Вспоминают ветераны

Об одном новаторском начинании

Старейшему сотруднику Лаборатории ядерных проблем Михаилу Петровичу Баландину 17 ноября исполнилось 76 лет. В связи с этой датой мы решили напомнить читателям о его пионерском вкладе в методику трековой регистрации заряженных частиц в 50-х годах. Вместе с недавно ушедшим из жизни Виктором Антоновичем Моисеенко они создали первую в Дубне пузырьковую камеру.

В конце 49-го года авторы статьи вместе с М.Баландиным как студенты инженерно-физического факультета Московского механического института начали работать над выполнением дипломных проектов в одном и том же подразделении – в секторе М.С.Козодаева – Лаборатории измерительных приборов, руководимой И.В.Курчатовым. Руководителем у М.Баландина был сам начальник сектора М.С.Козодаев, а необходимые навыки в работе с камерой Вильсона следовало перенимать у В.Т.Осипенко – известного специалиста по этим весьма тонким приборам, в которых на треках заряженных частиц происходит образование капелек жидкости в результате конденсации перенасыщенного пара.

Эту камеру следовало бы называть капельной по аналогии с позже возникшей пузырьковой. Но сам создатель этого первого трекового детектора англичанин Чарльз Вильсон называл эту камеру “туманной”, что было связано с началом истории его открытия, когда в конце XIX века молодой Чарльз побывал в горах родной ему Шотландии, где, наблюдая процесс образования облаков, он задумался над природой этого физического явления. А с 1895 года в Кембридже, через три года после окончания университета, он начинает свое тщательное и многолетнее лабораторное исследование этого явления. Лишь в 1912 году автор сделал первое сообщение о создании туманной камеры – первого трекового детектора заряженных частиц. С этого момента и началось триумфальное шествие нового прибора по всем лабораториям мира и постоянное его усовершенствование. Правда, больших успехов в работе с этим прибором удавалось достичь только экспериментаторам, обладающим большим терпением и завидной аккуратностью в работе. Мы упомянули об этих особенностях работы с трековыми приборами, чтобы подчеркнуть черты, столь необходимые для создания трековой камеры на новом принципе. Михаил Баландин приобрел их с самого начала, работая под руководством М.С.Козодаева и В.Т.Осипенко.

Новая методика трековых камер началась с открытия молодого 23-летнего американского физика Дональда Глезера, который в 1953 году в журнале “Физикал ревью” опубликовал фотографию трека мю-мезона, полученную им на основе нового принципа. В колбе, наполненной эфиром, при резком уменьшении давления создавались условия для вскипания жидкости, которое начиналось в виде пузырьков газа, образующихся от создаваемого заряженной частицей дополнительного перегрева вдоль пути ее движения. Такой трековый детектор был крайне необходим физикам, так как содержал в себе существенно более полную среду, позволяющую наблюдать происходящие в ней взаимодействия. Поэтому пузырьковая камера сразу же после открытия принципа ее действия начала победно утверждаться в физических лабораториях.

В Америке уже в том же 1953 году начались исследования по созданию жидководородной пузырьковой камеры. Первая водородная рабочая камера (с плоским стеклом, позволяющим без искажений фотографировать треки частиц) была создана в калифорнийской лаборатории Беркли в 1954 году Джоном Вудом из группы известного физика и инженера Луиса Альвареца. В Советском Союзе в Москве в Институте теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ), а затем в Дубне в Институте ядерных проблем (так называлась тогда ЛЯП) начались разработки пузырьковой камеры в более безопасном варианте наполнения жидким пропаном, в молекулах которого (С₃Н₈) содержится много атомов водорода.

В ИТЭФ работы по освоению пузырьковых камер начались после того, как в ноябре 1953 года на институтском семинаре был заслушан доклад о первом сообщении Д.Глезера. У участников семинара возникли сомнения по поводу справедливости даваемого автором объяснения физической природы образования пузырьков пара на треке заряженной частицы. Директор института академик А.И.Алиханов вскоре после этого семинара поручил лаборанту Г.А.Блинову повторить опыт Глезера с этиловым эфиром. Вскоре к выполнению этого опыта добавился еще и физик-инженер Ю.С.Крестников. А обеспечением этого эксперимента было поручено заниматься И.И.Першину. В процессе испытаний участники несколько раз обжигались о ванну с маслом, нагретым до 150 градусов. Такая температура требовалась при работе с камерой, наполненной этиловым эфиром. Это обстоятельство заставило участников подбирать по справочнику другую рабочую жидкость с меньшей температурой вскипания. Так был найден пропан, с ним с конца апреля 1954 года продолжались все дальнейшие испытания, давшие с самого начала весьма обнадеживающие результаты. К началу июня того же года первая в мире пропановая пузырьковая камера Крестникова – Блинова объемом 0,5 л была создана, и на ней были получены первые снимки на пучке дубненского синхроциклотрона.

С небольшим запаздыванием тот же путь исследований пропана прошли и в Дубне М.П.Баландин и В.А.Моисеенко, работая в секторе Б.М.Понтекорво. Сначала они добились вскипания пропана в малом объеме. Затем в 1955 году создали металлическую пузырьковую камеру диаметром 90 мм с рабочим объемом 500 куб см. Для освещения и фотографирования следов ионизирующих частиц в камере были два сквозных отверстия, закрытых плоскими стеклами. Для создания перегретой жидкости применялось расширительное устройство поршневого типа. Температура жидкости контролировалась с точностью 0,1 градуса. Для освещения треков использовались две импульсные лампы ИПК-600. Эти конкретные сведения о созданной в конце 1955 года пропановой камере мы взяли из опубликованного 8 мая 1956 года “Сборника тезисов докладов на Всесоюзной конференции”. Тезисы доклада М.П.Баландина и В.А.Моисеенко заканчиваются следующими словами: “В качестве рабочей жидкости использовался пропан, который впервые был применен Першиным, Блиновым, Крестниковым”.

На фотографии - молодой М.П.Баландин у своей 30-сантиметровой пузырьковой камеры, на которой было выполнено большое исследование на пучке пионов.