Жизнь и идеи Бруно Понтекорво - Михаил Сапожников

хотя где она находится, нам не сказали. Так начались и продолжались в течение довольно долгого времени регулярные субботние рейсовые маршруты вдоль канала Москва – Волга до плотины, затем по мостику, перекинутому через ручеек, где к нам подходил офицер и проверял наши документы, после чего мы попадали в то место, которое сейчас называется Дубной и является международным ядерным центром. Поскольку то место было чрезвычайно закрытым и о его существовании мало кто знал, мы шутили, что когда-нибудь здесь будет международный центр, типа Нью-Васюков, куда будут приезжать международные гроссмейстеры[30]. И эта шутка нам казалась не столько остроумной, сколько абсолютно несбыточной. На самом деле действительность оказалась очень близкой к тому, над чем мы шутили».

Да, «абсолютно несбыточная шутка» превратилась в реальность в 1956 г., когда Институт ядерных проблем в Дубне был преобразован в международную организацию – Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ). Это был наш ответ на создание ЦЕРН – Европейского центра ядерных исследований, который был организован в 1955 г. и объединил физиков Западной Европы.

М. Г. Мещеряков в своих воспоминаниях [81] рассказывает, что идея образовать ОИЯИ возникла после обсуждения его доклада о работах в Дубне, которые были выполнены в 1950–1955 гг., на сессии Академии наук СССР по мирному использованию атомной энергии. К этому времени было принято решение снять секретность с работ на установке «М». Поэтому на сессию пригласили физиков из социалистических стран. Через месяц была большая международная конференция в Женеве по мирному использованию атомной энергии, и на берегах озера Леман, как пишет Мещеряков, идея окончательно сформировалась.

Соглашение об организации Объединенного института ядерных исследований было подписано 26 марта 1956 г. правительствами 11 социалистических стран. СССР безвозмездно передавал новой организации синхроциклотрон на 680 МэВ, строящийся синхрофазотрон на 10 ГэВ и импульсный нейтронный реактор.

Международный характер ОИЯИ, наличие большой группы иностранных ученых из дружественных социалистических стран кардинально изменили обстановку в городе и в Институте. Она стала сильно отличаться от среднесоветской. Андрей Макаревич с легендарной группой «Машина времени» был в Дубне в 70-х годах и вспоминает об удивительном ощущении: «Дубна – это был город, где все было можно!»

В Дубне нашел приют поэт Андрей Вознесенский после разноса Хрущевым на Пленуме ЦК КПСС. Дубненские академики и Бруно ходатайствовали об открытии театра на Таганке Любимова. Аллея и памятник Владимиру Высоцкому в Дубне напоминают о концертах культового артиста, которые проходили в местном Доме культуры. Равно как и знаменитые строчки из его «Марша физиков»:

Пусть не поймаешь нейтрино за бороду

И не посадишь в пробирку, —

Было бы здорово, чтоб Понтекорво

Взял его крепче за шкирку!

В разные годы в Дубну приезжали М. Ростропович, А. Тарковский, Э. Неизвестный.

Однако с созданием международного института Дубна не переместилась в параллельную Вселенную, а продолжала находиться в Советском Союзе. М. Г. Мещеряков вспоминает [81], как в конце 1954 г. ему приказали немедленно прекратить заниматься опытами на ускорителе и примкнуть к большой научной группе, которой Н. С. Хрущев поставил задачу – ко дню открытия ХХ съезда КПСС овладеть термоядерной энергией. То есть, за один год решить проблему, которая, по большому счету, не решена до сих пор!

Когда я прочел об этом, то знаменитый эпизод из фильма «Девять дней одного года», где герои читают стенгазету с призывом «Откроем новую элементарную частицу в текущем квартале!», стал видеться в другом свете.

31. Два нейтрино

На надгробии могилы Бруно в Риме на кладбище Тестаччо (https://t.me/bruno_pontecorvo_photo/20), по предложению известных итальянских физиков Лучано Майяни и Джильберто Бернардини, написана одна формула

νe ≠ νμ

В 1993 г. это воспринималось как квинтэссенция научных достижений Понтекорво. Осцилляции нейтрино еще не были открыты, и предсказание Бруно о различии двух типов нейтрино представлялось самым значительным из того, что он сделал в жизни. Как возникла эта идея?

В 1957–1958 гг. в Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ шла активная работа по созданию проекта суперциклотрона – ускорителя на невиданную тогда интенсивность протонного пучка в 500 мкА. Энергия протонного пучка должна быть сравнительно небольшой – 800 МэВ, но по интенсивности такая машина не имела бы себе равных в мире. Чтобы понять, на какую задачу замахнулись ускорительщики того времени, надо указать, что ток синхроциклотрона ЛЯП в то время был меньше 1 мкА. То есть хотели увеличить интенсивность пучка сразу в 500 раз!

Работа над проектом велась очень активно, и шансы получить финансирование были довольно велики. Бруно стал всерьез думать над программой физических экспериментов для такой машины с невиданной интенсивностью. Его давно, еще со времен опытов с Хинксом в Канаде, интересовал вопрос – являются ли нейтрино, испускаемые в реакциях бета-распада вместе с электроном,

n → p + e– + ν— (13)

тождественными нейтрино, которые участвуют в процессах с мюонами. Например,

π— → μ— + ν— (14)

Или в этих процессах участвуют разные частицы, которые надо именовать как электронное νe и мюонное νμ нейтрино?

В работе «Страницы развития нейтринной физики» [97] он так и пишет, что «для людей, занимавшихся мюонами в старые времена, вопрос о разных типах нейтрино был всегда». Уже в секретной тетради 1950 г. https://t.me/bruno_pontecorvo_photo/18 в правом нижнем углу видно, что Бруно записывал реакцию распада мюона на электрон и два нейтрино, обозначая нейтрино разными символами. На это впервые обратил внимание профессор Р. Кастальди из секции ИНФН в Пизе, который расшифровал записи Бруно в секретных тетрадях [98].

Бруно подверг вопрос о двух нейтрино подробному анализу в своем выступлении на Рочестерской конференции в Киеве в 1959 г., а затем в знаменитой статье «Электронные и мюонные нейтрино», которая появилась в ЖЭТФ в 1959 г. [99].

Идея Бруно была проста: создаем пучок нейтрино одного типа. Допустим, мюонных. Направляем их на мишень. В принципе, могут пойти две реакции:

νμ + n → μ— + p (15)

νμ + n → e— + p (16)

Если будут рождаться и мюоны, и электроны, то разности между электронным и мюонным нейтрино нет. Если пойдет только рождение мюонов – это прямое доказательство того, что есть два разных типа нейтрино и νe ≠ νμ .

Именно такой опыт и был поставлен Л. Ледерманом, М. Шварцем и Дж. Стейнбергером в 1962 г. в Брукхейвене (см. Рис. 31-1). Они направили протонный пучок 15 ГэВ на бериллиевую мишень. В результате взаимодействия протонов с мишенью рождалось много частиц, в основном, π-мезонов. Эти π-мезоны частично распадались в реакциях типа (14) на мюоны и нейтрино. Изюминкой опыта была стальная защита толщиной 13,5 метра, которая ставилась на пути мезонов. Состояла эта «изюминка» из ржавой брони, снятой со списанного линкора. Тринадцатиметровая стальная стена нужна была для того, чтобы поглотить все π-мезоны и мюоны. Для нейтрино она препятствия не представляла, и можно было считать, что после стального фильтра шел уже чистый нейтринный пучок.

Пройдя