансах ему помогал только один малоопытный сотрудник сектора.

Неудивительно, что при обсуждении Михаил Григорьевич требовал от докладчика множество деталей, особенно о контрольных процедурах. Мне такая требовательность очень понравилась, потому что я был поклонником таланта П.Н.Лебедева, сумевшего измерить давление света. Здесь на моих глазах обсуждалось давление быстрых протонов на легчайшее рыхлое ядро дейтерия, и это тоже требовало экспериментального искусства. Рассеяние протонов назад дейтерием было невозможно объяснить известными представлениями о рассеянии отдельными нуклонами дейтрона, нуклоны здесь действовали совместно. В сущности, это было первым наблюдением такого явления, позже названного А.М.Балдиным кумулятивностью. В конечном счете Михаил Григорьевич позволил Лексину опубликовать результаты, но без своего соавторства. Научная осторожность его проявилась в желании проверить необычный эффект другой методикой. Использование магнитного спектрометра показало, что, действительно, протоны выбивают из дейтериевой мишени дейтроны, вылетающие вперед под углом 7,6 градуса.

Позже Георгий Александрович вспоминал волнующий для него момент, когда М.Г. позвал его в свой кабинет и разложил на столе большой лист миллиметровки с данными об обратном протон-дейтронном рассеянии. Сперва прикрыв рукой точки, он сказал: "Ну, посмотрите: вот ваша точка, а вот наша". Точки практически совпадали. Явление обратного протон-дейтронного рассеяния было надежно открыто. Но заодно в экспериментах сектора Мещерякова обнаружилось, что дейтроны выбиваются и из мишеней, не содержащих свободных дейтронов, - из литиевых, бериллиевых и углеродных. Вот это явление было воспринято как совершенно неожиданное и выдающееся.

Такой энтузиазм представляется сейчас довольно неоправданным. Ведь уже было известно, что волновая функция легких ядер содержит дейтронную компоненту, это проявлялось хотя бы в испускании дейтронов из ядер под действием гамма-квантов низких энергий. И если Лексин показал, что протоны рассеиваются свободным дейтроном, то почему им не рассеиваться на внутриядерных "дейтронах"? Эксперимент показывал лишь, что способность рассеивать высокоэнергичные протоны у внутриядерных дейтронных кластеров такая же, как и у свободных дейтронов. И если для выбивания дейтронов из ядер предполагалось, что в ядрах есть специальные состояния - флуктоны, то следовало бы признать, что и сами свободные дейтроны частично являются флуктонами. В сущности, флуктуационная гипотеза Дмитрия Ивановича Блохинцева, вызванная экспериментами Мещерякова, именно это и утверждала. Но авторы эксперимента полагали, что им удалось открыть флуктон в сложных ядрах и спустя несколько лет подали заявку на открытие явления прямого выбивания дейтронов из атомных ядер нуклонами высоких энергий. Открытие было подтверждено дипломом Государственного комитета по изобретениям и открытиям СССР в 1979 году с приоритетом 1957-го. Что же касается первого наблюдения самого явления кумулятивного взаимодействия протона с нуклонной парой, оно никогда не воспринималось как открытие.

(Продолжение следует.)

Об авторе. Владимир Иванович Комаров - доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник научно-экспериментального отдела физики промежуточных энергий Лаборатории ядерных проблем имени В.П.Джелепова.