Атомный проект. Жизнь за «железным занавесом» - Бруно Понтекорво

Результаты экспериментов по регистрации солнечных нейтрино находятся сейчас в центре внимания физиков всего мира. Это связано с еще одной блестящей идеей Понтекорво. В 1957 г. он указал на возможность нейтринных осцилляций. Оказалось, что нейтринные осцилляции могут быть тесно связаны с великим объединением различных взаимодействий при сверхвысоких энергиях. Поиски нейтринных осцилляций уже много лет ведутся в различных лабораториях мира на реакторах, ускорителях, мезонных фабриках, составляя важную часть программы исследований. Однако, как указал Понтекорво, только солнечные нейтрино (вследствие огромного по сравнению с земными масштабами расстояния от источника) дают возможность продвинуть исследования в совершенно недоступную для земных экспериментов область малых значений масс нейтрино. Именно таких значений масс нейтрино можно ожидать на основе моделей великого объединения. Поэтому когда в первых экспериментах по регистрации солнечных нейтрино было обнаружено уменьшение их потока в два-три раза по сравнению с расчетами, Понтекорво первый высказал мысль, что это может быть связано именно с нейтринными осцилляциями, переводящими электронное нейтрино в другие, «стерильные» состояния, не вызывающие ядерных реакций.

Сейчас, после замечательной работы С. Михеева и А. Смирнова, в которой было показано, что учет когерентного рассеяния нейтрино в веществе (рассмотренного Л. Вольфенштейном) может значительно усилить нейтринные осцилляции при малых разностях их масс и малом смешивании (и даже привести к полному переходу нейтрино в «стерильные» состояния), идея Б. Понтекорво является наиболее правдоподобным объяснением результатов галлиевого, хлор-аргонного и электронного (Камиоканде) экспериментов по детектированию солнечных нейтрино.

Подготавливаемые в нескольких лабораториях мира новые гигантские эксперименты позволят в недалеком будущем надежно проверить эту возможность. Так идеи Бруно прокладывают путь в физику следующего столетия, позволяя получить сведения о великом объединении сил природы. Это не единственный пример того, как идеи и эксперименты Бруно послужили началом ведущихся десятилетиями с возрастающей точностью экспериментов. К ним относятся, например, поиски распада μ → eγ и определение массы электронного нейтрино по спектру β-распада трития, начатые Понтекорво почти полвека тому назад. Я не стану упоминать других блестящих работ Понтекорво. Мне хотелось только подчеркнуть здесь значение работ Понтекорво для физики XX и XXI веков.

Бруно приехал в Советский Союз в 1950 г., когда ему было 37 лет и он был в расцвете творческих сил. За время жизни в СССР Б. Понтекорво выполнил ряд блестящих исследований, включая прецизионные опыты по рассеянию π-мезонов на нуклонах, несохранению четности в μ-распаде, захвату мюонов в 3He, проверке гипотезы о парном рождении странных частиц в нуклон-нуклонных столкновениях, которую он, кстати, высказал еще до появления схемы Гелл-Манна — Нишиджимы, и много других. Он высказал здесь свою знаменитую гипотезу о возможности нейтринных осцилляций и роли детектирования солнечных нейтрино для их обнаружения, указал на возможность проведения нейтринных исследований па ускорителях (в частности, для решения проблемы, тождественно мюонное нейтрино электронному или нет). Понтекорво оказал неоценимое влияние на уровень исследований по физике элементарных частиц в нашей стране, установив очень высокие критерии, которым необходимо было так или иначе следовать, воспитал большую школу экспериментаторов и стимулировал многие теоретические работы. Постановка многих важных новых экспериментов у нас зачастую становилась реальностью благодаря активной поддержке, которую оказывал им Понтекорво.

Бруно Максимович принял деятельное участие в становлении Института физики высоких энергий (ИФВЭ, Протвино) и выработке программы его исследований. Будучи в течение многих лет председателем нейтринного совета при АН СССР, Бруно оказывал неоценимую поддержку многим экспериментальным исследованиям. Особый энтузиазм в последние годы у него вызывала программа исследований по нейтринной астрофизике, осуществляемая А. Е. Чудаковым и Г. Т. Зацепиным. Вместе с А. М. Марковым он старался поддержать ее на всех уровнях.

К сожалению, Бруно не смог сам реализовать свои наиболее смелые идеи:

— зарегистрировать антинейтрино от реакторов (что было сделано Ф. Райнесом и К. Коуэном в 1953–1956 гг. и за что Райнес получил в 1995 г. Нобелевскую премию);

— обнаружить нетождественность мюонного и электронного нейтрино (за что получили Нобелевскую премию Л. Ледерман, Дж. Штейнбергер и М. Шварц).

Ответ на вопрос, почему так получилось, очевиден, он целиком связан с условиями жизни и научной работы в тогдашнем Советском Союзе. Что касается проблемы двух нейтрино, то ее нельзя было решить в СССР из-за отсутствия соответствующего ускорителя, а о том, чтобы сделать предложение Понтекорво основой какого-либо международного эксперимента в ЦЕРНе или США с его участием, невозможно было в тогдашних условиях даже подумать. (Тем более что Бруно еще два десятилетия не выпускали из соцлагеря под фальшивым предлогом его безопасности.)

С детектированием реакторных антинейтрино было еще обиднее. Узнал я это совершенно случайно.

В 1956 г., когда я был аспирантом Л. Д. Ландау в Институте физических проблем, один из ведущих экспериментаторов этого института — В. П. Пешков — поручил своему аспиранту Медведеву подумать о постановке опыта по детектированию реакторных антинейтрино. Сам В. П. Пешков был тонким экспериментатором в области низких температур (он, в частности, первым обнаружил второй звук в сверхтекучем гелии), но он к тому же был тогда еще каким-то большим начальником в Госкомитете по науке и технике и, по-видимому, имел доступ к действующим реакторам. Зная мой интерес к слабым взаимодействиям, Медведев обратился ко мне, и мы начали вместе обдумывать эксперимент. К этому времени уже было раскрыто пребывание Понтекорво в СССР, и когда Бруно появился в Физпроблемах, мы попросили его обсудить возможности эксперимента. Он охотно согласился. В обсуждении с ним мы поняли, насколько были наивны, полагая, что такой эксперимент можно сделать сравнительно небольшими силами. Бруно дал несколько полезных советов, особенно относительно разных фонов. Запомнилось мне, что он советовал помещать детектор под реактором, который тем самым будет служить некоторой защитой от космических лучей. В заключение разговора мы спросили его, почему он сам не поставит этот эксперимент. Бруно сначала уклонился от ответа. Но когда в ходе дискуссии мы еще раз спросили его об этом, он неохотно (как мне показалось, даже смущаясь) ответил, что его не допускают к реакторам. Я был тогда потрясен. Было несомненно, что, начав исследования в 1950 г., когда в СССР уже вовсю работали промышленные реакторы и строились новые, Понтекорво с его знаниями и мастерством мог бы первым зарегистрировать нейтрино (к тому же в это время появились новые методы регистрации, которых не было в 1946 г.). Эту непробиваемую стену не мог, по-видимому, преодолеть даже И. В. Курчатов, который с большим интересом относился к работе Понтекорво. Он, в частности, снабдил Бруно достаточным количеством 3He для опыта по μ-захвату, а В. П. Пешков помог Бруно, произведя глубокую очистку 3He от трития, наличие которого делало невозможным проведение опыта в диффузионной камере.