К 50-летию Лаборатории высоких энергий

Фундаментом Лаборатории высоких энергий является синхрофазотрон. Сегодня его рождение многие связывают с ФИАНом, где разрабатывался его технический проект и была создана модель. Несомненно, своим рождением синхрофазотрон, в первую очередь, обязан ФИАНу, где в 1944 году Владимиром Иосифовичем Векслером был сформулирован принцип автофазировки, который лег в основу работы синхрофазотрона. Но в сути своей этот принцип указывал не один путь в создании новых ускорителей, а несколько. На этом принципе работают также синхротроны и синхроциклотроны.

Все три типа ускорителей практически одновременно стали проектироваться сразу после войны как на Западе, в основном, в США, так и в Советском Союзе в условиях совершенной секретности. Секретность была вызвана тем, что развитие ускорителей шло в рамках проекта создания атомной бомбы. Сами по себе ускорители к бомбе не имели отношения, но, по воспоминаниям М.Г. Мещерякова, на них возлагали надежду в скорейшем получении точной теории ядерных сил, что было крайне желательно при расчетах бомбы ("Михаил Григорьевич Мещеряков. К 90-летию со дня рождения". Дубна, ОИЯИ, 2000). Но все оказалось не так просто, как думалось поначалу, и, к слову сказать, такая теория до сих пор не создана.

В Советском Союзе первый синхротрон, то есть ускоритель электронов, был создан в ФИАНе по инициативе и под руководством В.И. Векслера и пущен в декабре 1947 года. Первый синхроциклотрон, то есть ускоритель протонов, был создан по инициативе И.В. Курчатова под руководством М.Г. Мещерякова. Он был пущен в декабре 1949 года в Ново-Иваньково (ныне Дубна).

Сегодня мало кто знает, что в Советском Союзе идею создания ускорителя типа синхрофазотрона впервые выдвинул в 1946 году академик Украинской АН Александр Ильич Лейпунский. Из всех типов ускорителей, основанных на автофазировке, синхрофазотрон в техническом отношении представляет собой самую сложную установку, и в то время многие сомневались в возможности создания такого ускорителя. Некоторые даже открыто выступали против такого предложения. Но теоретически синхрофазотрон значительно повышал энергию ускоренных протонов по сравнению с возможностями синхроциклотрона. А с научной точки зрения эксперименты с протонами высоких энергий, по мнению части физиков, в том числе и Лейпунского, представлялись очень заманчивыми и более интересными, нежели эксперименты с электронами, поэтому Александр Ильич, уверенный, что все получится, смело взялся за реализацию своей идеи.

В 1947 году под его руководством в Лаборатории "В" недалеко от станции Обнинское (ныне Обнинск) была начата разработка такого ускорителя (название "синхрофазотрон" в дальнейшем дал ему В.И. Векслер). Была создана специальная ускорительная группа, в которой заместителем А.И. Лейпунского стал Олег Дмитриевич Казачковский. В первую очередь были проведены исследования по теории синхрофазотрона. Самые первые теоретические оценки были выполнены под руководством профессора Круткова, но по неизвестной причине его фамилия не была упомянута в заключительном отчете. Далее более детально теоретические исследования продолжил О.Д. Казачковский.

Полученные обнадеживающие теоретические результаты позволили начать работу над конкретным техническим проектом большого ускорителя на 1,5 ГэВ и развернуть экспериментальные работы. И именно в этот момент некоторые московские специалисты выразили сомнения в обоснованности проекта. Однако специальная комиссия Академии наук при проверке была вынуждена признать высокий уровень работ.

Экспериментальные работы пошли полным ходом. Ускорительная группа пополнилась новыми специалистами во главе с профессором В.А. Петуховым, которые прибыли из Харькова.

Для проведения первых модельных опытов был установлен магнит от стандартного бетатрона. Смонтирована специальная система питания, обеспечивающая линейное нарастание магнитного поля.

Для сооружения большого ускорителя на 1,5 ГэВ были подключены специализированные предприятия и организации. "Электросила" должна была изготовить электромагнит с питанием к нему. Радиотехнический институт, руководимый Александром Львовичем Минцем, начал разрабатывать ускорительную систему. Минц уверенно подтвердил высказанное Лейпунским предположение о возможности полного согласования частоты ускоряющего поля с напряженностью магнитного поля. Именно эта согласованность в соответствии с принципом автофазировки теоретически лежит в основе работы синхрофазотрона. Ленинградский фарфоровый завод имени Ломоносова взялся за изготовление ускорительной камеры.

И вдруг в 1949 году в самый разгар работ правительство СССР решило передать начатую работу по синхрофазотрону в Москву, в ФИАН. В ФИАНе в то время под руководством Векслера разрабатывался очередной новый ускоритель электронов с энергией на 1 ГэВ. По воспоминаниям И.В. Чувило, в то время Векслер считал, что самым большим ускорителей в мире конца 40-х - начала 50-х годов должен стать электронный синхротрон ("Воспоминания о В.И. Векслере". М., 1987). На уровне правительства было решено прекратить проектирование электронного ускорителя и начать проектирование синхрофазотрона на энергию 10 ГэВ объединенными группами Лейпунского и Векслера.

Решение было вызвано двумя моментами. Во-первых, как уже было сказано выше, для ряда физиков эксперименты с протонами представлялись более привлекательными, чем с электронами. И такое мнение одержало верх при выборе типа ускорителя. Во-вторых, энергия в 10 ГэВ определялась тем, что к тому времени уже было известно о проектировании в США синхрофазотрона на 6 ГэВ, и в то время разгара "холодной войны" и постоянной конкуренции двух политических систем это не могло не учитываться. В Советском Союзе решили создать ускоритель с большей энергией, чем в США.

Руководство созданием синхрофазотрона на 10 ГэВ правительство СССР возложило на В.И. Векслера. Его преимуществ по сравнению с Лейпунским однозначно было вызвано не только тем, что он являлся автором принципа автофазировки, но и имел к тому времени уже опыт создания нескольких, пусть электронных, ускорителей.

Тогда из Лаборатории "В" в ФИАН с 1 декабря 1949 года была переведена группа специалистов в количестве 13 человек. Этот перевод был произведен в соответствии с Постановлением Совета министров СССР от 02.05.49 N 1773-646 сс/оп и приказом начальника ПГУ от 18.10.49 N 383 сс.

Не все с воодушевлением восприняли перевод в ФИАН, так как с Лейпунским легко и с интересом работалось: он был не только прекрасным научным руководителем, но и замечательным человеком. Но отказаться от перевода было практически невозможно. В то суровое время отказ грозил судом и лагерями.

Лейпунскому, который в то время уже был академиком Украинской АН, тоже было предложено перейти в ФИАН под начало Векслера, но он отказался. По словам Казачковского, "ясно было, что два медведя в одной берлоге не уживутся". Казачковскому, который к тому времени уже был кандидатом наук и являлся заместителем Лейпунского, удалось остаться. Оба они впоследствии стали ведущими специалистами в Советском Союзе по реакторам, и за свою работу в 1960 году были удостоены Ленинской премии.

В состав группы, переведенной из Лаборатории "В" в ФИАН, входили теоретики В.А. Петухов и Л.Л. Сабсович, которые впоследствии стали соавторами физического обоснования дубненского синхрофазотрона, а также инженер Л.П. Зиновьев, на которого было возложено практические создание модели этого ускорителя и руководство его пуском.

Теоретические и экспериментальные результаты по синхрофазотрону, проведенные в Лаборатории "В", были использованы в дальнейшем в ФИАНе при проектировании дубненского синхрофазотрона. Об этом свидетельствуют ссылки в работе М.С. Рабоновича "Основы теории синхрофазотрона" (Труды ФИАНа, 1958) на рассекреченные к тому времени отчеты О.Д. Казачковского и Л. Л. Сабсовича.

Надо отдать должное Владимиру Иосифовичу Векслеру. Он сумел подобрать людей и организовать работу так, что дубненский синхрофазотрон был пущен в рекордно короткий срок. Это произошло 15 марта 1957 года, о чем сообщила всему миру газета "Правда" 11 апреля 1957 года в статье В.И. Векслера. Интересно, что это известие появилось лишь тогда, когда энергия ускорителя, постепенно поднимаемая со дня пуска, превысила планку в 6,3 ГэВ, то есть лидирующего в то время американского синхрофазотрона в Беркли. "Есть 8,3 миллиарда электроно-вольт!" - сообщала газета, извещая тем самым, что в Советском Союзе создан рекордный в мире ускоритель.

16 апреля энергия достигла своей проектной величины в 10 ГэВ. Об этом В.И. Векслер доложил 15 мая 1957 года на заседании 2-й сессии Ученого совета ОИЯИ.

В эксплуатацию ускоритель был сдан спустя несколько месяцев, так как оставалось еще достаточно нерешенных технических задач. Но основное было позади - синхрофазотрон заработал.

Насколько он оправдал себя в дальнейшем - тема отдельного разговора. А в то время он олицетворял собой триумф человеческой мысли.

Автор благодарна профессору О.Д. Казачковскому, поделившемуся своими воспоминаниями при личной встрече с ним; Ю.В. Фролову, начальнику отдела фондов Физико-энергетического Института имени А.И. Лейпунского в Обнинске, предоставившему материалы о ФЭИ и архивные документы. При подготовке статьи была использована книга О.Д. Казачковского "Физик на службе атома" (М., Энергоатомиздат, 2002). С ней можно ознакомиться в музее ОИЯИ.