Академик Евгений ВЕЛИХОВ, президент РНЦ "Курчатовский институт"

От первых работ по физике рентгеновских лучей, выполненных в начале 1930-х годов, до руководства советской программой исследований в области управляемого термоядерного синтеза, от препаратора лаборатории Ленинградского физико-технического института до члена Президиума АН СССР, руководителя одного из ведущих отделений АН - таков творческий путь Льва Андреевича Арцимовича (академик с 1953 г.) - блестящего ученого, сочетавшего высокий теоретический уровень с прекрасным владением экспериментальной техникой, выдающегося организатора науки, талантливого педагога.

25 февраля 2009 г. научная общественность России отмечает его 100-летний юбилей.

Прежде чем оценить научный вклад Арцимовича, хочу попробовать передать цельное представление о нем как о могучей личности в мировой науке, культуре, гражданской жизни в 50 - 70-е годы прошлого века. Пока такие люди были в России, было и гражданское общество, возможно, ограниченное в масштабах, но высокое по качеству человеческого материала.

Первая характерная особенность, с которой я сразу же столкнулся при знакомстве с Арцимовичем, - его ответственность перед собой. В науке он оказался самым жестким собственным критиком. Вспомним историю с обнаружением нейтронов - спутников термоядерной реакции - из прямых электрических разрядов в Лаборатории измерительных приборов АН СССР (нынешнем РНЦ "Курчатовский институт") в 1952 г. Всем казалось, что они теплового происхождения, а значит, путь к термоядерному синтезу открыт. В коллективе царило "победное" настроение. И только один из исследователей скептически отнесся к результатам своей работы. Это был Лев Андреевич. Он приглушил восторг, рекламирование данного факта, заставил провести ряд контрольных экспериментов. Именно трезвый анализ полученных данных позволил избежать крайне заманчивого, но ошибочного вывода о термоядерном происхождении нейтронов. Хотя специалисты действительно вторглись в неизведанную область: позднее наблюдаемое явление нейтронного излучения сильноточных импульсных разрядов в дейтерии зарегистрировали как открытие, а Арцимович с сотрудниками получил в 1958 г. Ленинскую премию.

Уровня мировой драмы достиг эпизод на I Международной конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, проходившей в 1961 г. в Зальцбурге (Австрия). Американская группа с большой помпой объявила там и в прессе о существовании длительной термоядерной реакции в открытой ловушке. Но Лев Андреевич не пропустил этот "мяч", т.к. имел большой опыт работы с нейтронами. К тому времени его коллеги по институту, тщательно проводившие в течение нескольких лет измерения и перепроверившие их, экспериментально подтвердили: в таких системах плазма подвержена неустойчивостям, вызванным, как предсказывали теоретики, уходом поперек магнитного поля, а потому в подобных устройствах ее вообще не удержать. И вдруг, повторяю, американские ученые сообщают: полученная ими в простой ловушке с магнитными пробками плазма живет чуть ли не в 5 - 10 раз дольше, чем в других аналогичных системах. Правда, это утверждение основывалось главным образом на измерении времени испускания нейтронов, рождавшихся за счет термоядерных реакций. Арцимович сразу же обнаружил их ошибку. На конференции он объяснил результат просто (нейтроны, прежде чем попадали в счетчик, отражались от окружающих предметов), но сделал это на высочайшем

професиональном уровне. Американская делегация попыталась превратить научную дискуссию в политический скандал, что дало Арцимовичу прекрасную пищу для сарказма на полном моральном основании, т.к. сам он никогда и ни при каких обстоятельствах не предавал правду. Даже коллеги пытались унять его, но Лев Андреевич правильно решил, не без влияния итальянского мыслителя Никколо Макиавелли (1469 - 1527): пусть сначала боятся, а уж потом любят.

Поразительная эрудиция во всех тонкостях физических проблем, трезвость, порой и беспощадный критицизм в оценке результатов, исключительное физическое чутье сделали Арцимовича лидером международного термоядерного сообщества. За этим последовало, без всякого нажима с его стороны, признание концепции токамака* центральной, что, в свою очередь, привело к беспрецедентному в научном мире объединению ученых в рамках создания Международного экспериментального реактора ИТЭР**. К сожалению, уже после смерти исследователя...

Я подробно остановился на этих эпизодах, чтобы подчеркнуть исключительную важность для продвижения крупного проекта научной базы и моральной цельности его зачинателя.

Такую же принципиальную позицию он, по воспоминаниям коллег, занимал и в Пагуошском движении***, что, несомненно, способствовало успеху последнего. В Нобелевской премии мира, полученной этой международной организацией в 1955 г. за вклад в области разоружения, есть и значительная доля труда Арцимовича.

Он родился в 1909 г. в Москве в семье профессора статистики. В 1928 г. окончил физико-математическое отделение Белорусского государственного университета (Минск) и через два года начал работать в Ленинградском физико-техническом институте, руководимом Абрамом Иоффе (академик с 1920 г.). В то время ЛФТИ занимал ведущее положение среди физических институтов страны****. Атмосфера энтузиазма и преданности науке, характерная для этого коллектива, сыграла исключительно благотворную роль в формировании научного мировоззрения Арцимовича.

Первые работы, выполненные им в лаборатории Петра Лукирского (академик с 1946 г.) в 1930 - 1932 гг., относились к оптике рентгеновских лучей: вместе с

* Токамак - тороидальная камера с магнитными катушками (прим. ред.).

** См.: В. Глухих. На пороге термоядерной эры. - Наука в России, 2003, N 3; Л. Голубчиков. Токамак - интернациональный проект. - Наука в России, 2004, N 1 (прим. ред.).

*** Международное Пагуошское движение по науке и мировым проблемам возникло во второй половине 1950-х годов, когда в условиях "холодной войны" и продолжающейся гонки вооружений над планетой нависла угроза атомной катастрофы (прим. ред.).

**** См.: Б. Дьяков. Физтех во времени и пространстве. - Наука в России, 2003, N 3 (прим. ред.).

Абрамом Алихановым (академик с 1943 г.) он исследовал, в частности, полное внутреннее отражение в рентгеновской области спектра. Однако вскоре его интересы переключились на ядерную физику -наиболее интригующее и волнующее направление, привлекавшее к себе внимание многих специалистов.

В 1934 - 1935 гг. Арцимович занимался изучением свойств медленных нейтронов. Совместно с Игорем Курчатовым* (академик с 1943 г.) впервые экспериментально показал: их поглощение в водородсодержащих веществах обусловлено реакцией захвата нейтрона протоном. Спустя год совместно с Абрамом Алихановым и Артемом Алиханьяном (член-корреспондент с 1946 г.) опытным путем доказал справедливость законов сохранения энергии и импульса при

* См.: Е. Велихов. Его мечта - создать солнце на Земле. - Наука в России, 2003, N 1 (прим. ред.).

аннигиляции* позитронов, что в то время подвергал сомнению даже Нильс Бор, известный датский физик, лауреат Нобелевской премии (1922 г.).

Однако центральной темой изысканий Льва Андреевича в ЛФТИ, где в полной мере проявились его отличительные особенности - ясность анализа и высокая надежность получаемых результатов, стало изучение процессов взаимодействия быстрых электронов с веществом. Следует напомнить: в те годы наши сведения в этой области были весьма неполными и существенно расходились с теорией. Работы Арцимовича, выполненные в 1935 - 1940 гг., подтвердили выводы, сделанные предшественниками в рамках квантовой механики, и открыли путь для дальнейших, более прецизионных опытов.

* Аннигиляция - реакция превращения частицы и античастицы при их столкновении в какие-либо иные частицы, отличные от исходных (прим. ред.).

В 1937 г. Арцимович защитил кандидатскую диссертацию ("Поглощение медленных нейтронов"), а в 1939 г. - докторскую на тему "Тормозное излучение быстрых электронов". В эти годы он исполнял обязанности заместителя директора ЛФТИ по научной работе, а затем был назначен начальником одной из его лабораторий.

С началом Великой Отечественной войны ее сотрудников переключили на разработку приборов ночного видения. После эвакуации института в Казань коллектив приступил к работам по многокаскадным электронно-оптическим преобразователям*. На июльской сессии Отделения физико-математических наук АН СССР 1944 г. Арцимович выступил с докладом "Электронно-оптические свойства эмиссионных систем". В 1945 г. вместе с физиком-теоретиком Исааком Померанчуком (академик с 1964 г.) подробно исследовал магнитотормозное излучение электронов в бетатроне.

В 1944 г. по предложению Курчатова его привлекли к работам по атомному проекту, и он перешел в Лабораторию N 2 (преобразованную в Лабораторию измерительных приборов АН СССР, а затем - в Институт атомной энергии), где возглавил исследования по промышленной технологии электромагнитного разделения изотопов. Под его руководством создали опытно-промышленные разделительные установки и в рекордно короткий срок (менее чем за пять лет) ввели в строй на Северном Урале в Свердловске-45 (ныне город Лесной) специальный комбинат по производству стратегического материала.

Напомним: в рамках советского атомного проекта для страховки параллельно разрабатывали две технологии обогащения урана - газодиффузионную и электромагнитную. К концу 1940-х годов стало ясно: для получения больших количеств высокообогащенного урана-235 "бомбовой кондиции" (90%) по основным технико-экономическим показателям предпочтителен первый метод. Завод же по электромагнитному разделению перепрофилировали на производство изотопов других элементов. Однако к 1949 г. газодиффузионная технология не способствовала достижению требуемого уровня обогащения урана, поэтому процесс довели на электромагнитных сепараторах комбината в Свердловске-45. Работы ученого в этой области отмечены в 1953 г. Сталинской премией.

5 мая 1951 г. вышло постановление правительства о начале широкомасштабных исследований по уп-

* Электронно-оптический преобразователь - вакуумный фотоэлектронный прибор для преобразования (увеличения или усиления) невидимого глазом изображения объекта в видимое (прим. ред.).

равляемому термоядерному синтезу (УТС). Арцимовича назначили руководителем проблемы. В качестве первого шага он создал в институте специальную группу для поиска подходов к ее решению, продолжая уделять работам по электромагнитному разделению не менее 70% времени. Однако уже к 1953 г. он оказался полностью вовлечен в задачи УТС: руководил интенсивно расширяющейся национальной программой и в течение 20 лет возглавлял соответствующую секцию в Научно-техническом совете Министерства среднего машиностроения СССР. Лев Андреевич одним из первых понял реальную сложность проблемы и необходимость создания новой области науки - физики высокотемпературной плазмы. Вся его последующая деятельность как ученого, педагога и организатора в основном была связана с ней.

В 1956 г. Арцимович подготовил доклад "О возможности создания термоядерных реакций в газовом разряде", посвященный работам Института атомной энергии в этой области. Зачитанный Курчатовым в апреле 1956 г. в атомном центре в Харуэлле (Великобритания), он вызвал огромный резонанс, в первую очередь в Англии и США (как выяснилось позднее, там вели сходные изыскания, тоже в условиях строгой секретности), и послужил толчком для развертывания широкого международного сотрудничества.

В середине 1950-х годов Лев Андреевич пришел к выводу: наиболее перспективными для термоядерной энергетики, по крайней мере на первом этапе, являются тороидальные системы на базе токамака, концепцию которых предложили еще в 1950 г. выдающиеся физики - академики Игорь Тамм и Андрей Сахаров. В институте она получила второе рождение. Здесь создали серию токамаков, позволивших детально изучить основные особенности плазмы.

В 1968 г. при ее омическом нагреве (т.е. воздействии джоулевой теплоты) на установке Т-3А, созданной в Институте атомной энергии, температура электронов и ионов достигла 20 и 4 млн. °С соответственно, в несколько раз превосходя мировой уровень. Столь высокие значения свидетельствовали о явном противоречии результатам, полученным в США на стеллараторах (разновидность тороидальной магнитной ловушки). Достигнутые на токамаке данные разрушали общепринятую концепцию удержания плазмы магнитным полем. Об этом Курчатовские специалисты сообщили на III Международной конференции МАГАТЭ по управляемому термоядерному синтезу, состоявшейся в 1968 г. в Новосибирске. Основное возражение против утверждения наших специалистов состояло в том, что температура электронов плазмы измерялась недостаточно надежно. Тогда Лев Андреевич предложил физикам Калэмской лаборатории (Великобритания) провести совместный эксперимент с использованием английской диагностической аппаратуры, аналогов которой в то время у нас не было. Измерения, выполненные в 1969 г. новым методом лазерного рассеяния, в значительной мере сняли эти возражения.

Найденная Арцимовичем эмпирическая формула для ионной температуры в центральных областях плазмы при омическом нагреве хорошо согласовывалась с опытными данными. На токамаке Т-3А в экспериментах с дейтерием впервые в мире зарегистрировали устойчивое нейтронное излучение плазменного витка. Интенсивность потока нейтронов соответствовала полученным значениям плотности плазмы и температуры ионов. Это наряду с "лазер-

ным экспериментом" окончательно закрепило успех токамака. За цикл проведенных работ Лев Андреевич с группой сотрудников получил в 1971 г. Государственную премию СССР.

В начале 1969 г. он прочитал в Массачусетсском технологическом институте (США) цикл лекций о токамаках, стимулировавших, как позднее вспоминал физик из Принстонского университета Гарольд Фюрт, дальнейшее развитие термоядерных исследований в Америке и улучшение взаимопонимания ученых. С тех пор эти установки стали доминирующей системой в термоядерных программах ведущих стран, а достижения советской школы физики плазмы и ее лидера Арцимовича получили всеобщее признание.

В 1970 г. он снова посетил США и провел уже своего рода инспекцию (по мнению Фюрта) американской техники. В ходе визита губернатор Техаса провозгласил его почетным гражданином штата.

В начале 1970-х годов ученый инициировал работы еще по двум, весьма перспективным, как показало время, направлениям: токамакам с вытянутым сечением плазменного шнура (JET) и использованию мощного СВЧ-излучения для нагрева и стабилизации плазмы. Именно на JET в Англии в конце 1990-х годов получили термоядерное энерговыделение мощностью порядка 20 МВт. Эту же схему использовали и в широко известном сегодня Международном экспериментальном термоядерном реакторе ИТЭР.

В 1957 г. в АН СССР создали (в значительной мере по инициативе Арцимовича, к тому времени действительного члена АН) Отделение общей физики и астрономии, и он стал его бессменным академиком-секретарем. Человека, занимающего эту должность, один из основоположников важнейшего направления современной физики - квантовой электроники, лауреат Нобелевской премии (1964 г.) академик Александр Прохоров сравнил с министром, руководящим крупной отраслью промышленности. "От его объективности и широты научного кругозора, - писал он, - зависит, насколько успешно будут развиваться те или иные исследования, насколько быстро найдут дорогу в жизнь новые идеи и открытия. В то же время академик-секретарь должен быть достаточно дальновидным, чтобы вовремя поддержать те направления, которые, хотя и не находят непосредственных практических применений и не сулят быстрых и легких успехов, играют решающую роль в процессе познания окружающего мира. Арцимович в полной мере обладал всеми этими чертами".

Хорошо известно, например, какое внимание Лев Андреевич уделял развитию астрономии. Изучение структуры, происхождения и эволюции звезд и галактик он считал грандиозной и увлекательной проблемой. Именно здесь, говорил ученый, следует искать новые законы физики. А потому всячески способствовал оснащению научных центров современными наблюдательными средствами. Лично курировал строительство на Северном Кавказе Специальной астрофизической обсерватории с крупнейшим в мире шестиметровым телескопом. Неоднократно выезжал на место, в том числе с президентом АН СССР академиком Мстиславом Келдышем, регулярно рассказывал о состоянии дел на общих собраниях, показывал слайды, мечтал провести там выездную научную сессию Отделения, "чтобы все могли на месте увидеть, на что израсходованы наши денежки".

Подчеркивая необходимость скорейшего развития субмиллиметровой и гамма-астрономии, добился расширения астрофизических и радиоастрономических изысканий в Институте космических исследований АН СССР*, который он как-то шутя назвал "транспортно-экспедиционным агентством, которое должно продавать ученым билеты в космос и в какой-то мере осуществлять обслуживание в пути".

Разумеется, это не было случайным увлечением. Интерес к предмету Лев Андреевич проявлял в течение многих лет. Недаром одна из последних его статей так и называлась "Будущее принадлежит астрофизике".

Столь же важное значение он придавал физике твердого тела - области науки, на которой базируется развитие важнейших отраслей техники.

После смерти Арцимовича в 1973 г. Президиум АН СССР учредил премию его имени, присуждаемую за лучшие работы по экспериментальной физике. А Международный совет по термоядерным исследованиям, созданный МАГАТЭ по инициативе академика, в течение многих лет открывал свои конференции мемориальным докладом, посвященным ему (в последние годы - и другим выдающимся термоядерщикам).

Более 40 лет ученый увлеченно занимался педагогической деятельностью, начав ее еще в 1930 г. в Ленинградском электротехническом институте. Его, как блестящего лектора, обладающего даром четко и ясно излагать наиболее сложные вопросы современной физики, всегда с огромным интересом слушали в разные годы студенты Ленинградского политехнического института, Московского инженерно-физического института и Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова. Основатель и первый заведующий двух кафедр в МГУ - атомной физики и микроэлектроники, он создал ряд общефакультетских курсов по этой тематике.

Лев Арцимович прожил яркую жизнь, оставив заметный след на одном из краеугольных камней физики XX в. - управляемом термоядерном синтезе. Как никто другой, он с первых шагов осознал не только величие, но и беспредельную трудность решения этой задачи, что нашло отражение в его афоризмах: "Царского пути в термояде нет", "Надежда на быстрое решение проблемы УТС - то же, что надежда грешника попасть в рай, минуя чистилище". Он сам прошел большую часть этого тернистого пути, и венцом его научных достижений стало подписание 21 января 2006 г. в Париже документов о начале строительства Международного экспериментального термоядерного реактора в Кадараше (Франция). Более чем пятидесятилетняя история развития и исследования плазмы подходит к решающей фазе, когда на этой гигантской машине будет продемонстрировано термоядерное горение и отработаны вопросы будущей энергетической технологии. Всей своей жизнью Арцимович приближал это время.

* См.: Л. Зеленый, Ю. Зайцев. Ради познания Вселенной. - Наука в России, 2005, N 5 (прим. ред.).

Публикатор:

Постоянная ссылка для научных работ (для цитирования):

Комментарии: