Владимир Карцев - Магнит за три тысячелетия (4-е изд., перераб. и доп.)

ночной ресторан "Белая таверна". Все в лаборатории делалось только бегом.

Лоуренс был полон энергии и оптимизма, он не замечал мелких неполадок и ошибок и

акцентировал внимание только на успехах. Казалось, что его высокую и плотную

фигуру можно было видеть сразу в нескольких местах. Его звали "маэстро" за

виртуозность в экспериментах и абсолютно точные и уверенные советы, которые он

давал сотрудникам. В то же время Лоуренс стремился, чтобы каждый работал

творчески и разделял радость открытия, которое, однако, впоследствии будет

приписано только ему одному, великому "маэстро".

В 1932 г. первый в мире циклотрон был построен. Он давал пучок протонов с

энергией 1,2 МэВ, т. е. намного превосходящей ту, при которой атомы могли быть

расщеплены. Но Лоуренс опоздал…

Кокрофт и Уолтон, ученики Резерфорда, использовав принципиально другой метод

исследования и получив пучок с энергией всего лишь 0,7 МэВ, уже добились в

Кавендишской лаборатории искусственного расщепления атома…

Это было для Лоуренса жестоким, но полезным уроком. Он решает теперь направить

свои усилия на совершенствование циклотрона и увеличение энергии частиц,

получаемых с его помощью, прекрасно понимая, что увеличение энергии частиц даст

возможность заняться вопросами взаимодействия частиц, открывающими путь к

познанию законов атома. Открытие сделано, теперь необходимо добиваться

систематических и достоверных результатов. Вот что по этому поводу говорил

Джозеф Томсон, который, по выражению П.Л.Капицы, "из всех физиков конца прошлого

и начала этого века сделал самые фундаментальные открытия (открыл электрон и

изотопы), в своей книге "Воспоминания и раздумья".

"…Обычно не первый шаг в открытии нового физического явления стоит больших

денег. Так, открытие Рентгеном Х-лучей, или Кюри радия, или продолжительные

опыты Ч.Т.Вильсона над образованием капелек на частицах, заряженных

электричеством, — все они стоили ничтожные суммы. Открытия, подобные этим,

обязаны тому, что не может быть куплено, — именно остроте и силе

наблюдательности, интуиции, непоколебимому энтузиазму до окончательного

разрешения всех затруднений и противоречий, сопутствующих пионерской работе.

Когда первоначальное открытие сделано, наблюдаемый эффект очень мал и требует

целого ряда длительных опытов для получения достоверных результатов. Вот это

стремление добиться большого эффекта и стоит дорого. Это может означать затрату

многих тысяч фунтов стерлингов для постройки сильных магнитов, или же для

получения электродвижущих сил во много сот тысяч вольт, или же для приобретения

больших запасов радия. Но все эти деньги хорошо израсходованы, так как они дают

нам возможность добиваться новых знаний гораздо быстрее и с большей

достоверностью".

Академик П.Л.Капица сделал по этому поводу такое сравнение:

"Когда Колумб отправился в экспедицию, результатом которой было открытие

Америки, он ехал на простом маленьком фрегате, на лодчонке, с современной точки

зрения. Но чтобы освоить Америку как страну, потребовалось построить большие

корабли, как "Лузитания", "Титаник", и это полностью себя оправдало".

Если первый циклотрон Лоуренса стоил 1 тыс. дол., то синхротрон на 6 тыс. МэВ —

3 млн. дол., а синхротрон Брукхейвенской лаборатории на 30 тыс. МэВ — уже 34

млн. дол. Если при постройке первого циклотрона у Лоренса было всего несколько

помощников-студентов, то впоследствии в радиационной лаборатории штат возрос до

нескольких тысяч человек.

Сам Лоуренс в свои 38 лет стал одним из признанных великих физиков. Один из его

друзей в день получения Лоуренсом Нобелевской премии шутливо телеграфировал ему:

"Дорогой Эрнест, ты подаешь некоторые надежды в смысле карьеры…" Вот уже

поистине, анекдоты, как сказал Вольтер, есть колоски, остающиеся на поле

истории, когда урожай собран.

Какие же задачи призваны решать столь большие коллективы на этих громадных

магнитах, перевозимых в нескольких железнодорожных составах и располагающихся в

подземных галереях? Член-корреспондент АН СССР Д.И.Блохинцев говорил, что в

развитии физики XX века можно выделить три этапа: изучение атома, изучение

атомного ядра и, наконец, изучение структуры элементарных частиц. Наряду с

продолжением второго и первого этапов сейчас ведутся интенсивные исследования на

третьем этапе.

Ускорители имеют в этом смысле двоякое значение. Во-первых, при взаимодействии

ускоренных частиц с ядрами других элементов возникают новые частицы, еще не

известные науке. Во-вторых, ускоренные частицы, согласно представлениям

квантовой механики, можно трактовать как волны определенной длины, причем длина

волны тем меньше, чем больше энергия ускоренной частицы. Из физики также

известно: с помощью любых волн можно "видеть" лишь те предметы, линейные размеры

которых больше длины волны. В противном случае волна "не заметит" препятствия.

Поэтому для исследования структуры мелких объектов микромира необходимо иметь

волны с возможно меньшей длиной, т. е. максимально ускоренные частицы.

Для решения задач, связанных с исследованиями структуры пространства (не

обладает ли пространство квантовыми свойствами?) на расстоянии 10–15 см и

меньше, а также структуры времени (может быть и время течет не непрерывно, а

некоторыми порциями?) в промежутках, равных 10–25 с и менее, необходимы

ускорители частиц на энергию 1 млн. МэВ (почти в 1 млн. раз больше энергии,

полученной Лоуренсом в 1932 г.).

С помощью новых мощных ускорителей ученые надеются разрешить многие вопросы.

Почему природа избрала именно водород элементом, из которого синтезированы все

остальные? Почему материя устойчива? Почему электрический заряд электрона точно

равен противоположному по знаку заряду протона? Почему этот заряд равен именно

1,6·10–19 Кл? Почему протон тяжелее электрона именно в 1846 раз? Не могут

ли оказаться гравитационные, электромагнитные, ядерные и слабые взаимодействия

лишь различными аспектами единой физической реальности?

Существует ли "пятая сила", кроме перечисленных?

Есть ли в природе монополи — частицы, имеющие только один магнитный полюс и

эквивалентные электрическим зарядам? Наконец, можно ли обнаружить "бесы" —

кварки, из которых, быть может, состоят все "элементарные" частицы? Не может ли

время течь в обратную сторону? Все эти вопросы касаются самых глубин нашего

миропонимания.

Профессор Роберт Оппенгеймер, в свое время глава американского атомного проекта,