Основоположник школы ядерной физики в МГУ

 

К 120-летию со дня рождения академика Д.В. Скобельцына

24 ноября 2012 г. исполнилось 120 лет со дня рождения академика Дмитрия Владимировича Скобельцына (1892–1990) — одного из наиболее выдающихся и заслуженных учёных нашей страны, поскольку с его именем связаны важные вехи в истории физики. Д.В. Скобельцын

 создал новый метод изучения взаимодействия гамма-квантов с веществом — камеру Вильсона в магнитном поле, впервые провёл достоверную проверку существования импульса у фотона. Работы учёного стали надёжной экспериментальной основой квантовой электродинамики. Наблюдение комптон-эффекта с помощью камеры Вильсона в магнитном поле привело Д.В. Скобельцына к одновременному открытию двух явлений. Во-первых, он обнаружил на фотографиях камеры Вильсона частицы с энергией, значительно превышающей энергию частиц радиоактивного источника (гамма-квантов). Их источником исследователь считал космическое излучение и количественно объяснил геофизическое явление распределения ионизации в атмосфере, наблюдавшееся В. Гессом. В этих экспериментах Д.В. Скобельцын обнаружил, что космические лучи состоят преимущественно из заряженных частиц высокой энергии. Неслучайно это открытие считается началом физики высоких энергий. Во-вторых, он выяснил, что частицы космического излучения появляются генетически связанными группами. Это были первые наблюдения множественных процессов, составляющих основу физики высоких энергий.

Учёный провёл большую серию исследований (как теоретических, так и экспериментальных) по лавинным процессам в космических лучах. Честь открытия этого явления принадлежит Д.В. Скобельцыну, а также П. Блэкетту и Д.С. Оккиалини. Особое внимание российский исследователь уделил так называемым широким атмосферным ливням (ШАЛ) — феномену, который вызывает первичные космические лучи огромных энергий (106–1010 ГэВ). При изучении этого наиболее яркого проявления лавинных процессов Д.В. Скобельцын и его ученики обнаружили принципиальные расхождения между результатами эксперимента и электромагнитной каскадной теорией. Разрешение противоречия (и, таким образом, решение загадки ливней) было предложено нашими учёными в конце 1940-х — начале 1950-х годов после открытия электронно-ядерных ливней и ядерно-каскадного процесса в космических лучах.

Дальнейший прогресс в понимании лавинных процессов — сложных явлений квантовой электродинамики — был связан с открытием позитрона и образования электронно-позитронных пар. Дмитрий Владимирович сыграл выдающуюся роль и в этих исследованиях. Он фактически первым наблюдал рождение пар частиц, хотя интерпретировать эти явления в терминах теории Дирака смог не сразу.

Труды Д.В. Скобельцына составляют золотой фонд современной физики высоких энергий и широко используются в работах на ускорителях и в исследованиях космических лучей. О научных достижениях Д.В. Скобельцына написано много. Ему присвоено звание Героя Социалистического Труда (1969), лауреата Государственной премии СССР (1951) и Ленинской премии (1982), он награждён шестью орденами Ленина, двумя орденами Трудового Красного Знамени, медалями. Академия наук СССР присудила ему премию им. Д.И. Менделеева и наградила золотой медалью им. С.И. Вавилова.

Большое значение для развития исследований по ядерной физике в МГУ имел перевод в 1934 г. из Ленинграда в Москву Академии наук и преобразование физического отдела Физико-математического института АН СССР в Физический институт   им. П.Н. Лебедева АН СССР (ФИАН). Директором этого института с 1934 по 1951 г. был С.И. Вавилов. С 1937 г. в ФИАН по приглашению С.И. Вавилова стал систематически приезжать Д.В. Скобельцын, работавший в Ленинградском физико-техническом институте, а в 1938 г. он полностью перешёл туда на работу в качестве руководителя работ по ядерной физике и космическим лучам. Тесное сотрудничество физического факультета МГУ и ФИАНа в эти годы способствовало повышению уровня подготовки физиков. Для выполнения дипломных работ и кандидатских диссертаций часть студентов и аспирантов направляли в ФИАН, где имелись более благоприятные условия для научных исследований. В конце ноября 1938 г. на заседании Президиума АН СССР было предложено «поставить перед МГУ вопрос о создании экспериментальной кафедры исследования атомного ядра с соответствующей лабораторией».

Кафедра «Атомное ядро и радиоактивность» начала работать на физическом факультете МГУ с 1 февраля 1940 г. Заведующим кафедрой был назначен Д.В. Скобельцын, избранный в 1939 г. членом-корреспондентом АН СССР. В весеннем семестре 1940 г. Д.В. Скобельцын, а также профессора кафедры С.Н. Вернов и И.М. Франк приступили к чтению лекций по двум кафедральным специальностям: «Атомное ядро» и «Космические лучи». Создание на физфаке новой кафедры по физике атомного ядра стимулировало интерес студентов факультета к вопросам ядерной физики. В июне 1941 г. перед самым началом Великой Отечественной войны состоялся первый выпуск студентов кафедры «Атомное ядро и радиоактивность». В связи с войной занятия на кафедре «Атомное ядро и радиоактивность» прекратились, МГУ был эвакуирован из Москвы.

28 сентября 1942 г. распоряжением Государственного комитета обороны (ГКО) был дан старт советскому Атомному проекту. При АН СССР была организована специальная лаборатория атомного ядра — Лаборатория № 2, научным руководителем которой назначили И.В. Курчатова, а в 1943 г. он был избран действительным членом АН СССР.

После возвращения МГУ в Москву с октября 1943 г. занятия на кафедре «Атомное ядро и радиоактивность» возобновились. Кафедрой по-прежнему по совместительству заведовал Д.В. Скобельцын, а штатным профессором стал С.Н. Вернов. Уже в осеннем семестре 1943 г. Д.В. Скобельцын прочитал курс по физике атомного ядра. В 1944 г. С.Н. Вернов и И.М. Франк продолжали чтение лекций. В ноябре этого же года  Д.В. Скобельцын привлекает для работы в качестве профессора кафедры академика И.В. Курчатова, с приходом которого в МГУ началась плановая подготовка студентов для работ по советскому Атомному проекту. Была поставлена задача увеличить число выпускников МГУ — специалистов по физике атомного ядра. Так как большинство студентов старших курсов физфака служили в армии, И.В. Курчатов и Д.В. Скобельцын добились разрешения Правительства СССР на досрочную их демобилизацию. Вскоре в приказном порядке из рядов Советской армии «в распоряжение Д.В. Скобельцына» на кафедру для переподготовки стали направляться бывшие студенты старших курсов и выпускники физфака.

21 февраля 1945 г. было принято постановление ГКО «О подготовке специалистов по физике атомного ядра», которое обязало МГУ обеспечить выпуск

специалистов по ядерной физике. Ректорат МГУ должен был предоставить кафедре Д.В. Скобельцына помещения размером 200 м2 для организации практикума. Комитету по делам высшей школы и МГУ было поручено разработать предложения по постройке в 1945 г. циклотрона.

В осеннем семестре 1945 г. для студентов кафедры Д.В. Скобельцын читал основной курс «Радиоактивный распад и ядерные реакции». Академик С.Н. Вернов вспоминает: «Он передал им не только свои глубокие и разносторонние знания, но и свой особый стиль научной работы — сочетание теории и эксперимента. Дмитрий Владимирович требовал от своих учеников (и в том числе от студентов), чтобы они «не боялись» трудностей теории, смело пытались понять самые сложные теоретические исследования, ничего не принимать на веру, не говорить с чужого голоса, ссылаясь на авторитеты». В конце 1945 г. состоялся первый выпуск специалистов, прошедших дополнительную подготовку на кафедре Д.В. Скобельцына. Слушатели курса  Д.В. Скобельцына И.Я. Барит и М.И. Подгорецкий составили и подготовили для тиражирования конспект его лекций. Именно этот конспект, по сути дела, стал первым университетским учебником по ядерной физике,

Академики С.Н. Вернов (слева) и Д.В. Скобельцын в Колонном зале Дома Союзов. 1962 г.

 

 

 

по которому впоследствии учились студенты-выпускники 1947–1950 гг. К 250-летию МГУ в год 110-летия со дня рождения учёного НИИЯФ МГУ подготовил и издал сборник «Академик Д.В. Скобельцын и Московский университет», где воспроизведён этот курс лекций.

 

Ф. Жолио-Кюри и академики И.В. Курчатов, Д.В. Скобельцын, Л.А. Арцимович, А.И. Алиханов, 1949 г.

 

С осени 1945 г. работа по реализации советского Атомного проекта пошла в очень быстром темпе. 22 декабря 1945 г. состоялось заседание Специального комитета при СНК СССР, на котором был рассмотрен проект постановления СНК СССР «О подготовке специалистов по физике атомного ядра и радиохимии». Д.В. Скобельцыну было поручено срочно внести предложения по обеспечению МГУ новыми помещениями и оборудованием для организации Института физики атомного ядра. Таким образом, в конце 1945 г. Д.В. Скобельцын приступил к организации в МГУ Научно-учебного центра для подготовки специалистов по ядерной физике, в котором учёба сопровождалась научной работой на собственной современной научно-исследовательской базе.  С.Н. Вернов писал: «Без научных исследований нельзя создавать базу для подготовки специалистов. В области ядерной физики масштабы исследований, как правило, весьма велики. Если ограничиться скромными рамками, то в этой области маловероятно получить успех. Это понял Д.В. Скобельцын и поставил перед собой и нами задачу — создать НИИЯФ, как крупное научно-учебное заведение».

В конце января 1946 г. И.В. Сталин подписал Постановление СНК СССР, на основании которого с 1 февраля 1946 г. в МГУ начал функционировать Институт физики атомного ядра (в открытых документах — Второй научно-исследовательский институт физики — НИФИ-2 МГУ). Его директором был назначен Д.В. Скобельцын, избранный в ноябре 1946 г. действительным членом АН СССР. С 1957 г. институт стал называться Научно-исследовательским институтом ядерной физики МГУ — НИИЯФ МГУ, а в 1993 г. НИИЯФ МГУ присвоено имя его основателя академика Д.В. Скобельцына.

После создания НИФИ-2 название кафедры «Атомное ядро и радиоактивность» было изменено на «Строение вещества». С мая 1946 г. по июль 1948 г. Д.В. Скобельцын по распоряжению СМ СССР командируется для работы в представительстве СССР в ООН в Нью-Йорке. В эти годы и. о. заведующего кафедрой стал член-корр. АН СССР  И. М. Франк. На кафедре началось чтение специальных курсов: «Ускорители», «Прохождение частиц через вещество», «Теория ядра», «Реакторы» и др. С. Н. Вернов, как и. о. директора НИФИ-2, осуществил руководство созданием в новых помещениях института лабораторий космических лучей, радиоактивных излучений, ядерной спектроскопии ядерных реакций, радиохимии, дозиметрии, производственных мастерских, а также библиотеки.

Будучи крупным учёным, Д.В. Скобельцын отчетливо понимал, что невозможно дать студентам полноценное образование без привлечения к учебному процессу физиков, активно занимающихся научными исследованиями, а самих студентов необходимо как можно раньше включать в научно-исследовательскую работу. Д.В. Скобельцын и  С.Н. Вернов пригласили в качестве преподавателей большое число крупных учёных, работавших по проблемам физики атомного ядра в Институте атомной энергии им. И.В. Курчатова (сейчас — Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»), ФИАНе, НИИЯФе МГУ. Студентов направляли на действующие ядерные объекты, поэтому они уже с 3-го курса могли активно участвовать в научных исследованиях. На отделении сложилась уникальная система подготовки специалистов, впервые на деле была осуществлена интеграция академической науки и образования. Система привлечения крупных учёных к чтению лекций и организации научных исследований в университете оказалась очень эффективной, поскольку образование строилось по глубоко продуманному учебному плану на основе работы академической группы. Годы, прошедшие со времени создания института, показали высокую эффективность такой системы обучения студентов. На кафедрах отделения ядерной физики было подготовлено свыше 5700 физиков-ядерщиков, которые составили основу многих научных коллективов, занятых исследованиями в различных областях ядерной физики в Академии наук СССР и других исследовательских центрах. Значительное число специалистов, работающих и работавших над проблемой создания ядерного оружия в Арзамасе, Снежинске и на других атомных объектах, являются выпускниками отделения ядерной физики физфака МГУ. Многие из них участвовали в создании первой в мире атомной электростанции в Обнинске.

Предвидя основные тенденции развития ядерной физики и атомной техники, Д.В. Скобельцын сформулировал два основных направления научной деятельности института, которые определили тематику научных исследований:

• спектроскопия атомных ядер в широком понимании этой проблемы, то есть изучение квантовых состояний атомных ядер и природы процессов, связанных с ядерными превращениями;

• взаимодействие космических лучей сверхвысоких энергий с ядрами в связи с фундаментальной проблемой исследований природы элементарных частиц и ядерных сил.

Работы по второму направлению были начаты ещё в 1944 г. в кафедральной лаборатории под руководством С.Н. Вернова. Все исследования космических лучей в НИИЯФ МГУ были скоординированы с деятельностью ФИАНа. Студенты кафедры строения вещества, специализировавшиеся по физике космических лучей, направлялись на практику и для выполнения дипломных работ как в лабораторию космических лучей института, так и в отдел ядерной физики ФИАНа. Это было ярким примером осуществления идеи Д.В. Скобельцына об интеграции науки и образования, а сам НИИЯФ МГУ он относил к институтам, выделившимся из состава ФИАНа.

Постановлением СНК СССР было предусмотрено строительство циклотрона для НИИЯФ МГУ. Это был первый циклотрон, заработавший в высшем учебном заведении страны. После его пуска начались активные исследования ядерных реакций.

В то время для работ по первому направлению, для постановки исследований по ядерной спектроскопии, высококвалифицированных кадров для было явно недостаточно, поэтому кроме основных сотрудников института Д.В. Скобельцын привлёк к этому делу Л.В. Грошева и члена-корреспондента АН СССР профессора И.М. Франка. Л.В. Грошев с 1946 по 1951 г. заведовал лабораторией ядерной спектроскопии, а И.М. Франк с 1946 по 1956 г. — лабораторией измерений радиоактивных излучений. О результатах деятельности института и отделения за 1946–1956 гг. Д.В. Скобельцын доложил на заседании учёного совета МГУ в апреле 1956 г. Научная и учебная деятельность института и отделения получили высокую оценку.

В 1947 г. Правительством СССР было принято постановление о строительстве новых зданий МГУ на Ленинских горах и оснащении факультетов и институтов новым оборудованием. НИИЯФ МГУ выступил с предложением о строительстве в новых зданиях более мощного циклотрона. Специальным решением строительство циклотрона и комплекса других современных ускорителей было разрешено. Было также получено разрешение на строительство отдельных корпусов — 19 и 20. Решение о строительстве 20-го корпуса института позволило приступить к проектированию уникальной установки для исследования широких атмосферных ливней космических лучей и развитию исследований этого явления вначале в НИИЯФ МГУ, а затем — с участием его сотрудников — в других научных центрах страны.

Д.В. Скобельцын обладал широчайшей научной интуицией. Он очень чётко определял возможность и необходимость развития в институте новых ядерно-физических направлений. В начале 1950-х годов актуальной стала задача определения ряда ядерных констант методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Этими проблемами в ФИАНе занимался доктор физико-математических наук А.М. Прохоров. В НИИЯФе он вёл педагогическую работу со студентами отделения строения вещества. Дмитрий Владимирович поддержал его идею об организации в институте новой лаборатории радиоспектроскопии с ядерной тематикой, что совпало по времени с рождением квантовой электроники. Так как в лаборатории радиоспектроскопии института были созданы все условия для развития работ по квантовой электронике, Д.В. Скобельцын и А.М. Прохоров приняли решение о переориентации её коллектива с решения ядерных задач на создание совместно с лабораторией колебаний ФИАН квантовых парамагнитных усилителей.

Развитие исследований по управляемому термоядерному синтезу, радиоспектроскопии, квантовой электронике потребовало подготовки специалистов по атомной физике на физическом факультете. По инициативе академика Л.А. Арцимовича, поддержанной Д.В. Скобельцыным, в составе отделения строения вещества в 1954 г. создаётся кафедра атомной физики, которую возглавил Л.А. Арцимович. Немного позднее была создана лаборатория физики плазмы института.

По инициативе Д.В. Скобельцына в конце 1950-х годов стали развиваться космофизические исследования. К чтению лекций для студентов по космофизической тематике Дмитрий Владимирович привлекал наиболее авторитетных специалистов, работавших в АН СССР, отраслевых институтах, а также в НИИЯФе.

Благодаря развитию в институте новых, связанных с ядерной физикой, научных направлений и подготовке специалистов для них коллектив НИИЯФа впоследствии совершил крупные научные открытия в разных ядерно-физических направлениях, отмеченные премиями, научными наградами.

Д.В. Скобельцын много сделал для расширения научных контактов лабораторий института с другими научными центрами нашей страны. Он был инициатором совместных работ НИИЯФа с другими научными центрами, заботился о пропаганде достижений института в СССР и за его пределами, представлял работы, выполненные в институте, принимал в НИИЯФе Н. Бора, В. Гейзенберга, Б. Росси, Р. Маршака, Х. Юкаву, Ф. Жолио-Кюри и многих других выдающихся учёных, что способствовало укреплению авторитета и связей института и отделения строения вещества в научном мире.

Эффективность и устойчивость системы подготовки специалистов, созданной Д.В. Скобельцыным, особенно ярко проявилась в 1990-е годы, когда в результате недостатка финансирования науки были свёрнуты многие направления исследований и большое число вузов лишилось базовых мест практики и выполнения дипломных работ. Существование научно-исследовательского института в системе МГУ позволило успешно преодолеть эту критическую ситуацию.

Необходимо лишний раз подчеркнуть, что именно в начальный период деятельности ОЯФ и НИИЯФ лекции академиков Д.В. Скобельцына, С.Н. Вернова, И.М. Франка, М.А. Маркова, членов-корреспондентов АН СССР Д.И. Блохинцева, Ф.Л. Шапиро, И.С. Шапиро и многих других выдающихся учёных нашей страны стали основой подготовки целой плеяды физиков-ядерщиков для работ по советскому Атомному проекту. Выпускники ОЯФ академик Е.Н. Аврорин, академик Л.П. Феоктистов, член-корреспондент АН СССР Ю.Н. Бабаев, член-корреспондент РАН В.И. Ритус и большая группа докторов, кандидатов наук и научных сотрудников отмечены высокими наградами за участие в работах по Атомному проекту.

Д.В. Скобельцын передал руководство НИИЯФом и ОЯФ в 1960 г. своему ученику академику С.Н. Вернову. Развивая исследования, начатые при Дмитрии Владимировиче, институт под руководством С.Н. Вернова выполнил серию первоклассных работ и в большем масштабе продолжал проводить подготовку кадров по ядерной, атомной физике и физике космического пространства.

Академик Г. Б. Христиансен писал, что все, кому довелось учиться у Д.В. Скобельцына или работать под его руководством помнят «впечатления надёжности, прочности, мудрой доброжелательности, которые всегда возникали при общении с ним и которых так не хватает человеку в нашей современной, полной неожиданности жизни».

Полный текст статьи публикуется в журнале «Вестник РАН» (№9, 2012 г.).

 

М. И. Панасюк, Е. А. Романовский

Назад