22 августа 2023 года исполняется 110 лет со дня рождения Бруно Максимовича Понтекорво – выдающегося итальянского и советского ученого. Более сорока лет он прожил в Дубне и проработал в Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ. Знаменитого физика не стало в 1993 году, но интерес к его жизни и научным исследованиям не угасает: книги и фильмы о жизни Бруно Понтекорво продолжают выходить и сегодня. Их список внушителен. Почему нам до сих пор интересна жизнь ученого, почему о нем все еще пишут книги и снимают фильмы, рассказывает подборка материалов Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ.
Бруно Понтекорво родом из большой семьи: восемь детей, из которых один стал знаменитым физиком, второй — успешным режиссером, третий — известным генетиком. Жили они в итальянской Пизе, сейчас здесь есть улица Пеллегрино Понтекорво,названная в честь дедушки Бруно, выдающегося предпринимателя, основателя сети текстильных фабрик. Мать Мария Марони (1884-1975) была дочерью главврача миланской больницы, отец Массимо Понтекорво (1877-1958) продолжал семейный текстильный бизнес.
Удивительное совпадение: сейчас в одном из зданий фабрики Понтекорво находится физический факультет Пизанского университета.
Старший ребенок в семье, Гуидо, получил высшее образование в области сельского хозяйства в Пизанском университете, заинтересовался генетикой. В 1945 году стал директором отдела генетики Университета Глазго, а в 1968 году начал работать в Фонде исследования рака в Лондоне. В 1978 году Королевское общество наградило его медалью Дарвина за вклад в изучение генетики.
Джилло Понтекорво, пятый ребенок, бросил учебу в университете Пизы, в 1940 году переехал в Париж, где вместе с братом Бруно часто посещал среду итальянских политических эмигрантов и окунулся во французский культурный мир. Здесь он сделал первые шаги в кино как режиссер. Известные фильмы Джилло Понтекорво: «Капо», «Битва за Алжир», «Кеймада», «Операция «Чудовище». Неоднократно награждался призами кинофестивалей.
Бруно был четвертым ребенком. «Родители, люди консервативные, были довольно авторитарны и имели весьма определенные мнения о каждом из нас: по их мнению Гуидо был самым умным из детей, Паоло — самым серьезным, Джулиана — самой воспитанной, Бруно — самым добрым, но и самым ограниченным, что было видно по его глазам, добрым, но лишенными ума… Думаю, что этому мнению я обязан своей застенчивостью, комплексом неполноценности, который преследовал меня почти всю мою жизнь» (Б. Понтекорво, «Una Nota Autobiografica»).
Бруно хорошо учился в школе. Больше всего на свете любил большой теннис, в 16 лет был приглашен в юношескую сборную Италии по теннису и должен был поехать на сборы во Францию, но родители не пустили. В 16 лет, после окончания лицея, стал студентом инженерного факультета университета Пизы, где отучился два года.
«Я поступил на инженерный факультет Университета гор. Пиза, и в течение двух лет у меня были приличные отметки. Однако, мне не нравилось черчение, и я решил бросить технику и перейти на третий курс физического факультета. Мой брат Гуидо авторитетно меня поддержал: «Физика! Значит, тебе придется ехать в Рим. Там находятся Ферми и Разетти! Я поехал в Рим, где Ферми и Разетти устроили мне неофициальный экзамен. После экзамена, во время которого я очевидно показал весьма посредственные знания, Ферми высказал некоторые замечания, которые определили выбор моей профессии и которые стоит здесь привести: “Физика одна, но, по несчастью, сегодня физики делятся на две категории, теоретиков и экспериментаторов. Если теоретик не обладает исключительными способностями, то его работа лишена смысла. Что же касается экспериментальной физики, здесь существует возможность полезной работы, даже если личность обладает средними способностями”.
Таким образом, я поступил на третий курс Физико-математического факультета Римского университета» (Б. Понтекорво Una Nota Autobiografica).
Бруно Понтекорво стал студентом La Sapienza в 1931 году, защитил диплом в 1933 году, в 20 лет, что по тем временам (да и сейчас тоже) было редкостью.
В Университете La Sapienza Бруно Понтекорво оказался в группе, руководимой Энрико Ферми: сначала как студент, а потом как сотрудник. Журналисты окрестили группу «Парни с улицы Панисперна» — на ней находился Институт физики. В группу входили Эдоардо Амальди, Франко Разетти, Эмилио Джино Сегре и Этторе Майорана. Э. Майорана занимался теоретической частью исследований. В 1934 году к ним присоединились Бруно Понтекорво и Оскар Д’Агостино.
Первоначально исследования «ребят с улицы Панисперна» были посвящены атомной и молекулярной спектроскопии, затем группа сосредоточилась на изучении атомного ядра.
Во время работы в группе Ферми Понтекорво стал соавтором открытия эффекта замедления нейтронов, имевшего огромное дальнейшее практическое применение, в том числе для работ в области ядерного вооружения. Все участники группы были включены в число авторов полученного на изобретение патента, и все, кроме Понтекорво, в дальнейшем получили значительное вознаграждение от продажи патента правительству США.
Группа распалась в 1938 году после прихода к власти фашистов, большая часть ее участников эмигрировала. Всю жизнь Бруно Понтекорво с глубокой признательностью и уважением вспоминал Энрико Ферми: «Ферми не только учил физике своих учеников. Своим личным примером Ферми передал им свою глубокую страсть к физике, в которой он прежде всего любил и подчеркивал простоту. Он учил понимать дух и этику науки. У Ферми я научился презирать научный авантюризм и субъективизм, не одобрять атмосферу «охоты за открытиями», царящую в некоторых исследовательских институтах, и относиться с антипатией к тем, кто в физике усложняет дела, вместо того, чтобы их упрощать» (Б. Понтекорво Una Nota Autobiografica).
В 1971 году под редакцией Б.М. Понтекорво вышли научные труды Э. Ферми в двух томах и отдельным изданием биография Э. Ферми его авторства.
Сам Понтекорво уехал из Рима еще до распада группы, в 1936 году, получив премию Министерства национального образования Италии для стажировки за границей. Он отправился на работу во Францию, где работал в Институте радия, в лаборатории Ирен и Фредерика Жолио-Кюри. Бруно Понтекорво считал Жолио-Кюри своим вторым после Ферми учителем.
В Париже Понтекорво заинтересовался ядерной изомерией, предсказал существование стабильных (относительно бета-радиоактивности) ядерных изомеров и в 1938 году экспериментально нашел первый пример: кадмий, возбужденный быстрыми нейтронами. В 1939 году совместно с А.Лазаром ему удалось получить бета-стабильные изомеры путем облучения стабильных ядер непрерывным спектром рентгеновского излучения высокой энергии. Эта работа понравилась Ф.Жолио-Кюри, а также Э.Ферми, который прислал поздравление с «отличным результатом исследования». За исследования изомерии Б.Понтекорво получил премию Кюри-Карнеги.
К сожалению, война прервала и парижский период жизни Понтекорво: 13 июня 1940 года Бруно Понтекорво, его брат Джилло и несколько их близких и коллег на велосипедах выехали из Парижа в Тулузу, где жила сестра Бруно Джулиана. 14 июня в Париж вошли немецкие войска.
Энрико Ферми умер в 1954 г., так что после отъезда Бруно Понтекорво в СССР они больше не виделись. А вот с Фредериком Жолио-Кюри Понтекорво встретился во время его визита в ОИЯИ в 1958 году. Сохранилась фотография, где Жолио-Кюри, увидев Понтекорво на крыльце дирекции ОИЯИ, в изумлении вздымает руку. О чем разговаривали ученые после долгой разлуки, мы можем только гадать.
«В 1940 г., после поражения Франции, я поступил на работу в частную американскую фирму и поехал в Оклахому (США), где в течение двух лет занимался реализацией геофизического метода зондирования нефтяных скважин, так называемого метода нейтронного каротажа, который до сих пор продолжает играть заметную роль в экономике нефтяных полей во всем мире. Кстати, нейтронный каротаж, мной изобретенный и реализованный на практике, занимает первое место в хронологии важных практических применений нейтрона (1941 г.)» (Б. Понтекорво Una Nota Autobiografica).
«Отец очень гордился своим изобретением нейтронного каротажа — метода разведки нефти, потому что поиск нефти с помощью нейтронов оказался первым применением замедления нейтронов, открытого группой Энрико Ферми, и именно в мирных целях», – вспоминает Джиль Понтекорво.
До приезда Понтекорво компания Well Surveys Inc. использовала для геологоразведки метод гамма-каротажа: исследование горных пород, через которые проходит скважина, с помощью регистрации гамма-излучения естественных радиоактивных элементов в этих породах. В скважину опускают детектор гамма-излучения, который преобразует попавшие в него гамма-кванты в электрический сигнал. Чем выше гамма-радиоактивность пород, тем сильнее сигнал.
Понтекорво предложил опускать в геологическую скважину источник нейтронов и детектор. Источник облучал породы, окружающие скважину, детектор регистрировал ответное излучение. В лаборатории ученый сконструировал искусственную скважину, моделируя таким образом реальные полевые исследования. В рамках разработанного Понтекорво метода использовались два разных способа работы с источниками нейтронов: нейтронный гамма-каротаж и нейтрон-нейтронный каротаж. Первые результаты работы были опубликованы в 1941 году в журнале Oil and Gas Journal, в статье Neutron well logging. A new geological method based on nuclear physics («Нейтронный каротаж. Новый геологический метод на основе ядерной физики»).
В 1942 году Бруно Понтекорво встретился со своим учителем Энрико Ферми и рассказал ему о своем опыте использования нейтронов в геологии. В это время Ферми в условиях строжайшей секретности руководил строительством первого в мире ядерного реактора, запущенного в декабре 1942 года в Чикаго. Понятна гордость, с которой впоследствии Понтекорво писал о том, что метод нейтронного каротажа стал первым практическим применением открытия замедления нейтронов. Ядерный реактор Ферми в этой хронологии стал только вторым.
Всего по итогам работы в компании Well Surveys Inc. Понтекорво написал около сорока отчетов, две научные статьи и четыре заявки на патенты.
«Денег, однако, я заработал очень мало, поскольку, как раз когда посыпались выгодные предложения частных фирм, я решил принять предложение занять место исследователя в англо-франко-канадском атомном проекте Tube Alloys» (Б. Понтекорво, Una Nota Autobiografica).
22.08.2023