Знай наших! Лев Арцимович – «отец» термоядерного синтеза
Анна Ефремова25.02.2023
Льву Андреевичу Арцимовичу приписывают остроумное высказывание: «Наука — лучший способ удовлетворения личного любопытства за государственный счёт». Однако и он сделал для страны и мировой науки очень многое, участвуя в советском атомном проекте и возглавив передовое направление по термоядерному синтезу.
В своей автобиографии физик сообщал, что он родился в Москве 25 февраля 1909 года в небогатой дворянской семье. Отец учёного работал статистиком в Управлении железных дорог. После революции из-за наступившей разрухи и голода семья вынуждена была покинуть Москву и перебраться сначала в белорусский Могилёв, затем в Гомель и наконец, спасаясь от наступления польских войск, оказалась в маленьком городке Клинцы. Но и здесь материальное положение семьи было настолько трудным, что родители вынуждены были отдать сына в детский дом. Из которого мальчик вскоре сбежал и некоторое время беспризорничал.
После окончания войны семья вернулась в Гомель, а затем переехала в Минск, где отец начал преподавать статистику в Белорусском государственном университете (БГУ). Здесь Лев окончил школу, а затем и физико-математическое отделение БГУ, где усиленно изучал ядерную физику. Здесь же он защитил дипломную работу по теории рентгеновских спектров.
Первые шаги в науке
В 1930 году молодого талантливого учёного принимают на работу в Ленинградский физико-технический институт. Материально это было сложное время. По воспоминаниям друга Арцимовича, ещё одного выдающегося физика А. И. Алиханьяна, они делили одну кровать на двоих (поочерёдно спали на полу), а обедали в столовой «Верный путь» - «в могилу», добавлял ироничный Арцимович. Однако в научном отношении это было время нового поиска и новых надежд.
В институте Арцимович поначалу продолжает изучать рентгеновское излучение и даже разрабатывает теорию отражения рентгеновских лучей от тонких слоёв вещества. Но вскоре вместе с коллективом молодых специалистов Ленинградского физтеха он подключается к исследованиям по физике атомного ядра и создаёт высоковольтную лабораторию, где занимается исследованием свойств быстрых электронов и медленных нейтронов. Физик с головой погружается в тонкие эксперименты, связанные с проверкой квантовых эффектов.
Читайте также: Лев Ландау – гений теоретической физики
Ядерный щит Родины
Во время войны учёного вместе с семьёй эвакуируют в Казань, однако его отец и мать остаются в Минске – во время немецкой оккупации оба они умрут от голода и болезней.
Об этом периоде сам Арцимович выражается кратко – занимался «спецтематикой». Это означало, что физик был задействован в работе над секретными проектами. С 1942 года в СССР начинаются исследование по оружейному урану, и из физиков, находящихся в Казани, формируется лаборатория атомного ядра, позднее переименованная в Лабораторию измерительных приборов АН СССР (ЛИП АН), а в 1955 году преобразованная в Институт атомной энергии им. И. В. Курчатова. Параллельно учёный занимается электронной оптикой, в частности разработкой инфракрасных систем ночного видения, или, как это тогда называли, «темновидения».
В ЛИП АН Арцимович разрабатывает метод разделения ядерных изотопов с помощью электромагнитов – впервые в СССР. Задача была непростой: в масс-спектрометрах нужно было увеличить силу тока на 10 порядков, по сути перейдя от капризных прецизионных приборов к надёжным аппаратам. Учёный с этой задачей справился. В отделе Арцимовича создаются опытно-промышленные разделительные установки. Уже в 1945 году на них был получен первый в СССР уран-235 с уровнем обогащения до 12 – 15 %, а всего через год обогащение удалось довести уже до 90 %. В рекордно короткий срок под руководством учёного в Свердловской области создаётся завод, в котором электромагнитное разделение изотопов происходило в промышленных масштабах.
На пути к термоядерному синтезу
Как отмечали работавшие с Арцимовичем физики, его всегда отличала особое научное бесстрашие – он готов был погрузиться в самые разные области физики, если это было необходимо. В немалой степени этому способствовала его огромная (не только научная) эрудиция.
Следующей большой задачей для учёного стали исследования в области термоядерной физики. В 1950 году по предложению И. В. Курчатова Арцимовича назначают руководителем исследований по управляемому термоядерному синтезу. Во многом благодаря его усилиям Советскому Союзу удалось первому взорвать в 1953 году термоядерную бомбу, опередив США. За эту работу в 1953 году Л.А. Арцимович был удостоен Сталинской премии, в том же году Арцимовича избирают действительным членом Академии наук СССР.
Однако управляемый термоядерный синтез – это, прежде всего, не оружие, а мечта о неисчерпаемом источнике дешёвой энергии. Эксперименты Арцимовича по созданию и удержанию магнитным полем плазмы стали новаторскими.
В 1955 году Арцимович вместе с группой физиков создаёт электродинамический ускоритель плазмы, что открыло новое направление исследований в физике плазмы. Такие ускорители стали применяться для наполнения плазмой магнитных ловушек, их использовали в качестве вспомогательных движков на космических аппаратах и для обработки металлов.
Благодаря работам группы Арцимовича Советский Союз стал лидером в исследовании термоядерного синтеза. Когда в 1956 году советским руководством было решено рассекретить работы по быстрым процессам, это произвело эффект разорвавшейся бомбы не только в научном сообществе – тема широко освещалась в зарубежной прессе и на радио.
Хотя многим учёным в те годы казалось, что вот-вот у них в руках окажется неисчерпаемый источник энергии, сам Лев Андреевич, будучи честен перед собой и обществом, был настроен более скептично. «Надежда на быстрое решение проблемы УТС (управляемого термоядерного синтеза – ред.) — то же, что надежда грешника попасть в рай, минуя чистилище», — писал он. В то же время то, что рано или поздно эта проблема будет решена, не вызывало у учёного сомнений. «Термоядерная энергетика, — говорил он, — появится тогда, когда она станет действительно необходима человечеству».
Тем не менее цикл работ на «Токамаках» под руководством Л. А. Арцимовича позволил в лабораторных условиях впервые в мире осуществить термоядерную реакцию, за что учёный был удостоен Государственной премии 1971 года.
Ядерными и термоядерными исследованиями отнюдь не был ограничен вклад Арцимовича в науку. Понимая, что плазму нужно изучать не только «в пробирке», но и в природе (в звёздах), он активно продвигал проведение астрофизических исследований, благодаря чему и в этой области советская наука вышла на передовые позиции в мире. Во многом его усилиями на Кавказе была построена Специальная астрофизическая обсерватория. В свою очередь, результаты, полученные в лабораториях, помогли понять физику звёздной плазмы, в том числе природу солнечных вспышек и плазменных выбросов из Солнца, вызывающих на Земле магнитные бури.
В АН СССР Л. А. Арцимович инициировал создание Отделения общей физики и астрономии, и с 1957 г. был его бессменным академиком-секретарём.
Читайте также: Мстислав Келдыш – «генерал науки»
Не только учёный
Большой вклад Лев Арцимович внёс и в развитие образования, создание отечественной школы физиков. С 1953 вплоть до своей смерти в 1973 году он был профессором физического факультета Московского государственного университета, где создал кафедру атомной физики. Много лет он читал курсы по атомной физике и физике плазмы, написал множество учебных пособий. При кафедре была создана – впервые в мире – лаборатория термоядерного синтеза, через которую прошли будущие крупные учёные не только из СССР, но и других стран.
При нём оформились ведущие научные центры – Троицк, Черноголовка, Специальная астрофизическая обсерватория. Мощно развивалась приборно-технологическая база физики и астрономии. Не случайно Президиум Академии наук ежегодно вручает премию имени Л. А. Арцимовича за лучшие работы по экспериментальной физике.
Люди, знавшие Арцимовича, отмечают, что он был обаятелен в личном общении, но твёрд и последователен, иногда даже резок в делах.
Очень высокие научные требования он предъявлял к своим сотрудникам, при этом обходился без мелочной опеки, культивируя в них самостоятельность, умение действовать в нестандартных ситуациях.
Общеизвестна его ирония, иногда даже сарказм, но в то же время он глубоко интеллигентно, благожелательно относился к людям.
Афоризмы Арцимовича
«Наука — лучший способ удовлетворения личного любопытства за государственный счёт».
«Золотое яблоко успеха появляется часто на самой незаметной веточке могучего дерева науки».
«Если ты не можешь объяснить в целом, грубо хотя бы значимость того, чем ты занимаешься, первому встречному, то, значит, ты сам не представляешь свою проблему».
«Маленькие причины приводят к большим последствиям в нашем сложном мире».
«Наука не профсоюзной собрание. Истину в ней не отыскивают голосованием».
«Работа экспериментатора сродни работе минёра – стоит ошибиться один раз, и никто больше вам не поверит».
«Теоретики склонны объяснять одно непонятное двумя другими».
«К теории относитесь как к хорошенькой женщине. Берите с благодарностью, что она даёт, но не доверяйтесь ей безрассудно».
«Вы предлагаете прыгать через пропасть в два приёма».
«Выбирая подарок женщине, никогда не ошибётесь, если выберете красное».