№ 31(3920) от 22.08.08:

• Службе главного инженера - 25 лет
• К 95-летию Бруно Максимовича Понтекорво
• В мире современных идей
  Высшие курсы СНГ для молодых ученых, аспирантов и студентов "Синхротронные и нейтронные исследования наносистем и материалов (СИН-нано)"
• Лицей нашел друзей, или Могут ли "любители" конкурировать с "профессионалами"?
• НОВОСТИ

Их имена - в истории науки

К 95-летию Бруно Максимовича Понтекорво

22 августа выдающемуся ученому академику Бруно Максимовичу Понтекорво исполнилось бы 95 лет.

В школе, по словам самого Бруно, он учился умеренно хорошо, считая самым важным делом теннис. После школы он поступил на инженерный факультет в Пизе, а затем перешел на третий курс факультета физики и математики Римского университета. С 1931 по 1936 годы он был членом широко известной группы "мальчиков с улицы Панисперна". Здесь, под руководством великого итальянского физика Э.Ферми, Б.Понтекорво изучал свойства медленных нейтронов, что привело к открытию явления замедления нейтронов и исследованию взаимодействия нейтронов с ядрами.

В 1936-1940 гг. Б.Понтекорво работал в Институте радия в Париже. Под руководством Ф.Жолио-Кюри он выполнил большой цикл работ по исследованию ядерной изомерии, предсказал существование изомерных состояний бета-стабильных атомных ядер и экспериментально нашел первый такой изомер - кадмий. Эти исследования привели Б.Понтекорво к открытию ядерной фосфоресценции - возбуждения метастабильных состояний -стабильных изотопов -квантами, за что он получил премию Кюри - Карнеги.

В 1940-1942 гг. Б.Понтекорво работал в США и занимался геофизическими методами зондирования нефтяных скважин. Большой опыт работы с медленными нейтронами помог ему предложить и разработать новый геофизический метод разведки нефти - метод нейтронного каротажа, суть которого состоит в измерении наведенной нейтронами радиоактивности пород, в которых пробурена скважина. Такая радиоактивность сильно зависит от присутствия водородосодержащих веществ в породах, и по ее величине можно судить о наличии нефти. Этот метод широко применяется в настоящее время и является исторически первым примером практического использования нейтронов.

В 1943-1948 гг. Б.Понтекорво работал в Канаде. Он участвовал в разработке и запуске самого мощного в то время исследовательского реактора на тяжелой воде в Чок-Ривере. В Канаде Б.Понтекорво начал исследования по физике элементарных частиц. Он выполнил пионерские эксперименты по изучению фундаментальных свойств мюона. Опираясь на замеченную им глубокую аналогию между мюоном и электроном, Б.Понтекорво впервые обратил внимание на то, что вероятность -захвата характеризуется константой Ферми (определяющей вероятность -распада), и впервые высказал гипотезу о существовании единого -e универсального слабого взаимодействия. Само словосочетание "слабые взаимодействия" принадлежит именно Бруно Понтекорво (1947 г.).

Б.Понтекорво справедливо считается основоположником экспериментальной физики нейтрино. В течение долгого времени считалось, что зарегистрировать нейтрино практически невозможно, поскольку они очень слабо взаимодействуют. Он первым предложил путь регистрации нейтрино - радиохимический хлор-аргонный метод. Этот метод использовался более 20 лет в эксперименте нобелевского лауреата 2002 года Р.Дэвиса, в котором регистрировались солнечные нейтрино относительно больших энергий. Оказалось, что идея радиохимического метода Понтекорво очень перспективна. Путем использования перехода галлий-германий, предложенного В.А.Кузьминым (ИЯИ), две международные коллаборации ГАЛЛЭКС (позднее ГНО) и САГЭ смогли осуществить регистрацию солнечных нейтрино меньших энергий, которые составляют значительную часть потока нейтрино от Солнца.

Во всех современных экспериментах наблюдается примерно вдвое меньший поток солнечных нейтрино, чем поток, предсказываемый стандартной солнечной моделью. Этот "дефицит" свидетельствует о переходе нейтрино одного типа в другой - осцилляциях. Еще до экспериментов Р.Дэвиса Б.Понтекорво обратил внимание на влияние осцилляций нейтрино на результаты измерения их потока, количественно предсказав возможную нехватку нейтринного потока.

Б.Понтекорво внес значительный вклад в развитие техники регистрации нейтрино. Он разработал пропорциональный счетчик малых размеров для опытов с нейтрино от Солнца, позволявший считать ничтожные количества радиоактивных ядер аргона или германия, выделенных из многотонных масс растворов хлора или галлия, облученных нейтрино. Используя новую методику пропорциональных счетчиков, он впервые в 1949 г. (совместно с Г.Ханна) наблюдал ядерный захват L-электронов в аргоне и выполнил первое измерение бета-спектра трития, из которого было получено лучшее по тому времени ограничение на массу электронного нейтрино. В 1968 г. для значительного уменьшения эффективного фона в солнечных экспериментах Б.Понтекорво предложил в дополнение к измерению амплитуд сигналов с пропорциональных счетчиков измерять также и форму импульса этих сигналов. Эта идея была реализована впоследствии Р.Дэвисом, а в настоящее время широко используется в экспериментах, нацеленных на регистрацию крайне малого числа ожидаемых событий, таких как, например, поиск безнейтринного двойного бета-распада ядер. На важность этого процесса для определения природы нейтрино (майорановская или дираковская частица) также указывал Б.Понтекорво.

В 1948-1950 гг. Б.Понтекорво работал в Харуэлле (Англия), а в августе 1950-го с женой и тремя сыновьями переехал в Советский Союз, где в Дубне только что был запущен самый мощный тогда в мире синхроциклотрон. Он активно включился в проводящиеся на этом ускорителе исследования в области физики сильных взаимодействий. В экспериментах группы Б.Понтекорво был изучен процесс рождения ⁰-мезонов в нуклон-нуклонных соударениях. Большой цикл работ был посвящен изучению процесса упругого рассеяния пионов нуклонами. Это были годы становления экспериментальной физики высоких энергий.

В 1951 году Бруно Понтекорво обратил внимание на противоречие между большой вероятностью образования (за счет сильных взаимодействий) и большим временем жизни (за счет слабых взаимодействий) странных частиц, что позволило ему в 1953-м высказать гипотезу совместного рождения каонов и гиперонов. С целью проверки этой гипотезы группа Б.Понтекорво в Дубне провела опыт по поиску рождения одиночных -гиперонов в столкновениях протонов с нуклонами. Анализируя данные опытов по изучению осцилляций нейтральных каонов, Б.Понтекорво (совместно с Л.Б.Окунем) пришел к заключению о том, что в слабых процессах первого порядка квантовое число "странность" может меняться не больше, чем на единицу.

После 1957 года научные интересы Б.Понтекорво в основном были связаны с физикой слабых взаимодействий и физикой нейтрино. Глубокая научная интуиция и талант Бруно Максимовича особенно ярко проявились в эти годы. В 1959-м он публикует фундаментальную работу "Электронные и мюонные нейтрино", в которой показал, что нейтрино от ускорителей могут быть зарегистрированы большими детекторами, и предложил опыт, который ответил бы на вопрос о том, отличаются ли друг от друга электронное и мюонное нейтрино. С постановки и успешной реализации этого эксперимента в Брукхейвене (1962), по существу, началась физика нейтрино высоких энергий на ускорителях.

В 1957-1958 гг. Б.Понтекорво впервые рассмотрел возможность взаимопревращений мюония (положительный мюон и электрон) в антимюоний (отрицательный мюон и позитрон) и предположил, что осцилляции в физике могут происходить не только в случае бозонов (которыми являются нейтральные каоны и мюоний), но и в случае электрически нейтральных фермионов. Так впервые возникла гипотеза об осцилляциях нейтрино. Она основывалась на глубокой аналогии слабого взаимодействия лептонов и адронов, которой Бруно Понтекорво руководствовался задолго до появления кварк-лептонной симметрии современной Стандартной модели. Б.Понтекорво рассматривал осцилляции нейтрино как явление, аналогичное осцилляциям нейтральных каонов и возможное только в случае, если нейтрино обладают малыми, отличными от нуля массами. В 1958-1959 гг. гипотеза об отличных от нуля массах нейтрино была весьма смелым предположением. В настоящее время десятки экспериментов по всему миру посвящены поиску осцилляций нейтрино. На этом пути достигнут решающий успех, и мало кто сегодня сомневается в том, что нейтринные осцилляции действительно имеют место. Достаточно упомянуть результаты измерений потоков солнечных нейтрино коллаборациями SuperKamiokande (Япония) и SNO (Канада), а также данные коллаборации KamLAND. Благодаря этим данным удается не только надежно обнаружить недостаток реакторных антинейтрино, но и недвусмысленно увидеть искажение спектра регистрируемых антинейтрино за счет эффекта осцилляций.

В 1961 году Б.Понтекорво с сотрудниками был выполнен важный опыт по изучению процесса захвата мюонов ³He. Полученные при этом данные подтвердили гипотезу -е универсальности и позволили впервые получить верхний предел для массы мюонного нейтрино.

В 1975 году Б.Понтекорво со свойственной ему любовью к нестандартным постановкам опытов предложил "бим-дамп" метод получения (и регистрации) так называемых прямых нейтрино и мюонов от распада частиц, время жизни которых меньше времен жизни и K-мезонов. В настоящее время этим методом исследуют процессы с участием очарованных частиц и получают интенсивные пучки нейтрино высоких энергий на ускорителях.

Большой интерес проявил Б.Понтекорво к астрофизике. В 1959 году он первый указал на важность так называемых нейтральных слабых токов, процессов слабого упругого взаимодействия электронных нейтрино и электронов, для эволюции звезд. В 1961 году за четыре года до открытия микроволнового космического электромагнитного излучения (совместно с Я.Смородинским) Б.Понтекорво впервые обсуждал возможность существования во Вселенной "нейтринного моря", которое, как и фоновое гамма-излучение, должно быть естественным следствием гипотезы Большого взрыва. Это было, по существу, исторически первое обсуждение так называемой невидимой или темной материи в форме реликтовых нейтрино. Таким образом, благодаря работам Б.Понтекорво возникла новая область исследований - нейтринная астрономия.

Вызывает восхищение способность Б.М.Понтекорво генерировать глубокие идеи в любой области физики, привлекающей его внимание, и указывать пути их реализации. Это хорошо иллюстрируется на примере физики антипротонов. В 1956 году, через полгода после открытия антипротонов, он опубликовал статью о возможности экзотических реакций аннигиляции, запрещенных на одном нуклоне, но разрешенных, когда антипротон аннигилирует в ядре. Только недавно стало возможно экспериментальное изучение этих процессов, названных реакциями Понтекорво. Эти исследования проводились с участием сотрудников ЛЯП на ускорителе LEAR с помощью установки OBELIX.

Трудно переоценить роль Б.Понтекорво в создании атмосферы высокой требовательности к уровню научных работ и доброжелательной взыскательности при обсуждении новых экспериментальных и теоретических результатов. Он неизменно оказывал большое влияние на формирование направлений научных исследований в ОИЯИ (Дубна), а также в ИФВЭ (Протвино). Б.Понтекорво был председателем нейтринного совета АН СССР, который координировал исследования по астрофизике нейтрино в нашей стране. В 1953 году ему была присуждена Государственная премия за работы по физике пионов. В 1963-м за работы по физике нейтрино он был удостоен Ленинской премии. Он был избран членом-корреспондентом (1958), а затем действительным членом Академии наук СССР (1964). Научная деятельность Б.Понтекорво получила широкое международное признание. В 1980 году был избран почетным доктором Будапештского университета, а в 1981-м - иностранным членом итальянской академии Линчеи. За заслуги в развитии ядерной физики в СССР и за активную общественную деятельность Б.Понтекорво награжден двумя орденами Ленина и тремя орденами Трудового Красного Знамени.

Удивительно интересный собеседник, Б.Понтекорво глубоко понимал и любил кино, музыку, литературу, живопись, спорт. Он - один из основателей теннисной секции в Дубне, один из зачинателей в СССР подводной охоты.

В заключение отметим еще раз, что Бруно Максимович обладал удивительной интуицией, неповторимым чувством природы. Именно поэтому, видимо, большинство из его идей оказывали существенное влияние на развитие современной физики элементарных частиц. Достаточно лишь упомянуть о нейтрино - частице, которая на протяжении уже 50 лет исследований остается интригующей проблемой для экспериментаторов и теоретиков в области физики частиц и астрофизики.

Дирекция ОИЯИ, дирекция ЛЯП имени В.П.Джелепова.