Э.А. Перельштейн

ТРИ ВСТРЕЧИ

Да, хорошо было за городом! X. К. Андерсен

Почему три? Ведь мы работали вместе больше тридцати лет и, конечно, за это время встреч у нас бьшо гораздо больше. Три - потому, что выбраны встречи на этапных временах коллективного метода ускорения ионов электронными кольцами, разработкой которого занимались Владимир Иосифович Векслер, а потом Владислав Павлович Саранцев с сотрудниками.

Впервые о коллективных методах ускорения заряженных частиц заговорили после докладов Г. И. Будкера, В.И. Векслера и Я.Б. Файнберга в 1956 году на конференции в Женеве. В.И. Векслер предложил использовать для ускорения ионов поля, возникающие при взаимодействии ионного сгустка с пучком электронов, потоком электромагнитного излучения, или собственные поля электрон-ионного сгустка. Эта идея предопределила исследования по коллективному ускорению ионов электронными кольцами. В результате поисков наиболее подходящего для реализации коллективного метода ускорения электронного сгустка В.И. Векслер нашел оптимальное решение. Он предложил ускорять ионы в плотных кольцах электронов, вращающихся с релятивистскими скоростями.

В 1962 году в Дубне, в Объединенном институте ядерных исследований, начались теоретические и экспериментальные исследования нового метода ускорения. Работа велась в Расчетно-теоретическом бюро. Такое название выбрал В.И. Векслер для нового подразделения в основанной им ранее Лаборатории высоких энергий. В августе 62-го и состоялась наша первая встреча с В.П. Саранцевым. В кабинете у В.И. Векслера они обсуждали вопросы создания установки для формирования электронных колец. В то время нужно было решить принципиальные проблемы реализации нового метода. Прежде всего требовалась теория, позволяющая утверждать, что необходимые для метода кольца могут существовать, не разваливаясь, как дымовые кольца у искусного курильщика. Интересно, что такая наглядная аналогия позднее даже использовалась в популярных изложениях нового метода. Требовались новые идеи: как работать с кольцами - как их получать, заполнять ионами, ускорять, и какие новые устройства для этого необходимы.

У меня в то время сложилось и по нынешний день остается впечатление, что наиболее близкими В. И. Векслеру людьми были среди теоретиков О. И. Ярковой (1935-1965) и из экспериментаторов В. П. Саранцев. За свои три года работы над теорией коллективного ускорения О. И. Ярковой внес чрезвычайно много основополагающих идей и в обоснование метода, и в теорию заряженной плазмы, которая только зарождалась в это время, и в решение практических вопросов, необходимых для экспериментальной проверки метода. Многим известен стиль работы В. И. Векслера с молодыми сотрудниками, когда он по несколько раз в день обсуждал с ними многочисленные новые мысли, которые появлялись у него с невероятной скоростью. В этом вихре идей и их обсуждений наиболее частыми собеседниками В.И. Векслера были В.П. Саранцев и О.И. Ярковой.

Обсуждение, на котором я присутствовал, касалось ключевой проблемы нового метода: какими должны быть способ и устройство для формирования нужных колец. Чтобы получать-электронные кольца с большими ускоряющими полями, В. И. Векслер и'В. П. Саранцев предложили использовать компрессию колец в растущем во времени магнитном поле в установке, названной ими адгезатором (адиабатический генератор заряженных тороидов). Заявка на изобретение нового способа формирования плотных электронных сгустков была сделана ими в январе 1963 года и опубликована в Бюллетене изобретений и открытий в 1975 году. Поскольку эта заявка определила на многие годы судьбы десятков, если не сотен людей, работавших над новыми методами ускорения, мне представляется интересным привести здесь в оригинале формулировку предмета изобретения: "I. Способ создания заряженного сгустка частиц кольцевой формы, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости сгустка, его формируют путем инжекции электронного пучка в слабофокусирующее быстро-нарастающее во времени магнитное поле с последующей инжекцией в кольцо медленных ионов. 2. Способ по п. 1. отличающийся тем, что плотность зарядов в сгустке и его характерные размеры изменяют путем изменения относительной энергии электронов и напряженности магнитного поля во времени".

Работы по созданию первого адгезатора и подготовка к сжатию колец были начаты в 1962 году под непосредственным руководством В. П. Саранцева. В камеру адгезатора вводили сильноточный релятивистский пучок электронов, который сворачивался в кольцо в слабофокусирующем магнитном поле. Магнитное поле нарастало во времени так, что кольцо сжималось в радиальном направлении. Одновременно при сжатии уменьшались размеры сечения и увеличивалась энергия электронов, что позволяло получать плотные кольца с большой ускоряющей способностью.

В сентябре 1966 года умер В.И. Векслер. В.П. Саранцев стал его преемником и возглавил все работы по электронным кольцам. Работать над коллективным методом ускорения в ОИЯИ становилось все труднее. Собственно говоря, организационные трудности в разработке нового метода были и до этого, но авторитет В. И. Векслера помогал успешно с ними справляться. К этому времени группа В. П. Саранцева завершила создание адгезатора и экспериментально подтвердила работоспособность предложенного ранее способа формирования плотных электронных колец. В.П. Саранцев решил провести встречу с активными разработчиками метода и обсудить, как работать дальше. Его предложения были тщательно продуманными, учитывали достижения, проблемы и интересы всего коллектива и, как потом оказалось, имели далеко идущие последствия. В тяжелой для нового метода ситуации он проявил себя как зрелый организатор, способный объединять и вести за собой людей в интересах дела. На этой встрече было решено. что начальный этап изучения проблемы, длившийся четыре года, пора завершать и выносить результаты на суд общественности. Доклад дубненской группы "Коллективное линейное ускорение ионов", представленный по просьбе авторов А.А. Коломенским на конференции в Кембридже (США) в 1967 году, был встречен с огромным интересом. В.П. Саранцев оказался прав: фактически с этого доклада начались повсеместные и интенсивные исследования коллективного метода ускорения ионов электронными кольцами.

После тщательной проработки предложенной в Дубне концепции коллективного ускорителя, его принципиальной схемы и параметров на симпозиуме 1968 году в Беркли (США) в мире была признана перспективность нового направления и начаты работы по программе коллективного ускорения протонов до высоких энергий. Экспериментальные исследования начались в США (Беркли, Мэриленд), ФРГ (Карлсруэ, Гаршинг), Японии, Италии, в институтах СССР (ИТЭФ - Москва, НИИЯФ - Томск). В.П. Саранцев становится одним из признанных лидеров коллективных методов ускорения. В Дубне продолжались интенсивные исследования, многочисленные визитеры посещали Отдел новых методов ускорения ОИЯИ, чтобы на месте посмотреть экспериментальную установку и обсудить общие проблемы. В Дубне проводились симпозиумы по всем направлениям развития коллективных методов ускорения. Участие в организации широкого международного сотрудничества становится одним из многих важных дел В.П. Саранцева.

К семидесятым годам в ходе интенсивной работы над коллективным методом с электронными кольцами в Дубне, Беркли и других центрах выяснились основные трудности формирования плотных электронных колец и связанные с ними ограничения на возможные параметры коллективного ускорителя протонов на высокие энергии. С учетом этих ограничений проект коллективного ускорителя не мог конкурировать с проектами, основанными на быстро развивавшейся криогенной ускорительной технике, на идее встречных пучков и т.п. Третья встреча относится к 1972 году, когда по инициативе В. П. Саранцева и при поддержке Г. Н. Флерова мы начали работы по созданию прототипа коллективного ускорителя тяжелых ионов. К этому времени наш коллектив значительно вырос, были построены лабораторный и экспериментальный корпуса. В их создание В. П. Саранцев внес такой же весомый вклад, как во все, чем он занимался. Занимался самозабвенно, не считаясь со временем, усталостью, полностью погружаясь в важные детали и подробности проблемы. Наши разговоры в это время в основном были связаны с новым проектом, который вобрал в себя весь полезный опыт, накопленный за предыдущие десять лет. Чтобы немного пояснить, почему было выбрано направление на тяжелые ионы, приведу ниже отрывок из нашей совместной статьи 1986 года:
"Коллективный метод ускорения тяжелых ионов привлекателен по следующим причинам. Во-первых,... коллективный метод дает выигрыш в эффективной напряженности ускоряющего поля. Во-вторых. выдерживая ионы внутри кольца длительное время, можно получать ионы с такой высокой степенью ионизации и в таком количестве, которые недостижимы в других источниках. Таким образом, эффективность коллективного ускорителя повышается и за счет увеличения отношения заряда иона к его массе. В-третьих, коллективный ускоритель обладает свойством универсальности по отношению к типу ускоряемых ионов. Практически на коллективном ускорителе тяжелых ионов можно ускорять ионы всех элементов Периодической системы Д. И. Менделеева и, что очень существенно, получать большие интенсивности ионных пучков тяжелых элементов вплоть до урана (интенсивность уменьшается пропорционально массовому числу ускоряемых ионов). В-четвертцх, при ускорении тяжелых ионов легче выполняются условия стабильности электронно-ионных колец".
Прототип коллективного ускорителя тяжелых ионов был построен в сжатые сроки, и началась напряженная работа по его запуску и наладке. Работа велась в две, а иногда и в три смены. В.П. Саранцев был всегда в пультовой и довольно часто - за пультом управления ускорителем. Несмотря на свое высокое положение в Институте и обилие административных обязанностей он принимал оперативные решения прямо на месте и непрерывно следил за их реализацией. Кроме того, каждый день он проводил рабочие совещания с участниками смен. Необыкновенная увлеченность делом, энергия и целеустремленность В. П. Саранцева передавалась всем участникам экспериментов, многие из которых навсегда запомнили это время как одно из самых ярких и содержательных в их работе.

Наибольшего накала обстановка достигала в экспериментах по ускорению тяжелых ионов, когда среди необозримого леса всплесков на экране осциллографа от тормозного излучения электронов в камере ускорителя В. П. Саранцев пытался выловить нужный сигнал, связанный с ускоренным электрон-ионным кольцом. Эта очень непростая охота за ускоренным кольцом, которая включала поиск нужных режимов, оптимизацию параметров установки и уйму других дел, продолжалась не один день и требовала огромного напряжения всех сил прежде всего от руководителя работ - В.П. Саранцева. И надо сказать, силы, настойчивости и умения вести эксперимент у него было, как говорится, не занимать. После предварительной настройки ускорителя проводились контрольные эксперименты с регистрацией ускоренных ионов. В 1977 году в ОИЯИ под руководством В.П. Саранцева на прототипе коллективного ускорителя были ускорены ионы азота и других элементов. Вместе с экспериментами по ускорению альфа-частиц на модели коллективного ускорителя в Дубне в 1971 году и успешными экспериментами в Гаршинге по коллективному ускорению электронными кольцами протонов и альфа-частиц в 1974 году эти эксперименты продемонстрировали работоспособность коллективного метода ускорения Векслера-Саранцева. Однако создавать коллективный ускоритель было еще рано. Коллективный метод очень сложен в реализации. Требовалась новая экспериментальная исследовательская программа, для того чтобы ответить на вопросы, возникшие при работе с прототипом коллективного ускорителя. К глубокому сожалению участников этой увлекательной работы (как в Дубне, так и за рубежом), институты, где велись эти исследования, не были готовы поддержать их. Быстрого выхода найти не удалось, и, хотя не все возможности коллективного метода были исследованы, работы во всех центрах были практически свернуты.

Но все же работы по другим схемам коллективного метода ускорения продолжаются во всем мире, так как это один из перспективных и привлекательных путей к ускорителям будущего. Разработка коллективного метода ускорения ионов электронными кольцами, которой так много времени, сил и таланта отдал В.П. Саранцев, существенно повлияла на развитие физики и техники сильноточных электронных пучков и их приложений, так же как и на современные достижения в создании традиционных ускорителей заряженных частиц. Трудно переоценить вклад В.П. Саранцева в современную ускорительную физику и его влияние на развитие новых направлений в этой области.

ПЕРЕЛЬШТЕЙН Элкуно Аврумович - начальник сектора Лаборатории ядерных реакций. Доктор физико-математических наук, профессор. Работает в ОИЯИ с 1962 г.