Царь-ускоритель

Из книги "Гадкий утёнок Атомного проекта: Дубна - город физиков"


РЕШЕНИЕ
В 1949 году, незадолго до пуска первого дубненского ускорителя — синхроциклотрона с рекордной для того времени энергией 480 МэВ, правительством СССР было принято решение о строительстве в Дубне ещё одного, более крупного ускорителя. Логика принятия решения определялась конкретными историческими условиями: шло соревнование двух общественно-политических систем. В Соединённых Штатах уже прорабатывались проекты ускорителей на 2-3 ГэВ в Брукхейвене (космотрон) и 6,5 ГэВ в Беркли (бэватрон). Значит, мы сделаем синхрофазотрон на 10 ГэВ. Американцы хотят открыть антипротон? Значит, мы должны их опередить.

НА ПУТИ К ПУСКУ
В 1953 году была готова работающая модель будущего ускорителя. Путь к его строительству был открыт. Но именно тогда в американском физическом журнале появилась статья трёх авторов, в которой излагалась очередная идея в ускорительной технике, открывавшая новые горизонты. Встал вопрос: можно ли реализовать эту идею, пересмотреть уже утверждённый проект? Научный руководитель проекта В. И. Векслер выступил решительно против. Американцы уже имели свой космотрон и приближались к пуску бэватрона, и было трудно дышать им в затылок. Осенью 1953 года в Дубне высадился первый десант молодых физиков. Строительство синхрофазотрона не укладывалось в сроки, и молодым людям полгода нечем было заняться, шансов первыми открыть антипротон оставалось всё меньше. В 1955-м, когда  в Дубну начали подвозить узлы ускорителя, антипротон был уже открыт (надо ли уточнять, кто это сделал?), и Векслер, как говорят, кусал себе локти. Вместе с антипротоном за океан ушла Нобелевская премия, для Векслера уже вторая: первую он не получил за принцип автофазировки, сделавший в своё время революцию в ускорительной технике, и «железный занавес» не в последнюю очередь был тому причиной.

ТРИУМФ
Осенью 1956 года  началась наладка ускорителя; в трудную минуту Векслер подбадривал: давайте для начала разгоним один протон, потом будет легче. Никто не посоветовал ему постучать по дереву. В марте 1957 года «атомный гигант», как окрестили его журналисты, ожил, а в апреле дал проектные 10 ГэВ. Это было крупнейшим достижением советской науки и техники, подлинным её триумфом, особенно техники, потому что всё было отечественного производства, а это — высокие технологии. Пуск дубненского синхрофазотрона называли крупнейшим достижением советской науки и техники, ставили в один ряд со спуском на воду атомного ледокола «Ленин» и запуском в космос первого искусственного спутника Земли.

ВРОЖДЁННЫЙ НЕДОСТАТОК
Однако у нового ускорителя был врождённый недостаток: низкая интенсивность пучка. Сначала она была настолько низкой, что появилась даже фольклорная единица интенсивности векслер = 1 мезон / сезон. Говорили: у нас есть царь-пушка, которая не стреляет, царь-колокол, который не звонит, теперь у нас есть царь-ускоритель... И всё-таки первые результаты были получены и опубликованы уже в 1958 году, а ещё через год, на международной конференции в Киеве, американские физики забросали дубненцев вопросами. Как вспоминали участники тех событий, это окрылило и обеспокоило. Векслер сказал открытым текстом: американцы уже сидят у нас на хвосте!

В ЭТО ВРЕМЯ НА ЗАПАДЕ
И это действительно так: в Европе и США в это время приближалось к концу строительство ускорителей нового поколения, готовых перехватить инициативу у Дубны. Европейский ускоритель был пущен в том же 1959 году. Это был серьёзный конкурент. По энергии он превосходил дубненский синхрофазотрон в три раза, по интенсивности пучка — в 50 раз. Академик Л. А. Арцимович сравнивал физику высоких энергий с рекой, а ускорители — с кораблями: флагман, который идёт вверх по течению и обгоняет остальных хотя бы на полкорпуса, собирает весь урожай открытий.

АНТИСИГМА-МИНУС ГИПЕРОН
Вот почему можно считать большой удачей, что в начале 1960 года на дубненском синхрофазотроне успели открыть новую частицу. Авторами открытия стали  13 учёных стран социализма, среди них — инженер-гидростроитель из братского Вьетнама, в исторически сжатые сроки освоивший новую профессию, но первым следы антисигма-минус гиперона заметил, конечно, не коллектив учёных, а один вполне конкретный человек — молодой физик Анатолий Кузнецов, впоследствии заместитель директора Лаборатории. Снимок, на который он обратил внимание, уже просматривали, не нашли в нём ничего примечательного и даже не занесли в журнал наблюдений. А ведь он был единственным из 40 тысяч.

КАК КОНКУРИРОВАТЬ?
В. И. Векслер сказал: теперь мы, как говорится, оправдали строительство синхрофазотрона. Но это только так говорится. В это время началось строительство нового крупного ускорителя под Серпуховом, и все надежды теперь возлагались на него. Но до его пуска оставалось несколько лет, а между тем в Европе и США  уже работали ускорители нового поколения, по энергии превосходившие дубненский синхрофазотрон в три раза. При этом интенсивность дубненских пучков была в 50 раз меньше, чем в Европе, и в 100 раз меньше, чем в США. Как конкурировать в таких условиях? Два молодых человека из Лаборатории высоких энергий нашли ответ на этот вопрос.

МЕТОДОМ ТОНКОЙ ВНУТРЕННЕЙ МИШЕНИ
Всё началось с того, что В. А. Копылов-Свиридов, изучавший поведение пучка в ускорителе, заметил, что протоны, выбившиеся из фазы после прохождения внутренней мишени, сами «возвращаются в строй» — в полном соответствии с принципом автофазировки, который был открыт В. И. Векслером в 1944 году, а 10 лет спустя, когда В. А. Свиридов оканчивал институт, уже входил в учебные планы. Так родилась идея многократно пропускать пучок через мишень — до сотни тысяч раз. Во столько же раз увеличивалась статистика! Владимир Иосифович поддержал эту идею сразу, что случалось с ним не часто — обычно со своими идеями к нему приходили по два-три раз, прежде чем получали одобрение или окончательный отказ, как вспоминает второй автор метода тонкой внутренней мишени В. А. Никитин, испытавший всё это на себе. Поставленный эксперимент обнаружил новые особенности неупругого взаимодействия нуклонов высоких энергий, которые не вписывались в предсказания теоретиков и открывали новые возможности. Удалось проверить и подтвердить дисперсионные соотношения, а значит, исходные постулаты теории поля, в которых в то время начинали сомневаться. Д. И. Блохинцев говорил, что принцип причинности в микромире может не работать, хорошо бы проверить и его. Проверили. Работает. Результат прошёл научную экспертизу и был зарегистрирован как открытие, а метод тонкой внутренней мишени  взяли на вооружение все ведущие лаборатории мира. В 1967 году метод, получивший дальнейшее развитие, был применён на ускорителе в Серпухове,  а 1972-м исследования перенеслись за океан,  в Фермилаб, на суперколлайдер того времени с энергией 400 ГэВ.

ЕЩЁ ОДНО ОТКРЫТИЕ
Но всякий метод имеет область применимости, а для метода тонкой внутренней мишени это рассеяние на малые углы. В остальном держаться на передовых позициях было всё труднее. Последнее открытие на синхрофазотроне, попавшее в Государственный реестр СССР, было сделано в 1967 году группой М. Н. Хачатуряна: ими был обнаружен необычный распад ;0-мезона на электрон-позитронную пару. Если бы они продолжили поиски подобных распадов на серпуховском ускорителе, при больших энергиях, был бы шанс открыть J/;-частицу и получить Нобелевскую премию. И намерение продолжить было, но среди членов Учёного совета возобладало мнение, что раз теоретики ничего не предсказывают, то незачем и искать.

МОДЕРНИЗАЦИЯ
И в конце 60-х годов началась модернизация. Синхрофазотрон совершенствовался всё время. На этот раз упор был сделан на возможности ускорять атомные ядра. На эту возможность указывали успешные опыты с дейтронами, выполненные ещё до модернизации. Примерно в это же время А. М. Балдиным был предсказан, а В. С. Ставинским экспериментально подтверждён кумулятивный эффект в ядерной физике, который подвёл под ускорение атомных ядер теоретическую базу. А ещё позже было осознано, что первым кумулятивные дейтроны наблюдал ещё в 50-х годах аспирант МГУ Г. А. Лексин на дубненском синхроциклотроне. И потом 30 лет дубненский синхрофазотрон работал на релятивистскую ядерную физику. Такова вкратце одна из множества сюжетных линий в истории дубненского синхрофазотрона.

ПАМЯТНИК НАУКИ И ТЕХНИКИ
В 2002-м синхрофазотрон был остановлен. Сейчас он — материальный памятник науки и техники второй половины XX века. Правда, формально на это высокое звание он пока претендовать не может, потому что под ним находится работающая установка — нуклотрон: сверхпроводящий ускоритель атомных ядер. Пару слов надо сказать и о нём. Это ускоритель с ещё более драматичной судьбой, он был задуман в 70-е, начат в 80-е, а закончен, вопреки всему, в 1992-м и ещё долго после этого доводился до проектных параметров. Его дальнейшую судьбу связывают с проектом НИКА. А царь-ускоритель, великое коллективное детище физиков, инженеров и механиков двух с половиной поколений, по-прежнему стоит на своём месте; он отчасти разобран, но это лишь усиливает его сходство с римским Колизеем и прибавляет ему величия и шарма в глазах паломников.