Бруно Понтекорво - Атомный проект. Жизнь за «железным занавесом»

Те, кому посчастливилось учиться у Ферми и работать под его руководством, будут всегда помнить о нем как о непогрешимом «папе» физиков, уникуме XX века.

Не удивительно, что советские ученые, как и ученые всего мира, так остро восприняли неожиданную кончину великого физика, находившегося еще в расцвете творческих сил.

Впервые я встретился с Исааком Яковлевичем Померанчуком в конце 1950 г. Тогда я не знал ни одного слова по-русски, и мы говорили на английском языке. Английский язык Исаак Яковлевич знал достаточно хорошо, чтобы понимать в совершенстве любую статью в области физики и излагать, пусть с грамматическими ошибками, свои научные мысли. В это время раз в неделю он приезжал в Дубну и каждый раз выступал на семинаре. Тогда в Дубне работал самый мощный в мире ускоритель, ускоряющий протоны до энергии в несколько сот МэВ. И. Я. Померанчука приглашали для воспитания молодого поколения экспериментаторов, которые делали первые исследовательские шаги в области физики высоких энергий. С дубненскими теоретиками он также проводил несколько часов. Одним словом, он был официальным «просветителем» дубненского института.

Его выступления были всегда удачными и увлекательными. Он обладал даром быть понятым слушателями самой различной подготовки. Он мог рассказать экспериментаторам об интересной работе, которая только что была опубликована. В этом случае он всегда подчеркивал главные физические идеи, но мало останавливался на математических деталях и вообще на вопросах математического аппарата. Конечно, иной была ситуация, когда он выступал на теоретическом семинаре. Кстати, в оригинальных научных работах И. Я. Померанчука аппарат всегда был адекватным исследуемой задаче.

Если же в промежутке между двумя его поездками в Дубну появлялась яркая по своим результатам экспериментальная работа, то он консультировался с экспериментаторами, суждение которых высоко ценил, и, если, по мнению последних, работа была серьезной, обязательно комментировал ее. При этом он совершенно не касался экспериментальной части и обсуждал теоретические следствия экспериментальных результатов независимо от того, что было написано по этому поводу в оригинальной работе. Таким образом, его выступления приобретали оригинальный характер и были в высшей степени интересными.

Я очень признателен Исааку Яковлевичу за то, чему научился у него тогда, и уверен, что все без исключения физики, работавшие в то время в Дубне, ему очень обязаны.

Я хочу рассказать об одном эпизоде, который хорошо иллюстрирует его функцию «просветителя». Я расскажу довольно подробно, так как это даст мне возможность остановиться на некоторых вопросах физики элементарных частиц. Главные действующие лица в рассказе — это гипероны и каоны — частицы, которые сегодня называются странными частицами. Необходимо учесть, что слово «странность» — это сегодня технический термин, но когда-то давным-давно эти частицы назывались странными потому, что они имеют удивительные свойства. Чем они были удивительны? Они удивительны тем, что рождаются в столкновениях при высоких энергиях с очень большой вероятностью, а распадаются самопроизвольно с очень большим временем жизни (т. е. с малой вероятностью).

Этот кажущийся парадокс — большая вероятность рождения и большое время жизни — был замечен мною независимо от американских физиков Гелл-Манна и Пайса в 1951 г., и я очень кратко рассказал о моих суждениях Исааку Яковлевичу, когда он приехал в Дубну на семинар. Он сразу же выступил на семинаре и сказал, что ему понравились мои замечания и он хотел бы рассказать о них. Он говорил не менее часа, и при этом в его речи не было воды. Его выступление оказалось очень полезным для меня.

Парадокс снимается, если допустить, вопреки мнению, царившему в то время, что процессы рождения странных частиц отличаются по своей природе от процессов их распада. Как мы хорошо знаем сегодня, странные частицы рождаются в сильных взаимодействиях, а распадаются благодаря слабым взаимодействиям. Несколько слов об этих взаимодействиях. Физики давно знакомы с разными силами, но, может быть, не все из них задумывались над тем, что типов взаимодействий, глубоко различающихся по природе, очень мало. Если не считать тяготения, которое играет существенную роль только в присутствии огромных масс, то известны лишь три вида взаимодействий: сильные, электромагнитные и слабые.

Электромагнитные взаимодействия известны в физике давно. Благодаря им движущийся неравномерно электрический заряд испускает электромагнитные волны (например, видимый свет). С этим классом взаимодействия связаны все химические, атомарные и молекулярные явления. Электромагнитные взаимодействия, теория которых блестяще подтверждается опытом, глубоко связаны с электрическим зарядом элементарных частиц.

Теперь о сильных взаимодействиях. Они стали известны только после раскрытия внутренней структуры атомного ядра. В 1932 г. было найдено, что атомное ядро состоит из нуклонов (нейтронов и протонов). И именно сильные взаимодействия соединяют нуклоны в ядре, т. е. отвечают за ядерные силы, которые в отличие от электромагнитных характеризуются очень малым радиусом действия (около 10−13 см) и большой интенсивностью.

Кроме того, сильным взаимодействием обусловлены столкновения частиц высоких энергий, в частности столкновение, в котором рождаются каоны и гипероны, т. е. странные частицы. Поэтому странные частицы и рождаются с большой вероятностью.

Интенсивность взаимодействий удобно оценивать по так называемой длине свободного пробега частиц в некотором веществе, т. е. по средней величине пути, который частица может пройти в этом веществе до разрушающего или отклоняющего столкновения. Ясно, что чем больше длина свободного пробега, тем менее интенсивно взаимодействие.

Если рассматривать частицы очень высокой энергии, то соударения, обусловленные сильными взаимодействиями, характеризуются длиной свободного пробега частиц, равной по порядку величины десяткам сантиметров в меди или железе.

Иначе обстоит дело при слабых взаимодействиях. Нейтрино, например, испытывающее только слабые взаимодействия, обладает колоссальной проникающей способностью. Длина его свободного пробега в плотном веществе, скажем, в железе, измеряется в астрономических единицах, например толщиной чугунной плиты, в 109 раз превышающей расстояние от Земли до Солнца.