Виталий Дмитриевский
Доктор физ.-мат. наук, профессор

Михаил Григорьевич Мещеряков: 1948 - 1956 гг.

Мое знакомство с Михаилом Григорьевичем состоялось в 1948 году, когда он, будучи руководителем подразделения в Лаборатории № 2 (директором которой был И. В. Курчатов) приезжал на инженерно-физический факультет Московского механического института (преобразованного в последующем в МИФИ) для отбора студентов на работу по сооружению и эксплуатации первого в стране пятиметрового синхроциклотрона, решение о сооружении которого было принято в 1946 году.

Основным циклическим ускорителем для ускорения тяжелых частиц (протоны, дейтоны) в этот период времени был циклотрон, созданный Е. О. Лоуренсом в 1931году (Беркли, США) и размноженный во многих физических лабораториях (в том числе в Ленинграде и Москве).

Резонансный принцип ускорения, заложенный в основу работы этого ускорителя, существенно ограничивал предельную энергию ускорения, так как при увеличении энергии частота обращения частиц изменялась и уходила от постоянной частоты ускоряющего высокочастотного поля, что нарушало условия резонанса. В 1944 и в 1945 годах В. И. Векслером и Э. М. Макмилланом был сформулирован принцип автофазировки как для стационарных, так и для меняющихся во времени магнитных полей. Принцип автофазировки открыл неограниченные возможности по увеличению энергии ускоренных заряженных частиц при частотной модуляции высокочастотного ускоряющего поля, однако средняя интенсивность пучков (по сравнению с циклотроном) уменьшилась на два-три порядка. Так как для подавляющего числа фундаментальных физических исследований при высоких энергиях эта интенсивность на несколько порядков превышала интенсивность пучков космических частиц, во многих физических лабораториях мира началось интенсивное сооружение ускорительных установок, основанных на принципе автофазировки.

Так, уже в 1946 году в Беркли (США) был запущен 184-дюймовый синхроциклотрон, на котором были ускорены дейтоны до энергии 280 МэВ. После личного знакомства с работой этого ускорителя М. Г. Мещеряков начал создавать коллектив для реализации решения правительства о сооружении в стране пятиметрового сихроциклотрона, научным руководителем которого он был назначен И. В. Курчатовым.

К разработке и сооружению ускорителя были привлечены ряд институтов и конструкторских бюро, основными из которых были Московский радиотехнический институт (руководитель А. Л. Минц) и Ленинградское опытное конструкторское бюро (руководитель Д. В. Ефремов).

Несмотря на знакомство с работой ускорителя в Беркли, М. Г. Мещеряков в 1947 году принимает решение об экспериментальной проверке принципа автофазировки на модели синхроциклотрона, созданного на базе магнита с диаметром 90 см. В 1948 году на этой модели были начаты эксперименты. Опубликованная теория синхроциклотрона (Д. Бом и Л. Фолди, Phys. Rev. 1947) в основных характеристиках подтвердилась, однако были замечены и существенные отклонения от этой теории, особенно в области быстрого (по сравнению с периодом фазовых колебаний) изменения параметров на периоде модуляционного цикла, а также в области, где нарушалась устойчивость фазовых колебаний.

Аналогичные эффекты наблюдались на 184-дюймовом ускорителе в Беркли. Теоретические разработки, которые проводились в ФИАНе под руководством В. И. Векслера, были глубоко засекречены и нам неизвестны.

М. Г. Мещеряков принял решение о необходимости пригласить В. И. Векслера для обсуждение полученных экспериментальных результатов. Такое обсуждение состоялось в конце 1948 года, основным результатом его было решение не останавливать сооружение синхроциклотрона в поселке Иваньково под Москвой (г. Дубна).

В начале 1949 года М. Г. Мещеряков был назначен директором филиала Московской лаборатории № 2 и началась передислокация его подразделения к месту строительства синхроциклотрона.

В этот период времени было завершено строительство основного корпуса (первый корпус) и заканчивалось сооружение заводом "Электросила" магнита ускорителя с диаметром полюсов 5 метров.

В течение 1949 года М. Г. Мещеряковым был создан филиал Лаборатории № 2, молодой коллектив которого, возглавляемый "стариками" (М. Г. Мещеряков, В. П. Джелепов) успешно запустил ускоритель в декабре 1949 года на дейтонах с энергией 280 МэВ.

Энергия 140 МэВ/нуклон была недостаточна для создания пучков вторичных частиц — ¶-мезонов, которые к этому времени были мало изучены, что позволило физикам намекать руководству о возможности цепной реакции на ¶-мезонах по аналогии с нейтронами. Это обстоятельство было решающим по немедленному переходу к реконструкции ускорителя при увеличении диаметра полюсных наконечников магнита до 6 метров и ускорению протонов до 680 МэВ. Эта задача стала основной для филиала Лаборатории № 2 на ближайшие 3 года (1950—1952 гг. ). Одновременно М. Г. Мещеряков начал изготовление аппаратуры для физических экспериментов на пучках протонов и пучках вторичных частиц (нейтроны, ¶- и µ-мезоны).

Отсутствие действующих аналогов таких ускорителей (большой частотный диапазон) определило необходимость новых разработок по высокочастотной системе ускорителя, которые были успешно завершены Радиотехническим институтом в 1952 году, что позволило в 1953 г. запустить протонный вариант ускорителя, получить интенсивность пучка на уровне 0.3 мкА и начать широкомасштабные физические исследования. Однако, проблемы ускорительной техники продолжают интересовать М. Г. Мещерякова и в этот период. Предложение по жесткой фокусировке (Е. Д. Курант, М. С. Ливингстон, Дж. Н. Снайдер, 1953) открыло широкие перспективы для кольцевых синхрофазотронов высоких энергий (вес магнита ускорителя снижался в десятки раз), и одновременно возникла возможность использования специальных структур магнитного поля, позволяющих создать циклотроны на энергии, которые были получены на синхроциклотронах при увеличении интенсивности пучков на 2--3 порядка.

Эта перспектива очень заинтересовала Михаила Григорьевича. К обсуждению возможностей жесткой фокусировки в ускорителях он привлек И. В. Курчатова, который продолжал поддерживать его, несмотря на формальное выделение филиала из Лаборатории № 2 (Гидротехническая лаборатория, а затем Институт ядерных проблем Академии наук). Мини-семинары с участием Игоря Васильевича завершались поручением сектору новых ускорителей разработать и создать первый циклотрон со спиральной вариацией магнитного поля.

Структурные изменения, которые были проведены в Дубне в 1956 г. при создании Объединенного института ядерных исследований, изменили направленность научной деятельности М. Г. Мещерякова в область ядерной физики высоких энергий, а затем на создание Лаборатории вычислительной техники и автоматизации (физического эксперимента), однако его вклад в сооружение первого ускорителя Дубны и самого города Дубна останется навсегда вкладом первопроходца по созданию наукоградов нашей страны.

Дмитриевский В. П.,
доктор физ.-мат. наук, профессор

Из сборника "Михаил Григорьевич Мещеряков. К 90-летию со дня рождения"