Володимир Векслер

Фотографія Володимир Векслер (photo Vladimir Vexler)

Vladimir Vexler

  • День народження: 03.03.1907 року
  • Вік: 59 років
  • Місце народження: Житомир, Україна
  • Дата смерті: 20.09.1966 року
  • Громадянство: Росія

Біографія

Векслер був блискучим популяризатором фізики, але, на жаль, через зайнятість рідко виступав з популярними статтями.

Володимир Йосипович Векслер народився на Україні в місті Житомирі 3 березня 1907 року. Його батько загинув у першій світовій війні.

В 1921 році, в період сильного голоду і розрухи, з великими труднощами, без грошей, Володя Векслер потрапляє в голодну преднэповскую Москви. Підліток опиняється в будинку-комуні, заснованої в Хамовниках, в старовинному особняку, покинутому господарями.

Vexler відрізняв інтерес до фізики та практичної радіотехніці, він сам зібрав детекторний радіоприймач, що в ті роки було справою надзвичайно важким, багато читав, в школі гарно вчився.

Вийшовши з комуни, Векслер зберіг багато виховані нею погляди і звички.

Зауважимо, що покоління, до якого належав Володимир Йосипович, в переважній своїй більшості з повною зневагою ставився до побутових сторонах свого життя, але фанатично захоплювалося науковими, професійними та соціальними проблемами.

Векслер в числі інших комунарів закінчив дев’ятирічну середню школу і разом з усіма випускниками поступив робітником на виробництво, де працював електромонтером більше двох років.

Його тяга до знань, любов до книги і рідкісна кмітливість були помічені і в кінці 20-х років юнак отримав «комсомольську путівку» в інститут.

Коли Володимир Йосипович кінчав інститут, проводилася чергова реорганізація вищих навчальних закладів та зміну їх назв. Вийшло так, що Векслер надходив у Плехановський інститут народного господарства, а закінчив МЕІ (Московський енергетичний інститут) і отримав кваліфікацію інженера за фахом ренгенотехника.

У тому ж році він вступив до лабораторії рентгеноструктурного аналізу Всесоюзного електротехнічного інституту в Лефортові, де Володимир Йосипович розпочав свою роботу з побудови вимірювальних приладів і вивчення методів вимірювання іонізуючого випромінювання, тобто потоків заряджених частинок.

У цій лабораторії Векслер працював 6 років, швидко пройшовши шлях від лаборанта до завідувача. Тут вже проявився характерний «почерк» Векслера як талановитого вченого-експериментатора. Його учень, професор М. С. Рабинович згодом писав у своїх спогадах про Векслере: «Майже 20 років він сам збирав, монтував різні придумані ним установки, ніколи не цураючись будь-якої роботи. Це дозволяло йому бачити не тільки фасад, не тільки її ідейну сторону, але і все, що ховається за остаточними результатами, за точністю вимірювань, за блискучими шафами установок. Він все життя вчився і переучивался. До останніх років життя вечорами, у відпустці він ретельно вивчав і конспектував теоретичні роботи».

У вересні 1937 року Векслер перейшов з Всесоюзного електротехнічного інституту у Фізичний інститут Академії наук СРСР імені П. Н. Лебедєва (ФІАН). Це була важлива подія в житті вченого.

До цього часу Володимир Йосипович уже захистив кандидатську дисертацію, темою якої було пристрій і застосування сконструйованих ним «пропорційних підсилювачів».

У ФИАНе Векслер зайнявся вивченням космічних променів. На відміну від А. В. Аліханова і його співробітників, уподобали мальовничу гору Арагац у Вірменії, Векслер брав участь в експедиціях вчених на Ельбрус, а потім, пізніше, на Памір — Дах світу. Фізиків усього світу вивчали потоки заряджених частинок високої енергії, які неможливо було отримати в земних лабораторіях. Дослідники піднімалися ближче до таємничим потоків космічного випромінювання.

Навіть зараз космічні промені займають важливе місце в арсеналі астрофізиків та фахівців з фізики високих енергій, висуваються захоплююче цікаві теорії їх походження. У ті ж часи отримати частинки з такою енергією для вивчення було просто неможливо, а для фізикам було просто необхідно вивчати їхню взаємодію з полями та іншими частинками. Вже в тридцятих роках у багатьох вчених-атомников виникала думка: як добре було б отримати частки таких високих «космічних» енергій в лабораторії за допомогою надійних приладів для вивчення субатомних частинок, метод вивчення яких був один — бомбардування (як образно говорили раніше і рідко говорять тепер) одних частинок іншими. Резерфорд відкрив існування атомного ядра, бомбардуючи атоми потужними снарядами — альфа-частинками. Таким же методом були відкриті ядерні реакції. Щоб перетворити один хімічний елемент в інший, потрібно змінити склад ядра. Це досягалося шляхом бомбардування ядер альфа-частинками, а тепер — частинками, розігнаними в потужних прискорювачах.

Після вторгнення гітлерівської Німеччини багато фізики негайно включилися до роботи військового значення. Векслер перервав вивчення космічних променів і зайнявся конструюванням і удосконаленням радіотехнічної апаратури для потреб фронту.

В цей час Фізичний інститут Академії наук, як і деякі інші академічні інститути, евакуювався в Казань. Лише в 1944 році вдалося організувати з Казані експедицію на Памір, де група Векслера змогла продовжити розпочаті на Кавказі дослідження космічних променів і ядерних процесів, що викликаються частинками високих енергій. Не розглядаючи детально внесок Векслера в вивчення ядерних процесів, пов’язаних з космічними променями, якому були присвячені довгі роки його роботи, можна сказати, що він був досить значним і дав багато важливих результатів. Але, мабуть, найважливіше полягало в тому, що вивчення космічних променів привело вченого до абсолютно новим ідеям прискорення частинок. В горах Векслеру прийшла в голову думка про будівництво прискорювачів заряджених частинок для створення власних «космічних променів».

З 1944 року в. І. Векслер перейшов до нової області, посіла головне місце в його науковій роботі. З цього часу ім’я Векслера вже назавжди пов’язаний із створенням великих «автофазирующих» прискорювачів і розробкою нових методів прискорення.

Однак він не втратив інтересу до космічних променів і продовжував працювати в цій галузі. Векслер брав участь у високогірних наукових експедиціях на Памір а протягом 1946-1947 років. У космічних променях виявляють частинки фантастично високих енергій, недоступних для прискорювачів. Векслеру було ясно, що «природний прискорювач» частинок до таких високих енергій не може йти в порівняння з «творінням рук людських».

Векслер запропонував вихід із цього тупика у 1944 році. Новий принцип, за яким діяли прискорювачі Векслера, автор назвав автофазировкой.

До цього часу був створений прискорювач заряджених частинок типу «циклотрон» (Векслер в популярній газетній статті так пояснив принцип дії циклотрона: «В цьому приладі заряджена частинка, рухаючись в магнітному полі по спіралі, безперервно прискорюється змінним електричним полем. Завдяки цьому до циклотроні вдається повідомити часткам енергію в 10-20 мільйонів електрон-вольт»). Але стало ясно, що порогу 20 Мев цим методом не перейти.

В циклотроні магнітне поле змінюється циклічно, розганяючи заряджені частинки. Але в процесі прискорення відбувається прирощення маси частинок (як це і повинно бути по СТО — спеціальної теорії відносності). Це призводить до порушення процесу — через певне число обертів магнітне поле замість прискорення починає гальмувати частинки.

Векслер пропонує почати повільно збільшувати в часі магнітне поле в циклотроні, живлячи магніт змінним струмом. Тоді виявиться, що в середньому частота обертання частинок по колу автоматично буде підтримуватися рівній частоті електричного поля, прикладеного до дуантам (парі магнітних систем, искривляющей шлях і ускорящей частинки магнітним полем).

При кожному проходженні через щілину дуантов частинки мають і додатково отримують різний приріст маси (і відповідно, отримують різний приріст радіуса, за яким їх завертає магнітне поле) в залежності від напруги поля між дуантами в момент прискорення даної частки. Серед всіх частинок можна виділити рівноважні («щасливі») частинки. Для цих частинок механізм, що автоматично підтримує сталість періоду обігу, особливо простий.

«Щасливі» частинки при кожному проходженні через щілину дуантов відчувають збільшення маси і збільшення радіусу кола. Воно точно компенсує зменшення радіусу, викликаний приростом магнітного поля за час одного обороту. Отже, «щасливі» (рівноважні) частинки можуть резонансно прискорюватися до тих пір, поки відбувається зростання магнітного поля.

Виявилося, що такою ж здатністю володіють і майже всі інші частинки, тільки розгін триває довше. В процесі прискорення всі частинки будуть відчувати коливання близько радіуса орбіти рівноважних частинок. Енергія частинок в середньому дорівнює енергії рівноважних частинок. Отже, практично майже всі частинки беруть участь у резонансному прискоренні.

Якщо замість того щоб повільно збільшувати в часі магнітне поле в прискорювачі (циклотроні), живлячи магніт змінним струмом, збільшувати період змінного електричного поля, прикладеного до дуантам, то і тоді встановиться режим «автофазировки».

Далі Векслер пише:

«Може здатися, що для появи автофазировки і здійснення резонансного прискорення обов’язково змінювати у часі або магнітне поле, або період електричного. Насправді це не так. Мабуть, найбільш простий по ідеї (але далеко не простий по практичному здійсненню) спосіб прискорення, встановлений автором раніше інших способів, може бути реалізований при незмінному в часі магнітному полі і постійній частоті».

У 1955 році, коли Векслер написав брошуру про прискорювачах, цей принцип, як вказував автор, ліг в основу прискорювача — микротрона — прискорювача, що вимагає потужні джерела мікрохвиль. За твердженням Векслера, мікротрон «не отримав ще розповсюдження (1955). Однак кілька прискорювачів електронів на енергію до 4 Мев працює вже кілька років».

Векслер був блискучим популяризатором фізики, але, на жаль, через зайнятість рідко виступав з популярними статтями.

Принцип автофазировки показав, що можна мати стійку область фаз і, отже, можна змінювати частоту прискорюючого поля, не побоюючись вийти з області резонансного прискорення. Необхідно тільки правильно вибрати фазу прискорення. Зміною частоти поля стало можливо легко компенсувати зміна маси частинок. Більше того, зміна частоти дозволило швидко раскручивающуюся спіраль циклотрона наблизити до окружності і прискорювати частинки до тих пір, поки вистачало напруженості магнітного поля, щоб втримати частинки на заданій орбіті.

Описаний прискорювач з автофазировкой, в якому змінюється частота електромагнітного поля, називається синхроциклотроном, або фазотроном.

У синхрофазотроне використовується комбінація двох принципів автофазировки. Перший з них лежить в основі фазотрона, про який вже йшлося, — це зміна частоти електромагнітного поля. Другий принцип використаний у синхротронах — тут змінюється напруженість магнітного поля.

З часу відкриття автофазировки вчені й інженери почали проектувати прискорювачі на мільярди електрон-вольт. Першим з них в нашій країні був протонний прискорювач — синхрофазотрон на 10 мільярдів електрон-вольт у Дубні.

Проектування цього великого прискорювача почалося в 1949 році за ініціативою в. І. Векслера і С. В. Вавілова, пуск в експлуатацію відбувся в 1957 році. Другий великий прискорювач побудований в Протвино поблизу Серпухова вже на енергію 70 Гев. На ньому працюють зараз не тільки радянські дослідники, але і фізики інших країн.

Але задовго до пуску двох гігантських «мільярдних» прискорювачів у Фізичному інституті Академії наук (ФИАНе) під керівництвом Векслера були побудовані прискорювачі релятивістських частинок. У 1947 році відбувся пуск прискорювача електронів до енергій 30 Мев, який служив моделлю великого прискорювача електронів — синхротрона на енергію 250 Мев. Синхротрон був запущений в 1949 році. На цих прискорювачах наукові співробітники Фізичного інституту Академиинаук СРСР виконали першокласні роботи з мезонной фізики атомного ядра.

Після запуску дубненського синхрофазотрона настав період швидкого прогресу в будівництві прискорювачів на великі енергії. В СРСР і в інших країнах були побудовані і введені в дію багато прискорювачі. До них відносяться згадуваний вже прискорювач на 70 Гев в Серпухові, на 50 Гев в Батавії (США), на 35 Гев в Женеві (Швейцарія), на 35 Гев в Каліфорнії (США). В даний час фізики ставлять перед собою завдання створення прискорювачів на кілька тераэлектрон-вольт (тераэлектрон-вольт — 1012 ев).

У 1944 році, коли народився термін «автофазировка». Векслеру було 37 років. Векслер виявився талановитим організатором наукової роботи і головою наукової школи.

Метод автофазировки як дозрілий плід очікував вченого-провидця, який його зніме і заволодіє ним. Через рік незалежно від Векслера принцип автофазировки відкрив відомий американський вчений мак-Мілан. Він визнав пріоритет радянського вченого. Мак-Мілан не раз зустрічався з Векслером. Вони були дуже дружні, і дружба двох чудових учених ніколи нічим не затьмарювалися до самої смерті Векслера.

Прискорювачі, побудовані в останні роки, хоча і засновані на принципі автофазировки Векслера, але, звичайно, значно вдосконалено, порівняно з машинами першого покоління.

Крім автофазировки, Векслер висловив інші ідеї прискорення частинок, які виявилися дуже плідними. Розвитком цих ідей Векслера широко займаються в СРСР та інших країнах.

У березні 1958 року в Будинку вчених на Кропоткинской вулиці відбулося традиційне щорічне зібрання Академії наук СРСР. Векслер виклав ідею нового принципу прискорення, названого їм «когерентним». Він дозволяє прискорювати не тільки окремі частинки, але і згустки плазми, що складаються з великого числа частинок. «Когерентний» метод прискорення, як обережно говорив Векслер в 1958 році, дозволяє думати про можливості прискорення частинок до енергій в тисячу мільярдів електрон-вольт і навіть вище.

У 1962 році Векслер на чолі делегації вчених вилетів до Женеви для участі в роботі Міжнародної конференції з фізики високих енергій. Серед сорока членів радянської делегації були такі великі фізики, як А. В. Аліханов, Н. Н. Боголюбов, Д. І. Блохинцев, І. Я. Померанчук, М. А. Марков. Багато вчені, які входили до делегації, були фахівцями з прискорювачів і учнями Векслера.

Володимир Йосипович Векслер протягом ряду років був головою Комісії з фізики високих енергій Міжнародного союзу теоретичної та прикладної фізики.

25 жовтня 1963 року Векслеру і його американському колезі — директору радіаційної лабораторії Каліфорнійського університету імені Лоуренса Едвіну Мак-Миллану — була присуджена американська премія «Атом для світу».

Векслер був беззмінним директором Лабораторії високих енергій Об’єднаного інституту ядерних досліджень в Дубні. Тепер про перебування Векслера в цьому місті нагадує названнная його іменем вулиця.

У Дубні довгі роки концентрувалася науково-дослідна робота Векслера. Він поєднував свою роботу в Об’єднаному інституті ядерних досліджень з роботою у Фізичному інституті імені П. Н. Лебедєва, де в далекій молодості почав свій шлях дослідника, був професором МГУ, де завідував кафедрою.

У 1963 році Векслер був обраний академіком-секретарем відділення ядерної фізики Академії наук СРСР і беззмінно займав цей важливий пост.

Наукові досягнення в. І. Векслера були високо оцінені присудження йому Державної премії Першого ступеня і Ленінської премії (1959). Видатна наукова, педагогічна, організаційна та громадська діяльність вченого була відзначена трьома орденами Леніна, орденом Трудового Червоного Прапора і медалями СРСР.

Володимир Йосипович Векслер раптово помер 20 вересня 1966 року від повторного інфаркту. Йому було всього 59 років. У житті він завжди здавався молодшим за свої роки, був енергійним, діяльним і невтомним.