ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, 2004, том 67, № 3, с. 451-457
АБРАМ ИСААКОВИЧ АЛИХАНОВ — УЧЕНЫЙ, ДИРЕКТОР, ЧЕЛОВЕК
© 2004 г. Ю. Г. Абов
Институт теоретической и экспериментальной физики, Москва, Россия Поступила в редакцию 14.04.2003 г.; после доработки 08.09.2003 г.
А.И. Алиханов родился 4 марта 1904 г. в г. Ели-заветполе Тифлисской губернии (впоследствии г. Кировабад, Азербайджан).
Среднее образование он получил в Тифлисе и в 1921 г. поступил в Тифлисский политехнический институт, но из-за недостатка средств учебу пришлось прервать. В 1923 г. Абрам Исаакович поступил на первый курс Второго Петербургского политехнического института. (В 1924 г. Первый и Второй Петербургские политехнические институты были объединены.) В 1927 г., еще студентом, Абрам Исаакович был принят на работу в ЛФТИ (Ленинградский физико-технический институт), где сразу приступил к научным исследованиям в области физики твердого тела — основной тематики ЛФТИ. Его первые работы были посвящены изучению рассеяния рентгеновых лучей в металлах и сплавах в связи с проблемой старения металлов. Однако вскоре он приступил к исследованию свойств самих рентгеновых лучей. Совместно с Л.А. Арци-мовичем он выполнил серию рентгенооптических исследований, из которых следует отметить изучение полного отражения рентгеновых лучей от тонких слоев прозрачных и непрозрачных (поглощающих) материалов. При этом измерялась глубина проникновения излучения в материал в процессе полного отражения. Были проведены очень тонкие и сложные измерения, результаты которых оказались в хорошем согласии с расчетами, выполненными самими авторами. Было показано, что процессы преломления и полного отражения жестких рентгеновых лучей хорошо согласуются с законами классической оптики (Максвелл, Френель) [1—3]. Результаты своих работ А.И. Алиханов обобщил в монографии "Оптика рентгеновых лучей" [2].
В 1933 г. тематика научных исследований Абрама Исааковича вновь изменяется, но на этот раз кардинально: А.И. Алиханов, его ученики и коллеги обращаются к ядерной физике. Надо отдать должное директору ЛФТИ, академику А.Ф. Иоффе, который понял, что нужно срочно начинать исследования в этой области. Был создан Отдел ядерной физики, который вскоре возглавил
И.В. Курчатов. В своем отделе (Отделе физики твердого тела) А.Ф. Иоффе создал лабораторию позитронов (1934 г.), руководителем ее стал А.И. Алиханов. В ЛФТИ возникла первая в стране школа ядерной физики, сыгравшая впоследствии ключевую роль в разработке и создании атомного оружия в СССР. Обращение к ядерно-физической тематике в те годы было неслучайным. В конце 1932 г. (декабрь) К. Андерсон сообщил об обнаружении в космических лучах положительных электронов, т.е. позитронов. Открытие было сделано с использованием камеры Вильсона, помещенной в магнитное поле. Это было смелое заявление. На самом деле треки с "неправильной" (обратной) кривизной видели и другие исследователи. Д.В. Скобельцын обнаружил такие треки в 1931 г., но он не интерпретировал их как следы позитронов, решив, что это могут быть электроны, идущие в обратном направлении. Даже когда исследователи в камере Вильсона увидели "вилки", т.е. треки, образованные электроном и позитроном, исходящие из одной точки (Д.В. Скобельцын, супруги Кюри), у них не было достаточных оснований отвергнуть возможность случайного наложения треков двух электронов, двигавшихся в противоположных направлениях. Тем не менее, после того как К. Андерсон опубликовал свою работу, это открытие очень быстро было подтверждено другими экспериментаторами. Сомнений не осталось — ив 1936 г. К. Андерсон был удостоен Нобелевской премии.
Сразу после открытия позитронов в космических лучах были предприняты попытки обнаружения "земных" источников позитронов. В ходе этих исследований супруги Кюри показали, что излучение позитронов возникает при облучении некоторых ядер а-лучами. Конкретно супруги Кюри имели дело с ядерными (а,п)- и (а,р)-реакциями, вследствие которых возникали радиоактивные продукты. Так в январе 1934 г. была открыта искусственная радиоактивность, за что супруги Кюри получили Нобелевскую премию [4].
При работе с камерой Вильсона, помещенной в магнитное поле, для измерения импульса электрона или позитрона нужно измерить кривизну трека
N
1180
500 1000 1500 2000 Е, кэВ
...............................30 см
Наверху — спектр позитронов КаС. Числа — энергии гамма-линий. Обозначение кривых дано в тексте. Внизу — схема спектрометра (однородное магнитное поле направлено нормально к плоскости рисунка).
0
(метод трохоиды). При этом невозможно использовать интенсивные источники излучения. Поэтому измерение энергетического спектра электронов (позитронов) представляет сложную задачу. Тем не менее в те годы все группы исследователей в этой области пользовались камерами Вильсона.
Абрам Исаакович решил применить для этой цели магнитный спектрометр типа Даниша. Спектрометр был модернизирован как для повышения разрешающей способности, так и для резкого снижения фона рассеянных гамма-квантов и электронов, чтобы можно было работать с интенсивными источниками излучений. Для регистрации частиц использовался телескоп, состоявший из двух счетчиков Гейгера—Мюллера, работавших на совпадения. Схема совпадений Росси, впервые в ядерной физике, была собрана на электронных лампах с большим усилением. Так было положено начало ядерной электронике в СССР [5]. Электроникой в группе А.И. Алиханова занимался М.С. Козодаев. На этом приборе были выполнены систематические исследования энергетических спектров электронов и позитронов, испускаемых природными и искусственными источниками. Последние были
получены в ядерных (а,п)- и (а,р)-реакциях (в то время было ясно, что речь идет о ядерных превращениях под воздействием а-лучей). Искусственные радиоактивные нуклиды были получены независимо от работ супругов Кюри, но сообщения о получении таких источников были опубликованы на несколько месяцев позже [6]^. Основные публикации А.И. Алиханова и его коллег, относящиеся к этому периоду, представлены в сборнике [3].
В конце 1933—начале 1934 гг. явление внешней парной конверсии (ПК) гамма-квантов уже было твердо установлено экспериментально и рассмотрено теоретически. Однако А.И. Алиханов со своими коллегами впервые подробно исследовал спектр позитронов внешней ПК во всем энергетическом диапазоне и показал, что в соответствии с теорией максимум спектра расположен вблизи энергии позитронов, равной половине максимальной.
Что же касается процесса внутренней ПК, то к началу работ группы А.И. Алиханова это явление
1)Отметим, что искусственную радиоактивность тогда, сразу после ее обнаружения, называли новым видом радиоактивности.
не было надежно обнаружено экспериментально и не было описано теоретически. Напомним, что явление внешней ПК заключается в том, что жесткие гамма-кванты, которые облучают мишень, содержащую тяжелые ядра, рождают в кулоновском поле этих ядер е+е--пары. В качестве мишени, т.е. конвертора гамма-квантов, обычно используют свинцовую фольгу. Явление внутренней ПК состоит в том, что энергия возбуждения ядра снимается не путем испускания реального кванта, а путем испускания виртуального гамма-кванта, который превращается в е+е--пару, исходящую из ядра. Рождение таких пар без конверторов А.И. Алиха-нов наблюдал в своем спектрометре. Форма энергетического спектра позитронов внутренней ПК отличается от формы спектров позитронов внешней ПК. Максимальная энергия позитронов внутренней конверсии, очевидно, равна Етах = Е — — 1.02 МэВ. В конце спектра возникает резкий обрыв, который на величину 1.02 МэВ отличается от энергии гамма-линии Е. Пример спектра позитронов внутренней ПК, полученный А.И. Алихановым иМ.С. Козодаевым, представлен на рисунке.
На рисунке кривая I — расчетная кривая, учитывающая только одну, ранее известную, гамма-линию с энергией около 1600 кэВ. Кривая 2 рассчитана с учетом всех обнаруженных гамма-линий, кривая 3 — экспериментальная. Кривые 2 и 3 практически совпадают. Отметим (см. [3]): авторы не сразу поняли, что в их руках оказался новый мощный инструмент ядерной спектроскопии. Лишь увеличив разрешающую силу спектрометра, они обнаружили, что "избыток" позитронов объясняется наличием ранее неизвестных гамма-переходов.
Таким образом, в ходе исследований было обнаружено много ранее неизвестных гамма-линий, что позволило воссоздать схемы распадов возбужденных ядер. Данные работы положили начало современной ядерной спектроскопии, которой один из учеников А.И. Алиханова, член-корреспондент РАН Б.С. Джелепов, занимался до конца своей жизни, став в этой науке всемирно признанным лидером.
В ходе исследований внутренней ПК А.И. Али-ханов и его коллеги впервые измерили величины коэффициентов внутренней конверсии апар = = ^пар/N^1 — отношение числа е+е--пар к числу гамма-квантов для данного перехода. Поскольку апар ~ 10-4 и данный переход нужно выделять на фоне всех остальных переходов, можно понять всю сложность таких измерений. Результаты оказались в согласии с теорией. В период 1934—1940 гг. группа А.И. Алиханова стала мировым лидером в этой области исследований. К сказанному нужно добавить, что А.И. Алиханов и его коллеги
исследовали также распределение углов разлета электронов и позитронов. В специальном эксперименте тщательно измерили угловое распределение гамма-квантов аннигиляции e+e--пары и для мягких позитронов показали, что два гамма-кванта разлетаются под углом 180°. Этим было доказано, что закон сохранения энергии-импульса справедлив в микромире, и была поставлена "точка" в многолетней дискуссии на эту тему, инициированной в свое время Н. Бором. А.И. Алиханов и его коллеги впервые обнаружили и исследовали влияние куло-новского поля ядра на форму бета-спектра (как e+, так и e-) в мягкой части спектра, более того, они пытались исследовать форму бета-спектра вблизи верхней границы спектра, где интенсивность близка к нулю. Целью этих исследований была попытка измерить массу нейтрино, но для таких измерений тогда, в 30-е годы, время еще не пришло, и объект исследования НаЕ был избран крайне неудачно, так как обладает аномал
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.