Страницы истории физики

В Дубне ведется подготовка к Международному семинару по физике множественного рождения части, который состоится 7-13 сентября в Алуште. Обширная программа семинара, посвященного одной из актуальных областей современной физики, включает большое число докладов и сообщений, касающихся не только теоретических, но и научно-исторических, науковедческих ее сторон. Сегодня мы публикуем одно из таких сообщений, которое любезно предоставил редакции профессор Александр Львович Любимов - ведущий научный сотрудник Лаборатории физики частиц. Автор сообщения, вопреки широко распространенному мнению о приоритете западных ученых, считает, что одновременно множественное рождение частиц в ядерных взаимодействиях высокой энергии было открыто В.И.Векслером в 1946 году и подробно исследования в Памирских экспедициях ФИАН 1947-1948 годов.

Множественное рождение частиц в ядерных взаимодействиях высоких энергий было открыто в космических лучах за несколько лет до того, как стало возможным наблюдать этот процесс на ускорителях.

Это открытие было сделано в первые годы после второй мировой войны, когда страны, бывшие союзниками по антигитлеровской коалиции, разделял "железный занавес" и обмен научной информацией, в частности, в области физики высоких энергий, был крайне ограничен. Это не могло не отразиться и на научной литературе того времени. В качестве примера укажу на изданную в 1952 году в Нью-Йорке книгу "Частицы больших энергий" (High Energy Particles) Б.Росси, в то время одного из ведущих специалистов в области физики космических лучей. В этой обстоятельной монографии, содержащей более 500 ссылок на работы западных ученых, нет даже упоминания о работах по исследованию космических лучей, осуществленных в Памирских экспедициях Физического института Академии наук Советского Союза в указанное время и опубликованных в основных советских физических журналах.

Цель настоящего сообщения - заполнить один из пробелов в освещении истории фундаментальных научных открытий. Это тем более необходимо, что речь идет о работе, проводившейся под руководством В.И.Векслера - ученого, открывшего принцип автофазировки и вписавшего свое имя в историю физики высоких энергий.

Основные эксперименты, о которых пойдет речь, были выполнены в 1945-1946 гг. Поэтому следует вспомнить относящиеся к обсуждаемой теме представления того времени. Тогда определяющими процессами в космических лучах считали электромагнитные, а ядерные рассматривали лишь как развал ядер с образованием сильноионизирующих частиц (фотоэмульсии, чувствительные к частицам минимальной ионизации, еще не были созданы), была известна проникающая компонента, но мюоны еще не были открыты.

Уже наблюдались ливни взрывного типа (Г.Ватагин и др.) и ливни проникающих частиц (Л.Яноши и др.), но их природа была неясна, в частности, не было известно, какие частицы их генерируют и в каких процессах они рождаются.

В Памирских экспедициях 1945 и 1946 гг. под руководством В.И.Векслера были исследованы ливни под толстым слоем свинца, которые заведомо не могли быть генерированы электронно-фотонной компонентой космических лучей.

Рост числа этих ливней с высотой, как показали измерения в интервале от 900 до 4800 метров, оказался существенно более быстрым, чем рост проникающей компоненты, откуда следовало, что наблюдаемые ливни не могут быть генерированы частицами и этой компоненты.

В то же время зависимость от высоты числа обнаруженных ливней соответствовала высотному ходу числа ядерных расщеплений. Исходя из этих (а также некоторых других, более косвенных данных), В.И.Векслер пришел к заключению, что наблюдаемые ливни (первоначально названные "особыми") - результат ядерных взаимодействий высокой энергии. Было также установлено, что эти ливни содержат множество частиц. Таким образом, в этих экспериментах было впервые обнаружено существование процесса множественного рождения частиц в ядерных взаимодействиях высоких энергий (1).

В 1947 году В.И.Векслер полностью переключился на создание ускорителей и проведение экспериментов на них. Однако исследование обнаруженных ливней в Памирских экспедициях продолжалось, став основной задачей 1947-го, а также 1948 годов. В эти исследования включились еще несколько физиков, более сложной и разнообразной стала экспериментальная методика. Установлено, в частности, что в состав этих ливней входят как частицы, образующие вторичные ливни такого же типа (то есть было обнаружено существование ядерно-каскадного процесса), так и электроны. (В публикациях западных авторов, появившихся примерно в то же время, такие ливни называли "смешанными" (mixed)).

После открытия в 1947 году пи-мезонов стало ясно, что именно они рождаются (в основном) в процессах образования этих ливней, то есть в ядерных взаимодействиях высоких энергий.

Открытие и исследование электронно-ядерных ливней позволило понять общую схему процессов, происходящих в космических лучах, и определяющую роль в них ядерных взаимодействий высоких энергий (2).

В качестве резюме следует отметить, что множественное рождение частиц в ядерных взаимодействиях высокой энергии было открыто В.И.Векслером в 1946 году и подробно исследовано в 1947-1948 гг. в Памирских экспедициях Физического института Академии наук, одновременно со сходными исследованиями западных ученых.

Дополнительное замечание: открытие электронно-ядерных ливней и ядерно-каскадного процесса было удостоено высшей советской научной премии того времени. К сожалению, имени Векслера среди награжденных не было по причинам, которые не относятся к теме моего сообщения.

1. Г.Б.Жданов, А.Л.Любимов. Доклады АН СССР, 55, 119, 1947; В.И.Векслер, Л.В.Курносова, А.Л.Любимов. ЖЭТФ, 17, 1026, 1947.
2. Н.Г.Биргер, В.И.Векслер, Н.А.Добротин, Г.Т.Зацепин, Л.В.Курносова, А.Л.Любимов, И.Л.Розенталь, Л.Х.Эйдус. ЖЭТФ, 19, 826, 1949.