Открытия, сделанные на синхроциклотроне
Научный коллектив лаборатории рос, в 1950 году его пополнили такие выдающиеся ученые, как итальянский физик Б. М. Понтекорво и советский физик М. С. Козодаев, заработал теоретический семинар теоретиков И. Я. Померанчука, Я. А. Смородинского, А. Б. Мигдала. Это значительно усилило научный потенциал лаборатории. Большинство исследований тогда были посвящены определению параметров ускоряемых пучков частиц: интенсивности, плотности, энергии и т. д.
В 1953 г. после выполнения данной программы исследований была проведена реконструкция ускорителя, при которой диаметр полюсов электромагнита был увеличен с пяти до шести метров и энергия ускоренных протонов доведена до 680 Мэв. Дополнительно в зале синхроциклотрона построили измерительный павильон, мезонную лабораторию и кабину для опытов с поляризованным пучком протонов. Кроме того, к 1957 году удалось увеличить рабочее время ускорителя со 100 до 140 часов в неделю. Эти меры позволили значительно расширить исследовательские возможности и начать изучение менее вероятных эффектов, например, рождение мезонов мезонами вблизи порога.
В. П. Джелепов: «В 1956 г. при организации Объединенного института ядерных исследований созданная на основе ИЯП АН СССР Лаборатория ядерных проблем с действующим синхроциклотроном стала первой базой для научных исследований по современной физике интернационального коллектива стран-участниц ОИЯИ. <...> Наличие в лаборатории действующего ускорителя и значительного числа физиков, успешно ведущих в течение ряда лет исследования на нем в новой области ядерной физики, сразу же привлекло к лаборатории внимание ученых из всех стран, ставших участницами ОИЯИ.
Большими достижениями лаборатории явились увеличение почти в десять раз интенсивности ускоренного пучка протонов синхроциклотрона (с 0,25 мкА в 1956 г. до 2,3 мкА в 1962 г. (руководители В. И. Данилов, А. А. Глазов)) и использование разработанной В. П. Дмитриевским системы вывода пучка из ускорителя с эффективностью 5 %, обеспечившей резкое увеличение интенсивностей пучков вторичных частиц, получаемых от внешних мишеней.
Возможности для проведения различных экспериментов были существенно расширены благодаря созданию новых пучков поляризованных протонов и нейтронов, π±-мезонов и в особенности μ±-мезонов различных энергий, получаемых от распада пионов в 15-метровом жесткофокусирующем канале из магнитных линз. В результате синхроциклотрон начал регулярно работать на физический эксперимент не по 3,5 тыс. часов в год, как было в 1956 г., а по 6–6,5 тыс. часов и, по общему признанию, стал лучшим синхроциклотроном в мире.
Это позволило выполнить на нем очень большой комплекс исследований по физике элементарных частиц и атомного ядра и получить много новых научных результатов, в том числе самой высокой научной значимости».
В книге «История создания синхроциклотрона ОИЯИ (в документах и воспоминаниях)» под общей редакцией Н. А. Русаковича приводится список открытий, сделанных на основе исследований на синхроциклотроне Лаборатории ядерных проблем:
1. Ю. А. Батусов, С. А. Бунятов, В. М. Сидоров, В. А. Ярба (ОИЯИ)
“Явление двойной перезарядки π-мезонов”
Формула открытия: «Экспериментально установлено ранее неизвестное явление двойной перезарядки пи-мезонов, выражающееся в том, что при взаимодействии с атомным ядром положительный пи-мезон превращается в отрицательный или отрицательный пи-мезон превращается в положительный без образования дополнительных пи-мезонов».
Диплом № 77 (1970), приоритет от ноября 1963 г.
2. Б. М. Понтекорво (ОИЯИ); Д. Ф. Зарецкий (ИАЭ им. И. В. Курчатова); М.Я. Балац, П. И. Лебедев, Ю. В. Обухов, Л. Н. Кондратьев (ИТЭФ, Москва); Л. Г. Ландсберг (ИФВЭ, Серпухов)
“Безрадиационные переходы в мезоатомах”
Формула открытия: «Установлено неизвестное ранее свойство мезоатомов передавать без излучения всю энергию перехода мезона ядру, когда она близка к разности энергий ядерных уровней».
Диплом № 100 (1971), приоритет от 17.06.1959.
3. Ю. А. Батусов, С. А. Бунятов, В. М. Сидоров, В. А. Ярба (ОИЯИ); В. И. Гольданский (ИХФ АН СССР); Я. Б. Зельдович (ИПМ АН СССР); О. В. Ложкин, А. А. Римский-Корсаков (Радиевый институт им. В. Г.Хлопина АН СССР)
“Явление образования и распада сверхтяжелого гелия — гелия-8”
Формула открытия: «Установлено ранее неизвестное явление образования и бетараспада нуклоностабильного ядра с наибольшим известным отношением числа нейтронов к числу протонов N/Z = 3 на примере сверхтяжелого гелия — He8».
Диплом № 119 (1972), приоритет от 22.10.1959.
4. Я. Б. Зельдович (ИПМ АН СССР); С. С. Герштейн, А. Ф. Дунайцев, Ю. Д. Прокошкин, В. И. Рыкалин (ИФВЭ, Серпухов); В. И. Петрухин (ОИЯИ)
“Закон сохранения векторного тока адронов в слабых взаимодействиях элементарных частиц”
Формула открытия: «Установлен неизвестный ранее закон сохранения слабого векторного тока элементарных частиц — адронов, подтвержденный экспериментально обнаружением и измерением вероятности бета-распада положительно заряженного пи-мезона».
Диплом № 135 (1973), приоритет от 8.06.1955 — в части теоретического обоснования закона, от 12.04.1962 — в части экспериментального подтверждения закона.
5. М. Я. Балац, А. И. Бабаев, Г. Г. Мясищева, Ю. В. Обухов, В. Г. Фирсов (ИТЭФ, Москва); В. С. Роганов (ОИЯИ)
“Явление существования мюония в конденсированных средах”
Формула открытия: «Экспериментально установлено неизвестное ранее явление существования атомарного мюония, впервые наблюдавшегося в конденсированных химически инертных средах по ларморовой прецессии системы спинов его триплетного состояния в поперечном магнитном поле».
Диплом № 61 (1975), приоритет от 3.11.1965.
6. И. И. Гуревич, И. Г. Ивантер, Л. А. Макарьина, Е. А. Мелешко, Б. А. Никольский, В. И. Селиванов, В. П. Смилга, Б. В. Соколов, В. Д. Шестаков, И. В. Яковлева (ИАЭ им. И. В. Курчатова); В. С. Роганов (ОИЯИ)
“Явление двухчастотной прецессии спина положительного мю-мезона в атоме мюония в магнитном поле”
Формула открытия: «Установлено неизвестное ранее явление двухчастотной прецессии спина положительного мю-мезона в атоме мюония, обусловленное контактным взаимодействием магнитных моментов положительного мю-мезона и электрона мюония в слабом поперечном магнитном поле».
Диплом № 162 (1975), приоритет от 1.05.1969.
7. С. С. Герштейн, А. Ф. Дунайцев, Ю. Д. Прокошкин, В. И. Рыкалин (ИФВЭ, Серпухов); В. И. Петрухин, Л. И. Пономарев (ОИЯИ)
“Явление захвата отрицательно заряженных пионов ядрами химически связанного водорода”
Формула открытия: «Установлено неизвестное ранее явление захвата отрицательно заряженных пи-мезонов ядрами химически связанного водорода с предварительным образованием возбужденных мезомолекулярных комплексов, определяющих интенсивность ядерного захвата мезонов».
Диплом № 164 (1975), приоритет от 4.04.1962.
8. В. В. Балашов, Н. М. Кабачник (НИИЯФ МГУ им. М.В. Ломоносова); В. Б. Беляев, И. Войтковская, В. С. Евсеев, Т. Козловский, В. С. Роганов, Р. А. Эрамжян (ОИЯИ)
“Явление резонансного поглощения отрицательных мюонов атомными ядрами”
Формула открытия: «Установлено неизвестное ранее явление резонансного поглощения отрицательных мюонов атомными ядрами, заключающееся в том, что при поглощении отрицательных мюонов происходит коллективное возбуждение атомных ядер».
Диплом № 173 (1976), приоритет от 22.10.1963 — в части теоретического доказательства, от 8.10.1968 — в части экспериментального подтверждения.
9. В. Г. Зинов, А. Д. Конин (ОИЯИ); А. И. Мухин (ИФВЭ, Серпухов)
“Явление изменения относительной интенсивности рентгеновских линий K-серии мю-мезоатома”
Формула открытия: «Экспериментально установлено неизвестное ранее явление изменения относительной интенсивности рентгеновских линий K-серии мю-мезо-атома, обусловленное захватом мюонов на молекулярные уровни при вступлении химического элемента в реакцию».
Диплом № 201 (1978), приоритет от 1.03.1965
10. Л. С. Ажгирей, И. К. Взоров, В. П. Зрелов, М. Г. Мещеряков, Б. С. Неганов, А. Ф. Шабудин (ОИЯИ)
“Явление прямого выбивания дейтронов из атомных ядер нуклонами высоких энергий”
Формула открытия: «Экспериментально установлено неизвестное ранее явление прямого выбивания дейтронов из атомных ядер нуклонами высоких энергий, обусловленное тем, что при облучении атомных ядер нуклонами высоких энергий, например, протонами, происходит квазиупругое рассеяние налетающих нуклонов на дейтронных группах в ядрах, приводящее к испусканию дейтронов с импульсами, отвечающими кинематике упругого рассеяния нуклонов на свободных дейтронах».
Диплом № 221 (1979), приоритет от 1.07.1957.
11. И. И. Гуревич, Б. А. Никольский, В. И. Селиванов, В. А. Суетин (ИАЭ им. И. В. Курчатова); В. Г. Гребинник, В. А. Жуков (ОИЯИ)
“Явление квантовой некогерентной диффузии положительных мю-мезонов в твердом веществе”
Формула открытия: «Экспериментально установлено неизвестное ранее явление квантовой некогерентной диффузии положительных мю-мезонов в твердом теле, обусловленное их проникновением сквозь потенциальный барьер между эквивалентными положениями в кристаллической решетке».
Диплом № 268 (1982), приоритет от 18.04.1972.
12. В. П. Джелепов (ОИЯИ), Э. А. Весман (Ун-т, Тарту), С. С. Герштейн (ИФВЭ, Серпухов), П. Ф. Ермолов (МГУ им. М. В. Ломоносова), В. В. Фильченков (ОИЯИ)
“Закономерность резонансного образования мюонных молекул дейтерия”
Формула открытия: «Установлена неизвестная ранее закономерность резонансного образования мюонных молекул дейтерия, заключающаяся в значительном увеличении скорости образования этих молекул в газообразном дейтерии при повышении температуры, обусловленная существованием в мюонной молекуле дейтерия слабосвязанного колебательно-вращательного уровня».
Диплом № 349 (1988), приоритет от 23.12.1965.
Источники: История создания синхроциклотрона ОИЯИ
Исследования по физике частиц высоких энергий на синхроциклотроне (Джелепов и Понтекорво)
