Жизнь и идеи Бруно Понтекорво - Михаил Сапожников

мишень, счетчики в домике начинают считать. Сделали 9 «плевков» на мишень – 9 срабатываний счетчиков. Счет детекторов возрастал в два раза. Все взволнованные собрались на обсуждение. Как никак стоят на пороге открытия нового взаимодействия элементарных частиц!

Тяпкин рассказывал: «Народ говорит, если на десятый раз счетчики сработают, пойдем писать статью в ЖЭТФ!». А Бруно отвечает: «Нет! Если сработает в десятый раз, надо думать, как усилить защиту и повторить опыт!» В результате решили надежно заэкранировать место нахождения мишени, чтобы поглотить все обычные частицы. Для этого нужно было положить бетонную плиту на трубу ускорителя.

Главный инженер ЛВЭ сказал четко: «Только через мой труп! Будете укладывать плиту – непременно уроните или стукнете – ускоритель выйдет из строя. Ни за что!»

Тяпкин долго уговаривал Векслера, в конце концов тот отдал приказ: «Положить плиту! Ради такого эксперимента, если он увенчается успехом, можно пожертвовать ускорителем!»

Плиту положили – совпадения исчезли. Эффект пропал. Оказалось, прежняя защита надежно экранировала заряженные частицы, но образовывавшиеся во вторичных взаимодействиях нейтроны, вылетали из защиты и, отражаясь от крыши экспериментального зала, попадали в домик со счетчиками.

Этот случай очень хорошо характеризует стиль Бруно-экспериментатора: всё надо проверять и перепроверять! Здесь ясно проявляется воспитание, полученное в группе Ферми. Столкнувшись в юности с ситуацией, когда желание разобраться, на первый взгляд, с абсолютно несущественной деталью эксперимента (какая разница, на каком столе стоит аппаратура!) привело к открытию Нобелевского масштаба – Бруно через всю жизнь пронес это обостренное внимание к мельчайшим обстоятельствам опыта.

В. А. Жуков, который работал в группе Понтекорво, вспоминает [83], что во время сеансов на ускорителе часто возникали ситуации, когда набор статистики по разным причинам прерывался. Возникала типичная и, казалось бы, пустяковая проблема – записывать ли в лабораторный журнал результаты при сбое пучка?

«При крупных сбоях, которые нам казались почти аварийными, мы предлагали просто исключить показания приборов и не записывать их в лабораторный журнал», – пишет Жуков. Эти попытки решительно пресекались Бруно Максимовичем: «Вы должны записывать все, в том числе и условия, при которых произошел сбой. Что плохо работало: ускоритель или ваша аппаратура? И только потом, после тщательного и обоснованного анализа записи, вы вправе исключить эти измерения».

Сам Бруно писал [15]:

«Ферми глубоко презирал научный авантюризм, субъективизм в науке, тенденцию некоторых экспериментаторов получить именно те результаты, которые априори им хочется найти. Он считал совершенно антинаучной и вредной для развития физики поспешность в опубликовании научных работ, вызванную желанием завоевать приоритет, и встречающуюся в некоторых лабораториях атмосферу “охоты за открытиями”.

Ферми нетерпимо относился к часто встречающейся тенденции экспериментаторов переоценивать точность своих измерений. В институте было известно правило, которым руководствовался Ферми в отношении к новому или “странному” результату: увеличь втрое приведенную экспериментатором ошибку измерения и только после этого начинай свое рассуждение».

Постоянную строгость Бруно в суждениях отмечает С. С. Герштейн [44]: «Бруно никогда не говорил – данный эксперимент подтверждает теорию. Но – этот эксперимент не противоречит теории». Эту же черту Бруно подчеркивал Л. Б. Окунь [128] (https://t.me/bruno_pontecorvo_photo/27):

«Бруно всегда отстаивал надежность в экспериментах и с подозрением относился к “психологически мотивированным систематическим ошибкам”, вытекающим из тяги сделать открытие или выдать желаемое за действительное».

То же самое мне говорил Бруно Максимович во время экспериментов по измерениям реакций Понтекорво.

40. Реакции Понтекорво

История с изучением процессов аннигиляции антипротонов, названных впоследствии реакциями Понтекорво, в некотором смысле анекдотична.

В начале 80-х годов в ЦЕРН было создано уникальное накопительное кольцо LEAR (Low Energy Antiproton Ring) для исследований с антипротонами малых энергий. Уникальность этой установки объяснялась принципиально новым способом получения пучков антипротонов. Обычно антипротоны создавались при соударении частиц высоких энергий с некоторой мишенью. При этом образовывался целый спектр отрицательно заряженных частиц, из которого отбирались антипротоны. Сепарация антипротонов никогда не была стопроцентной, и большая примесь отрицательных К- и π-мезонов всегда составляла проблему для экспериментаторов. К тому же такой метод мог производить только пучки антипротонов с интенсивностью не более 1000 антипротонов в секунду. Ускорительщики ЦЕРН предложили накапливать антипротоны в несколько приемов: сначала обычная стадия рождения антипротонов в протон-ядерном взаимодействии. Затем антипротоны вместе с примесью других отрицательно заряженных частиц поступали в специальное кольцо-накопитель. При этом, поскольку антипротон – стабильная частица, а каоны и π-мезоны – короткоживущие частицы, через некоторое время в накопителе оставались одни чистые антипротоны. Примесь других частиц исчезала, интенсивность антипротонов увеличивалась. Затем порция антипротонов подавалась в другое кольцо магнитов – LEAR, которое подравнивало антипротоны по импульсу и раздавало на экспериментальные установки. Работа этой фабрики антипротонов улучшила условия экспериментов в 1000 раз по интенсивности, в 100 раз – по однородности пучка, и при этом пучки были совершенно чистыми – одни антипротоны.

Такой подарок для экспериментатора, конечно, породил целый бум в антипротонной физике. Интересно было размышлять, как лучше использовать эти новые возможности. Послеобеденные дискуссии за кофе – лучшее место для рождения новых идей. В тот раз мы пили кофе с румынским физиком Флорианом Никитиу и Александром Ильиновым из Института ядерных исследований в Троицке. Обсуждался вопрос взаимодействия антипротонов с ядрами, и в типичном стиле послеобеденных размышлений был задан вопрос, а нельзя ли придумать такие реакции аннигиляции, которые на ядрах могли происходить, а на свободном нуклоне – запрещены? После недолгого размышления Флориан Никитиу воскликнул:

– Я придумал! Все реакции аннигиляции на свободном нуклоне должны иметь в конце минимум два мезона. Например,

p— + p → π ̅+ π+ (46)

Не может быть аннигиляции в один мезон – закон сохранения импульса не разрешает. Но на ядре мы можем устроить аннигиляцию, где в конце будет только один мезон, а второй частицей, необходимой для выполнения закона сохранения импульса будет нуклон или ядро-остаток. Например,

p— + d → π ̅+ p (47)

Всем эта идея очень понравилась. Действительно, простая бинарная реакция – зная энергию начального антипротона, можно точно предсказать импульсы вторичных частиц. Экспериментальная «подпись» реакции – две заряженные частицы, разлетающиеся в противоположные стороны с фиксированными импульсами – лучше не придумаешь. Стали думать, как посчитать сечение процесса, есть ли другие аналогичные реакции… И выходили мы из кафетерия уже с распределением обязанностей, кто и что должен подготовить для будущей статьи.

Через неделю случайно встречаю в коридоре Бруно Максимовича. У него была удивительная привычка – при встрече всегда задавать простой вопрос: «Ну, что у вас нового по науке?» – причем делал он это с такой искренней заинтересованностью и участием, что всегда повергало меня, в те годы студента, а затем молодого научного сотрудника – в тихое замешательство. Надо было что-то отвечать, что-то отнюдь не банальное.