Жизнь и идеи Бруно Понтекорво - Михаил Сапожников

когда-нибудь думал о том, какой была бы твоя жизнь и работа, если бы ты решил остаться и работать на Западе?

Бруно: Возможно, я бы сделал больше вещей, но у меня было бы меньше идей…

Однако правильнее измерять величие ученого не количеством премий, статей, медалей, а влиянием, которое его идеи оказали на развитие физики. Говорят, Питер Хиггс за всю жизнь написал всего 9 статей. Но его идея о возможном существовании скалярного поля и его переносчика инициировала огромную программу экспериментов. Ровно то же самое происходит сейчас на наших глазах с идеями Бруно. Исследование осцилляций, измерение массы нейтрино, определение природы нейтрино вызвали к жизни огромную экспериментальную активность, сравнимую по масштабу с исследованиями на адронном коллайдере ЦЕРН.

Руководитель нейтринного эксперимента DUNE (Deep Undeground Neutrino Experiment) Марк Томсон прямо так и заявил: «Мы хотим сделать для нейтрино то, что LHC сделал для бозона Хиггса. Мы верим, что находимся на границе следующей большой революции в физике частиц» [176].

Эксперимент DUNE, которым он руководит, будет изучать взаимодействие пучка нейтрино, рожденного на ускорителе «Фермилаб» в подземном детекторе, расположенном за 1300 км. Коллаборация DUNE объединила более 1000 физиков из 30 стран, что, действительно, приближается к масштабам типичной коллаборации LHC.

Надо сказать, что в последнее время было сделано много таких красивых экспериментов, когда пучок нейтрино рождается в одной лаборатории, а детектирование взаимодействий нейтрино происходит в другой, на расстоянии многих сотен километров. Так, нейтрино из ЦЕРН в Женеве регистрировали в итальянской лаборатории Гран-Сассо. Японские физики посылали пучок нейтрино на расстояние 295 км в детектор «Супер-Камиоканде». В США эксперимент MINOS изучал взаимодействие нейтрино из ускорителя «Фермилаб» с детектором, расположенным в соляной шахте на расстоянии 732 км. В таких экспериментах изучаются характеристики осцилляций мюонных нейтрино в тау-нейтрино. В них впервые было обнаружено появление самого тау-нейтрино.

Другой недавно утвержденный мега-проект – «Гипер-Камиоканде» в Японии. В детекторе «Гипер-Камиоканде» будет 260 000 тонн сверхчистой воды, что более чем в 8 раз превосходит объем «Супер-Камиоканде». Детектор Дэвиса, с помощью которого был обнаружен дефицит солнечных нейтрино, в 500 раз меньше «Гипер-Камиоканде».

Черенковское свечение релятивистских частиц в воде наиболее оригинальным образом использовано в Байкальском нейтринном телескопе. Здесь, в 4 километрах от берега озера Байкал, на глубине 1100–1300 м, размещена «люстра» из 288 оптических модулей, которые просвечивают объем в 0,4 кубических километра.

Будущее исследований реакторных нейтрино – эксперимент JUNO в Китае. Это 35-метровая сфера, заполненная 20 000 тонн жидкого сцинтиллятора, свечение которого будет детектироваться 20 тысячами фотоэлектронных умножителей.

Детектор будет расположен на расстоянии около 52 км от реакторов атомных электростанций Янцзян и Тайшань. Основная проблема, которую он должен решить, – определение иерархии масс нейтрино, то есть вычислить, какое из трех нейтрино ν1, ν2 и ν3 самое легкое, а какое – самое тяжелое. Изучение осцилляций дало возможность определить квадрат разности масс между состояниями нейтрино, но не величину самих масс. Недавно первые результаты стал выдавать огромный детектор KATRIN – современная реинкарнация опыта Бруно – Хинкса по определению массы нейтрино из измерений бета-спектра трития.

Для изучения нейтрино из космоса ведутся исследования на гигантском детекторе IceCube, расположенном в Антарктиде. Если в детекторах типа «Камиоканде» регистрируют черенковское свечение в воде, то здесь работает оригинальное предложение использовать антарктический лед. Установка представляет собой 86 струн детекторов, впаянных в лед. Поражает длина струн – один километр. Можно только восхититься инженерной мыслью участников, которые просверлили во льду такие лунки. Всего в установке 5160 ФЭУ, которые регистрируют треки мюонов и электронов от нейтрино сверхвысоких энергий. В 2017 г. IceCube зарегистрировал нейтрино с фантастической энергией в 300 ТэВ. Для сравнения, энергия, до которой разгоняются протоны в LHC – самом мощном современном ускорителе – 6,5 ТэВ[63].

Мы видим, что сегодня идеи Бруно развиваются во множестве уникальных экспериментов. Физики стреляют потоками нейтрино в детекторы, расположенные за тысячи километров, создают под землей огромные резервуары воды, размещают аппаратуру под водой или в антарктическом льду. Если в конце прошлого столетия идеи Питера Хиггса и других ученых позволили развернуть широкую программу исследований на Большом адронном коллайдере и ускорителе в «Фермилаб», то сегодня идеи Бруно Понтекорво инициировали такую же значительную программу по развитию физики нейтрино.

И в этом проявляется истинный масштаб гения Бруно Понтекорво https://t.me/bruno_pontecorvo_photo/49.

Благодарности

Эта книга появилась в результате многолетней работы по подготовке к печати избранных трудов Бруно Максимовича («ИТ» [1]), работы над фильмом о Понтекорво [2], ряда интервью с друзьями и коллегами Бруно. Очень хочется поблагодарить Ирину Григорьевну Покровскую и Татьяну Дмитриевну Блохинцеву, которые осуществили огромную работу по подготовке материалов архива Бруно Максимовича к изданию «ИТ». Главную редакционную работу выполнил Самоил Михелевич Биленький, которому я также благодарен за замечательное интервью [45]. Отдельное большое спасибо Джилю Понтекорво, который очень много помогал при работе над «ИТ», а в один момент просто спас весь проект. Я также очень благодарен Джилю Бруновичу за серию интервью, которые позволили исправить ряд неточностей, допущенных мной в печатной версии книги.

В книге использованы материалы интервью, из которых мне прежде всего хочется отметить разговор с Джилло Понтекорво [9]. Он очень важен для понимания характера и поступков Бруно Максимовича. Интереснейшие живые воспоминания дал Семен Соломонович Герштейн [44], хотелось бы также поблагодарить Р. Риччи, Дж. Фидекаро и Г. Пираджино за их рассказы. Снимал эти интервью замечательный фотограф Юрий Александрович Туманов, много фотографий Понтекорво были отсняты именно его камерой.

Сейчас в ОИЯИ ведется большая работа по сохранению памяти о Б. М. Понтекорво. В Лаборатории ядерных проблем, где всю жизнь проработал Бруно, организован мемориальный кабинет. Хотел бы выразить искреннюю признательность его сотрудникам М. Пилипенко и Е. Дубовик, а также пресс-секретарю ОИЯИ Б. М. Старченко за помощь в подборе фотографий.

Большую помощь при подготовке рукописи к печати оказали мне Е. Молчанов и Н. Рязанцева, за что я им очень благодарен.

Большое спасибо Михаилу Биленькому, который любезно предоставил право воспроизвести в книге его замечательные шаржи.

Первыми читателями книги были мои близкие. Особая благодарность моей жене, Тамаре, которая прочла первый вариант и сделала столько замечаний, что свет увидел только девятый вариант печатного издания и третий – электронного.

Список сокращений

АН СССР – Академия наук СССР

ГТЛ – Гидротехническая лаборатория

ИНФН – Национальный институт ядерной физики, Италия

ИТЭФ – Институт теоретической и экспериментальной физики, Москва

ЛЯП – Лаборатория ядерных проблем ОИЯИ

ЛВЭ – Лаборатория высоких энергий ОИЯИ

ЛВТА – Лаборатория вычислительной техники и автоматики ОИЯИ

ЛФТИ – Ленинградский физико-технический институт

МГУ – Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

НТО – Научно-технический отдел

ОИЯИ – Объединенный институт ядерных исследований, Дубна

ОСЭВ – Отдел слабых и электромагнитных взаимодействий

ЦЕРН – Европейский центр ядерных исследований, Женева

Список литературы

1. Б. Понтекорво. Избранные труды. «Наука. Физматлит», Москва, 1997.

2. Фильм «Бруно Понтекорво», «Наука-видео», режиссер Э. Власова, 2003. https://www.youtube.com/watch?v=Z8gTFm50ro4

3. В. П. Джелепов на открытии выставки, посвященной Б. М. Понтекорво в ЛВТА ОИЯИ. https://www.youtube.com/watch?v=wHolWNI3ukU

4. F. E. Close, Half-life: The Divided