Владимир Карцев - Магнит за три тысячелетия (4-е изд., перераб. и доп.)
соревновались несколько всемирно известных лабораторий.
Под руководством Резерфорда работали Кокрофт и Уолтон в Кембридже, самые
"опасные" для Лоуренса соперники. Манера исследования Резерфорда заключалась в
максимальной простоте, изяществе и чистоте опытов.
На горе Дженеросо в Швейцарии европейские физики Браш, Ланж и Урбан для
ускорения протонов попытались использовать молнию, что дало бы им сразу весьма
значительный перевес, поскольку разность потенциалов, которую можно было
получить с помощью молнии, очень велика и частицы были бы ускорены молнией до 15
МэВ и выше. Исследователи натянули между соседними скалами металлическую сетку.
Во время грозы на этой сетке скапливался значительный положительный заряд.
Однажды ученым удалось получить искусственную молнию длиной около 5 м. Это
означало, что достигнута энергия 10 МэВ. Однако такое достижение обошлось очень
дорого: в результате несчастного случая погиб доктор Урбан…
Тем не менее соревнование продолжалось. И Лоуренс надеялся быть первым. Он
всегда улыбался. Он не признавал никаких препятствий: ни финансовых, ни научных,
ни технических. Он игнорировал трудности экспериментального и, что гораздо
опасней, теоретического характера.
Небольшое деревянное здание, в котором производились первые эксперименты
Лоуренса, дало начало грандиозной радиационной лаборатории в Беркли,
раскинувшейся на берегу моря на живописных холмах Сан-Франциско, где
впоследствии был установлен гигантский фазотрон, на котором сделано одно из
волнующих открытий нашего времени — открыт антипротон.
"Антимир начинается в Беркли", — с гордостью говорили берклийцы следующих
поколений. Но когда Лоуренс приступал к строительству первого циклотрона, у него
были только идея, тысяча долларов и уверенность в том, что он все может,
уверенность, не такая уж необоснованная, для "счастливчика".
Первое, с чего нужно было начать, — сделать магнит. Однако такой традиционный
подход потребовал бы слишком много времени, и поэтому Лоуренс купил громадный
восьмидесятитонный магнит, залежавшийся на складе и ранее предназначавшийся для
не выкупленного заказчиком радиопередатчика; Лоуренсу удалось приобрести его
буквально за гроши.
Отсутствие радиодеталей восполнялось за счет собственных старых радиоприемников,
"заимствования" бесхозных приемников и радиодеталей, а то и просто в результате
посещения ближайших свалок.
Механические детали физики делали сами или заказывали на небольших заводах.
Вакуумная камера первого циклотрона представляла собой сплющенную в пламени
горелки лабораторную, колбу.
Помогали Лоуренсу в основном студенты. Это, естественно, не было их основным
занятием, а потому все было направлено на то, чтобы изготовить циклотрон как
можно быстрей. Очень часто работы велись ночью, и перерыв делался лишь в четыре
часа утра, когда уставшие студенты и их руководитель шли перекусить в ближайший
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
