Текст статьи Лешковцев В. А. Ленинские премии 1970 года // Квант. — 1970. — № 8. — С. 58—61.
1970 год — год великого юбилея, 100-летия со дня рождения В. И. Ленина, чьим именем названы премии за наиболее выдающиеся исследования и достижения в области науки и техники. Отрадно отметить, что наибольшее количество премий юбилейного года выпало на долю физикоматематических исследований. Это является убедительным свидетельством успешного развития советской физики и математики, занимающих передовые рубежи мировой науки. Даже краткий рассказ о работах, удостоенных Ленинских премий, займет, по необходимости, несколько страниц в нашем журнале.
Коллектив сотрудников четырех ведущих научных институтов — Института экспериментальной и теоретической физики, Радиотехнического института, Института физики высоких энергий и Научно-исследовательского института электрофизической аппаратуры — в составе члена-корреспондента АН СССР В. В. Владимирского, Д. Г. Кошкарева, А. А. Кузьмина, члена-корреспондента АН СССР А. А. Логунова, Р. М. Суляева, И. Ф. Малышева удостоен Ленинской премии за разработку и ввод в действие протонного синхротрона Института физики высоких энергий на энергию 70 Гэв.
Основным экспериментальным средством для изучения удивительного мира элементарных частиц является ускоритель заряженных частиц. Разгоняя частицы до гигантских энергий, он позволяет исследовать взаимодействие ускоренных частиц с веществом, по различным особенностям которого можно судить о характере сил, действующих между частицами. При таких взаимодействиях рождаются новые элементарные частицы, которых не существует в обычных условиях.
Самым крупным ускорителем в мире является советский протонный синхротрон, построенный недавно в молодом городе науки Протвино под Серпуховым. Он разгоняет атомные ядра водорода — протоны — до энергии в 70 миллиардов электрон-вольт (70 Гэв; 1 электрон-вольт равен энергии, которую приобретает электрон, пройдя разность электрических потенциалов в один вольт). Позади остались недавние рекордсмены — ускоритель протонов Европейского атомного центра в Женеве на 28 Гэв и аналогичный американский ускоритель Брукхейвенской национальной лаборатории на 33 Гэв. Следует заметить, что в ряде проведенных экспериментов энергия протонов, достигнутая в Протвино, оказалась выше проектной и составила 76 Гэв.
Основная деталь ускорителя —вакуумная камера — гигантское подземное кольцо длиной 1480 м. Камера находится в магнитном поле, образованном при помощи 120 магнитных секций весом по 200 тонн, между которыми размещены 54 ускоряющих устройства (резонатора). Создателям ускорителя пришлось преодолеть громадные трудности, связанные с необычайно строгими требованиями к характеристикам магнитного поля и расположению блоков. Достаточно указать, что отклонение какого-либо блока от заданного положения более чем нa 0,1 им нарушает работу ускорителя!
Ускоряемые частицы совершают около 400 000 оборотов за 2,6 секунды и достигают скоростей, весьма близких к скорости света в пустоте. Попадая на мишени, они рождают потоки вторичных частиц (мезонов, антипротонов, нейтрино и т. д.), которые рассортировываются специальными сепараторами по разным каналам для дальнейших исследований.
За короткий срок работы ускорителя в Протвино на нем уже выполнен ряд уникальных экспериментов. Один из них был посвящен поискам так называемых «кварков» (гипотетических элементарных частиц с дробными значениями электрических зарядов), другой завершился созданием атомных ядер антивещества — антигелия с массой 3. Они состоят из двух антипротонов и одного антинейтрона. Нет сомнения, что новый советский ускоритель-рекордсмен поможет ученым вырвать у природы еще не одну тайну микромира. Коллектив сотрудников Ереванского физического института, Института физики АН Грузинской ССР и Московского инженерно-физического института — член-корреспондент АН СССР А. И. Алиханьян, Т. Л. Асатиани, Г. Е. Чиковани, В. Н. Ройнишвили, Б. А. Долгошеин, Б. И. Лучков — получил премию за создание нового средства наблюдения элементарных частиц — трековых искровых камер.
Исследования элементарных частиц требуют не только ускорителей, способных создавать подобные частицы, но и особых методов регистрации следов этих частиц. Таких методов немного, и каждый из них принес науке фундаментальные открытия. Трековая искровая камера — один из лучших современных методов регистрации элементарных частиц. Она состоит из нескольких электродов (пластин или проволочек), соединенных с источником высокого напряжения и помещенных в сосуд, заполненный нейтральным газом. Проходя через газовые промежутки между электродами, быстрая заряженная частица разрушает атомы газа. Возникающие при этом заряженные частицы — осколки атомов — разгоняются электрическим полем, разрушают новые атомы и в конце концов вызывают электрический пробой газа. Так возникает трек — видимый след частицы, образованный цепочкой ярких искр. Конструкция камер такова, что они способны регистрировать частицы в течение очень малых промежутков времени, составляющих миллионные доли секунды. Это позволяет экспериментаторам нацеливать камеру на регистрацию отдельных видов элементарных частиц и характерных для них взаимодействий. Трековые искровые камеры помогли сделать важные открытия, например обнаружить существование двух сортов особых элементарных частиц — нейтрино, один из которых связан с рождением электронов, а другой — с рождением мезонов.
Профессору физического факультета Московского университета А. А. Власову Ленинская премия присуждена за цикл работ по теории плазмы, содержащий фундаментальный метод исследования ее свойств.
Плазма — ионизованный газ, состоящий из огромного числа заряженных частиц. Мы встречаемся с ней в различных электронных приборах. Она образует верхние слои земной атмосферы и заполняет космическое пространство. Поведение плазмы сильно отличается от поведения обычного газа, состоящего из нейтральных частиц. В обычном газе главную роль играют прямые столкновения его частиц. Поведение такого газа описывается уравнением Больцмана. А. А. Власов первым показал, что в плазме подобные столкновения не играют практически никакой роли, так как электростатическое отталкивание не позволяет частицам подходить друг к другу вплотную. Поэтому в своем уравнении для плазмы Власов исключил классический член, учитывающий прямые соударения частиц, и ввел новый член, учитывающий коллективное влияние заряженных соседей на поведение отдельных частиц. Так было получено знаменитое «уравнение Власова», лежащее в основе теории плазмы.
Развитый А. А. Власовым метод исследования плазмы используется в работах по созданию управляемых термоядерных реакций, при изучении распространения радиоволн в атмосфере и космическом пространстве, а также в обширной новой области физики, так называемой магнитной гидродинамике, связанной, в частности, с методами прямого преобразования тепловой энергии в электрическую.
Член-корреспондент АН СССР Р. В. Хохлов и профессор С. А. Ахманов, работающие на физическом факультете Московского университета, удостоены премии за исследования нелинейных когерентных взаимодействий в оптике.
Обычная оптика имеет дело с такими процессами, в которых интенсивность света недостаточна для изменения физических свойств среды, через которую проходит свет. Появление мощных источников световых пучков — лазеров — позволило создать новую оптику, так называемую нелинейную. Она изучает многочисленные изменения физических характеристик среды под влиянием проходящего света. Основы этой области физики были заложены Р. В. Хохловым и С. А. Ахмановым. Одним из важнейших достижений этих ученых было создание лазеров с изменяющейся длиной волны излучения. Обычно у каждого лазера имеется своя строго фиксированная длина волны испускаемого излучения, свой цвет. Он определяется природой излучающего вещества. Набор возможных длин волн разных лазеров довольно беден; в нем нет многих излучений, нужных для физиков, химиков и биологов. Р. В. Хохлов и С. А. Ахманов разработали новые принципы, позволившие менять цвет излучения лазера в очень широком диапазоне длин волн. Например, по их методам можно лазер, работающий на невидимых инфракрасных волнах, заставить излучать ультрафиолетовые лучи. Такие лазеры находят множество важных практических применений. Они чрезвычайно расширили возможности изучения природы вещества.
Пятая Ленинская премия по физике присуждена сотруднику Государственного оптического института Ю. Н. Денисюку за цикл работ «Голография с записью в трехмерной среде».
Обычные фотографии дают нам плоское изображение запечатленных на них объектов. А в зеркале мы видим объемное изображение — предметы кажутся расположенными в глубине зеркала. Конечно, того, что мы видим позади зеркала, в действительности там нет. Изображение создают падающие на зеркало и отраженные от него световые волны. А нельзя ли сделать так, чтобы объемная картина, которую мы видим в зеркале, не исчезала и после удаления зеркала? Иными словами, нельзя ли зафиксировать объемное изображение непрозрачных предметов так, как это делает с плоским изображением обычная фотопленка? Эту задачу и решил Ю. Н. Денисюк (до него аналогичную задачу получения объемного изображения прозрачных тел решил английский физик Габор). Оказывается, что для этого надо зафиксировать в специальной прозрачной мелкозернистой эмульсии распределение световых волн вблизи рассматриваемого предмета (как говорят, получить голограмму предмета). Если проявить полученный «снимок», он будет совершенно непохож на изображаемый предмет. Однако, осветив проявленную пластинку белым светом, мы увидим вблизи нее великолепное объемное изображение сфотографированного таким образом предмета.
Если вогнутое зеркало сфотографировать обычным способом, получится кружок со световыми бликами. Если же получить голограмму такого зеркала, то созданное с ее помощью изображение будет настолько реальным, что сможет фокусировать падающий на него свет как настоящее вогнутое зеркало.
Новый способ получения трехмерных изображений, созданный Ю. Н. Денисюком, открывает возможности создания цветного объемного кино и телевидения, совершенствования радиолокации и гидролокации.
В области математики Ленинская премия присуждена коллективу ленинградских ученых — академику Ю. В. Линнику, члену-корреспонденту АН СССР Ю. В. Прохорову, профессорам И. А. Ибрагимову и Ю. А. Розанову за цикл работ по предельным теоремам теории вероятностей. В этих работах найдены важнейшие закономерности ряда сложных случайных процессов, играющих большую роль во многих областях науки и техники. Найденные закономерности чрезвычайно облегчают исследование случайных процессов, весьма распространенных в природе и обществе.
Центральный Комитет КПСС и Совет Министров СССР также постановили присудить Ленинские премии 1970 года в области науки и техники большой группе ученых, конструкторов и работников промышленности за следующие работы:
— комплекс научно-технических работ, проведенных с целью создания экспериментальной орбитальной станции и реализованных при запусках ракетно-космической системы «Союз»;
— создание автоматических межпланетных станций «Венера-4», «Венера-5», «Beнepa-6» и комплекс Haучных исследований по определению физических параметров и химического состава атмосферы планеты Венера;
— создание метеорологической космической системы, обеспечивающей с помощью искусственных спутников Земли «Метеор» получение и оперативную обработку глобальной метеорологической информации для нужд народного хозяйства.
В осуществление этих сложнейших научно-технических проблем большой вклад внесли советские математики и физики.