Современники
Sine ira et studio

(продолжение, начало в №6/2012 и сл.)

10 ЛЕТ СЕКТОРУ Е. К. ЗАВОЙСКОГО

В 1968 г. исполнилось десять лет работы сектора Е. К. Завойского ОЯФ по проблеме регулируемого термоядерного синтеза, и в середине апреля Евгений Константинович делал по этому поводу доклад на Учёном совете ИАЭ. Он отметил, что за это десятилетие сотрудниками были опубликованы более 150 статей по разным вопросам физики плазмы, защищены две докторские диссертации и восемь кандидатских. Тогда было ясно, что сектор отнюдь не является маргинальным. Но, как показали дальнейшие события, связанные с уходом Завойского из Института, в том составе и статусе сектору оставалось существовать только 3 года…

В черновике доклада мой отец писал: «В секторе работает группа теоретиков во главе с Л. И. Рудаковым и группа экспериментаторов (по алфавиту): Бабыкин, Гаврин, Плахов, Русанов, Скорюпин, Смирнов, Смолкин и Фанченко. В состав сектора входит лаборатория плазменных волн Франк-Каменецкого.

В течение 10 лет сектор проводил работы по исследованию магнитно-звукового резонанса, прямого и так называемым косым ударным волнам, теории турбулентной плазмы, использованию коллективных движений в плазме для нагрева её, дрейфовым волнам, циклотронному резонансу, диагностическим методам и другим вопросам.

В кратком докладе невозможно сколько-нибудь подробно изложить все полученные результаты, поэтому я остановлюсь только на цикле работ по турбулентному нагреву плазмы. Сюда относится нагрев плазмы сильными магнитозвуковыми волнами и нагрев током, текущим вдоль магнитного поля.

Исследование методов получения плазмы с температурой до 200 000 000⁰ С представляет не менее важную и сложную задачу, чем изучение удержания горячей плазмы в ловушке.

Вместе с тем, деление проблемы термоядерного синтеза на задачу нагрева и удержания плазмы в известно мере условно, так как не найден ни один путь решения проблемы в целом.

Но вернёмся к турбулентному нагреву плазмы.

С 1961 г. в секторе исследовался нагрев плазмы сильными магнитозвуковыми волнами. Основная идея метода состояла в том, что с помощью быстрого сжатия плазмы нарастающим магнитным полем в плазме возбуждалось сильное электрическое поле, направленное перпендикулярно магнитному. В этих скрещенных магнитном и электрическом полях возникал сильный дрейфовый ток электронов плазмы, который должен быть неустойчивым и приводить к раскачке в плазме интенсивных колебаний. Благодаря этой неустойчивости тока, как показали наши эксперименты, направленные токовые скорости электронов в волне быстро хаотизировались и плазма нагревалась, а магнитно-звуковая волна сильно затухала. В нашем секторе впервые было обнаружено и доказано, что механизм затухания волны носит «бесстолкновительный» характер, а эффективность нагрева плазмы очень велика: плазма необратимо получает до 30 % энергии магнитного поля волны. Исследования показали, что волна нагревает не только электроны плазмы, но и ионы.

В связи с этим интересно отметить, что за время прохождения волны через плазму, которое составляет не более 3·10^-8 с, электроны успевали нагреться до 1 кэВ, а ионы до 100-200 эВ при плотности плазмы n=10¹² см^-3. Эти цифры показывают, что нагрев плазмы магнитно-звуковой волной ни в каком случае не мог быть объяснён парными кулоновскими столкновениями, которые могли обеспечить эффект нагрева только в 10²-10³ раз меньший. Таким образом, было доказано, что в основе поглощения сильной магнитнозвуковой волны плазмой действительно лежат коллективные процессы, а не кулоновские столкновения. Новый механизм!

Раскачка коллективных процессов в поле волны означала появление в плазме сильной турбулентности. Отсюда метод нагрева получил название турбулентного.

В настоящее время сильные магнитозвуковые и ударные волны широко исследуются как в нашей стране (ИАЭ им. Курчатова, ИФ СО АН СССР), так и заграницей. Эти исследования полностью подтвердили существование бесстолкновительного механизма нагрева электронов и ионов плазмы и позволили получить подробную картину строения фронта волны. Однако следует отметить, что разработанный в своё время в нашем секторе энергетический метод для доказательства аномальной диссипации волны в бесстолкновительной плазме до настоящего времени является наиболее безупречным. Это связано с тем, что сам по себе очень важный метод исследования строения фронта магнитно-звуковых волн, которым пользуется большинство исследователей, не даёт прямого ответа на вопрос о нагреве плазмы, так как форма фронта волны связана с поглощением только посредством теории, справедливость которой должна быть сначала доказана».

21 АВГУСТА 1968 ГОДА

В этот день советские войска со своей «братской помощью» вторглись в Чехословакию. Как раз в тот день заканчивалась моя путёвка в доме отдыха «Известий», и я была свидетельницей того, как прощались друг с другом корреспонденты-международники, сотрудники этой газеты. Громкоговоритель с высокого столба выплёвывал сообщения о событиях в Праге, а они прощались друг с другом, будто навсегда. Добравшись до дома, я увидела сидящего у радиоприёмника отца. Он был совершенно удручён происходившим и только спросил, не заметила ли я чего-то необычного по дороге, когда ехала из Рязанской области в Москву. Нет, я ничего такого не заметила. Мне не верилось, что танки направлены в Чехословакию не просто для устрашения, что они должны будут стрелять, что будут кровавые жертвы и разрушения. Отец смотрел на вещи реально: в детские годы он пережил нечто подобное в Казани, когда попеременно то белые, то красные (и те, другие – «свои!») занимали город, на улицах шла стрельба, лежали людские и конские трупы, царила сплошная кровавая неразбериха. Вечером я поехала за город и увидела длиннющие составы с танками и солдатами, ехавшими на Запад. Вот тут-то до меня дошло, что это всё не в шутку.

НОВОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ

В ноябре 1968 г. Президиум Академии наук СССР издал распоряжение для рассмотрения предложения академика Е. К. Завойского по развитию работ по получению сверхмощных электронных пучков и их применению, в частности, для осуществления термоядерного синтеза. Была образована комиссия в составе восьми человек (академики Ю. Б. Харитон – председатель, Л. А. Арцимович, Я. Б. Зельдович, М. А. Леонтович, Б. П. Константинов, А. Д. Сахаров, член-корреспондент Ю. А. Трутнев, член-корреспондент АН УССР Я. Б. Файнберг и профессор В. А. Цукерман) должна была составить отчёт к 15 января 1969 г. Контроль за выполнением распоряжения должен был осуществлять академик Б. П. Константинов[1].

Предложение Е. К. Завойского было разослано названным выше физикам.

В архиве Евгения Константиновича сохранилась только одна запись: «Мнение Я. Б. Файнберга (по телефону): «Мне представляются правильными основные положения работы, представленной в отчётах Евгения Константиновича, Я поддерживаю предложение о развитии этой работы. Ряд затруднений, которые видны сейчас, мне кажутся преодолимыми. Пока ограничиваюсь этим утверждением. Подробный отзыв будет выслан в ближайшее время. 23 апреля 1969 г.»[2].

Пока мне не удалось найти остальные отзывы. Они, несомненно, представили бы интерес для истории физики. Ведь документы, отражающие чисто научные дискуссии (а не выступления против лжеучёных типа «философа»-члена-корреспондента А. А. Максимова), – это большая редкость!

ПОДДЕРЖКА КАНДИДАТУРЫ Е. П. ВЕЛИХОВА

15 ноября 1968 г. датировано письмо Е.К.Завойского в Президиум АН СССР о поддержке кандидатуры Е.П.Велихова на избрание в члены-корреспонденты, заканчивавшаяся словами: «Считаю, что Е.П.Велихов обладает редким талантом, позволяющим ему быть отличным теоретиком и прекрасным экспериментатором. Кроме того, Е.П.Велихов проявил себя способным организатором научных исследований, что является очень важным для члена АН СССР. Поэтому я поддерживаю кандидатуру Е.П.Велихова на избрание в члены-корреспонденты АН СССР. Академик Е.К.Завойский»[3].

ИЗБРАНИЕ Б. М. КОЗЫРЕВА В ЧЛЕНЫ АКАДЕМИИ

22 ноября 1968 г. состоялось избрание Б. М. Козырева, друга моего отца и соратника, в члены-корреспонденты АН СССР. Сохранился текст его устного представления. Вообще у моего отца была привычка перед докладами составлять для себя краткий конспект. Иногда это могло быть самое начало доклада, а дальше шло только перечисление вопросов. Как писал В. Л. Гинзбург, стиль Евгения Константиновича отличался от вольного, «трепаческого», принятого на семинарах в ФИАНе[4]. Скорее всего, это было связано с тем, что публичные выступления давались ему непросто. Итак, в черновике говорится: «Я поддерживаю кандидатуру Б. М. Козырева.

Б. М. Козырев – один из крупнейших специалистов в области радиоспектроскопии не только в нашей стране. В 1947 г. им был открыто явление ЭПР в радикалах на два года раньше Киттеля (США). Как известно, этот метод дал сильнейший толчок к развитию науки о радикалах, где все статические методы исследования теперь практически вытеснены радиоспектроскопическими.

Б. М. впервые определён спин ядра железа 57. За последние годы им предложен радиоспектроскопический метод исследования жидких растворов. Так, им получено большое количество сведений о строении сольватных оболочек ионов в растворах. Открыто поразительное явление тонкой структуры линий в жидких растворах и исследовано строение «айсбергов» в растворах. «Айсберги» – это сложные образования из ионов и их окружения, которые имеют время жизни большее времени спин-решёточного времени релаксации. Удаётся точно исследовать радиоспектроскопически геометрическую структуру «айсбергов».

Мне кажется, что в недалёком будущем методы, разработанные Б. М. для растворов, сделают в теории растворов ещё большую революцию, чем это было сделано с радикалами.

Б.М. Козырев является крупным организатором казанской радиоспектроскопической школы физиков. Он – фактический руководитель всех физических исследований в КФТИ, где выполнено более 400 работ по радиоспектроскопии. Недавно в КФТИ побывала комиссия нашего Отделения. Комиссия считает, что казанская школа радиоспектроскопии является ведущей в нашей стране.

Первый секретарь Татарского обкома заверил комиссию, что Татреспублика заинтересована в развитии связей с АН СССР и развитии фундаментальных наук в Казани. Если АН поддержит учёных Казани, то им будут построены лаборатории даже за счёт местных средств»[5].

ДОЛЖЕН ЛИ ФИЗИК БЫТЬ ИСТОРИКОМ?

Ещё в начале 1960-х годов отец начал рассказывать в кругу семьи и казанским друзьям эпизоды из недавней истории Казанского университета, чему он сам был свидетелем. Он считал, что эти «курьёзы» не должны исчезнуть из анналов истории, так как рельефно рисуют истинное положение вещей в науке, которая для него самого, как и для настоящих учёных, была делом жизни, а не предметом достижения благ и постов. С течением времени у него появилось желание записать эти рассказы. И вот 27 января 1969 г. появился первый набросок на бумаге: «В 1940 г. мне и моим двум сотрудникам было поручено разработать конструкцию и построить маятник Фуко для музея в бывшем Петропавловском соборе[6]. Нам удалось построить очень современный маятник и красиво оформить площадку с песком под ним.

 На завтра было назначено официальное открытие маятника (со вступительной речью моего товарища-астрофизика Д. Я. Мартынова. – зачёркнуто. Н. З.). Однако утром мне сообщили, что открытие не состоится, так как авторитетная комиссия под председательством гравиметриста проф. Д(юкова), осмотрев накануне маятник, считает, что он не должен сохранять свою плоскость качания в пространстве, а будет следовать за вращением Земли, так как пускается маятник с востока (от алтаря) на запад. Эту истину, как мне пояснили, должен знать каждый мало-мальски грамотный человек, и маятник будет переделан без участия столь неквалифицированных физиков. Директор музея в своё оправдание сказал мне, что он пытался доказать комиссии, что маятник всё же делает своё дело так, как ему это положено, но проф. Д. заявил, что это является следствием того, что алтарь собора неточно направлен на восток.

На завтра работали в соборе два ассистента Д. и доказали, что алтарь направлен строго на восток, и удивлялись тому, как это строители-мужички XVII века сделали так точно, и тому, на кой чёрт это кому-то вздумалось вообще проверять.

Тем временем я пытался познакомить директора музея с теорией маятника Фуко, но он видел, что маятник работает, и считал, что я, по-видимому, прав, но звание профессора его ослепляло окончательно. Я, кажется, нашёл выход: привёл директора к главному астроному университета проф. Б(аранову)[7]. Это был человек большого практического ума, решительный и утром любил сам колоть дрова для отопления обсерватории. Проф. Б. мы застали в халате и низеньких валенках в момент, когда в передней ещё не затих звук от крепкого русского слова профессора. Кратко сообщив, в чём дело, мы услышали то, на что я надеялся: «Какой дурак Вам это сказал?.. » Далее шли слишком солёные слова. Но, узнав, что это касается проф. Д., и, будучи в какой-то мере дипломатом, профессор Б. заключил: «А Вы всё-таки попробуйте маятник покачать». Директору музея последний результат был уже известен, и так как мне удалось напустить на него ещё более старого профессора, то победа моя была обеспечена, и через неделю маятник совершал свои движения перед глазами заворожённых зрителей»[8].

Как тут не вспомнить горькую фразу академика И. В. Курчатова о том, что «всё переврут»?

ПИСЬМО СЛЕДОПЫТАМ

15 апреля 1969 г. мой отец ответил на письмо школьников из города Винница. Письмо они написали под руководством молодого учителя физики В.С.Костюка. Евгений Константинович откликнулся на письмо ребят: «Дорогие Следопыты! Благодарю Вас за письмо. Рад Вашим успехам, но вот мне о своих, как вы пишете, «замечательных делах» говорить неудобно.

В школе я учился, как и вы, в небольшом городке. Уже в раннем детстве увлекался техникой: делал электрозвонки, электрофорную машину, планеры и др. Много читал, правда, урывками, так как жизнь была трудная. К шестнадцати годам прочёл всех русских классиков, знал наизусть большую часть стихотворений Некрасова, А.К. Толстого, Лермонтова, любил Пушкина, особенно его прозу.

После окончания школы я поступил в Казанский университет на математическое отделение, где когда-то работал великий математик Лобачевский.

После окончания университета был оставлен аспирантом при кафедре физики. Затем стал доцентом и после защиты докторской диссертации был назначен профессором Казанского университета.

За работу по парамагнитному резонансу в 1957 г. мне была присуждена Ленинская премия.

Работаю в Институте атомной энергии имени И. В. Курчатова над вопросом регулируемого термоядерного синтеза. Это очень трудная проблема, окончательное решение которой, я думаю, будет дано только вашему поколению. Но для этого нам нужно работать, а вам уже сейчас готовиться «встать на вахту» науки.

Желаю вам, дорогие Следопыты, успехов, радости творчества, дерзаний. Не упускайте времени учиться думать. Это главное. Посылаю вам журнал «Природа», в котором помещена моя статья и маленькая фотография. Ваш Завойский»[9].

ВИЗИТ Л.А. АРЦИМОВИЧА В США

Весной 1969 г. Л. А. Арцимович прибыл в США в Массачузеттский Технологический институт по приглашению тогдашнего его проректора Дж. Б. Визнера и профессора Б. Фельда[10]. По Дж. Л. Бромберг, этот визит Льва Андреевича напрямую не был связан с термоядерными исследованиями: он собирался прочитать несколько лекций американским коллегам. Надо сказать, что лица, пригласившие его в МИТ, были в то время очень известными деятелями. Джером Б. Визнер в недавнем прошлом был советником по науке при президентах Кеннеди и Джонсоне и во многом определял научную политику правительства США, и буквально через краткое время его ожидало кресло ректора МИТ[11]. Бернард Т. Фельд был лидером Пагуошского движения, президентом Организации по присуждению премии мира имени Альберта Эйнштейна, основателем Федерации американских учёных. Естественно, что при появлении в МИТ лидера советских термоядерных исследований многие физики пожелали с ним встретиться. Как писала Дж. Л. Бромберг, кроме Визнера и Фельда беседы с Арцимовичем имели Дж. Ф. Кларк, М. Робертс, их шеф И. Алексефф, В. Драммонд из Техасского университета, а также английский специалист по пинчам А. А. Вэа. В результате Арцимович прочитал лекции по токамакам. «Одним из основных моментов лекций было стимулирование взаимодействий между физиками-плазменщиками и инженерами, занимающимися магнитами в самом МИТ»[12].

НЕМНОГО О ТОМ, ЧТО ВСЕГДА ОСТАЁТСЯ «ЗА КАДРОМ»

Приводимая ниже записка от 24 июля 1969 г., адресованная заместителю директора института С. А. Тополину, представляет интерес: финансовые документы, относящиеся к физическим исследованиям, редко попадают в руки историков науки. Записка подписана лично Л. А. Арцимовичем, Е. К. Завойским и И. Н. Головиным: «Мы предлагаем следующее распределение денег на капитальное строительство в ИАЭ по приказу министра № 189 от 11.07. 1969 г.

1. ОПИ / установка Т-10 и установка для коротких импульсных процессов/ – 17,5 млн. руб.

2. Сектор 74 ОЯФ /пучок-плазма/ – 2,5 млн. руб.

3. ОГРА /инжектор/ – 1 млн. руб.»[13].

Не входя в тонкости распределения денег между коллективами Л. А. Арцимовича (1), Е. К. Завойского (2) и И. Н. Головина (3), напомню, как приблизительно в те же годы реагировал на снижение вложений в его институт Х. Альфвен. В прессе писали: «… вероятно, самой чувствительной потерей для Швеции будет, если Ханнес Альфвен, один из лидирующих физиков в области физики плазмы и пионер магнитогидродинамики, приведёт в исполнение свою угрозу эмигрировать в знак протеста на сокращение правительством фондов, выделенных для Института физики плазмы. На работу Альфвена государственная корпорация выделяла 200 000 долларов: на исследования по управляемому термоядерному синтезу и развитие этих работ. В бюджете на 1967/68 гг. эта статья была вычеркнута, и поддержка Альфвену должна была поступать от Совета по ядерным исследованиям, а весь бюджет Совета на следующий год составлял только 160 000 долларов. Альфвен истолковал это как административную оплеуху его работе»[14]. Он мог себе позволить заявить вслух: «Моя работа больше не приветствуется в этой стране»[15] и уехать. Он имел возможность сделать выбор, в какой стране ему лучше работать (одно время он пробовал обосноваться в СССР, приезжая к Арцимовичу, но, видимо, что-то его не устроило, и он перебрался в США). В СССР вопрос об эмиграции был делом неслыханным, а, следовательно, и неосуществимым. Но… существовала и внутренняя эмиграция. Вот её-то и выбрал в 1971 г. мой отец.

Видимо, отношение верхов ИАЭ к работам Е. К. Завойского, начальника сектора 74 ИАЭ, распространялось и на его сотрудников. Едва приоткрывался канал, чтобы наладить взаимодействие с иностранными учёными, работавшими по близкой тематике, как он тут же закрывался. Вот тому свидетельство. Это письмо доктору Теренцио Консоли (Сакле, Франция)[16], который согласился принять на стажировку теоретика Л. И. Рудакова. 24 июня 1969 г. Евгений Константинович отдал в режимный отдел для отправки за границу письмо следующего содержания: «Уважаемый д-р Т. Консоли, я очень огорчён, что мне не удалось послать доктора Рудакова в Вашу лабораторию в Сакле для стажировки, но это не моя вина или доктора Рудакова. Несмотря на это, я надеюсь, что контакты будут продолжаться, и они позволят ознакомиться с Вашими замечательными исследованиями. Позвольте мне поблагодарить Вас за посылку трудов Парижского симпозиума по плазме. Искренне Ваш Е. Завойский».

Знаю, что незадолго до ухода моего отца с работы Леонид Иванович Рудаков обсуждал с ним вопрос о вступлении в партию. Видимо, объективные обстоятельства вынуждали к тому. Отец выслушал его, но отговаривать-соболезновать не стал. Однако справедливости ради надо сказать, что нечасто, но всё же, сотрудникам моего отца удавалось воочию знакомиться с зарубежными коллегами и их работами. Так, С. Д. Фанченко, который в 1954-1958 гг. был аспирантом в ИАЭ, при жизни своего учителя выезжал только в капстраны (10 раз). Но это опять-таки был исключительный случай: доктор Фанченко был членом КПСС и пропагандистом-руководителем школы научного коммунизма высшего звена[17]. Доктор Л. И. Рудаков за это же время побывал за рубежом 6 раз[18], причём поездки стали регулярными после вступления его в ряды КПСС.

О ГЛАВНЫХ НАПРАВЛЕНИЯХ В ФИЗИКЕ

В конце 1960-начале 70-х годов Евгений Константинович написал материал, в котором излагал свою точку зрения на главные направления в современной физике. Он писал: «Невозможно перечислить все, даже главные направления в физике. Кроме того, не всегда возможно предугадать, какое направление окажется главным через несколько лет вперёд. Поэтому здесь будут перечислены только наиболее общие направления.

Раздел теоретической физики: физика элементарных частиц («строение материи»). Теория пространства и времени.

Раздел общей физики: 1) физика плазмы и регулируемый термоядерный синтез; 2) строение атомных ядер; 3) физика твёрдого тела (в частности, полупроводники, сверхпроводники; 4) изучение атомарного и молекулярного строения (радиоспектроскопия, оптика, мазеры и лазеры).

Прикладная физика: 1) Ядерная энергетика. Прямое преобразование тепла в электричество; 2) Генерация сверхмощных электромагнитных колебаний и транспортировка энергии по волноводам; 3) Использование внутреннего тепла Земли, создание сверхпроводящих соленоидов…и напряжённости магнитного поля до 10⁵-0,5·10⁶ Э в объёмах 10-100 м³.

Кроме этих конкретных проблем перед физикой остро стоит общий вопрос о создании специальной комплексной научной аппаратуры, позволяющей извлекать полную информацию из эксперимента в минимальный срок при максимальной производительности творческого труда учёных.

Слов нет, что путь к новым идеям и открытиям иногда прокладывается усилиями одиночек или небольших коллективов, без помощи сложного и дорогостоящего оборудования. Но развитие науки идёт, как известно, и другим путём: масштабы научной информации и объём эксперимента становится под силу только большим коллективам, в руках которых имеется вся мощь современной экспериментальной техники. Такие коллективы обладают громадными потенциальными возможностями и при появлении новых идей, гипотез и направлений способны быстро организовать разработку и выяснить перспективность использования их в науке и народном хозяйстве.

Однако вся сложность задачи состоит в том, что физика, стремительно развиваясь, требует непрерывного совершенствования и часто коренной смены методов исследования, а также гибкости в подготовке и отборе молодых учёных. Первую задачу можно решить только, создав в промышленности устойчивую тенденцию к изготовлению и быстрому усовершенствованию научной аппаратуры и оборудования. Подготовка же молодых учёных – один из сложнейших вопросов, мне кажется, будет непрерывно облегчаться по мере расширения сети самостоятельных физических институтов и лабораторий в промышленности и учебных заведениях»[19].

ДОКЛАД И. Н. ГОЛОВИНА

В сентябре 1969 г. бывший заместитель директора И. Н. Головин был направлен в Калэм на Международную конференцию по реакторам ядерного синтеза с программным докладом «Токамак как возможный реактор синтеза». В заключение он сказал: «Если все эти задачи будут решены успешно в течение следующего десятилетия, то, по крайней мере, один род реактора синтеза станет реальным и в 90-х годах сможет сыграть достойную роль в мировом производстве энергии. Если мы не сделаем этого, то в конце нынешнего века наши потомки справедливо станут упрекать нас за нашу нерешительность, оставившую их без источников энергии, во многом имеющих преимущества перед реакторами деления»[20].

ОБ А. А. ВЛАСОВЕ

Профессор А.А. Власов

Анатолий Александрович Власов – советский физик, имя которого для некоторых и сейчас, когда со дня его кончины прошли более 30 лет, – словно красный платок для быка на корриде, всё как-то не может достойным образом «укорениться» в истории советской науки[21]. Несмотря на то, что существует литература, объективно описывающая заслуги А. А. Власова, его имя охотно эксплуатирует пресса с националистическим уклоном, хотя, надо полагать, в его научном творчестве едва ли разбирается[22].

 В силу обстоятельств, описанных в литературе, за всё время, что он работал в Московском университете, когда награды золотым дождём лились на его сотрудников за специальные («закрытые») темы, непременно связанные с обороной, он как нелюбимое дитя был удостоен только одной – Ломоносовской – за работу «Теория вибрационных свойств электронного газа и её приложения» (1944 г.). Благодаря стараниям сотрудников его имя уже посмертно было внесено в диплом на открытие «Закономерность понижения потенциала ионизации атомов в плотной слабоионизованной плазме» (1982 г. с приоритетом от 1970 и 1973 гг.)[23]. А в июле 1988 г. на Корсике в г. Каржес Научно-исследовательский институт провёл Международное рабочее заседание по нелинейным явлениям в плазме Власова[24].

Творческие судьбы теоретика Власова и экспериментатора Завойского, работавших в разных учреждениях Москвы, пересеклись, и это трагически сказалось на жизни Евгения Константиновича. Конечно, ни в коем случае не по вине самого Власова, а «по вине» разработанной им теории. Как известно, в советское время можно было лихо пострадать за «исповедание» всего того, что хотя бы на йоту отличалось от марксизма-ленинизма-сталинизма, что сейчас рассматривается как следствие тоталитаризма. Но оказалось, приверженность теории, предложенной Власовым, которая не совпадала с принятой «в академических верхах», также считалась крамолой, но уже не приверженцами вышеупомянутых «-измов», а свободно мыслящими физиками.

В личном архиве моего отца сохранился документ, касающийся значения работы А. А. Власова: «Плазма – очень своеобразное состояние вещества и, прежде всего, потому, что её свойства, с одной стороны, весьма напоминают свойства газа, но в отличие от него она состоит из заряженных частиц, которые могут взаимодействовать друг с другом на значительных расстояниях. Благодаря этому, поведение отдельной заряженной частицы существенно зависит от электрических полей окружающих частиц, которые тоже испытывают на себе действие данной частицы. Таким образом, в отличие от газа, каждая частица плазмы всегда «чувствует» на себе действие окружающего её коллектива частиц, и это участие коллектива непрерывно, а не сводится, как в газе, только к мгновенным прямым столкновениям частиц друг с другом.

На это важнейшее свойство плазмы впервые обратил внимание советский учёный Власов, который в уравнение Больцмана для газов ввёл силы электрического и магнитного взаимодействия частиц плазмы. Полученное им соотношение носит название уравнения Власова и является фундаментальным уравнением для плазмы[25]».

Анатолий Алексеевич Власов, чья творческая жизнь была целиком связана с Московским государственным университетом, был почти на год моложе Евгения Константиновича. Он также родился в провинции, также получил университетское образование, также был «выдвиженцем»: на языке того времени это означало, что его готовили к научной и педагогической деятельности. В аспирантуре его руководителем стал И. Е. Тамм. Так же, как Завойский, Власов в те же 30-е закончил аспирантуру и защитил кандидатскую диссертацию. В 1938 г. он опубликовал работу, которая прошла как бы незамеченной. Во всяком случае она не вызвала никаких нарицаний. Через три года началась Великая отечественная война. В начале ноября 1942 г. А. А. Власову была присвоена учёная степень доктора физ.-мат. наук на основании защиты диссертации «Теория вибрационных свойств электронного газа и её приложения»[26]. Комиссия постановила: «Диссертационная работа тов. А. А. Власова является существенным вкладом в теорию плазмы. В этой работе блестяще разрешён ряд спорных вопросов, поставленных ещё в работах Рэлея и Ленгмюра. Наиболее важными достижениями в работе являются: а) открытие законов распространения поляризационных свойств, которые при больших скоростях электронов оказываются волновыми; б) обнаружение двух типов колебания плазмы; в) влияние неизотермичности плазмы; г) установление новых критериев, позволяющих описывать состояние плазмы с помощью уравнения гидродинамики; д) новый метод учёта торможения быстродвижущегося электрона; е) объяснение эффекта Вуда и селективного фотоэффекта и ряда других явлений. Всё это вместе позволяет дать работе А. А. Власова исключительно высокую оценку. Её результаты найдет себе применение в теории газового разряда, теории металлов, теории моносферы и других смежных областях».

Неприятности у А. А. Власова начались после того, как эвакуированный физфак вернулся в Москву. Судьба сыграла с ним нехорошую, злую шутку: его кандидатура на замещение заведующего кафедрой теоретической физики была выставлена на конкурс вместе с кандидатурой его бывшего научного руководителя, и волею судьбы выбор был сделан в его (Власова) пользу. Причинами, возможно, повлиявшими на такой выбор, было наличие у Игоря Евгеньевича Тамма репрессированного брата, а также партийная поддержка, оказанная молодому и энергичному А. А. Власову. Избрание Власова вызвало бурную реакцию со стороны сторонников Тамма[27]. Но в итоге кафедра до 1953 г. оставалась за Анатолием Александровичем.

В 1946 г. была опубликована статья А. А. Власова «К обобщённой теории плазмы и твёрдого тела», которая вызвала острую критику со стороны двух академиков Л. Д. Ландау и В. А. Фока, члена-корреспондента М. А. Леонтовича и доктора наук В. Л. Гинзбурга. Их статья имела название: «О несостоятельности работ А. А. Власова по обобщённой теории плазмы и теории твёрдого тела»[28]. Несмотря на то, что эта статья уже давно «преклонного возраста», а из её авторов в живых до 8 ноября 2009 г. был только один Нобелевский лауреат В. Л. Гинзбург, она продолжала оставаться своеобразной притчей во языцех. Можно понять, когда к ней обращаются физики и историки науки. Однако из-за своего вызывающего названия она привлекает к себе не только их, и это, конечно, более чем прискорбно.

Осенью 1968 г. А. А. Власов был выдвинут на соискание Ленинской премии, по всей видимости, на следующий 1969 год[29]. Однако какие-то обстоятельства помешали Комитету рассмотреть его кандидатуру.

Как следует из архивных материалов, которые пролежали без всякого движения почти сорок лет, за присуждение премии Власову проголосовали 86 человек, против – только 2, недействительным оказался 1 бюллетень (итог голосования Комитета по выдвижению работы на премию от 24 марта 1970 г.).

Кандидатуру А. А. Власова выдвинул Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова (представления декана физического факультета профессора В. С. Фурсова, профессоров А. А. Соколова, И. М. Тернова и Д. Я. Мартынова)[30]. Был представлен цикл его работ по теории плазмы. Работы эти были опубликованы в период 1938-1950 годы. «Выполненные исследования послужили основой нового направления в области изучения плазмы», – говорилось в аннотации к представлению.

Приведу сохранившееся в домашнем архиве Е. К. Завойского письмо-представление на цикл работ по физике плазмы профессора А. А. Власова, написанное заведующим кафедрой теоретической физики А. А. Соколовым: «Профессор А. А. Власов выдвигается на соискание Ленинской премии за цикл работ по статистической теории плазмы, опубликованных в 1938 г., в 1945 г. и в 1950 г.,[31] которые приобрели за последние годы весьма важное мировое значение. В указанных работах А. А. Власов, исходя из уравнения Больцмана, показал, что учитывать взаимодействие между заряженными частицами столкновительным членом бессмысленно в виду расходимости поперечника сечения для кулоновского взаимодействия. Отсюда следует, что каждая частица одновременно взаимодействует со всеми частицами рассматриваемой системы. По указанной причине А. А. Власов в уравнении Больцмана сделал два существенных изменения. Первое заключается в том, что он нацело опустил основной характерный член – соударительный, второе изменение, не менее радикальное, сводится к тому, что он учёл взаимодействие каждой частицы со всеми другими специфическим новым членом с помощью сил, которые сами зависят от функции распределения частиц. Эти новшества настолько сильно видоизменили уравнение Больцмана, что получилось новое нелинейное уравнение совершенно иной природы, получившее в мировой литературе название «Уравнения Власова».

В указанных работах А.А.Власов доказал эффективность составленного им уравнения в различных физических процессах и состояниях плазмы:

1) возможность разделения волн в плазме на продольные и поперечные и общее выражение их взаимодействия.

2) определил дисперсию продольных и поперечных волн, где впервые появилась так называемая «пространственная дисперсия».

3) доказал необходимость применения исходного уравнения к электронной плазме в условиях металла.

4) рассмотрел ряд других приложений – движение заряженных частиц и пучков в плазме, существование стационарных плазменных образований, размеры которых определяются температурой, концентрацией, внешними магнитными полями, но не объёмом сосудов и прочее.

В связи с этим следует ещё отметить, что классик теоретической физики Больцман, установив своё уравнение для газа, учитывающее парные столкновения, не усмотрел возможности введения коллективных взаимодействий; другой классик – Лоренц, создавая классическую теорию электронного газа в металлах, перенёс без изменения уравнение Больцмана и на электроны. Таким образом, классики теоретической физики думали над той же проблемой и не сделали того важного шага, который сделал А. А. Власов, поэтому этот шаг не может рассматриваться как само собой разумеющийся и должен быть по достоинству оценен.

Возросшая важность этих работ за последние годы следует из того, что практически в физических журналах всех стран мира опубликованы сотни работ, посвящённые «теории плазмы без столкновений», «уравнению Больцмана-Власова», «уравнению Власова»; имеются монографии, посвящённые в основном этому уравнению (см., например, большую монографию Балеску, переведённую на русский язык в 1967 г.). В качестве примера можно также указать Международную конференцию по физике плазмы и управляемым термоядерным реакциям в Новосибирске в период с 1-7 августа 1968 г., где из 8 основных теоретических докладов 6 докладов были посвящены процессам на базе «теории плазмы без столкновений».

В юбилейном выпуске журнала «Успехи физических наук» работа А. А. Власова по теории плазмы 1938г. вошла в число выдающихся работ, выполненных в Советском Союзе.

Учитывая всё это, за указанный цикл работ А. А. Власову по теории плазмы должна быть присуждена Ленинская премия. Заведующий кафедрой теоретической физики профессор А. А. Соколов. 9 октября 1968г.».

 По запросам Комитета свои отзывы прислали академики Е. К. Завойский, Р. З. Сагдеев, А. Л. Минц, находившийся тогда в ранге члена-корреспондента Б. Б. Кадомцев и декан физического факультета, профессор В. С. Фурсов. Все они в свое время были сотрудниками Института атомной энергии. Кроме того, в обсуждении кандидатуры А. А. Власова принимали участие В. Н. Романов и А.В. Гапонов-Грехов[32].

Приведу их высказывания. При этом замечу, что документ, представленный Е. К. Завойским в Комитет по Ленинским премиям, датирован 30 октября 1968 г., т. е. кандидатура Власова должна была проходить ещё в 1969 году. Евгений Константинович писал: «Поддерживаю кандидатуру профессора А. А. Власова, выдвинутого на соискание Ленинской премии 1969 года за цикл работ:

1.                         «О вибрационных свойствах электронного газа», УФН, т. 98, вып. 3, 1967 г.

2.                         «Теория вибрационных свойств электронного газа и её приложения» (монография),

3.                         Главы, посвящённые теории плазмы, из монографии «Теория многих частиц», Гостехиздат, Москва, 1950 г.

Наиболее важным научным достижением А. А. Власова является полученное им уравнение, которое носит название «Уравнения Власова» и лежит в основе современной теории плазмы.

В последние годы особенно широкое применение получили идеи А. А. Власова в связи с проблемой регулируемого термоядерного синтеза и исследованиями космической плазмы. Это есть как раз те области, в которых изучается или высокотемпературная или редкая плазма, в которой «кулоновские столкновения» («парные взаимодействия») не играют определяющей роли, а явления протекают за счёт коллективных взаимодействий.

Работы А. А. Власова принадлежат к числу общепризнанных в мировой науке фундаментальных научных исследований и нет сомнения, уже давно заслуживают Ленинской премии»[33].

Согласно архивной записи, академик Р. З. Сагдеев указал, что «в работах А. А. Власова важное значение имеет основное уравнение в теории разреженной плазмы – кинетическое уравнение с самосогласованным полем без интеграла столкновения»[34]. Роальд Зиннурович считал возможным присуждение премии вместе с работами Я. Б. Файнберга и А. И. Ахиезера по пучковой неустойчивости плазмы.

Кроме этой краткой записи Сагдеев прислал развёрнутый отзыв на работы А. А. Власова: «Должен признаться, что мне было очень трудно написать этот отзыв. Хотя хорошо известна история вызвавших много споров работ А. А. Власова по так называемой теории многих частиц.

Я хотел бы начать с конца, а именно с конкретных физических результатов, полученных А. А. Власовым, а затем уже перейти к «уравнению Власова». А Власов рассмотрел ряд задач о колебаниях плазмы. В частности получил дисперсионное уравнение для продольных ленгмюровских колебаний. Но сами колебания уже до него были открыты Ленгмюром и Тонксом, ими же было получено дисперсионное уравнение. А. Власову принадлежит лишь уточнение численного коэффициента, играющего роль эффективного показателя адиабаты (3 вместо 5/3). Но из-за ошибки в определении интеграла по скоростям А. А. Власов прошёл мимо явления так называемого «затухания Ландау» - одного из наиболее важных результатов в физике плазмы.

А. А. Власову принадлежит решение задачи с черенковским излучением продольных волн заряженными частицами (1945 г.).

А. А. Власов занимался также известным парадоксом Ленгмюра (аномально быстрая релаксация электронного пучка). Именно этот парадокс послужил первоосновой открытия явления пучковой неустойчивости. Здесь А. А. Власов развил идею Меррилла и Уэбба о клистронном механизме (1945 г.).

С тех пор А. Власов опубликовал большое количество ошибочных работ. Не стоит о них писать, так как в своё время они были подвергнуты исчерпывающей критике в научной печати.

Перечисленные выше результаты А. А. Власова никак не могут служить основанием для соискания премии.

Но имя А.А. Власова упоминается в физике плазмы не в связи с этими результатами. Основное уравнение в теории разреженной плазмы – кинетическое уравнение с самосогласованным полем без интеграла столкновений часто называют «уравнение Власова». Метод самосогласованного поля был известен задолго до Власова. Ленгмюр и Тонкс использовали его в гидродинамической модели и получили колебательные свойства плазмы. Закон «трёх вторых» был найден тоже с учётом самосогласованного поля. И то, что в связи с соответствующим уравнением почти каждый раз упоминается имя А. А. Власова, мне представляется перекрывающим значение, которое в действительности имеет вклад А. А. Власова.

Если сравнить рецензируемый здесь цикл работ А. А. Власова с циклом работ по пучковой неустойчивости (см. соответствующую рецензию), то, пользуясь введённой там пятибалльной шкалой, А. А. Власову можно дать 4 балла (после Я. Б. Файнберга и А. И. Ахиезера). Не исключено, что оба цикла стоит объединить под девизом «Самосогласованное поле и пучковая неустойчивость плазмы», расположив авторов в порядке важности вклада: Я. Б. Файнберг, А. И. Ахиезер, А. А. Власов и т. д. Академик Р. З. Сагдеев».

Согласно той же архивной записи, академик А. Л. Минц написал, что «предложенный А. А. Власовым метод является главным рабочим инструментом всей современной теории кинетических процессов в системах заряженных частиц. Работу следует допустить к конкурсу на соискание Ленинской премии»[35].

Сохранился и отзыв Б. Б. Кадомцева о «Цикле работ по теории плазмы» А. А. Власова: «Имя А. А. Власова хорошо известно в мировой научной литературе, с ним связано так называемое «уравнение Власова» – кинетическое уравнение для заряженных частиц с самосогласованным полем. Это уравнение было предложено А. А. Власовым для описания колебательных свойств электронной плазмы в 1938 году. Чтобы учесть главный эффект от дальнодействующих кулоновских сил в разреженной плазме, А. А. Власов полностью пренебрёг обычными парными столкновениями и сохранил лишь ту часть взаимодействия заряженных частиц, которая связана с макроскопическими электрическим и магнитными полями, создаваемыми, в частности, самими частицами. Это был очень важный шаг, заложивший фундамент теории коллективных процессов в разреженной (иногда называемой «бесстолкновительной») плазме.

Последующие работы А. А. Власова по приложению уравнения с самосогласованным полем к конкретным вопросам не представляются столь же существенными, как вывод самого уравнения.

При исследовании дисперсионного уравнения для плазменных колебаний А. А. Власов допустил небольшую некорректность, использовав главное значение от интеграла с особенностью без достаточных на то оснований. Это обстоятельство послужило причиной довольно острой дискуссии между А. А. Власовым и Л. Д. Ландау. Л. Д. Ландау показал, что корректное решение задач о колебаниях плазмы как задач с начальными значениями или граничными условиями приводит к интегралу с обходом особой точки в комплексной плоскости, и благодаря этому появляется специфическое затухание, не связанное со столкновениями (затухание Ландау). Как показало проведённое в последние годы исследование слабо нелинейных колебаний, решение А. А. Власова (дисперсионного уравнения) также имеет определённый физический смысл – оно соответствует установившимся нелинейным волнам малой амплитуды с захваченными частицами.

Одно время А. А. Власов переоценил значение уравнения с самосогласованным полем и пытался распространять своё уравнение за рамки его применяемости.

Но мне всё же кажется, что внесённый в физику главный вклад А. А. Власова – кинетическое уравнение с самосогласованным полем – настолько существенен, что он перевешивает недостатки, содержащиеся в последующих работах. По моему мнению, А. А. Власов достоин присуждения Ленинской премии, но не за «Цикл работ по теории плазмы», а за «Кинетическое уравнение с самосогласованным полем», если ранее за эту работу Государственная премия не присуждалась. 24 декабря 1969 года»[36].

В. Н. Романов, также участвовавший в обсуждении кандидатуры Власова, сказал: «Работа очень важная. Ошибки его общеизвестны, но всегда надо думать о позитивном, международном значении этой работы. Был период, когда Власов выпускал не вполне хорошие работы, но за этим не видеть той хорошей работы, которая в данном случае выполнена, нельзя. Я поддерживаю выдвижение на конкурс этой работы».

В архиве Е. К. Завойского сохранился небольшой набросок, видимо, популярной лекции о плазме с упоминанием имени Власова. «Плазма, – писал он, – это своеобразное состояние вещества и, прежде всего, потому, что её свойства, с одной стороны, напоминают свойства газа, но в отличие от него она состоит из заряженных частиц, которые могут взаимодействовать друг с другом на значительных расстояниях. Благодаря этому поведение отдельной заряженной частицы существенно зависит от электрических полей окружающих частиц, которые тоже испытывают на себе действие данной частицы. Таким образом, в отличие от газа каждая частица плазмы всегда «чувствует» на себе действие окружающего её коллектива частиц, и это участие коллектива непрерывно, а не сводится, как в газе, только к мгновенные прямым столкновениям частиц друг с другом. На это важнейшее свойство плазмы впервые обратил внимание советский ученый А. А. Власов, который в уравнение Больцмана для газов ввёл силы электрического и магнитного взаимодействия частиц плазмы. Полученное им соотношение носит название уравнения Власова и является фундаментальным уравнением для плазмы»[37].

13 апреля 1970 г. из ЦК КПСС последовало постановление о присуждении Ленинской премии А. А. Власову «За цикл работ по теории плазмы, содержащий фундаментальный метод исследования ее свойств»[38]. Как вспоминали современники, сам Анатолий Александрович, и не только он, считали эту премию запоздалой. Жизнь его подходила к закату. 22 декабря 1975 г. он скончался на 68-м году жизни.

В июньском номере журнала «Успехи физических наук» за 1976 г., когда главным редактором был Евгений Константинович, был напечатан некролог А. А. Власова, скромно подписанный университетской профессурой: И. П. Базаровым, Н. Н. Боголюбовым, Б. Б. Кадомцевым, И. И. Ольховским, А. А. Соколовым, В. С. Фурсовым и Р. В. Хохловым.

СЕМИНАР «ЭОПы И УСИЛИТЕЛИ СВЕТА»

В середине июня 1970 г. состоялся Второй семинар, посвященный электронно-оптическим преобразователям и усилителям света и их применению в науке и технике. Этой тематикой, как я уже писала, Евгению Константиновичу пришлось заниматься ещё в Сарове, и, как видно хотя бы по тому, что ему было предоставлено на Семинаре вступительное слово, он полностью не отошёл от этих работ. Так ведь было и с ЭПР. Обращаясь к новой тематике, он никогда не говорил старой: «Прощай», а использовал её как плацдарм при изучении новой. «Информацию о строении Вселенной, – писал он, работая над вступительным словом, – мы получаем, изучая главным образом спектр электромагнитных излучений и частично приход корпускулярного излучения на Землю и околоземное пространство. По мере развития техники эксперимента начинаются исследования в области приёма гравитационных волн, нейтринной, протонной, нейтронной, гамма-астрономии, рентгеновской астрономии и т. д. Информационная ёмкость каналов связи с Вселенной определяется известными нам законами природы, а также зависит от состояния технологии изготовления научной аппаратуры. Успехи в создании телескопов, развитии спектрального анализа, фотоэлектронных умножителей (ФЭУ), а затем в последнее время ЭОПов существенно расширяет возможности получения информации, правда, в области довольно узкого участка электромагнитного спектра».

 ПОЕЗДКА В ОСАКА ОТМЕНЕНА

Осенью 1970 г. мой отец был приглашён на Всемирную выставку ЭКСПО-70 в Японию. Он должен был выступить с двумя докладами об электронном парамагнитном резонансе, один для учёных университета Осака, другой – популярный. Девизом выставки были: «Прогресс и гармония для человечества». Доклады отец должен был читать на английском языке, которым владел пассивно. Для подготовки докладов он взял летом двухмесячный отпуск, приобрёл магнитофон «Дельфин» и ежедневно работал над английским вариантом текста. Я как преподавательница вуза тоже была в отпуске. На английский язык доклад перевёл сотрудник отца его ученик и сотрудник-полиглот С. Д. Фанченко. Работа была сложной, а самое главное ответственной. Я помогала с произношением. Назвать это время отдыхом мы с отцом никак не могли. Но на вопрос заместителя отца К. И. Тараканова, когда можно заказывать билеты на самолёт, в Иностранном отделе Академии наук ему ответили лаконичным «никогда». Пропали усилия не только наши с отцом, но и мамины: ей впервые разрешили сопровождать мужа в зарубежную командировку, и она прошла все необходимые инстанции, как-то: местком, партком своего ВИНИТИ и райком. Ей, бедной, пришлось зазубривать имена секретарей всевозможных компартий и т. п.

Формальной причиной отказа в поездке была названа холера, которая якобы где-то свирепствовала. Но я лично знакома с сотрудником отца, который ездил в Японию вместо него. Видать, дело было вовсе не в холере. Я не раз слышала, что причиной ухода моего отца из Института был отказ в зарубежных поездках. С этим я не могу согласиться. Папа был достаточно закалённым человеком, прошедшим и через вынужденные «свидания» со следователями НКВД[39], и через Саров (КБ-11), где он на каждом шагу видел, как человек может глумиться над человеком. Здесь было что-то другое[40].

Хочу здесь напомнить, что ни на одну зарубежную конференцию, посвящённую вопросам радиоспектроскопии, он, стоявший у самого её истока, выехать не смог, хотя и был приглашаем.

О НОВОМ ЭТАПЕ В РАБОТАХ ПО УТС

К сожалению, далее я не смогу опереться на какой-нибудь официальный документ по причине невозможности его обнаружить, но в архиве моего отца имеется черновик, написанный, видимо, по запросу ГКАЭ приблизительно в 1970 г. Речь в нём идёт о том, что и в СССР, и в США закончили работу комиссии, которые подвели итоги исследований по термоядерной тематике приблизительно за пятнадцатилетний период времени. «В выводах констатируется, что за последние годы наблюдался переход от попыток прямого решения основной проблемы к физике высокотемпературной плазмы, – писал Евгений Константинович. – Это означает наступление нового этапа в работах по термоядерному синтезу. Кроме этого, по всей видимости, в ближайшее время произойдёт изменение размеров и форм финансирования работ. Комиссии признают острую необходимость притока новых идей для решения основной задачи. Это требует большей свободы и инициативы от учёных разных лабораторий. Исходя из этого, разумно провести преобразования и в руководстве проблемой. Для этого предлагается: 1. Привлечь к руководству проблемой молодых учёных; 2. Разделить (персонально) руководство проблемой в Министерстве и АН СССР»[41].

О ТУРБУЛЕНТНОМ НАГРЕВЕ ПЛАЗМЫ

Начиная главку о турбулентном нагреве, я, прежде всего, обращусь к отчёту о проведённой работе за период 1960-1966 гг. сотрудника Е. К. Завойского П. П. Гаврина, где последний кратко обобщил ход работ по этому новому направлению[42]. «Уже в первых опытах, выполненных в 1962 году, – писал он, – стало ясно, что этот метод позволяет весьма эффективно и с помощью простых средств нагревать плазму. Энергия электронов была оценена ~ 500÷800 эВ. Поглощённая плазмой энергия от в.ч. контура составляла ~ 30% от полного запаса энергии контура. В работе (3) плазма изучалась с помощью оптической и в. ч. методик. Необходимо заметить, что все работы по турбулентному нагреву плазмы производились на установках типа пробкотрон.

Конец 1962 г. и весь 1963 г. был посвящён более детальному изучению турбулентно нагретой плазмы. Была построена бóльшая по размерам установка с новыми параметрами. В диапазоне значений концентрации от 10¹² да 10¹³ см^-3 было получено значение nT≈10¹⁵ эВ·см^-3, что составило ~ 20% от H² ~ /8π. При определённых условиях нагрев электронов сопровождался нагревом ионов до ~ 150 эВ. Время удержания в ловушке ионов с температурой ~ 100 эВ достигало ~ 130 мкс, а электронов с температурой 500 эВ ~ 60 мкс. Таким образом, было выяснено, что турбулентно нагретая плазма хорошо удерживается в ловушке. Нагрев плазмы нельзя объяснить столкновительной диссоциацией.

Установка, назовём её условно ТН-1, – записано далее в отчёте Гаврина, – была оснащена большим количеством измерительной аппаратуры. Концентрация заряженных частиц измерялась по запиранию микроволновых сигналов на волнах 10 см, 3 см и 8 мм и по времени ионизации нейтральных атомов, измеренному по затуханию свечения спектральных линий. Энергия излучения электронов в тонких углеродных фольгах и по одновременному наблюдению свечения линий Н_β и Н_е I c помощью фотоэлектрической методики. Для измерения продольных скоростей ионов и электронов использовался зонд с электростатическим анализом энергии частиц.

Конец 1963 г. и 1964 г. был посвящён адиабатическому сжатия турбулентно нагретой плазмы. На новой, специально для этого построенной установке, которую назовём ТН-2, было введено переменное магнитное поле с максимальной амплитудой, равной 3 килоэрстед, и полупериодом 2,5 мс. Предварительно нагретая в.ч. контуром плазма оказалась устойчивой, как при сжатии, так и при расширении в течение всего времени наблюдения. Температура электронов, определённая по тормозному излучению из объёма плазмы, была равна ~ 30 кэВ, при плотности ~ 2 ·10¹³ см ^-3.

Было выяснено, что турбулентный нагрев вместе с адиабатическим сжатием является эффективным методом получения плотной высокотемпературной плазмы. Установка была оснащена большим количеством измерительной аппаратуры, а именно: продольными и поперечными рентгеновскими зондами, микрохроматором с ФЭУ, ионными зондами, СВЧ зондами и сцинтилляционными счётчиками.

В конце 1964 г. на этой же установке было обнаружено новое явление, которое получило в дальнейшем название нагрев плазмы прямым током. Сильный нагрев электронов, зарегистрированный по мощному рентгеновскому излучению из объёма плазмы наблюдался тогда, когда происходил разряд между инжекторами, заряженными до определённого потенциала относительно друг друга.

Весь 1965 г., а также 1966 г. были посвящены изучению нагрева плазмы прямым током. Часть работ была проделана на установке ТН-2.

В феврале 1965 г. была построена новая установка ТН-4, на которой по настоящее время под руководством Е.К. Завойского, совместно с С. Л. Недосеевым, продолжаются работы по изучению физики нагрева плазмы прямым током. Работы, выполненные на установках ТН-2 и ТН-4, вошли в доклад, представленный на Международной конференции по термоядерному синтезу в Калэме. В настоящее время опыты на установке ТН-4 обрабатываются и предполагается опубликование 1-2 статей, представляющих итог работы за 1,5 года».

Вслед за эти кратким отчётом можно обратиться и к обстоятельному отчёту Е. К. Завойского.

«Турбулентный нагрев. Это направление плазменных исследований включает в себя изучение турбулентного состояния плазмы и поиск методов нагрева плазмы до термоядерных температур, использующих эффект существенного увеличения скорости диссипации энергии упорядоченного движения в турбулентной плазме.

Впервые поисковые эксперименты по наблюдению нагрева плазмы за времена, много меньшие времени между кулоновскими столкновениями, были проведены под руководством Е.К. Завойского в 1961 году. Было обнаружено аномально быстрое поглощение в плазме магнитозвуковой волны большой амплитуды и нагрев электронов плазмы до температуры порядка 1 кэВ. Это явление было названо турбулентным нагревом.

Турбулентный нагрев электрическим током исследовался в нескольких вариантах. Во-первых, нагрев плазмы в открытых ловушках зеркального типа и в замкнутых тороидальных системах током, текущим вдоль магнитного поля. Во-вторых, нагрев нелинейной магнитозвуковой волной (бесстолкновительной ударной волной) и, в-третьих, нагрев магнитозвуковой волной малой амплитуды (высокочастотный нагрев).

Для осуществления турбулентного нагрева током нужно создать условия, когда ток в плазме возбуждает мелкомасштабную и высокочастотную турбулентность. Тогда дополнительные потери из-за турбулентной диффузии не будут препятствовать нагреву плазмы.

За последние годы были проведены подробные исследования турбулентного состояния плазмы, возникающего при турбулентном нагреве в электрических полях с напряжённостью 10÷100 В/см. Для этой цели помимо общеупотребительных методик, использующих ленгмюровские зонды и СВЧ-зондирование, были разработаны две новые методики.

Наличие ионно-звуковых колебаний с частотой ω_pi , существование которых предсказывается теорией аномального сопротивления, предложенной Л.И. Рудаковым и Л.В. Кораблёвым, установлено из анализа частотного спектра в области 2ω_pi длинноволновых колебаний магнитного поля, возникающих вследствие нелинейного слияния ионно-звуковых колебаний.

Был также разработан и успешно использован метод измерения напряжённости электрических полей и колебаний по штарковскому уширению линий водорода. Определённая различными методами плотность энергии ионно-звуковых колебаний оказалась достаточной, чтобы объяснить в рамках ионно-звуковой теории аномального сопротивления измеряемую в опытах величину эффективной частоты рассеяния υ_ef .

Специально поставленный эксперимент на установке НПР-2 в ИАЭ показал, что в стадии нагрева током, текущим вдоль магнитного поля, в открытых системах отсутствуют сколь-нибудь существенное рентгеновское излучение и СВЧ-излучение на частотах выше ω_pi . Этот результат исключает предположение, что за турбулентный нагрев ответственны электронные пучки и пучковая неустойчивость.

Большое внимание было уделено исследованию турбулентного нагрева ионов. Для этого в ИАЭ была построена крупная установка ТН-5. На ней была получена в объёме 100 литров плазма с плотностью 2·10¹³ частиц/см³ и средней энергией ионов 2÷3 кэВ. Эксперименты, выполненные в ИАЭ и НИИЭФА, подтвердили предсказание теории турбулентного нагрева током, что функция распределения ионов должна иметь резкий излом, соответствующий существованию горячих ионов, нагрев которых – следствие линейного поглощения ионно-звуковых колебаний.

Метод турбулентного нагрева был использован для получения горячей плазмы на установке ОГРА II. Максимальные значения nT  10¹⁹ эВ/см ³ при турбулентном нагреве получены в ХФТИ на установке «Гром».

Выводы из этих исследований таковы. Турбулентный режим нагрева осуществим в открытых и тороидальных системах, его эффективность может приближаться к 100%. Таким образом можно нагреть электроны и ионы до термоядерных температур. Нагрев током, текущим вдоль магнитного поля, обязан ионно-звуковой неустойчивости тока.

Анализ перспектив использования этого метода турбулентного нагрева показывает, что в крупномасштабных термоядерных устройствах его эффективность может оказаться относительно низкой. Для возбуждения ионно-звуковой неустойчивости нужно, чтобы плотность тока превышала пороговое значение еn· (T_e/M)^½. А чтобы не развивалась неустойчивость Крускала-Шафранова, полный ток должен быть не слишком велик. Эти два противоречивых условия могут быть выполнены, если ток течёт только по поверхности плазменного шнура. Эффективность такого нагрева может быть высокой, если прогрев сердцевины шнура будет происходить за время, меньшее времени диффузии частиц плазмы на стенки. Ответ могу дать лишь специально поставленные эксперименты в системах с хорошим удержанием частиц.

Важным вариантом турбулентного нагрева током является нагрев высокочастотными магнитозвуковыми волнами малой амплитуды. Этот вид нагрева исследован экспериментально и объяснён теоретически в работах, выполненных в ИАЭ и ХФТИ. Преимущество этого метода в сравнении с обсуждённым выше в том, что магнитозвуковые волны легко проникают в плазму, а пороговая величина плотности электрического тока, при которой в плазме возбуждается мелкомасштабная турбулентность в  раз меньше. Неустойчивость тока магнитозвуковой волны приводит непосредственно к нагреву ионов. Эти факты установлены экспериментально и являются основой предложения использовать магнитозвуковые волны для турбулентного нагрева плазмы в крупных тороидальных установках».

ТУРБУЛЕНТНЫЙ НАГРЕВ В США

В США первые опыты по турбулентному нагреву были начаты в 1965-1966 гг., причём были подтверждены основные особенности, установленные ранее в СССР[43]. Вскоре американская программа исследований турбулентного нагрева получила широкий размах: теория развивалась В. Э. Драммондом и др. (Техасский университет), Дж. Даусоном и др. (Принстон), Р. Морзе и др. в Лос Аламосской лаборатории, Б. Фридом и др. в Калифорнийском университете, Б. Коппи и др. в Массачузеттском технологическом институте. Экспериментальные исследования велись в четырёх научных центрах (Корнельском, Техасском, Мэрилэндском университетах и в Ок Ридже) по чётко разграниченным направлениям.

Вот что писала о работах Драммонда историк американских исследований по управляемому термоядерному синтезу Джоан Л. Бромберг: «В. Э. Драммонд несколько лет пытался увеличить температуру плазмы методом «турбулентного нагрева». В этой модели сильное магнитное поле направляется в плазму, чтобы возбудить коллективные движения. Вызванные турбулентные колебания рассеивают свою энергию на частицы. Турбулентный нагрев успешно работает в линейных машинах, но ещё не было проверено, можно ли удержать турбулентную плазму на полезные интервалы времени, и Драммонд хотел построить токамак размера Т-3, чтобы решить этот вопрос. Если бы это удалось, то его турбулентный токамак смог бы решить проблему нагрева токамаков до реакторных температур»[44].

Экспериментальные исследования Ч. Вортона велись в Корнельском университете (Итака, штат Нью-Йорк). Его лаборатория в то время являлась ведущим научным центром США по физике турбулентного нагрева. Исследования проводились на установке ТН-М-3. Она была того же типа, что и советские установки ТН (турбулентный нагрев) в ИАЭ в секторе Е. К. Завойского. Отличались они методом приготовления плазмы и значительно большей индуктивностью контура тока турбулентного нагрева. Данные, полученные Ч. Вортоном, подтвердили результаты московских и харьковских физиков. Так, в Отчёте «Фундаментальные исследования по турбулентному нагреву плазмы», подготовленном для офиса Морских исследований, в разделе «Хронология эксперимента по турбулентному нагреву» значилось: «Январь 1968 г. – установлены вакуумная камера и магнитные катушки. Март – получена первая плазма. Июнь – наблюдён турбулентный нагрев»[45].

Кроме того, большие работы по получению высокотемпературной плазмы методом турбулентного нагрева велись в Техасском университет, где был организован Центр плазменных исследований. Под руководством А.Робсона там создавался крупный токамак с турбулентным нагревом плазмы под названием ТТТ.

В Мэрилэндском университете Г. Р. Грим и А. де-Сильва экспериментально исследовали турбулентный нагрев плазмы током, текущим поперёк магнитного поля, а в Ок Риджской национальной лаборатории И. Алексефф проводил опыты по турбулентному нагреву плазмы.

В США большой интерес вызвала также возможность нагрева плотной плазмы релятивистским пучками электронов. Эти работы проводились в Корнельском университете и в Военно-морской исследовательской лаборатории. Турбулентный нагрев в его традиционных вариантах и турбулентный нагрев релятивистским пучком электронов признавались в США весьма перспективными подходами к решению проблемы управляемой термоядерной реакции. Фронт этих работ расширялся, и были уже получены достаточно хорошие результаты. Что касалось физики турбулентного нагрева, то здесь основное внимание американские учёные уделяли детальному исследованию механизма нагрева ионов и величины аномальных потерь. США вкладывали в то время большие средства в строительство крупных магнитных ловушек с турбулентным нагревом плазмы[46].

ВАЖНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАБОТ

К концу 1960-х годов относится рукописный черновик Е. К. Завойского, в котором он перечислял некоторые наиболее важные направления экспериментальных и теоретических работ по физике плазмы:

I. Исследование турбулентного состояния плазмы: а) изучение механизма токового возбуждения турбулентности плазмы; б) изучение механизма возбуждения турбулентности инжектируемыми извне электронными и ионными пучками; в) турбулентный нагрев электронов и ионов плазмы с помощью токов и пучков. Главные вопросы этих исследований: 1) инкременты колебаний; 2) нелинейные взаимодействия волн в плазме; 3) спектры шумов; 4) корреляционные функции; 5) обмен энергией между электронами и ионами плазмы; 6) коээфициенты переноса турбулентной плазмы; 7) распространение волн в турбулентной плазме; 8) магнитная накачка и ионный циклотронный резонанс в турбулентной плазме.

II. Разработка техники турбулентного, циклотронного и др. методов нагрева плазмы с использованием магнитной накачки и адиабатического сжатия горячей плазмы в открытых и замкнутых ловушках для получения плазмы с 10¹⁴ см^-3  n 10¹⁵ см ^-3, Т_е  10⁴ эВ, Т_i  10⁴ эВ.

III. Исследование динамической стабилизации высокотемпературной плазмы: а) стабилизация токами высокой частоты; б) стабилизация холодной плазмой; в) стабилизация электрическими полями; г) параматрическая стабилизация программированными полями.

IV. Исследование ВЧ удержания в разных ловушках».

Что из этого перечня было осуществлено, мне не дано знать.

ДОКЛАД НА НТС ОЯФ

14 января 1971 г. Е. К. Завойский сделал доклад на научно-техническом совете Отделения ядерной физики и напомнил ход исследований, приведших к открытию турбулентного нагрева. В черновике доклада[47] Евгений Константинович писал: «Нет единого мнения об энергетике даже ближайшего будущего. Но решать этот вопрос необходимо. В 2000 г. население Земного шара достигнет 7 миллиардов человек. Потребности экономики и пр. очень велики. Более того, требуются качественно новые виды топлива для решения космических и особенно «пр.» проблем. Существуют стойкие защитники энергетики будущего как энергетики реакторов деления и бридеров. Ещё недавно казалось, что здесь нет особых проблем. Однако в середине 1970-го года снова остро встал вопрос о термояде. Известно, что технологические вопросы бридеров, по-видимому, будет трудно решить до конца этого века. Правда, нет особых надежд решить за это время и термоядерную проблему, но возможен компромисс: бридер на термоядерных нейтронах.

Но оставим эти интереснейшие вопросы в стороне.

В термояде есть, как известно, две главнейшие проблемы: нагрев плазмы и её удержание в течение времени минимум τn= 10¹⁴ (для ДТ-реакции).

Те, кто занимается удержанием плазмы, считают эту проблему главнейшей. Я покажу на простом примере, что решать эти проблемы необходимо вместе. Например, система «Токамак». В ней, по первоначальной идее, ток должен греть плазму и собственным магнитным полем удерживать её от ухода на стенки. Однако известно, что рассчитывать на нагрев плазмы джоулевым способом нельзя, так как для этого необходимы колоссальные плотности тока, которые выбросят плазменный шнур на стенку. Поэтому, если токамак и окажется хорошей ловушкой, для него необходимо ещё найти систему нагрева плазмы.

С другой стороны, если отказаться от удержания плазмы вообще, то система нагрева её приобретает самостоятельное значение. Но об этом будет сказано позже.

В 1960 г. в секторе было сделано предложение использовать для нагрева плазмы её неустойчивости. В это время была известна так называемая пучковая и Будкер-бунеманская неустойчивость плазмы. Первая из них позволяла надеяться, что плазма будет нагреваться, если в неё пустить пучок быстрых электронов. Но техника получения сильных электронных пучков ещё не была известна. Поэтому предполагалось, что пучки лучше получать в самой плазме, создавая в ней электрическое поле. Можно было надеяться, что электроны плазмы уйдут в «просвет» и будут терять свою энергию на раскачку плазменных колебаний, что, вероятно, приведет к нагреву плазмы. Но можно было допустить, что электроны не успеют уйти в просвет и когда их скорость начнёт приближаться к тепловой, то в плазме возникнут плазменные колебания (неустойчивость Будкера-Бунемана) и электроны плазмы будут нагреваться. Надо сказать, что обе эти неустойчивости могли приводить (согласно теории) только к нагреву электронов плазмы.

На бунемановскую неустойчивость рассчитывал и Сагдеев, когда теоретически указал на бесстолкновительные волны в плазме. Надо заметить, что в то время теория не давала ответа на вопрос, будет ли турбулентная плазма удерживаться внешним магнитным полем.

Интересно, что при наложении электрического поля на плазму теория предсказывала возможность возбуждения черенковского излучения токовых электронов – так называемого ионного звука. Однако теория предсказывала, что эта неустойчивость не может привести к нагреву плазмы.

При таком состоянии теории мы начали эксперименты в 1960 г.

Уже в докладе в Зальцбурге (Австрия, 1961 г.) нами было сообщено, что обнаружено чёткое проявление коллективных эффектов в сильных магнитозвуковых волнах, распространяющихся поперёк магнитного поля. Эти эксперименты были первыми и послужили началом исследования бесстолкновительных ударных волн. Теперь это громадная область физики плазмы. Эффекту такого нагрева было присвоено название «турбулентный нагрев плазмы». Мы обнаружили нагрев электронов и ионов плазмы. Это не укладывалось ни в какие теории! Здесь же было обнаружено, что турбулентность в плазме очень быстро исчезает, как только прекращается действие внешнего возмущения. Пока мы придерживались механизма раскачки неустойчивости Сагдеева.

В 1964 г. в секторе было обнаружено аномальное сопротивление плазмы в электрических полях в тороидальной системе и сильный нагрев плазмы током, текущим вдоль магнитного поля. Вскоре было обнаружено, что в этом случае током возбуждается не бунемановская неустойчивость, а ионно-звуковая. Было показано, что v_ф=αС_s=α , а не ! Этот вывод был совершенно неожиданным! Токовые скорости оказались малыми по сравнению с v_Te!

 Методы доказательства ионно-звуковой неустойчивости: 1) прямое измерение скорости V_D по току и плотности j=enV_D. Результат V_D≈ (1−3)С_s; 2) Комбинационное рассеяние СВЧ, 3) измерение спектра шумов, 4) Штарковское уширение.

Выводы по турбулентному нагреву плазмы:

1. Турбулентный нагрев является самым эффективным методом нагрева плазмы до термоядерных температур, его эффективность близка к 100%.

2. При турбулентном нагреве нагреваются как ионы, так и электроны плазмы (примерно в одинаковой степени).

3. Диффузия турбулентной плазмы поперек Н при нагреве ничтожна мала.

4. После турбулентного нагрева плазма оказывается спокойной (если в ловушке не развиваются свойственные ей неустойчивости).

5. Турбулентный нагрев особенно эффективен в замкнутых ловушках.

6. Механизм турбулентного нагрева – ионно-звуковой».

ПРОЕКТ ИНСТИТУТА ПЛАЗМЫ

В самом начале 1970-х Евгений Константинович выступил с предложением организовать новый институт, задачей которого он видел всестороннее изучение плазмы.

Отчитываясь в работах, проведённых в его секторе, Завойский писал: «Однако пока все эксперименты у нас проведены в установках небольшого размера, в то время как за рубежом уже поставлены и готовятся эксперименты крупного масштаба. Необходима постановка опытов с установками, масштаба 1 м² плазмы в магнитном поле до 10⁵ Гаусс при плотности n~10¹⁴-10¹⁵ см^-3 и источником энергии в несколько мегаджоулей. Подобные эксперименты, проведённые в ловушках разных видов, будут первыми экспериментами не только по нагреву плазмы в больших масштабах до термоядерных температур, но и дадут информацию о поведении горячей и плотной плазмы при β ≤ 1.

Ставить подобные уникальные эксперименты и выполнить необходимые теоретических расчёты сектор сможет, если будут, в первую очередь, расширены его штатные возможности и защищены права наиболее способных учёных. Это легче сделать, если сектор будет расширен и преобразован в отдел ИАЭ».

По мысли Е. К. Завойского, новый отдел должен был состоять из трёх секторов и шести лабораторий. Себя он видел в роли начальника сектора турбулентного нагрева плазмы. Другие два сектора должны были возглавить, по его мнению, доктора физико-математических наук В. Д. Русанов и Л. И. Рудаков (первый – позднее академик РАН, ныне покойный, второй – академик РАЕН, живёт и работает в США). Лабораторию замкнутых ловушек, по его рекомендации, должен был возглавить С. Д. Фанченко; лабораторию открытых ловушек – В. А. Скорюпин; лабораторию бесстолкновительных ударных волн – Г. Е. Смолкин; лабораторию плазма-пучок – А. Г. Плахов; лабораторию плотной плазмы – М. В. Бабыкин и лабораторию по взаимодействиям ионных пучков с плазмой – Э. З. Тарумов. Сохранялась уже существовавшая лаборатория плазменных волн и колебаний Д. А. Франк-Каменецкого.

Что касается предложения Е. К. Завойского относительно создания нового института, то он полагал, что это должен быть открытый (т. е. нережимный) институт физики высокотемпературной плазмы и перспективных термоядерных исследований. Он ссылался на опыт Англии (ядерный центр в Калэме) и Франции (ядерный центр в Гренобле).

Однако предложения Евгения Константиновича не нашли поддержки у институтского начальства. Вышли ли эти предложения на министерский и академический уровень, мне неизвестно. Отдел так и не был организован, правда, были добавлены лаборатории.

Краткое время спустя после ухода Завойского из Института дирекция дала добро на организацию отдела для некого деятеля, которого Евгений Константинович иначе как абсолютным нулём не именовал. Надо знать Евгения Константиновича, который обладал и выдержкой, и тактом, чтобы понять горечь его слов. Чьим протеже являлся этот деятель, мне неизвестно, но знаю, что академик А. П. Александров продвигал его в члены-корреспонденты Академии наук[48].

 У меня нет желания перечислять неадекватные поступки этого деятеля, а также выискивать его научные заслуги. Чтобы составить себе представление о нём, достаточно обратиться к эпизоду, рассказанному И. М. Подгорным[49]. Добавлю, что деятель занимал в институте пост секретаря парткома, а с 1967 г.- заместителя директора института по научной работе (!). Подтвердить документально невозможно, но упорно говорили о его связи с «органами».

Судьба свела Е. К. Завойского с этим деятелем на первых ступеньках его карьеры: находясь в плавании на корабле «Витязь», А. З. допустил экстраординарное по меркам того времени упущение: с его стола исчез секретный рабочий журнал с записями измерений радиоактивности в атмосфере и морской воде Индийского океана[50]. Бедолаге грозили серьёзные последствия. Спас его на свою голову Евгений Константинович. Он заявил начальству, что молодого человека не следует сурово наказывать, не те времена, и дело было замято.

ПОВТОРЕНИЕ ПРОЙДЕННОГО

В конце 1960-х Комитет по делам изобретений и открытий принял решение оформить документы на открытие ЭПР, что должно было официально закрепить за Е. К. Завойским приоритет на открытие этого фундаментального явления. Никаких материальных привилегий диплом на открытие не давал. Речь шла только о приоритете. О намерении Комитета стало известно сыну члена-корреспондента Я. И. Френкеля (1894-1952), Виктору Яковлевичу. Он обратился в Комитет с заявлением, в котором просил включить его отца в соавторы открытия ЭПР. Из Комитета Евгению Константиновичу было послано уведомление, что в создавшейся ситуации он должен дать разъяснение. Нечто подобное, но куда с бóльшим шумом произошло в 1957 г., когда он был выдвинут на Ленинскую премию[51]. Он ответил в Комитет письмом, которое ранее не публиковалось. Евгений Константинович писал: «В феврале 1944 г. я в присутствии Б. М. Козырева рассказал Я. И. Френкелю о том, что обнаружил резонансное поглощение радиоволн парамагнетиками (сернокислый марганец, медный купорос, хлористая медь, растворы солей марганца и др.) резонанс, который безуспешно искал Гортер. Ни об этих работах Гортера, ни о работах Кронига, Брура, Ван Флека Я. И. Френкель ничего не знал, о чём он со свойственной ему живостью признался нам сам. В этих же работах, фотокопии которых я имел, были сформулированы идеи возможности существования ядерного (Гортер) и по аналогии с ним электронного (Гортер, Брур) магнитных резонансов в конденсированных средах. В основу этих расчётов была положена чёткая идея резонанса между частотой Лармора спина магнитной частицы (ядра парамагнитного атома) с частотой магнитного поля и даны (Раби, Майорана) формулы для вероятности переориентации спинов в магнитном поле радиоволн. Все эти работы мы (Б. М. Козырев, С. А. Альтшулер и я) тщательно изучили ещё в 1938-1940-х годах, пытаясь найти ядерный резонанс. Конечно, оставался неопределённым вопрос о том, может ли этот резонанс осуществляться в реальном теле, так как не было известно, в какой степени окружение магнитной частицы скажется на системе энергетических уровней в магнитном поле и каково время релаксации для магнитных частиц. Опыт должен был решить эти вопросы.

Я. И. Френкель попросил меня и Б. М. Козырева дать ему все имеющиеся у нас копии статей этих авторов. Буквально через несколько дней Я. И. сказал мне, что он составил дисперсионное уравнение для парамагнитных потерь, которое, как он думает, описывает наблюдённые мной кривые.

Уравнение Я. И. было классическим уравнением с дисперсионным членом и затуханием, под которым Я. И. понимал время релаксации магнитной частицы в среде.

Вот это уравнение для s=½

χ′′/ χ₀ = (2 ν ₀ ^2·· ν ν′)/(ν₀² -ν²)² +4 νν′ ² ) (1)

где χ₀ – статистическая восприимчивость, ν₀ – частота ларморовской прецессии спина, ν – частота генератора, 1/ν′= ρ – имеет порядок времени релаксации.

При первом же сопоставлении этого уравнения с экспериментом возникла, как нам с Я. И. показалось тогда, небольшая трудность: опыт показывал, что при значительной ширине резонансной кривой положение максимума строго линейно смещалось в сторону бóльших магнитных полей при увеличении частоты генератора, в то время как формула Я. И., в которой ширина резонансной кривой может быть объяснена только затуханием ν′, давала сильную зависимость положения максимума от ρ. Формула Я. И. не могла объяснить также поглощение в нулевом поле, а это поглощение было очень велико. Для объяснения этого расхождения Я. И. предложил тогда, что время релаксации может само зависеть от магнитного поля. Эту гипотезу я пытался использовать в одной из своих работ (1944 г.), предположив, что ν′= bH² , но вскоре убедился, что уравнение (1) неправильно по существу, оно противоречит всем основным экспериментальным фактам, что было окончательно установлено в работе (ЖЭТФ. 1947. Т. 17, вып. 12. С. 1122).

Таким образом, Я. И. неверно приписывал ширину кривой резонанса затуханию. Эта ошибка носила принципиальный характер, так как затухание, введённое Я. И., делало положение максимума сильно зависящим от ширины кривой, чего не наблюдалось на опыте. Как было показано в работе (см. сноску 1), ширина кривой обязана не затуханию, а неоднородным магнитным полям в парамагнетике. Поэтому положение максимума не зависит от ширины кривой ЭПР. Этим полям обязано и положение в нулевом поле, которое теория Я. И. не могла объяснить

Существенный элемент теории Я. И. – резонанс частоты Лармора и частоты генератора – не был новым, так как именно этот резонанс рассматривается в более ранних работах Гортера, Кронига, Брура, Раби (1936-1942 гг.). Именно этот резонанс искал Гортер для ядер и парамагнитных атомов, и наблюдал на атомных пучках Раби, а Брур строил на нём свои расчёты. Поэтому теория Я. И. и в этом отношении не дала чего-либо нового.

Вывод: Я. И. Френкель не были ни инициатором, ни соавтором, ни консультантом работ по поиску и исследованию ЭПР. Он познакомился с этими работами на той стадии, когда резонанс был уже открыт. Предложенная Я. И. теория оказалась, к сожалению, ошибочной и не дала положительных результатов. Поэтому Я. И. Френкель не может считаться соавтором открытия ЭПР.

Такова история этого вопроса. Но я всегда с благодарностью вспоминаю Я. И. Френкеля за моральную поддержку, которую он оказал мне в те тяжёлые годы. Он горячо поддержал мои работы в ректорате университета, сам предложил быть оппонентом моей докторской диссертации по ЭПР, которую я подал в ФИАН в мае 1944 г.» [52]

ДОКЛАД НА ЗАСЕДАНИИ ООФА

18 февраля 1971 г. Е.К. Завойский делал доклад на заседании Отделения общей физики и астрономии. Он был посвящён турбулентному нагреву плазмы. В черновике он писал: «В докладе Л. А. Арцимовича о проблеме регулируемого термоядерного синтеза, который он прочёл недавно на сессии нашего отделения, рассматривались только вопросы удержания плазмы в замкнутых ловушках, главным образом токамаках. Однако в термоядерной проблеме есть не менее важная сторона дела: получение горячей плазмы. И это видно на примере тех же токамаков, для которых нагрев плазмы – пока нерешённая задача. Горячая плазма нужна не только для заполнения ловушек. Получение её имеет и самостоятельное значение, так как возможно построение термоядерного реактора и без удержания: это термоядерные микровзрывы. Этот путь решения задачи имеет в ряде случаев преимущества и, безусловно, свои области применений. Например, такой взрыв ДТ смеси электронным пучком или лазером, может вызвать эффект детонации относительно большого блока. В этом случае уже не возникает практически вопрос о КПД устройства, инициирующего детонацию, что очень существенно. Но я не буду касаться этой стороны дела.

Почему вообще возникает проблема нагрева плазмы? Кажется естественным пропустить через плазму ток, и джоулев нагрев приведёт к желаемому результату. Однако, как известно, кулоновское сечение, которое определяет сопротивление плазмы, падает как v ³, т. е. как Т_е ^3/2. Поэтому, при термоядерных температурах (~10 кэВ) сопротивление плазмы составляет около 10^-2 от сопротивления меди и требуются гигантские плотности тока для нагрева плазмы. Конечно, можно было бы греть плазму малым током, но продолжительное время. Это невозможно, так как, во-первых, горячая плазма излучает, а, с другой стороны, потери энергии за счёт диффузии поперёк магнитного поля достаточно велики. Очевидно, ток нельзя сильно уменьшить, потому что тогда равновесие между нагревом и потерями установится при низкой температуре плазмы.

В начале 60-х годов, когда физики были озадачены всё новыми и новыми неустойчивостями плазмы в разных магнитных ловушках, в ИАЭ были высказаны предложения и начаты опыты по использованию некоторых видов неустойчивостей для нагрева плазмы. В то время были известны некоторые виды неустойчивостей, такие, как пучковая, Будкер-Бунемановская и ионно-звуковая. Пучковая неустойчивость возникает, когда скорость электронов в пучке, входящем в плазму, сильно превышает тепловую скорость электронов плазмы. Будкер-Бунемановская неустойчивость возбуждается, когда упорядоченная скорость электронов несколько превышает тепловую скорость электронов плазмы. Ионно-звуковая неустойчивость появляется при направленной скорости электронов порядка скорости ионного звука. Однако состояние теории неустойчивостей было таким, что не было возможно предсказать эффективность нагрева электронов и ионов плазмы при возникновении неустойчивостей. Также не было уверенности, что возбуждение неустойчивостей не приведёт к сильному уходу плазмы из ловушек. Первые опыты были поставлены в ИАЭ с целью обнаружения коллективных эффектов в плазме при токе, текущем поперёк магнитного поля. В этих экспериментах в холодной плазме создавалась сильная магнито-звуковая волна, распространяющаяся поперёк постоянного магнитного поля. Уже первые измерения подтвердили, что волна сильно затухает в бесстолкновительной плазме. Диссипация энергии при этом практически не зависела от концентрации плазмы, которая варьировалась от ~ 10 ¹¹ до ~10 ¹⁴ см^-3 . Эксперименты показали, что почти 50% энергии магнитного поля волны Ĥ ²/8π при этом идёт на нагрев электронов и ионов плазмы.

На рисунке I[53] дано измеренное значение Т_е электронов плазмы в зависимости от концентрации n при постоянной напряжённости магнитного поля магнитозвуковой волны. Этот результат можно представить так: nTξ·Ĥ ²/8π, где ξ – КПД нагрева плазмы, который остаётся постоянным при измерении n почти в 10³ раз. Это был первым прямым доказательством роли коллективных процессов в распространении сильных магнитозвуковых волн в плазме. Как известно, эти эксперименты стимулировали развитие новой области физики – физики ударных бесстолкновительных волн. Этот эффект нагрева плазмы получил название турбулентного нагрева.

Впоследствии в нашем институте была обнаружена неустойчивость тока, текущего вдоль магнитного поля. Эта неустойчивость также приводила к сильному нагреву электронов и ионов плазмы. Опыты ставились как в открытых, так и замкнутых магнитных ловушках. Эти эксперименты будут описаны здесь подробно.

Для исследования механизма турбулентного нагрева были применены как известные методики (измерение тока, напряжения, сопротивления, плотности плазмы, диамагнетизма, электрические и магнитные зонды, СВЧ-зонды, рентгеновские зонды, анализ нейтралов перезарядки и др.), а также спектроскопические поляризационные измерения эффекта Штарка с использованием ЭОП, магнитные анализаторы СВЧ-излучения и некоторые другие.

Первые же опыты показали, что при турбулентном нагреве нет убегающих электронов с точностью от 10^-3–10^-5 от числа токовых электронов, когда плотность G плазмы превышала 10¹²÷ 10¹³ см ^-3. Это исключало возможность объяснения нагрева развитием пучковой неустойчивости. С помощью измерения концентрации плазмы, тока, диамагнетизма, температуры электронов и ионов было установлено, что токовая скорость U_D электронов при турбулентном нагреве близка к скорости ионного звука с_s = . На рисунке 2 показана зависимость U_D/с_s от n. Отсюда следует, что U_D = (I+3) с_s при n ≥ 10¹³ .

Эти измерения с несомненностью установили тип ионно-звуковой неустойчивости тока. С помощью электрических и магнитных зондов был измерен спектр колебаний плазмы. Оказалось, что вначале возбуждения неустойчивости (~10^-8 с) возникают ω_pi, но далее спектр быстро расширяется в обе стороны относительно ω_{pi .} Этот эффект, по-видимому, следует рассматривать как нелинейное взаимодействие ионно-звуковых колебаний друг с другом. На рисунке 3 дан спектр шумов плазмы в момент турбулентного нагрева при разных n плазмы. Максимумы излучения соответствуют ω_pi и 2 ω_pi . Специально для измерения ионно-звуковых полей в плазме была разработана теория Штарк-эффекта и проведены измерения микрополей в плазме в момент турбулентного нагрева.

На рисунке 4 показана спектрограмма уширения линии Н_α при турбулентном нагреве. Время полной развёртки равно 30 мкс. Здесь хорошо заметно сильное уширение линии Н_α водорода в момент турбулентного нагрева.

На рисунке 5 дан вычисленный спектр Н_α для n и δ – компонент при условии Е_z= 3·10⁴ В/см и Е_х= E_у= 10 ⁴ В/cм. Эти параметры отвечают опыту. Таким образом, установлена резкая анизотропия электрических микрополей в турбулентной плазме. Отношение напряжённости Е_z вдоль магнитного поля к Е_х= Е_у составляет по измерениям 3, что соответствует отношению энергии около 10.

На рисунке 6 показана измеренная в тороидальной ловушке величина аномального сопротивления плазмы в зависимости от электрического поля в плазме.

Величина аномального сопротивления в момент развития неустойчивости оказывается на много порядков больше нормального сопротивления плазмы. Как следует из измерений, аномальное сопротивление не зависит от напряжённости электрического поля в плазме.

На рисунке 7 показано распределение по энергии нейтралов перезарядки, вылетающих из плазмы после турбулентного нагрева. Эти измерения проведены на ОГРА-2. Кривая распределения ионов по энергии имеет излом. Возможно, это отвечает ускорению части ионов механизмом Ландау на ионно-звуковых колебаниях.

В ИАЭ были проведены эксперименты по турбулентному нагреву плазмы в системе Токамак. На рисунке 8 дана сводка результатов измерений. Из этих опытов следует, что турбулентный нагрев может быть использован в ловушках с токовым удержанием.

В связи с этим следует рассмотреть вопрос об использовании турбулентного нагрева в ловушках больших размеров. Известно, что глубина скин-эффекта тока при турбулентном нагреве имеет порядок величины ∆= с/ω_pi · 1/ , где с – скорость света, β_{φ =}γ_n nT/ H_φ², Н_φ – напряжённость магнитного поля тока, вызывающего турбулентный нагрев. Оценка величины ∆ показывает, что ∆/ r<< 1 для радиуса плазмы r ~ 1 м и n > 10 ¹² cм ^-3. Однако скинирование тока может оказаться практически удобным, если удастся осуществить турбулентный прогрев сердцевины плазменного шнура за счёт возбуждения дополнительного спектра колебаний в плазме и переноса тепла из скин-слоя вглубь плазмы. Но решение этого вопроса возможно только в опытах с хорошо удерживающими плазму ловушками.

Таким образом, решение поставленной вначале чисто практической задачи нагрева плазмы в ловушках привело к открытию фундаментального свойства плазмы: если плотность тока в плазме достигает критического значения, то в ней возбуждается ионно-звуковая неустойчивость, в результате чего плазма приобретает аномально высокое сопротивление и электронная и ионная компоненты плазмы быстро нагреваются. Таким образом, обычный джоулев нагрев плазмы автоматически переходит в турбулентный при критическом токе. При этом конечная температура плазмы определяется значением критического тока и плотностью плазмы из отношения j= en . Е. Завойский».

СЕССИЯ ООФА В СРЕДНЕЙ АЗИИ

В середине апреле 1971 г. состоялась выездная научная сессия Отделения общей физики и астрономии Академии наук СССР[54]. Московские физики должны были провести лекции в городах Ташкенте и Ашхабаде. Мои родители решили поехать туда вместе. По-моему, папа ехал больше из-за мамы: её отец, которого она едва помнила (он умер, когда ей было всего 4 года), был родом из города Скобелев (теперешняя Фергана) в Средней Азии, и ей хотелось взглянуть на тот мир, в котором жили дворяне Труфановы, занесённые туда военной службой.

13 апреля участники сессии прибыли в Ташкент[55]. Выступая на открытии этого научного форума академик Л. А. Арцимович сказал: «Проведение выездных научных сессий нашего отделения в союзных республиках становится традицией. Такая сессия впервые была проведена в прошлом году в Азербайджане. Сейчас крупнейшие физики и астрономы страны, входящие в состав отделения, выбрали местом проведения научной сессии Узбекистан. Это не случайно. Ташкент в последние годы стал важным центром физической и астрономической науки в Советском Союзе». От имени Академии наук Узбекистана гостей приветствовал её президент А. С. Садыков. На следующий день на совместной сессии с Отделением физико-технических и математических наук Узбекской ССР были заслушаны доклады учёных принимавшей стороны (академиков С. А. Азимова, У. А. Арифова, Э. М. Адировича, В. П. Щеглова и заведующего лабораторией М. С. Саидова), а также академика Я. Г. Зельдовича, члена-корреспондента И. С. Шкловского и И. Д. Новикова. В тот же день состоялись визиты в Астрономический, Физико-технический институты и в Институт электроники.

Из Ташкента моя мама писала: «Вот мы и в Ташкенте. Летели 4 часа, очень хорошо, спокойно. В 15.10 уже были в городе. Такая теплынь! 24 градуса! Все деревья зелёные, масса цветов. Солнечно. Небо, как голубой шёлк. Нас встретили, оформили в гостиницу. Напротив нас оперный театр им. Навои… Дни очень заполнены. Доклады, экскурсии, встречи».

17 и 18 апреля для участников сессии были проведены экскурсии в Самарканд и Бухару, а 19 апреля они прибыли в Ашхабад.

Из Бухары моя мама послала открытку: «Дорогие мои! Вчера мы весь день были в Бухаре. Нас возили по памятникам старины IX-XIX веков. Впечатлений масса. Потом мы ходили через торговые «купола». Восточных базаров теперь, как таковых, нет. Может быть, к лучшему (я вспомнила Комиссаржевскую). А рынки полны народа и в европейских, и в национальных костюмах. Покупают, продают. Шумно. Но ещё нет ни ягод, ни фруктов (рано), и поэтому экзотики нет. Нас всё время сопровождает солнце и, следовательно, жара, но переносим её хорошо. Целуем. Папа и мама».

А в дневнике мама записала: «Нас хотели повезти в Бухарские Помпеи, но какие-то местные деятели предложили отвезти нас на дачу ЦК. Все запротестовали, просили везти нас к памятникам архитектуры. Нам показали два мавзолея: Буян-Кули-хана (XIV в.) и Сейфеддина Бохарзи (XIV в.) и Бухарские ворота, а потом повезли на озеро Комсомольское. Оказалось, что воды там нет, так как она идёт на полив. Там зелено, большой арык и чайхана. Мы попили зелёного чаю на кроватях с коврами, и нас повезли к ресторану около Ляби-хауза».

Из Ашхабада мы тоже получили открытку: «Вот мы и в Ашхабаде. Нас привезли и поместили в гостиницу. Всё отлично. Потом мы пошли в Музей изобразительных искусств[56]. Одна его часть – классическое русское искусство: Брюллов, Серов, Маковский, Левицкий, Верещагин, Куинджи, Айвазовский – подлинники. Как они сюда попали, мы не знаем. Потом погуляли по городу. Город весь зелёный. Проспекты и хорошие современные здания. Завтра начинаются заседания. Так много впечатлений: ездили в пустыню, видели массу верблюдов, Каракумский канал и ущелья. Папа будет читать лекцию».

20-22 апреля состоялось заседание совместно с Отделением физико-технических и химических наук АН Туркменской ССР в Ашхабаде с участием местных физиков А. А. Бердыева, Н. Б. Лежнева, А. Аширова, Я. Агаева, С. Мамаева и других. Из гостей выступили академики В. Л. Гинзбург, Я. Г. Зельдович и член-корреспондент Г. А. Смоленский.

Родители побывали в горах на раскопках Нисы. Мама писала: «Видели раскопки дома из необожжённого кирпича. Это как будто бы дом, а на нём, на слое земли – второй. Раскопан храм – колонны. Везде пасутся верблюды, овцы и ослы. Воздух чудный. Кругом маки. Потом нас повезли на водохранилище, где канал. Вода зелёно-голубая, тёплая. Один из наших молодых людей купался, а мы гуляли. Потом поехали прямо в Академию наук. Там как раз был перерыв между заседаниями. После перерыва показывали фильм о землетрясении 1948 г., когда погибли около 100. 000 человек. Московская кинохроника засняла фильм. Меня чуть пустили в зал. Е. Н. Скубур сказала, что я жена академика. Жене сообщили, что ему звонил из Москвы его заместитель К. И. Тараканов».

На заседаниях 21 апреля читали доклады москвичи, в том числе и академик В.Л.Гинзбург, приехавший накануне с женой. Е.К.Завойский читал лекцию в Политехническом музее.

24 апреля мои родители покинули Ашхабад. Папа улетел в Тбилиси на защиту Т.И.Санадзе, а мама – домой. Родители были очарованы среднеазиатской экзотикой, которую запечатлели для нас на слайдах.

ИНТЕРВЬЮ Л. А. АРЦИМОВИЧА АПН

В январе 1972 г. в «Туркменской искре» было опубликовано совместное интервью Л. А. Арцимовича, В. Д. Шафранова и В. С. Стрелкова, которое они дали корреспонденту Агентства Печати Новости, поинтересовавшемуся, когда будет построена термоядерная электростанция. Ответ был таков: «Мы являемся свидетелями неуклонного продвижения к цели – созданию термоядерного реактора, и к 80-м годам следует ожидать ощутимого прогресса. Явится ли XXI век золотым веком нынешних «Токамаков» или реакторы будут созданы на основе его вариантов – трудно сказать, однако, нет сомнения, что проблема будет решена»[57].

ИЗ СОСТАВА ДЕЛЕГАЦИИ ВЫВЕДЕН

О том, что 17-23 июня 1971 г. в университете Мэдисона (штат Висконсин, США) состоится IV Международная конференция по исследованиям в области физики плазмы и управляемого ядерного синтеза[58], которую организовывало МАГАТЭ совместно с Комиссией по атомной энергии (США), в Институте атомной энергии стало известно задолго до её проведения, и 26 февраля того же года так называемый «треугольник», т. е. дирекция, партийный и местный комитеты, подтвердили характеристику Е. К. Завойского, выданную ему до этого в связи с несостоявшейся поездкой в Японию для чтения лекций по электронному парамагнитному резонансу[59]. Командировка в Мэдисон планировалась сроком на 15 дней.

Как обычно, коллектив сектора Завойского тщательно подготовился к конференции. От него были посланы два доклада: «Оценки возможностей применения мощного пучка релятивистских электронов для термоядерного синтеза»[60] и «Прогресс в исследовании турбулентного нагрева плазмы»[61]. Увы, Е. К. Завойский, руководитель этих работ, не был выпущен из страны. Оба доклада читал молодой теоретик Л. И. Рудаков[62].

Свою роль в отказе в поездке в США, видимо, сыграл доклад, с которым Евгений Константинович выступил 18 февраля 1971 г. на научной сессии Отделения общей физики и астрономии и Отделения ядерной физики Академии наук, проходившей в ФИАНе. Его доклад был посвящён турбулентному нагреву плазмы.

Возвращаясь к самой конференции в Мэдисоне, надо сказать, что она собрала более 500 физиков из 24 стран и от 3 международных организаций[63]. От СССР были представлены 45 докладов. Учёные обсуждали экспериментальные и теоретические исследования образования плазмы и ее нагрева; изоляцию и стабилизацию плазмы; плазменные волны и колебания; неустойчивость плазмы, её турбулентность, скачки уплотнения и нелинейные явления, диффузию, взаимодействие частиц и излучение плазмы.

На заключительном заседании конференции прозвучали обзорные доклады: Т. К. Фаулера из Ливерморской радиационной лаборатории им. Лоуренса, (США), Р. Дж. Байкертона из Калэма (Великобритания) и Х. К. Форсена[64] (США, университет Висконсина). Фаулер отметил, что это была первая конференция МАГАТЭ по ядерному синтезу с отдельным заседанием, посвященным реакторным системам. «Может быть, эту конференцию, – сказал он, – будут вспоминать, как своего рода помолвку между удержанием плазмы и реакторами ядерного синтеза… Я уверен, что мы скоро перейдём к строительству реактора ядерного синтеза»[65].

Американские плазменщики-лидеры открыто заявили о недостаточном финансировании их исследований по УТС: ежегодно от федерального правительства они получали 30 млн. долларов и 750 тыс. долларов из частных источников[66]. Что касается прогнозов относительно ввода реактора в строй, то американцы рассчитывали справиться с этой проблемой в течение десятилетия.

В связи с конференцией в Мэдисоне Л. А. Арцимович дал интервью советскому АПН, в котором подчеркнул решаемость проблемы УТС и полную безопасность термоядерных реакторов, а также не преминул упомянуть продвигавшиеся им токамаки[67].

Тогда сплетничали, что причиной, почему Завойскому было отказано в командировке, было бегство за границу крупного магнетронщика А. П. Федосеева, одного из основателей закрытого учреждения – фрязинского «Истока».

Тут уместно задать простой вопрос: почему институтско-министерские «верхи» и «режимные органы» (а роль последних в таких вопросах была отнюдь не последней) были уверены, что именно академик Е.К.Завойский последует примеру Федосеева, а не другой – ведущий специалист? Если вспомнить, что по всем их «правилам» после отхода от работ, связанных со сверхсекретной тематикой, должно было пройти не менее десяти лет, то отец мой к 1971 г. «перевыполнил» этот срок ровно вдвое. Если же двух академиков посылать было слишком накладно, то зачем было доводить дело до унизительной для крупного учёного сцены в «предбаннике» Министерства?..

Самую «процедуру» отказа ярко описал академик В. Д. Шафранов, тогда молодой учёный, работавший в отделе Арцимовича: «С конференцией в Мэдисоне связана печальная страница в жизни Евгения Константиновича. На этой конференции планировалось его выступление с работой по использованию релятивистского пучка для термоядерного синтеза. Я тоже был в составе делегации. Сейчас не помню, как это получилось, что в Государственный комитет по атомной энергии за документами для поездки мы с Евгением Константиновичем ехали вместе. Евгений Константинович был в хорошем настроении, у него были интересные результаты для выступления по управляемому термоядерному синтезу на международной арене. Однако когда мы предъявили паспорта у входа, оказалось, что в списке на посещение ГКАЭ Евгения Константиновича нет. Меня возмутила такая небрежность работников Комитета. «Евгений Константинович, я сейчас сбегаю, попрошу выписать вам пропуск», – предложил я. Но, к моему ужасу, мне сказали, что он выведен из состава делегации. Может быть, даже не столько сам факт исключения из состава делегации в самый последний момент, когда потрачено столько сил на подготовку доклада, а то, как это было сделано, я воспринял как плевок в лицо уважаемого человека[68]. Евгению Константиновичу было тогда 63 года. У меня прямо кровь ударила в голову: что делать, как сказать ему о таком неожиданном повороте дела? Я решил подготовить его, сбежал вниз: «Евгений Константинович, там, знаете, ещё не решён окончательно вопрос о составе делегации…» Он сдержанно, со своей мягкой улыбкой отвечает: «Я уже знаю, что моя поездка отменена…»[69]

Что чувствовал мой отец, получив отказ в столь хамской манере в «родном» министерстве? Унижение. И отвращение. Как мы видели, за год до этого почти в той же манере ему было отказано в двадцатидневной поездке с докладом по ЭПР в Японию.

Сейчас, когда прошли десятилетия, я, кажется, понимаю суть игры: на зарубежные конференции планировалось посылать не одного Завойского, а кого-то ещё вместе с ним. По пословице “Положение обязывает” он добросовестно готовил доклад. В это время административная машина вертелась: оформлялись документы, а их были настоящие горы[70], шла переписка с принимающей стороной, которая хотела принять крупного специалиста. Последний, может быть, и предчувствовал возможность отказа, но всё-таки попадал в ловко расставленную ловушку: сразу отказаться от поездки он не желал, так как хотел обсудить свои результаты со специалистами своего уровня. Поговорить с коллегами – ведь это не журналы читать! Хотя не всегда можно было надеяться на открытость: каждая сторона соблюдала свои законы да и «органы» не дремали. Когда же доклад был подготовлен, документы оформлены и дело оставалось за малостью – получить министерское «добро» на выезд, ГКАЭ опускал свою секиру и отсекал того, кто был нежелателен. Доклад-то уже был отослан, значит, престиж СССР не пострадает, если работу озвучит молодой да нестроптивый. Тем более что в случае с Завойским всё было просто: он был беспартийным да и никак не соглашался «играть в науку». Он был ей глубоко предан, и не желал ничего подмешивать к своей любви. Было же когда-то, что один ныне здравствующий деятель Института предложил моему отцу исказить полученные им результаты, дабы, пользуясь его научным авторитетом, дать дезинформацию иностранным физикам, на что мой отец никогда бы не пошёл. Он даже похвастался своим быстрым решением ответить деятелю, используя его же тактику: от этой лжи может пострадать престиж советской науки. Молодой сотрудник, которого послали вместо шефа за рубеж, оказывался в двусмысленном положении, и чувство стеснённости перед шефом оставалось навсегда.

И.Н. Головин, ближайший соратник И. В. Курчатова, в своём выступлении на Завойских чтениях в Казанском университете (1995 г.)[71] упрекнул Завойского в излишней обидчивости. Но отнюдь не обидчивостью был вызван его добровольный уход из Института. Своим уходом из Института он показал, что не позволит унижать себя ни руководству Института, ни ведомствам.

«Дирекция Института, – вспоминал академик В. Д. Шафранов, – видимо, не смогла вступаться за Евгения Константиновича»[72]. Этой «милости» мой отец не был удостоен. Ждать защиты в Институте, где он проработал два десятка лет, ему было не от кого. Он понимал, что находится уже не в противостоянии к институтским и ведомственным верхам, а в настоящей опале. Конечно, он мог уйти в любой другой институт. Или, например, в тот же университет, который безуспешно пытался его заполучить. Но отец мой не хотел создавать неприятной ситуации для директора А.П. Александрова. Уйти работать в другое место – означало бы демонстративно показать, что в королевстве А.П. что-то неладно.

Вопрос о причинах отказов моему отцу в зарубежных командировках, к сожалению, так и останется нерешённым: до его досье, которое, должно быть, хранится в ФСБ[73], мне не добраться. Если рассуждать логически, то первые 10 лет после Сарова невыезд за рубеж можно ещё объяснить условиями секретности. Но что произошло потом? Почему всё так внезапно оборвалось? К отцу в сектор начали приезжать иностранные учёные, контакты обещали совместную работу, что способствовало бы изучению физики плазмы. Но чья-то рука росчерком пера или просто телефонным звонком запретила, отсекла общение с физиками как соц., так и капстран.

Что же касается десятилетнего срока невыезда за рубеж после пребывания в Сарове, то и здесь возникают вопросы. Так, академик И. Е. Тамм, который работал в том же Сарове, в 1956 г. спокойно мог общаться с приехавшими в СССР американцами. К тому же у него, как у Завойского, был репрессированный брат. Не запрещено было иметь контакты с иностранными учёными также П. А. Черенкову, В. И. Векслеру, П. Л. Капице, А. И. Алиханову, Д. И. Блохинцеву и другим. Что касается Льва Андреевича, то мы уже видели, что он ещё до конца войны стал у властей доверенным лицом. Но это особый случай.

Как же происходил этот «неестественный отбор»? Какой критерий годился, чтобы советский человек мог выезжать за рубеж, принимать у себя дома госей-иностранцев и потом не раскаиваться в этом, вести с ними личную переписку: партийная принадлежность? звание? личностные отношения с сильными мира сего? отсутствие «положительного» досье в КГБ? или же присутствие «отрицательного»? Моя фантазия дальше не работает[74]…Так, в Академии наук не нашлось такого деятеля, который сказал бы, что «вред от невыпускания Завойского превзошёл весь мыслимый вред, который мог бы произойти от его выезда» [75].

В конце июня 1971 г. группа специалистов по турбулентному нагреву плазмы, в том числе С. Д. Фанченко, Б. А. Демидов (ИАЭ) и В. А. Супруненко (ХФТИ) была направлена в США на две недели в соответствии с соглашением советской стороны с USAEC. Она смогла посетить Гордоновскую конференцию, проходившую как раз в это время. Благодаря этому визиту в истории осталось описание американских работ по турбулентному нагреву плазмы, сделанное С. Д. Фанченко[76].

ПАМЯТНИК АКАДЕМИКУ КУРЧАТОВУ

Со дня смерти И. В. Курчатова прошли 10 лет, и, наконец, на площади, носящей его имя, на месте заложенного камня 20 сентября 1971 г. был установлен памятник, который мы видим и сейчас. Как рассказывал отец, начальство ходатайствовало о сооружении памятника в полный рост, но это противоречило принятым ещё при Хрущёве «канонам». Сооружение памятника было поручено скульптору И. М. Рукавишникову и архитекторам М. И. Богданову и М. Н. Круглову. Евгений Константинович входил в институтскую комиссию, которая должна была наблюдать за ходом работ. Членов комиссии было, как апостолов, 12, и все они отвергли первый вариант памятника. Помню, отец сетовал, что брат Игоря Васильевича воздерживался от обсуждения. Первоначальный вариант, по словам отца, был просто ужасен: тупое, угрюмое лицо начальника. И это признала вся комиссия, которая должна была принимать памятник. А лицо Игоря Васильевича, говорил он, было удивительно изменчивым. Оно становилось невероятно красивым и одухотворённым, когда, отбросив административные дела, он занимался творческой работой.

А вот слова другого сотрудника ИАЭ В. С. Комелькова: «Когда я смотрю на чёрный бюст[77] у входа в Институт атомной энергии, я думаю о том, как не повезло людям, представляющим себе Курчатова вот таким озлобленным, трагически мрачным человеком. Тот, настоящий, был другим: жизнерадостным и требовательным, смелым и осторожным, дальновидным стратегом и увлекающимся учёным и учеником, творцом и чернорабочим...»[78]

На торжественном открытии памятника выступали президент АН СССР академик М. В. Келдыш (он и разрезал ленту), секретарь МГК КПСС В. Н. Ягодкин, заместитель председателя Совета Министров СССР по науке и технике В. А. Кириллин, старший мастер ИАЭ Е. В. Осташев и директор ИАЭ академик А. П. Александров[79]. Открытие памятника происходило уже без вдовы Игоря Васильевича. Марина Дмитриева скончалась11 марта 1969 г., а в следующем году в их доме на территории ИАЭ был открыт мемориальный музей И. В. Курчатова.

УХОД ИЗ ИНСТИТУТА

Уход отца из Института произошёл глубокой осенью 1971 г. Приняв непростое решение, он обсудил его с мамой и со мной. Не вдаваясь в подробности, тем более, не называя никаких персон, он сказал, что в создавшейся ситуации у него нет другого выхода, как уйти с работы. Мы обе поняли его. Он отнёс в дирекцию своё заявление об уходе и, как положено по рабочему законодательству, через две недели прекратил ходить на работу. Спустя некоторое время академик А.П. Александров пригласил к себе на приём маму. Анатолий Петрович принял её в своем кабинете на территории Института. Разговор был недолгим. Что дословно говорил директор, мне неизвестно, но суть его речи состояла в том, чтобы супруга уговорила мужа вернуться в Институт, на что она ответила, что Евгений Константинович такие вопросы решает только сам.

Ситуация для А.П.Александрова была, вероятно, не очень приятной. Дело было ещё и в том, что незадолго до этого (летом 1971г.) из Института ушёл, сославшись на затруднительный выезд на зарубежные конференции[80], академик А.Б.Мигдал, что уже выглядело как значительный урон для престижа Института и его руководства.

Анатолий Петрович вынужден был предпринять «поход в Каноссу». Вскоре как-то вечером он подъехал к нашему дому на чёрной «Волге» и пришёл к отцу с визитом. Визит был недолгим. А. П. не имел, как И. Н. Головин, проблем со слухом, и его голос не звучал на всю квартиру. После того как Анатолий Петрович ушёл, отец кратко передал нам с мамой содержание их разговора. Он не дал Анатолию Петровичу уговорить себя вернуться в Институт, однако на уступку всё-таки пошёл: они договорились, что отец оформит длительный отпуск, а совсем из института не уйдёт. Хотя мой голос и не был решающим, я укоряла отца за эту уступку, так как считала, что в создавшейся ситуации не к чему связывать себя какими-то обязательствами. Но перерешивать было уже поздно. Отец твёрдо решил, что он никогда больше не переступит порога Института и что зарплату получать не будет (её тем не менее долго продолжали выписывать). Всё так и было.

Из-за того, что мой отец не хотел «подставлять» А. П. Александрова, его уход из института не вызвал явной реакции в сообществе физиков, а только породил кулуарные перешёптывания. По сути дела мой отец сам себя сделал заложником реноме директора и Института, в котором отработал два десятка лет.

Недавно мне напомнили эту ситуацию. Якобы Анатолий Петрович приехал к моему отцу, позвонил в дверь. Отец открыл её, и увидел перед собой одетого в адмиральскую форму, всего в орденах Александрова, который якобы сказал: «Здравствуйте, Евгений Константинович. Видите, какой я важный и красивый», на что мой отец якобы сказал: «Я такого не знаю» и закрыл перед Александровым дверь[81]. Но дверь академику А.П.Александрову открывала я сама, а затем в прихожую вышел мой отец, и они оба прошли в гостиную, где и состоялся их разговор. Одет Анатолий Петрович был в чёрное пальто, никаких орденов и адмиральской формы я не заметила.

Хорошо, что мои родители не слышат эту байку.

В 1971 г. нам всем было не до смеха. У нас в семье начиналась другая жизнь. И самым раненым среди нас был, конечно, отец. Он бодрился. Говорил с усмешкой, что материала для занятий у него хватит лет на десять. Но факт-то был фактом: здоровый, полный сил мужчина оказался на положении «ненужного» академика. У него вся жизнь была в работе. Бог наградил его талантом исследователя. А тут отечественный «быстрый разумом Ньютон» оказался ненужным одному из самых крупных институтов страны.

Теперь, когда я уже на пять лет пережила своего отца, входя на территорию Института, я живо представляю себе, что скоро и мне предстоит покинуть его, и я вижу моего отца, идущего в последний раз к проходной, через которую и я, должно быть, скоро пройду в последний раз. Что оставлю я? Работу, которую я смогу продолжать, уйдя из Института, дружелюбный коллектив сотрудников, богатейшую Центральную научно-техническую библиотеку, аллеи, усаженные жасмином, которые я люблю так же, как и мой отец, лесные дорожки с тысячами душистых лунников… Отец мой оставлял совсем иное. Он оставлял здесь часть своей души – любимую работу. Он решился на этот шаг, осознавая, что больше никогда не пересечёт рубеж проходной, не подойдёт к приборам…Обстоятельства (точнее, люди, создатели этих обстоятельств) вынудили его принять непростое решение. Своим уходом он дал почувствовать вышестоящим, что унижать себя он не позволит никому: ни министерству и его чиновникам, ни верхам Института, ни Академии наук.

Если бы отец мой не был человеком слова или был бы сражён недугом, возможно, он отнёсся бы к уходу из Института по-иному. В первом случае он мог бы уйти в любой другой институт, мог преподавать[82]. Но он был человеком чести. Дав обещание директору института А. П. Александрову формально числиться в ИАЭ, он не мог нарушить его. Ситуация принесла ему тяжелейшие душевные муки.

ПОСЛЕДНИЙ ДОКЛАД В ИАЭ

28 декабря 1971 г. Евгений Константинович должен был делать доклад на Учёном совете ИАЭ. К тому времени для себя он уже принял решение уйти из института и поэтому мог себе позволить чётко назвать вещи своими именами. В черновике к докладу он писал: «Мировая потребность в энергии к 2000 г. ~ 10²¹ Дж/год. Если для выработки этого количества энергии будет построено ~ 1000 термоядерных станций, то мощность одной станции будет ~ 3·10¹⁰ Вт. Если будет использовано магнитное удержание, то необходимое Н составит ~ 10⁵ Гс и при n=10¹⁵ см^-3, Т ~ 10⁴ эВ объём плазмы будет ~ V=3·10⁹ см³. Энергия H эквивалентна ~ 24 тоннам, а плазмы – 2 тоннам взрывчатки! В плазме содержится ~ 3 гр. трития. Это показывает, что термоядерная станция такого масштаба будет представлять большую опасность для окружения. Поэтому в этом столетии нельзя ожидать широкого использования термоядерных станций с магнитным удержанием, даже если очень скоро будут решены известные проблемы удержания и нагревания плазмы в ловушке». Затем Евгений Константинович развил идею применения микровзрывов в термоядерной проблеме. Отмечая их многочисленные преимущества, как-то: относительную простоту и безопасность, получение тепла и прямое преобразование в электроэнергию, решение специфических взрывных задач, использование в движителях ракет, получение экстремальных состояний вещества, возможность использования ДД-реакций и переход на ДД и Не-3. возбуждение ядерных цепных реакций (в ДТ, ДД смесях и пр.). «Вероятно, к 1976-78 гг. будут достигнуты лазерные мощности W=10¹⁴-10¹⁵ при ~10⁶ Дж и мощности электронных релятивистских пучков ~ 10¹⁴ -10¹⁵ при V ~ 10⁶ Дж.

Выводы: к 1980-1985 гг. будут получены микровзрывы с положительным выходом. Названные здесь сроки получены из оценки современного состояния техники мощных ядерных и электронных пучков и предположения, что совместные усилия больших групп физиков и инженеров разных стран будут сосредоточены на этой проблеме. Кажутся вполне оправданными такие усилия, если иметь в виду осуществление термоядерной энергетики в текущем столетии». И далее идёт перечисление возможных областей применения термоядерных микровзрывов[83].

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПРЕМИЯ - Л.А. АРЦИМОВИЧУ И ЕГО КОЛЛЕКТИВУ

В 1971 г. работа Л. А. Арцимовича и его коллектива была отмечена Государственной премией. Документы, как это было принято, в Комитет по Ленинским и Государственным премиям поступали в конце предыдущего года. Так, 14 декабря 1970 г. датирована «Справка о творческом участии Арцимовича Льва Андреевича в цикле работ «Получение и исследование высокотемпературной плазмы на установках «токамак», подписанная директором Института академиком А. П. Александровым, секретарем парткома В. М. Балебановым и председателем месткома Е. А. Груздевым. В справке говорится: «Академик Л. А. Арцимович внёс определяющий вклад в успешное развитие исследований по удержанию и нагреву плазмы в системах токамак. Он является научным руководителем программы токамак с самого её зарождения, а с 1962 года принимает непосредственное участие в осуществлении этой программы. Он участвует в обсуждении планов экспериментов и в критическом осмысливании их результатов, формулирует задачи, требующие теоретического решения.

По его инициативе было проведено как теоретическое, так и экспериментальное исследование влияния поперечных магнитных полей на характеристики плазмы в токамаке и были определены требования к геометрии магнитных полей в этой системе.

Л.А. Арцимовичем была предложена постановка диамагнитных измерений на токамаках, которые показали, что время удержания энергии в системах токамак намного превышает время удержания, характерное для турбулентной плазмы, – так называемое «бомовское» время диффузии.

На основе анализа экспериментальных данных им было установлено, что время удержания заряженных частиц в системах токамак достигает десятых долей секунды и близко к классическому времени удержания.

Предпринятые под его руководством исследования нагрева ионов в токамаке послужили основанием для постановки эксперимента по измерению нейтронного излучения и позволили при плотности плазмы 5·10¹³ см^-3 и температуре ионов дейтерия О,4 кэВ обнаружить нейтронное излучение термоядерного происхождения.

Им получена полуэмпирическая формула, связывающая температуру ионов в токамаке с параметрами плазменного шнура, которая хорошо описывает имеющиеся экспериментальные данные.

В 1969 году по его инициативе был осуществлен совместный англо-советский эксперимент по измерению электронной температуры плазмы в установке Токамак-3 методом лазерного рассеяния, который подтвердил данные о температуре, плотности и степени термоизоляции плазмы, полученные ранее с помощью других методов».

Интерес представляет отзыв академика П. Л. Капицы: «Вопросы изучения плазмы, которым посвящена представленная к премии работа, относятся к области физики, которая является сейчас одной из главных. Это связано, во-первых, с тем, что изучение процессов в плазме представляет большой теоретический интерес, поскольку свойства материи в этом состоянии ещё мало изучены. Между тем, как электропроводность, теплопроводность, диффузный перенос и также гидродинамические процессы происходят в плазме совершенно иначе, чем когда вещество находится в газообразном состоянии, к тому же на все эти процессы в плазме ещё сильно влияет магнитное поле. Все эти явления гораздо сложнее, чем в газе, и их теория находится сейчас в стадии интенсивного развития.

Во-вторых, сейчас открывается возможность применения плазмы для ряда химических процессов, плазменных двигателей, магнитно-гидродинамических генераторов и, наконец, для термоядерного синтеза. Для осуществления всех этих проблем изучение плазменных процессов является важнейшей практической задачей современной науки.

Поэтому представленная работа является весьма актуальной и заслуживает самого внимательного отношения при её рассмотрении.

Работы Л. А. Арцимовича и его сотрудников относятся к наиболее трудно изучаемой горячей плазме с температурой в миллионы градусов. Изучение этого состояния плазмы тесно связано с задачей осуществления управляемого термоядерного синтеза. Работы по изучению горячей плазмы сейчас широко ведутся в крупнейших научно-исследовательских институтах США, Англии, Франции, Италии, Швеции и в других странах. У нас эти работы наиболее широко развернуты в Институте атомной энергии, и среди них работы, руководимые Л. А. Арцимовичем, широко известны, и они неизменно привлекают широкий интерес мировой научной общественности.

 Представленная работа относится к изучению горячей плазмы тороидальной формы, где термоизоляция осуществляется путем помещения плазмы в магнитное поле. Теоретически хорошо известно, что таким путем можно достичь термоизоляции плазмы, но только на короткое время, измеряющиеся долями секунды. Главное препятствие, которое встречается на практике при осуществлении этого метода термоизоляции, – это возникающая в этих процессах гидродинамическая неустойчивость, которая препятствует осуществлению эффективной термоизоляции и во много раз сокращает время пребывания плазмы при высокой температуре. Одной из основных задач, стоящих на пути осуществления горячей плазмы с температурой, необходимой для возникновения термоядерного синтеза, являются поиски осуществления способа устойчивого процесса термоизоляции. Метод, обеспечивающий устойчивость плазмы в установке «ТОКАМАК», который разрабатывается Л.А. Арцимовичем и его сотрудниками, на данном этапе исследований является наиболее эффективным, и позволил не только осуществить наиболее высокотемпературную плазму и получить термоядерные нейтроны, но главное, в значительной мере углубил наше понимание плазменных процессов.

Работающие на других принципах стабилизации тороидальные установки типа «ЗЕТА», «Сцилорат» не дали возможности достичь степени нагрева плазмы, осуществленной на установке «ТОКАМАК».

Сущность принципа, на котором работает «ТОКАМАК» Арцимовича, заключается в том, что плазма создаётся в стационарном магнитном поле таким образом, что магнитное поле, возникающее от тока, который нагревает плазму, было бы во всём её объёме меньше стабилизирующего.

Теоретическая работа В.Д.Шафранова в 1956 г. показала, что в таких условиях ряд неустойчивостей плазмы не будет возникать. Осуществление установки «ТОКАМАК», в которой создаются наиболее благоприятные условия для создания горячей плазмы, начались в Институте 10 лет тому назад. За истекшее десятилетие было создано девять установок и были достигнуты результаты, которые сейчас представлены на Государственную премию. Проблему осуществления установки «ТОКАМАК» можно отнести к очень сложной конструктивно-инженерной задаче, возможно даже не менее сложной, чем постройка современных ускорителей. Например, необходимо было найти такую конфигурацию магнитного поля, при которой виток в тороиде, по которому идёт ток и в котором сосредоточена горячая плазма, не только сохранял свою форму, но также сохранял свой радиус и своё положение в контейнере так, чтобы не касаться ограничительных диафрагм. Конструктивная разработка и осуществление установок «ТОКАМАК» сама по себе уже является достижением, достойным быть представленным на Государственную премию.

На осуществлённой сейчас установке Т-3, на которой были достигнуты рекордные показатели по плотности и температуре горячей плазмы, этот успех, несомненно, был связан с тем, что вся эта работа сопровождалась экспериментальным и теоретическим анализом полученных результатов. Вся методика получения плазмы и её изучение достаточно подробно изложены в прилагаемых 53 работах.

Исследование плазмы в «ТОКАМАКе» проводилось как по изучению ее магнитных гидродинамических свойств, так и термодинамических показателей. Тут следует отметить большую широту применяемых коллективом Арцимовича методов для изучения и диагностики горячей плазмы. Некоторые из них, как, например, изучение энергии нейтральных атомов, покидающих плазму, оказались особенно эффективными. Этот метод дал возможность определять не только температуры ионов, но даёт возможность изучать распределение скоростей ионов. Таким образом, была решена одна из трудных задач при диагностике плазмы. Весьма полно изучалась гидродинамическая устойчивость плазмы и распределение магнитных полей. В этих исследованиях было показано, что плазма сохраняет полную устойчивость до плотности n_с<10¹⁴ и при этом показано, что эта устойчивость согласуется с теорией. При большей плотности возникают явления неустойчивости, которые ещё подлежат изучению. Измерение температуры плазмы показало, что для ионов она достигает величины 5·10⁶ градусов, что убедительно подтверждается появлением нейтронного испускания, характер которого указывает на его термоядерное происхождение. Определение температуры электронов показало, что она примерно в два раза выше ионной.

 Одним из наиболее важных результатов является получение размерного эмпирического выражения, связывающего температуру ионов с габаритами установки:

, где R – радиус плазменного витка в тороиде, по которому течёт ток I, стабилизирующее поле – Н_z и плотность плазмы – ñ. Это выражение дает возможность производить численные оценки габаритов и эффективности термоядерного реактора, что имеет важное практическое значение.

Даже этот краткий перечень полученных результатов ясно показывает, что представленная работа делает большой вклад в изучение горячей плазмы, получаемой в импульсных режимах. Эти результаты окажут существенное влияние на изучение свойств плазмы и помогут проложить путь к её практическому использованию.

С моей  точки зрения, присуждение Государственной премии коллективу во главе с Л. А. Арцимовичем, создавшему установки «ТОКАМАК» и проведшему на нём научные исследования горячей плазмы, является вполне правильным и заслуженным. П. Капица. 13 марта 1971 г.»[84]

Вот имена тех, кто был удостоен Государственной премии вместе с Арцимовичем: В.Д.Шафранов, В. С. Стрелков, Д. П. Иванов, К. А. Разумова, В. С. Муховатов, Е. П. Горбунов, С. В. Мирнов, А. К. Спиридонов, А. М. Ус, М. П. Петров (ФТИ им. Иоффе) и Н. А. Моносзон (НИИ им. Ефремова).

(окончание следует)