КАК РОЖДАЮТСЯ ОТКРЫТИЯ
В своё время теоретик литературы и театра Жорж Польти, перелопатив 1200 произведений всех времён и народов и проанализировав 8 тысяч литературных героев, выделил 36 драматических положений, на которых держится вся мировая драматургия. Есть свои сквозные сюжеты и в истории науки. Чтобы построить базис, пришлось бы повторить подвиг Польти, проштудировав десятки книг по истории науки и перечитав сотни научных биографий. Но некоторые сюжеты лежат на поверхности, как, например, неожиданное открытие. Такими подарками судьбы были открытие сверхпроводимости и сверхтекучести, рентгеновских лучей и радиоактивности, космических лучей и расширения Вселенной. Вариации на эту тему: ложное, преждевременное и незаслуженно забытое открытие. Сюжет № 2, борьба за приоритет: Ньютон и Лейбниц, Ньютон и Гук, Пристли и Лавуазье, Флёров и другие. Сюжет № 3, конфликт учителя и ученика: Платон и Аристотель, Дэви и Фарадей, Флёров и Поликанов...
Первое открытие международного института в Дубне — это (по типу, хотя и не по значимости) сюжет № 1. История этого открытия восходит к тем секретным временам, когда городок физиков ещё не носил название Дубна и не был нанесён на карте. Вопрос об открытиях был поставлен уже через год после пуска первого дубненского ускорителя, и поставил его не кто иной, как И. В. Курчатов, сделав это в свойственной ему манере: «Мишель? Физкультпривет! Ну что, открытия есть? Достижения есть. Это хорошо, но давай открытия. Денежки народные большие истрачены, теперь давай результаты...». И результаты были. Они остались лежать в сейфах первого отдела. За выполнения спецзадания сотрудники Гидротехнической лаборатории были удостоены Сталинской премии, и награждены орденами Ленина.
1953 год. Страна на пороге больших перемен. Происходят перемены и в научной биографии директора Гидротехнической лаборатории М. Г. Мещерякова. Он избран в Академию наук, теперь он членкор, профессор Московского университета и начинает обзаводиться аспирантами. Его первый аспирант, выпускник МГУ Г. А. Лексин вспоминал, как у Дома учёных на Кропоткинской улице в Москве он увидел перед собой крупного солидного человека «с харизмой руководителя», который пригласил его в солидный, не менее крупных габаритов ЗИМ. Через несколько часов они въехали в засекреченный городок физиков, который тогда назывался «хозяйством Мещерякова». «Хозяйство» тогда составляло три-четыре улицы, и всё друг от друга в двух-трёх шагах: коттеджи, административный корпус, двухэтажная гостиница и теннисные корты напротив, по другую сторону гостиницы — лагерь заключённых, но это уже хозяйство генерала Лепилова. И, конечно, страшно засекреченная Гидротехническая лаборатория.
МГ определил тему диссертации, познакомил аспиранта с сотрудниками сектора и благословил: «Действуйте». Косых взглядов на себе молодой человек не замечал, но своё особое положение чувствовал: он пришёл, чтобы в отведённый ему срок сделать диссертацию и защититься, а остальные работали на общий результат и видели свою защиту в туманной перспективе. Экспериментаторы, вспоминал Г. А. Лексин, уже тогда работали группами, ему приходилось трудиться одному. Классический сюжет: уходя в отпуск, профессор даёт ученику задание, а вернувшись узнаёт, что тот получил новый, неожиданный результат. Нечто подобное случилось и с Лексиным. В его распоряжении был пучок протонов и сосуд с тяжёлой водой; ему надо было измерить рассеяние протонов на ядрах тяжёлого водорода в новом диапазоне энергий от 480 до 680 МэВ, открывшемся после реконструкции ускорителя. Мелочной опекой МГ не докучал. Человек получил задание, пусть работает. Молодым людям, особенно тем, кто знаком с историей науки, подчас приходят в голову причудливые идеи. В своё время Резерфорд посоветовал своему ассистенту, считавшему вспышки от альфа-частиц, пролетающих через тонкую металлическую мишень понаблюдать, а не летят ли они назад? И что из этого вышло? Было открыто атомное ядро. А может быть, и у меня протоны летят назад? — подумал Лексин. Мысль вполне революционная, так как в то время ядро представлялось достаточно однородным и довольно рыхлым сборищем нуклонов, которое при ударе быстрым протоном должно развалиться — отразить налетающий протон такое ядро не может.
Г. А. ЛЕКСИН: «Выполнив измерения, я из «чувства полноты коллекции» продвинулся в область больших углов рассеяния протонов, когда дейтрон, как целое, должен был вылетать вперёд. Такой процесс был обнаружен, но шёл с малой вероятностью. Статистику хотелось увеличить, но необычный эффект был виден: частица с энергией связи порядка 2,3 МэВ не разваливалась при передаче ей импульса около 1 ГэВ».
Теория этого не предсказывала и объяснить не могла. Что может быть лучше для экспериментатора? Работа над диссертацией переросла в открытие. Мало кто так эффектно входит в науку: статья в ЖЭТФ под единственной фамилией (МГ вычеркнул свою), оппонент на защите — директор Объединённого института Д. И. Блохинцев.
Однако случилось это далеко не сразу. Открытые публикации по ядерной физике только-только начали появляться, и МГ предупреждал своих сотрудников, что теперь ответственность возросла: их опыты будут повторяться другими людьми, на них будут ссылаться. Переход к открытым публикациям запомнился сотрудникам МГ даже больше, чем образование международного центра, которое прошло почти незамеченным.
Сомнения украшают философов, но губят солдат, говорил Николай Грибачёв, и тут физики безусловно на стороне философов. Что если обнаруженный эффект — всего лишь результат методической ошибки? Великий Гук, например, считал, что экспериментально доказал вращение Земли, вот только никто так и не смог повторить его результат, а это хорошо в спорте, но не в науке. Ещё не отшумели страсти вокруг братьев Алиханова и Алиханьяна, которые открыли несуществующие частицы варитроны, получили Сталинскую премию, а потом оказалось, что никаких варитронов нет и никогда не было, а было только страстное желание их открыть. Не подтвердились впоследствии и первые сообщения о синтезе 102-го (Стокгольм, 1957), 103-го (Беркли, 1961) и 104-го (Дубна, 1964) элементов.
Сдерживала МГ, вероятно, и неудача с попыткой теоретического описания эффекта. Ситуация изменилась в 1956 году, когда из Обнинска пришёл Дмитрий Иванович Блохинцев, объяснивший необычный эффект на основе развитой им теории флуктонов — локальных флуктуаций плотности ядерного вещества, которые позднее были интерпретированы А. В. Ефремовым как многокварковые образования; Г. А. Лексин в научно-популярной статье «Кварки в ядрах», написанной в середине 90-х годов, назвал флуктон «мгновенной элементарной частицей».
Последние сомнения развеяло открытие нового необычного эффекта. В науке встречаются такие «цепные реакции идей», когда открытия как будто рождаются друг от друга: одно порождает другое, то, в свою очередь, — третье, и так далее. Между отдельными открытиями могут пройти годы, десятилетия, иногда это сотни лет. Но тут вмешался «бог-изобретатель» случай, и между открытием Лексина и последующим открытием прямого выбивания дейтронов из ядер прошло всего несколько месяцев: столько времени потребовалось одному из учеников и ближайших сотрудников МГ, соавтору и историографу этого открытия, В. П. Зрелову, чтобы наткнуться на статью в Физреве, которая привлекла его внимание. Он вспоминал: «Как-то, просматривая январский журнал «Phisical Review» (1956 года), я натолкнулся на статью Силова (W. Selovе), в которой он сообщал о наблюдении при энергии протонов ~ 95 МэВ так называемого «пикап-процесса», то есть, «подхвата» налетающим протоном периферийного нейтрона ядра мишени с образованием дейтрона. Эти дейтроны образовывали компактную группу у высокоэнергетичной границы спектра. Мне пришла в голову мысль: «Не происходит ли что-либо подобное при наших энергиях?».
После дополнительного анализа результатов полученных на мишенях бериллия, углерода, меди и урана ещё до реконструкции ускорителя, появилась похожая картинка: «В хвостовой части спектра отчётливо обозначился пик неизвестного происхождения». Контрольные опыты показали, что это дейтроны. Но каков механизм их рождения? МГ собрал группу и устроил мозговой штурм. Когда все предложения, одно за другим, были отброшены, участники штурма вспомнили о летящих вперёд дейтронах Лексина. Вот почему В. П. Зрелов назвал его исследования «своеобразным прологом к открытию флуктонов»: в секторе МГ психологически уже были готовы к тому, что группа нуклонов при определённых условиях может взаимодействовать с налетающим протоном как целое. В серии сравнительных экспериментов по рассеянию протонов на свободных дейтронах и ядрах гипотеза о ядерных кластерах — «квазидейтронах» была убедительно подтверждена.
Г. А. ЛЕКСИН: «Хорошо запомнился волнующий момент: МГ позвал меня в свой кабинет, разложил на столе большой лист миллиметровки, где были сопоставлены данные об обратном протон-дейтронном рассеянии, и, сперва прикрыв рукой точку, сказал: «Ну, посмотрите: вот — Ваша точка, а вот — наша». Они были близки».
Результат Лексина впоследствии был осмыслен как первое наблюдение кумулятивного эффекта в ядерной физике, а открытие прямого выбивания дейтронов из ядер в свою очередь открыло ещё одно направление в науке и было внесено в Государственный реестр открытий СССР.
Для МГ это было эпизодом в его научной биографии, для Г. А. Лексина стало делом его жизни. После защиты Георгий Александрович вернулся в Москву и продолжил исследования ядерных кластеров в ИТЭФ, став одним из ведущих специалистов в этой области. В 60-е годы эти исследования возобновились и в Дубне. Через 10 лет после публикации 1957 года явление прямого выбивания дейтронов из лёгких ядер переоткрыли американцы. Прошло ещё несколько лет, и они начали ссылаться на своих предшественников. К середине 70-х годов В. П. Зрелов пришёл к выводу, что пора подавать заявку на открытие. В конце 1979 года, когда соавторы наконец получили свои дипломы, в Государственном реестре было уже более 20 дубненских открытий. Такова история первого открытия, сделанного в Объединённом институте.