Атомный проект. Жизнь за «железным занавесом»

+ N ? ?

+ N на уровне вероятности, на несколько порядков превышающем соответствующую вероятность слабых процессов. В работе, которая дала отрицательный результат, впервые было отмечено, что именно эксперименты такого типа, естественно, намного более чувствительные, должны дать ответ на вопрос о существовании или отсутствии так называемых нейтральных слабых токов. Как известно, существование нейтральных токов было открыто в ЦЕРН в 1973 г. в эксперименте, в котором были использованы интенсивные пучки нейтрино высоких энергий. За исследования в области физики слабых взаимодействий и нейтрино в 1963 г. мне была присуждена Ленинская премия.

Когда в конце 1950 г. я приехал в Россию, в Дубне уже некоторое время назад был введен в эксплуатацию синхроциклотрон, который в то время был самым мощным в мире. Теперь я коротко коснусь некоторых исследований в области сильных взаимодействий (1950–1976 гг.). Используя этот ускоритель, мы в сотрудничестве с Г. Селивановым впервые обнаружили и изучили количественно рождение нейтральных пионов в столкновениях нейтронов с протонами и в столкновениях нейтронов с различными атомными ядрами. За эти исследования в 1953 г. нам была присуждена Государственная премия. Итак, вместе с А. Мухиным и С. Коренченко я отдался экспериментальному исследованию взаимодействия между пионами и нуклонами, независимо, хотя и позже, подтвердив при этом то, что было с громадным успехом получено Э. Ферми и др. в Чикаго с пион-нуклонной системой, имевшей угловой момент 3/2 и изотопический спин 3/2. Вместе с моим сотрудником А. Куликовым позже (1976 г.) на большом серпуховском ускорителе (70 ГэВ) мы провели эксперимент, давший отрицательный результат, в поисках ядерных изомеров плотности, существование которых возможно согласно идее пионной конденсации в ядрах. Наконец, я хотел бы упомянуть метод регистрации «прямых» нейтрино (т. е. рожденных не при распаде пионов и каонов, а при распаде частиц с очень коротким средним временем жизни), предложенный мной для изучения рождения новых частиц при столкновениях нуклонов с ядрами (эксперимент типа «beam dump»). Применения метода в случае рождения частиц с очарованием обсуждались мной (1975 г.) еще раньше обнаружения самих частиц с очарованием. И сам метод был использован при открытии (ЦЕРН) рождения частиц с очарованием в столкновениях нуклонов с ядрами.

Бруно Понтекорво с женой Марианной. Париж. 1938 г.

Проблемам, связанным с массой нейтрино и нарушением лептонного заряда, я посвятил серию теоретических работ, в которых обсуждаются чрезвычайно маловероятные процессы, как, например, переходы мюоний – аитимюоний, двойной бета-распад без испускания нейтрино (возможно, вызванный новым, сверхслабым, взаимодействием первого порядка, при котором леитонный заряд не сохраняется), процессы типа ?

? e

+ ?, осцилляции между различными нейтринными состояниями. В моей работе «Мюоний и аитимюоyий» (1957 г.) впервые обсуждается возможность переходов (?

e

) ? (?

e

), и эти рассуждения подтолкнули многих физиков к обсуждению различных форм, которые могло бы принять нарушение лептонного заряда. В той же работе я впервые рассматривал осцилляции между различными состояниями нейтрино, которые могут иметь место, если массы нейтрино не все тождественно равны нулю. Над проблемой нейтринных осцилляций, которой я посвятил много теоретических исследований, я продолжаю работать и сейчас. Исследования осцилляций нейтрино, выполненные либо только мной, либо в сотрудничестве с С. Биленьким и В. Грибовым, открыли новые области исследования в физике частиц и в астрофизике и привели к зарождению большого количества теоретических и экспериментальных поисков во всем мире, причем действующими лицами были как искусственные нейтрино, полученные с помощью мощных радиоактивных источников, ядерных реакторов и ускорителей, так и естественные нейтрино, солнечные и космические. Подчеркну два момента, представляющих большой интерес:

1) большую чувствительность метода осцилляций нейтрино для обнаружения исключительно маленькой разницы между массами нейтрино;

2) решающее значение, понятое мной уже в 1967 г., существования или отсутствия осцилляций нейтрино для интерпретации будущих наблюдений солнечных нейтрино.

Электронные нейтрино ?

, выходящие из Солнца, могут на своем пути к Земле превратиться в «стерильные» нейтрино, которые невозможно обнаружить с помощью детектора ?

, что приведет к кажущемуся ослаблению интенсивности солнечных нейтрино. Такое ослабление зависит от количества нейтрино, от их массы и от углов смешивания. Огромное расстояние от Солнца до Земли и относительно низкая энергия нейтрино, испущенных Солнцем, приводят к тому, что в благоприятных случаях кажущееся ослабление потока солнечных нейтрино может, в принципе, быть определено, даже если разность квадратов масс регистрируемых нейтрино всего лишь 10

эВ

!

Из своих исследований по астрофизике я хотел бы вспомнить следующие:

1. Работу «Универсальное взаимодействие Ферми и астрофизика», в которой я показал (1959 г.), что, благодаря упругому рассеянию ?

+ e ? ?

+ e, это взаимодействие обязательно приводит к астрофизически важным следствиям: в частности, звезды с очень высокой температурой и плотностью должны испускать нейтрино-антинейтринные пары такой интенсивности, что на определенном этапе в эволюции звезды нейтринная светимость намного превзойдет светимость оптическую. Что касается нейтральных слабых токов, обнаруженных в 1973 г. в ЦЕРН, я раскрыл (1963 г.) их роль в астрофизике задолго до того, как они были экспериментально обнаружены.

2. Феноменологическое рассмотрение (1961 г., совместно с Я. Смородинским) «нейтринного моря», выполненное до того, как А. Пензиас и Р. Вильсон сделали великое открытие (1965 г.) микроволнового космического излучения, которое естественно предполагает существование «реликтовых нейтрино».

3. Предложенный мной в 1946 г. принцип наблюдения нейтрино, основанный на радиохимии и в особенности на хлор-аргонном методе, который и сегодня является единственным методом, позволяющим детектировать солнечные нейтрино. Вплоть до 1946 г. невозможность регистрировать нейтрино в свободном состоянии была общепризнанной. Как раз в том самом году, однако, я предложил тип эксперимента, который давал возможность детектировать эти частицы. В то время возможными источниками нейтрино были ядерные реакторы, очень мощные радиоактивные бета-источники и Солнце. Среди различных моих предложений, основанных на радиохимии, наиболее реалистичный так называемый хлор-аргонный метод состоит в облучении огромной массы хлора для наблюдения реакции ?

+

Cl ? e

+

Ar.

Ar является радиоизотопом со средним временем жизни 30 суток, процесс K-захвата в котором, сопровождающийся испусканием рентгеновского излучения с энергией 2800 эВ, может быть зарегистрирован в счетчике Гейгера – Мюллера или в пропорциональном счетчике. Сам факт, что рассматриваемый радиоэлемент является благородным газом, позволяет относительно простыми средствами отделить от огромной массы хлора, облученного нейтрино в подземной лаборатории, те немногие атомы

Ar, которые должны быть введены в счетчик. Большой успех в регистрации нейтрино, идущих от Солнца, является в основном заслугой Р. Дэвиса, который, применяя хлор-аргонный метод, ценой героического многолетнего труда достиг цели в середине семидесятых годов. Признаюсь, я испытываю некоторую гордость за свой личный вклад в зарождение нейтринной астрономии Солнца. Тем не менее по неизвестной мне причине, если судить по недоброжелательному отсутствию ссылок, моя работа игнорируется. Это несправедливо, поскольку все мои работы, теоретические и экспериментальные, относящиеся к нейтринной астрономии Солнца, собранные вместе, вне сомнения, оказали решающее влияние на развитие этой новой области исследований. Я прекрасно сознаю, что рискую выглядеть смешным, оставляя в стороне скромность, но я все равно попробую. В конце концов, я:

1) изобрел радиохимический принцип обнаружения нейтрино (1946 г.), примерами которого служат Cl-Ar-метод, а также развиваемый в настоящее время Ga-Ge-метод;

2) предложил конкретно Cl-Ar-метод, который заведомо является наиболее осуществимым радиохимическим методом регистрации нейтрино;

3) рассмотрел, начиная с самой первой работы, возможность регистрации солнечных нейтрино (1946 г.);

4) экспериментально доказал осуществимость Cl-Ar-метода, после того как осознал необходимость использования вместо счетчика Гейгера – Мюллера пропорционального счетчика, измерение амплитуд импульсов которого позволяет отделить от шумового фона истинные события K-захвата в

Ar, образованном нейтрино в хлоре (1949 г.);

5) развил с этой целью технику пропорциональных счетчиков, используя их с огромным коэффициентом размножения в газе, так что достигнутая чувствительность была всего лишь несколько пар ионов;

6) создал пропорциональный счетчик с достаточно низким эффективным уровнем шума при регистрации нейтрино Cl-Ar-методом (1949 г.);

7) предложил измерять не только амплитуду, но и форму импульса пропорционального счетчика с целью дальнейшего уменьшения эффективного фонового шума (1968 г.);

8) поднял вопрос (1967 г.) о значении нейтринных осцилляций (и соответственно масс нейтрино) для нейтринной астрономии Солнца;

9) поднял и обсудил (1971 г.) еще до открытия третьего поколения лептонов (тау) вопрос о важности существования тяжелых лептонов для нейтринной астрономии Солнца;

10) предсказал (1967–1969 гг.), как более или менее естественный эффект, дефицит числа регистрируемых солнечных нейтрино, который был впоследствии установлен Р. Дэвисом и Дж. Бакалом и известен под названием «загадки солнечных нейтрино».

Здесь кончается этот нелепый список: в его появлении я виню синдром Паркинсона, который временами играет со мной плохие шутки. Итак, я разрядился. Впрочем, я пишу для очень узкого круга физиков, моих знакомых. Суммируя все, я надеюсь, что эти строки увидят свет. Кстати сказать, используя счетчики, упомянутые выше, мы с Г. Ханна выполнили первое наблюдение (1949 г.) ядерного L-захвата (в

Ar, всего ~10 пар ионов!) и первое измерение (1949 г.) бета-спектра

Н, из которого можно было тогда заключить, что масса nu

‹ 500 эВ.

Возвращаюсь к синдрому Паркинсона. Болезнь началась в 1978 г. До того времени у меня было отличное здоровье, и спорт и путешествия были моим любимым времяпровождением. Я прилично играл в теннис и имел первый разряд. Я был одним из зачинателей и пропагандистов подводного спорта в России. Занимаясь подводной охотой, я погружался на глубину до двенадцати метров не только в Черном море, но также и в Тихом океане в весьма экзотических местах, куда можно было добраться только на вертолете или военно-морском судне для чтения лекций пограничникам. Я был страстным любителем водных лыж.

Я придерживался левых политических убеждений. С самого начала это было связано прежде всего с моей ненавистью к фашизму и, как я теперь думаю, с чувством справедливости, привитым мне отцом. С середины тридцатых годов вплоть до семидесятых мои представления определялись категорией нелогичной, которую я сейчас называю «религией», каким-то видом «фанатичной веры» (которая уже отсутствует), гораздо более глубокой, чем культ какой-либо одной личности. Сегодня я уверен, что так называемая «перестройка» – это действительно революционный путь (даже если во многих аспектах его еще предстоит освоить), на котором в Советском Союзе будет создано при свете открытости и искренности социалистическое демократическое общество, основанное на передовых законах и правах человека.

Я член Коммунистической партии Советского Союза, сопредседатель общества «СССР – Италия». Награжден орденами и медалями. Являюсь членом и почетным доктором различных обществ и университетов. Действительный член Академии наук Советского Союза (с 1958 г.) и иностранный член Академии деи Линчеи (с 1981 г.). Вплоть до последних двух лет я заведовал кафедрой физики элементарных частиц Московского университета. Я считаю, что педагогическая деятельность приносит не меньшую пользу тому, кто преподает, чем тому, кто учится. Я написал книгу о Ферми и руководил изданием на русском языке полного собрания трудов Ферми, которое сопроводил множеством комментариев в надежде передать читателю атмосферу работы римской школы физики.

В 1978 г. в связи с семидесятилетием Эдоардо Амальди я вернулся в Италию на несколько дней после долгих 28 лет отсутствия! У меня нет слов, чтобы описать эмоции, которые я испытал, когда вновь оказался в Институте физики Ферми и Амальди, Разетти и Сегре, Майораны и Вика… Впоследствии я приезжал в Италию почти каждый год и на значительно более длительное время. Я нашел страну совершенно отличной от той, в которой жил прежде. Вот самые первые впечатления. Италия полна не только иностранных туристов, но и иностранных рабочих, среди которых много цветных. Нет больше голода, нет портретов дуче, нет пыли в маленьких городах, автострады в отличном состоянии и напоминают американские. Но движение автотранспорта, насыщенное, но терпимое еще в 1978 г., сегодня в Риме стало невыносимым. Забыта организация общественного транспорта; автобусы и такси (когда их находишь) движутся как улитки, а метро практически отсутствует. Кроме того, к моему стыду, я впервые, в возрасте 65 лет, был поражен прелестью маленьких итальянских городов, которые, как и тройку великих (Венецию, Флоренцию, Рим), я вновь посетил: Пизу, Лукку, Сиену, Сан-Джиминьяно, Урбино, Губбио, Ассизи, Монтепульчано, Орвието, Совану…

Возвращение на улицу Панисперна[1 - Выступление 5 декабря 1990 г. во время посещения улицы Панисперна по случаю первой годовщины смерти Эдоардо Амальди // Знание (Sapere), № 3 (935), март 1991 г, с. 30–32. Перевод с итальянского Д. Б. Понтекорво.]