Пол Хэлперн - Коллайдер
С докторской степенью на руках Лоуренс наконец пошел на контакт с людьми, хотя и выбрал для этого немного необычный для уже начинающего ученого вариант. Дочери декана медицинской школы Мэри Кимберли Блумер, или просто Молли, которой тогда было только 16 лет, на ее выпускной бал понадобилась пара. Слово за слово - и Лоуренс согласился ее сопровождать. Она очаровала его своей тихой задумчивостью, и после бала он ее спросил, могут ли они встретиться вновь. Она вежливо ответила, что будет не против, если он как-нибудь зайдет, но в то же время ей по понятным причинам было неудобно принимать ухаживания от человека на девять лет старше ее. Всякий раз, как он приходил, она изобретала любые ходы, лишь бы не остаться с ним наедине, и неизменно встречала его вместе с сестрами. Бывало, она даже убегала и пряталась в принадлежавшем их семье рыболовецком судне у берега пролива Лонг-Айленд и отказывалась сходить на сушу. Но настойчивость Лоуренса в конце концов одержала верх, и они поженились.
Совсем по-другому Лоуренса принимали в набиравшем популярность в академических кругах Калифорнийском университете в Беркли. Там ему предложили место доцента с возможностью продления. Когда Лоуренс отказался и решил выбрать Йель, руководство Калифорнийского университета выдвинуло более выгодные условия - предложило полноценную должность доцента. Для столь молодого преподавателя редкая удача! И Лоуренс остановил свой выбор на Беркли, полагая, что там его ждет более быстрое продвижение по служебной лестнице, и, кроме того, можно приняться за научное руководство аспирантами. Некоторые его заносчивые коллеги из Йеля не могли взять в толк, как у него вообще возникла мысль о работе в заведении, не входящем в Лигу плюща[18]. «Йельское самомнение порой доходит до смешного, - писал Лоуренс другу. - Считается само собой разумеющимся, что это Йель оказывает человеку честь, а человек Йелю своим присутствием честь оказать не может»33.
Как-то в августе 1928 г. Лоуренс завел свой «REO Флаинг Клауд» и отправился вступать в новую должность. Наконец, центральная часть Америки была позади и уже показались холмы Беркли. Лоуренс остановился, чтобы насладиться красотой залива и замечательной культурной суматохой Сан-Франциско. В университетском же городке, над которым возвышалась колокольня в венецианском стиле, царил совсем другой дух. Хотя во всех зданиях сквозили европейские мотивы, все выглядело свежо и современно, а помпезности восточного побережья не было и в помине.
Обеспеченный всеми условиями для плодотворной работы, Лоуренс возобновил свои исследования точного хронометрирования атомных процессов. Но через какие-то семь месяцев дело приняло неожиданный оборот. Незадолго до апрельского Дня смеха в год, когда мечтам биржевиков суждено было рухнуть, а мечтам физиков в области высоких энергий - воплотиться, Лоуренс сидел в библиотеке Беркли и просматривал журналы. Ему в глаза бросилась статья Видероэ. Будто кто-то специально ему ее подбросил! В первую очередь обращали на себя внимание не слова, а диаграммы - эскизы электродов и трубок, предназначенных для ускорения частиц.
Из двух ускорителей Видероэ - линейной установки с двумя трубками и кольцевого «лучевого трансформатора» - Лоуренсу больше приглянулся второй. Ученый мгновенно понял, что у прямолинейного прибора потолок очень низок: максимум несколько фаз разгона до того, как частицы ударят по мишени. Но если трубки согнуть в полуокружности, в зазорах включить электрическое поле, а частицы удерживать на круге центральным магнитом, можно будет подхлестывать их снова и снова. Лоуренс заметил: по удачному свойству магнетизма, когда частица бегает по кругу в постоянном магнитном поле, отношение ее скорости к радиусу орбиты (угловая скорость) остается неизменным, даже если частица ускоряется. Поскольку угловая скорость показывает, сколько оборотов тело совершает за единицу времени, ее неизменное значение говорит нам, что тело будет проходить мимо данной точки через равные промежутки времени. К примеру, когда смотришь на ипподроме скачки, лошадь пробегает мимо ровно раз в минуту. Благодаря этой периодичности, догадался Лоуренс, достаточно регулярно (в ритме орбитального движения) подвергать частицы перепадам напряжения, чтобы они постепенно ускорились до такой энергии, когда они уже могут пробить ядро-мишень. Лоуренс нашел изъян в конструкции Видероэ: электроны, оказалось, сбивались в кучу из-за неточного хронометража ускоряющих импульсов.
Лоуренс показал свои чертежи Дональду Шейну, математику из Беркли, и тот подтвердил верность расчетов. Когда Шейн полюбопытствовал: «Зачем вам это?» - Лоуренс радостно ответил: «Я собираюсь обстрелять атомы и разломать их!»
На следующий день его воодушевление еще больше возросло, когда из новых вычислений он увидел, что в его проектируемом ускорителе частицы будут продолжать двигаться все быстрее и быстрее, и неважно, насколько сильно от центра они при этом удалились. Жена коллеги даже слышала, как вышагивающий по университетскому городку павлином Лоуренс воскликнул: «Я стану знаменитым!»34
По привычке детства ему не терпелось поделиться своими изысканиями с Туве, работавшим тогда в Институте Карнеги в Вашингтоне. Но Туве встретил эту конструкцию без особого восторга. По иронии судьбы лучшие друзья превратились в соперников и в вопросе расщепления ядра не разделяли взглядов друг друга. Туве совместно с Грегори Брейтом и Лоуренсом Хафстадом сделали ставку на трансформатор Теслы. Низкое напряжение в одной из двух катушек этого устройства возбуждает высокое напряжение в своей соседке, причем перепад потенциала может быть огромным. Катушки Теслы, однако, было трудно заизолировать, а потери энергии оставляли желать лучшего. Едва появились высоковольтные генераторы Ван де Граафа, Туве осознал их эффективность и стал собирать собственные модели.
Из-за скептических отзывов Туве и его коллег Лоуренс поначалу сомневался в своей правоте. (Свой прибор он назвал магнитно-резонансным ускорителем, мы теперь его знаем как циклотрон.) И только подбадривающие слова уважаемого ученого помогли Лоуренсу поверить в свой проект. В 1929 г. на рождественских праздниках он за бутылкой подпольного вина (действовал сухой закон) показал свои наброски гостившему в США немецкому физику Отто Штерну. Тот пришел в восхищение и настоятельно посоветовал воплотить эту идею в жизнь. «Эрнест, ни слова больше, - убеждал Штерн. - Немедленно… принимайтесь за работу»35.
Кокрофт, Уолтон, Ван де Грааф, Туве и другие ученые-ядерщики наступали Лоуренсу на пятки, и ему некогда было сидеть сложа руки, надо было срочно строить и запускать ускоритель. Он отвел в сторонку Нильса Эдлефсена, своего первого аспиранта, и задал вопрос: «Помните, мы обсуждали мою безумную идею? Там все так просто, что не пойму, почему никто до нее не додумался. Вы не видите никакой ошибки?»
Эдлефсен ответил, что идея вполне разумная. «Отлично! - сказал Лоуренс. - Тогда за работу. Приготовьте все, что нам может понадобиться».
И под руководством Лоуренса Эдлефсен из груды подручных материалов, отыскавшихся в лаборатории, принялся собирать опытный образец. Круглая медная цистерна, разрезанная пополам, превратилась в два электрода, которые подсоединили к радиочастотному генератору, выдающему регулярные импульсы напряжения. Эдлефсен упаковал весь прибор в стеклянный корпус, поместил его между 10-сантиментровыми полюсами направляющего магнита и - последний шаг - залил все стыки липким воском. Этот ускоритель, появившийся в начале 1930-х гг., элегантностью не отличался. Но зато после некоторой настройки исправно удерживал протоны на орбите - к вящему удовольствию Лоуренса.
Один из первых циклотронов - 94-сантиметровый экземпляр Радиационной лаборатории (ныне Национальная лаборатория им. Лоуренса в Беркли)
Но чтобы пробиться в ядерную крепость, нужны были более высокие энергии, а значит, как Лоуренс быстро понял, более серьезный ускоритель с магнитом помощнее. К счастью, один промышленник, также читавший в университете лекции, предложил Лоуренсу взять 8-тонный магнит, пылившийся на складе в Пало Альто, в пятидесяти милях от Беркли. Когда-то он был частью радиопередатчика, но прогресс оставил его далеко за бортом.
Щедрый подарок требовал много места, и Лоуренс стал искать, где можно построить более крупный ускоритель. И снова удача! В 1931 г. ученому разрешили взять одно из старых университетских зданий, идущих под снос. Там свое первое пристанище (потом были и другие) нашла Радиационная лаборатория (или, как звали ее ученые, «Рэд Лаб»), в которой Лоуренс десятки лет вел свои исследования. Потом ее переименовали в Национальную лабораторию им. Лоуренса в Беркли, отдав тем самым дань уважения ее основателю.
