ПРЕДЫДУЩАЯ ПРЕДЫДУЩАЯ НАЗАД ОБРАТНО ВНИЗВНИЗ ВНИЗ СОДЕРЖАНИЕ СЛЕДУЮЩАЯ СЛЕДУЮЩАЯ


Потенциал кафедры

Неэлементарные исследования элементарных частиц

Первые шаги

Б.С.Джелепов

Б.С.Джелепов. Фото 1970 г.

Грандиозные достижения науки о строении и свойствах атомного ядра, о его энергии во многом определили лицо уходящего ХХ века. Немалый вклад в создание наших представлений об атомном ядре внесли ученые Санкт-Петербургского (Ленинградского) университета.

Так, еще в 1928 году на физическом факультете ЛГУ будущий академик А.Н.Теренин с сотрудниками открыли сверхтонкую структуру спектральных линий, возникающую вследствие взаимодействия атомных электронов с ядром, что потом позволило измерять магнитные моменты ядер. Выпускник ЛГУ Г.А.Гамов создал в 1928 г. свою знаменитую теорию альфа-распада – первое приложение квантовой теории в ядерной физике. Вместе с Г.А.Гамовым в 1927 г. физический факультет нашего университета окончили всемирно известные физики Л.Д.Ландау и Д.Д.Иваненко, а чуть позже – безвременно погибший М.П.Бронштейн, вклад которых в теорию ядра неоценим. В 1930 г. в ЛГУ начались и экспериментальные исследования ядра, инициатором которых был академик П.И.Лукирский (разрядный ускоритель на 1,8 МэВ, закономерности поглощения позитронов). В начале 30-х годов Л.В.Мысовский провел на физическом факультете занятия по ядерной физике с группой студентов, среди которых был и будущий соавтор открытия спонтанного деления урана К.А.Петржак.

Новый этап развития ядерной физики в ЛГУ начался в 1935 г. с приходом доцента (а в дальнейшем профессора, члена-корреспондента Российской академии наук, лауреата государственной премии) Б.С.Джелепова (тоже выпускника ЛГУ). Он организовал дружную группу студентов, аспирантов и выпускников-лаборантов, среди которых были будущий академик, лауреат Нобелевской премии А.М.Прохоров и впоследствии известные физики-ядерщики Н.А.Власов и Н.А.Бургов. Изучалась аннигиляция позитронов, разработан магнитный анализатор, подготавливались измерения бета-спектров. Но эти работы прервала война.

Героический период

М.А.Листенгартен

М.А.Листенгартен открывает заседание семинара кафедры ядерной физики. Фото 1984 г.

В 1944 г. Б.С.Джелепов (по инициативе И.В.Курчатова демобилизованный из армии наряду с другими ядерщиками и проработавший некоторое время с Курчатовым над созданием атомного оружия) вернулся в ЛГУ, взяв на себя труд по подготовке ядерщиков, в которых тогда очень нуждалась страна. Была создана новая ядерная лаборатория. Подобрался коллектив молодых талантливых физиков-энтузиастов и учебная и научная работа закипела. В 1944 г. Б.С.Джелепов начал чтение курса лекций по ядерной физике в ЛГУ. Ко дню Победы 9 мая 1945 г. был получен первый ядерный спектр (радиоактивного К40), а осенью состоялся первый выпуск студентов, специализирующихся по ядерной физике (2 человека). И наконец, 26 января 1946 г. в ЛГУ была учреждена кафедра ядерной физики (вторая в стране после МГУ). Ее возглавил Б.С.Джелепов; к 1950 году выпуск достиг 30 человек.

П.П.Зарубин

П.П.Зарубин около протонного спектрографа

Основным направлением научной работы кафедры стала ядерная спектроскопия, т.е. изучение альфа-, бета- и гамма-излучений ядер, дающих ключ к пониманию процессов, идущих в глубине атомного ядра. Б.С.Джелепов был создателем и главой отечественной научной школы ядерной спектроскопии. Под его руководством ядерная кафедра ЛГУ и другие ядерно-спектроскопические лаборатории страны, основу которых зачастую составлял «десант» наших выпускников (Объединенный Институт ядерной физики в Дубне, Всесоюзный НИИ метрологии в Ленинграде и пр.), превратились в научные центры мирового значения. В ЛГУ были сконструированы и построены оригинальные прецизионные приборы, выполненные на ювелирном уровне, и в свое время бывшие лучшими в мире. Измерялись энергия и интенсивность распада по разным каналам, форма и границы бета-спектров, гамма- и конверсионные спектры, квантовые характеристики основных и возбужденных уровней энергии ядер и периоды полураспада сотен нестабильных изотопов, часто впервые в мире.

Ядерные реакции и деление кафедры

В 1948 г. вышло постановление правительства об организации и строительстве в ЛГУ циклотронной лаборатории. Ее возглавлял до 1956 г. профессор Г.С.Кватер, затем старший научный сотрудник П.П.Зарубин. Первый циклотрон Р-7 был запущен в работу в 1957 г., а второй, пришедший ему на смену и поныне действующий У-120, — в 1963 году.

К середине 50-х годов ядерщики составляли более четверти всего состава НИИ физики университета.

На базе циклотронной лаборатории в 1957 году была создана кафедра ядерных реакций путем разделения кафедры ядерной физики на две половины. Другая половина стала называться кафедрой ядерной спектроскопии. Образно говоря, атака на ядро с целью его исследования шла как бы с двух сторон изнутри (кафедра ядерной спектроскопии) и снаружи (кафедра ядерных реакций). Но, конечно, это был единый исследовательский процесс. Кафедрой ядерных реакций в течение 30 лет руководил ее организатор профессор Ю.А.Немилов, а с 1987 г. — профессор П.П.Зарубин.

Кафедру ядерной спектроскопии возглавил Б.С.Джелепов. И лишь в 1992 г. кафедры объединились в одну кафедру ядерной физики, которую возглавил профессор К.А.Гриднев.

Переезд в Петергоф

В 1977 году спектроскописты и часть лабораторий ядерных реакций переехали в Петергоф. Значительное число исследователей переселившихся лабораторий стали ориентироваться на экспериментальную базу других институтов, городов и даже республик. Но вместе с тем отметим группу доцента В.А.Сергиенко, которая в сжатые сроки создала в Петергофе полупроводниковые спектрометры высокого класса. С их помощью были измерены вероятности захвата электронов атома ядром и энергии распада.

Е.П.Григорьевым были получены многочисленные результаты исследований способов разрядки и структуры многих радиоактивных изотопов, важные сведения о реакциях с нейтронами. Отметим также его работы по деформированным ядрам, удостоенные премии петербургского физического общества в 1993 г.

В.О.Сергеев занялся изучением гамма-лучей в реакции на пучке протонов и установил положение и свойства возбужденных уровней многих ядер.

Ю.В.Наумов (при участии О.Е.Крафт и других сотрудников) активно исследовал гамма-распад так называемых «аналоговых» состояний ядер, явления, в изучении которого ленинградцы были одними из первых в мире. Он же стал успешно применять лазеры в физике ядра.

Дальнейшие работы кафедры ядерных реакций

Не все лаборатории кафедры переехали, часть осталась в Ленинграде и они успешно проводили исследования в области ядерных реакций при относительно малых энергиях частиц.

Базой научных исследований, проводимых научными сотрудниками, преподавателями, аспирантами и студентами в области ядерных реакций является классический циклотрон У-120. Используется также более современный ускоритель — изохронный циклотрон с регулируемой энергией МГЦ-20. Ряд работ был выполнен на циклотронах Радиевого института, Гамбургского университета, университета АБО Академии (г.Турку), университета в г.Юваскюля (Финляндия). На кафедре силами сотрудников построен безжелезный бетатрон оригинальной конструкции, ускоряющий электроны до 5,5 МэВ. Работы в области более высоких энергий частиц выполняются на ускорителях Объединенного института ядерных исследований в г.Дубна.

Каждое новое поколение выпускников кафедры вносило и вносит свой вклад в совершенствование экспериментальных установок, разработку и реализацию новых методов исследования. В основном силами молодого поколения сотрудников осуществлена компьютеризация экспериментальных установок, разработаны программы для управления экспериментом и обработки экспериментальных данных.

Теоретические работы

Активную работу ведут теоретики кафедры. Они участвуют в анализе результатов, получаемых экспериментальными группами, и развивают собственную тематику. В.А.Крутовым выполнены пионерские работы по объяснению спин-орбитального потенциала. Развита новая теория ядра, успешно описывающая характеристики состояний ядер. Создана оригинальная теория вращения ядер. Развит единый подход к анализу взаимодействия нуклонов, альфа-частиц и тяжелых ионов с ядрами при низких энергиях. Коллективом теоретиков созданы вычислительные программы для анализа ядерных реакций в рамках различных методов, причем некоторые впервые в нашей стране (например, расчет ядерных реакций методом «искаженных волн»).

Теорию структуры атомного ядра разрабатывает В.М.Михайлов и его сотрудники. Ими выявлены законы «смешивания» ядерных состояний. Была развита теория ядерных вибраций, детально исследованы уровни особого типа (0+, 1+), многие интересные эффекты были предсказаны на основе общефизических законов сохранения, динамических симметрий. А.А.Листенгартену принадлежат фундаментальные работы по теории внутренней конверсии (то есть явления передачи энергии распада электрону, выбиваемому из оболочки атома), по аномальной конверсии, двойной конверсии. Совместно с Ф.Ф.Карпешиным созданы теории мезонной и резонансной конверсии. Им же (совместно с А.П.Фересиным) открыт новый вид электромагнитных моментов ядра, так называемых «тороидных переходных». В.А.Крутовым была создана теория внутренней конверсии в поле «электронного мостика». Большой цикл работ выполнил К.А.Гриднев и его сотрудники по теории коррелированного движения нуклонов в ядре и его изучения методом анализа прямых ядерных реакций. Впервые К.А.Гриднев применил разработанный им метод для исследования структуры легких ядер. Для изучения взаимодействия тяжелых ионов им было успешно использовано нелинейное (т.е. необычное) уравнение Шредингера.

Прикладные исследования

Большое развитие получили на кафедре и прикладные исследования, связанные с решением важных вопросов промышленности, медицины, техники. Основная часть этих исследований ведется с использованием циклотрона. Это — развитие новых эффективных методов выработки изотопов для медицины и техники, создания новых приборов обнаружения радиоактивного загрязнения и др. Полученные результаты имеют непосредственный выход в практику. Например, исследования стойкости материалов и приборов по отношению к радиоактивному облучению были использованы в Институте источников тока и научно-исследовательском Институте прикладной физики для усовершенствования технологии изготовления полупроводниковых приборов, а исследование износоустойчивости деталей радиоактивным методом привело к существенному увеличению ресурса судовых двигателей.

Учебная деятельность кафедры и публикации

За время существования ядерных кафедр ими выпущено более 1000 высококвалифицированных специалистов по ядерной физике, ныне успешно работающих в различных институтах и вузах, на промышленных предприятиях, в государственных и других учреждениях. На кафедрах прошли обучение много студентов из зарубежных стран. Так, только на кафедре ядерных реакций более 70-ти студентов из Кубы, Китая, Египта, Вьетнама, Чехословакии, Югославии, Польши, Болгарии, Румынии, Германии, Венгрии, Индонезии, Финляндии учились и защитили на кафедре дипломные работы.

Не меньше студентов, аспирантов и стажеров как из вышеперечисленных, так и других зарубежных стран (например, Англии) учились и на кафедре ядерной спектроскопии.

Студенты проходят производственную практику, выполняют дипломные работы также и в других учебных учреждениях Петербурга, а иногда и в Дубне под руководством сотрудников кафедры.

Среди выпускников кафедр ядерной физики 1 академик, 3 член-корреспондента Российской Академии наук, около 60-ти докторов наук, свыше 250 кандидатов наук, десятки наших питомцев становились потом директорами институтов, руководителями научных лабораторий и отделов. Более 120 кандидатских диссертаций защищено на кафедре сотрудниками, преподавателями и аспирантами кафедр и отдела ядерной физики НИИ физики университета.

Научно-организационная работа кафедры и международные связи

Активное участие принимали и принимают сотрудники кафедры в организации и работе общесоюзных, всероссийских и международных семинаров, симпозиумов, школ по ядерной физике, в том числе по нейтронно-дефицитным изотопам, по точным измерениям в ядерной спектроскопии, по избранным вопросам теории ядра.

Сотрудники кафедры и отдела ядерной физики принимают активное участие в различных научных программах и конкурсах. Так, в 1992 г. на конкурсе грантов из 20 грантов по ядерной физике для всей России обладателями четырех стали сотрудники кафедры.

Весьма широким является сотрудничество ученых кафедры с учеными других научно-исследовательских организаций, как нашего города (Радиевый институт, Институт ядерной физики, Физико-технический институт и др.), так и других городов (Москва — Курчатовский научный центр, НИИ ядерной физики МГУ, Киев — Институт ядерной физики, Харьков — Физико-технический институт, Алма-Ата — Институт ядерной физики, Дубна — ОИЯИ и др.).

Кафедра уже много лет сотрудничает с Гамбургским Университетом, Университетом АБО Академии (Финляндия), завязаны связи с ядерщиками университета г.Сант-Яго (Куба), Барселонского, Монреальского университетов, центра ядерных исследований в Юлихе (Германия) и др. Результаты международного сотрудничества весьма весомы. Например, сотрудничество с Гамбургским университетом обеспечило возможность сотрудникам кафедры работать на более совершенном циклотроне, опубликовано более 20 совместных работ.

Структура кафедры. Лаборатории и читаемые курсы

В коллектив ядерщиков входят сотрудники кафедры ядерной физики физического факультета университета и сотрудники отдела ядерной физики НИИ физики университета. Заведующим кафедрой и руководителем отдела является профессор К.А.Гриднев.

В настоящее время в составе кафедры ядерной физики действуют следующие лаборатории, в которых проводятся научные исследования и выполняются студенческие курсовые и дипломные работы, магистерские и кандидатские диссертации: лаборатория ядерной спектроскопии – зав. лаб. проф. В.М.Михайлов, лаборатория ядерных реакций – зав. лаб., в.н.с. А.Е.Антропов, лаборатория теоретической ядерной физики – зав. лаб. проф. К.А.Гриднев, лаборатория ядерной физики высоких энергий – зав. лаб. проф. Л.В.Краснов.

В.В.Лазарев, Я.В.Волков, А.Е.Антропов, П.П.Зарубин, К.А.Гриднев

Слева направо: В.В.Лазарев, Я.В.Волков, А.Е.Антропов, П.П.Зарубин, К.А.Гриднев

Кафедра выпускает бакалавров наук (после 4-х лет обучения и защиты выпускной работы), специалистов (после 5,5 лет обучения и защиты дипломной работы) и магистров наук (после 6,5 лет обучения и защиты магистерской диссертации).

Планы и перспективы

На кафедре на ближайшие годы разрабатывается цикл новых экспериментальных работ, планируется дальнейшее расширение тематики как экспериментальных, так и теоретических направлений по изучению физики ядра и по механизму ядерных реакций, по развитию и усовершенствованию методов исследования. Будут укрепляться связи с ядерными лабораториями Института ядерной физики (Гатчина), ОИЯИ (Дубна) и другими. Будет продолжена активная деятельность по созданию учебников и учебных пособий, по дальнейшему совершенствованию учебного процесса.

К XXI веку кафедра подошла в расцвете сил и надеется внести достойный вклад в решение новых актуальных проблем физики атомного ядра.

П.П.ЗАРУБИН, доктор физико-математических наук,
М.А.ЛИСТЕНГАРТЕН, доктор физико-математических наук


ПРЕДЫДУЩАЯ ПРЕДЫДУЩАЯ НАЗАД ОБРАТНО ВВЕРХ ВНИЗ ВВЕРХ СОДЕРЖАНИЕ СЛЕДУЮЩАЯ СЛЕДУЮЩАЯ