Г. Левенштейн, Б.Смагин
Рис. С. Наумова Фото В. Кивнина

ЯСНЫМ весенним утром мы вышли из вагона электрички иа перрон станции Дмитров. Казалось, только что шумела вокруг нас бодрая, отдохнувшая за ночь столица, сверкал голубоватый асфальт московских улиц, шелестела молодая листва тополей. И вот мы уже в Дмитрове. Но путешествие не окончено. Наш путь лежит дальше, к Волге, где находится молодой, но уже всемирно известный город Дубна. Мы снова едем на экскурсию в столицу ядерной физики — в Объединенный институт ядерных проблем, где виднейшие физики многих стран разгадывают тайны строения материи. Непродолжительная поездка на автобусе, и вот в девственном сосновом лесу замелькали небольшие нарядные домики. Здесь живут сотрудники института, объяснили нам потом.

Сотрудники института! Слово «сотрудники» приобрело здесь глубочайший смысл: здесь, в великолепно оборудованном всеми доступными современной науке и технике приборами уникальном городе-лаборатории, вы можете услышать и чешскую, и китайскую, и польскую, и венгерскую речь. Ученые многих стран трудятся здесь во имя развития знаний человечества о материи.

Вот что значат эти два слова — «сотрудники института».

Размах работ в Дубие привлекает к себе внимание всех физиков мира, которые понимают, какое огромное значение для судеб науки имеет сотрудничество ученых.

Но вот автобус останавливается на площади перед большим зданием с колоннами.

— Административный корпус Здесь место сбора экскурсий.

Через несколько минут, сопровождаемые молодой девушкой-экскурсоводом, мы заняли места в другом автобусе, курсирующем между жилым поселком и лабораториями, расположенными в нескольких километрах дальше.

И вот мы у входа в огромное круглое здание, хорошо уже всем знакомое по многочисленным фотографиям и рисункам. Здесь расположился самый мощный в мире ускоритель — гигантский синхрофазотрон.

Это единственная в мире машина, которая способна сообщить ядерным частицам энергию в 10 млрд. электроновольт.

Частицы вещества разгоняются электрическим полем. Оно увеличивает их скорость, «подстегивает» их. Мощнее поле — и скорость больше. Один электроновольт — это энергия, которую приобретает электрон, пройдя ускоряющее поле с разностью потенциалов в один вольт. А представьте себе энергию частицы, которую разогнало поле в 10 млрд. вольт! Частица с такой энергией развивает почти скорость света! До таких энергий ускоряет частицы новый синхрофазотрон.

Для чего же нужны физикам частицы столь больших энергий?
При самом зарождении новой науки — ядерной физики — ученые поняли, что для изучения частиц необходимо добиться их взаимодействия, нужно заставить их столкнуться, атомное ядро надо разрушить, чтобы понять его устройство. Ученые старались заставить частицы проникать в ядра различных атомов, изменять и раскалывать их. Это оказалось нелегкой задачей. Скорость частиц, а следовательно и их энергия, должна быть велика, чтобы разрушить ядра. Появилась идея искусственно увеличить скорость частиц с помощью особых механизмов — ускорителей. Во всем мире строились все более мощные ускорители. И вот сейчас мы стоим перед входом в здание самого мощного ускорителя нашего времени.
Однако с его помощью не только можно получать частицы колоссальных энергий, нет, здесь можно получать даже новые частицы.

Разогнанные в ускорителе ядерные частицы — осколки легких ядер — ударяют в тончайший листок металла — «мишень». Из этой мишени вылетает поток новых, образовавшихся там при ядерном взаимодействии частиц. Так, на синхроциклотроне, о котором мы расскажем дальше, получают мезоны. Но синхрофазотрон замечательный ускоритель. На нем можно получать уже совсем таинственные частицы — антипротоны и антинейтроны.

Свойства таких частиц в некотором смысле обратны свойствам обычных частиц: заряд у протона положительный, а у антипротона — отрицательный; магнитное поле нейтрона направлено в одну сторону, а у антинейтрона — в противоположную. Потому они и названы «античастицами», противо-частицами.
Ученые убеждены, что далеко еще не все античастицы обнаружены. Когда начнутся плановые работы на новом синхрофазотроне и ученые двенадцати стран поместят здесь свои установки, свои измерительные приборы и другую аппаратуру, наука, несомненно, узнает много нового и интересного об элементарных частицах, об их рождении и взаимодействии.

Экскурсовод рассказал нам о некоторых приборах, находящихся в лабораториях института. Вот камера Вильсона — частица пролетает в ней в пересыщенном паре и образует на своем пути ионы. Ровной дорожкой идут они, а вокруг этих ионов тотчас же начинают образовываться крошечные капельки жидкости. Эта ниточка капелек видна даже невооруженным глазом, ее можно сфотографировать. Частица давным-давно пролетела, а ее туманный след остался.

Эту камеру напоминает другая—«пузырьковая». Китайский ученый Ван Тань-чан готовит сейчас такую камеру для исследовательских работ. В ней частица попадает ие в газы, а в жидкость. Это перегретая жидкость: ее температура выше точки кипения. И на ионах, образующихся вдоль следа частицы, начинается кипение, появляются пузырьки, которые также можно сфотографировать.

А вот счетчики нейтронов — частиц, изучением которых занимаются во всех физических лабораториях мира. Интерес к ним станет понятен, если вспомнить, что деление урана вызывают именно нейтроны.

Теперь, получив объяснения, мы входим в огромный зал.

Кое-кто входит сюда с опаской, хотя опасаться нечего: ускоритель выключен. Если бы он работал, никто в это здание войти бы не смог, а управление работающим ускорителем вели бы со специального пульта, из особого корпуса за много десятков метров отсюда.

Первое впечатление — грандиозность всего сооружения, которое подавляет своими размерами.
Мы залезаем по лестнице наверх и смотрим на гигантское 60-метровое кольцо. В этом кольце — вакуумной камере синхрофазотрона — и проносится с колоссальной скоростью поток частиц. Чтобы представить себе внутренние размеры камеры, достаточно взглянуть на фотографию, помещенную в этом номере на странице 64. Фотографу удалось, забравшись внутрь камеры, сфотографировать момент последних наладочных работ.

Магнитное поле ведет частицы по кругу, а ускоряет их другое поле — переменное электрическое. Чтобы приобрести энергию 10 млрд. электроно-вольт, частица должна совершить 4,5 мли. оборотов! Это в 2,5 раза больше, чем путь от Земли до Луны. И совершают этот путь частицы за 3,3 сек.!

Сойдя вниз и осторожно пробираясь между многочисленными тросами, мы идем к устройству, где разгоняемые частицы — протоны — начинают свой длинный путь. Они образуются при электрическом разряде в специальной трубке, наполненной водородом: ведь протоны — это ядра атомов водорода. Затем они захватываются электрическим полем и по длинной трубке — линейному ускорителю — мчатся к кольцевой камере синхрофазотрона. Теперь надо заставить протоны влететь в кольцо по строго определенному направлению. Это было самым сложным при пуске всей гигантской машины.

Роль стрелочника, вводящего протоны в кольцевую камеру, выполняет магнитное поле. Дальше они летят по кольцу. Мощные магниты удерживают частицы внутри кольца, а электрическое поле все больше их разгоняет.

Мы проходим на гигантскую «арену», внутрь кольца. На равных расстояниях друг от друга «прилепились» к его внутренней стороне 56 мощнейших вакуум-насосов. Их задача — поддерживать высокий вакуум в камере ускорителя, чтобы ничто не тормозило стремительный полет частиц. Поэтому они все время работают, непрерывно откачивают самые ничтожные остатки газов, которые могли остаться в камере.
Здесь, в центре кольца, размещен небольшой наладочный пульт. Когда ускоритель включен, здесь не остается ни одной живой души. Управляемая из отдаленного корпуса гигантская машина разгоняет частицы и «вышвыривает» их в специальный лабораторный корпус, отделенный от ускорителя мощной железобетонной стеной. Там в многочисленных приборах и используют разогнанные частицы.

Осмотр синхрофазотрона закончен. Наш путь лежит дальше, к другому мощному ускорителю частиц, — синхроциклотрону. Он пущен полтора года назад, и на нем уже проделан целый ряд интереснейших работ. Но об этом в следующем номере журнала.