Сесил Пауэлл

Биография

Английский физик Сесил Фрэнк Пауэлл родился в Тонбридже (графство Кент), в семье дочери школьного учителя Элизабет Кэролайн (в девичестве Бисакр) Пауэлл и оружейного мастера Фрэнка Пауэлла. Судебная тяжба по поводу случайного выстрела разорила отца, и семья начала испытывать финансовые трудности. П. учился в местной начальной школе до тех пор, пока в возрасте одиннадцати лет не получил стипендию, позволившую ему учиться в Джадд-скул в Тонбридже, где один из учителей сумел пробудить у него интерес к физике. Великолепно успевавший по всем предметам, П. добился стипендии, позволившей ему поступить в Сидней-Сассекс-колледж в Кембридже, который он и закончил в 1925 г. с наивысшими отличиями по физике.

Хотя ему предлагали место учителя, П. предпочел остаться в Кембридже, где поступил в аспирантуру к Ч.Т.Р. Вильсону и Эрнесту Резерфорду. В своем первом самостоятельном исследовании П. попытался усовершенствовать камеру, изобретенную Вильсоном в 1911 г., в надежде, что это позволит регистрировать ядерные частицы с более высокой энергией. Попытки закончились неудачей, но в ходе своих экспериментов он стал глубже разбираться в процессах конденсации газов в камере Вильсона. За свою работу П. в 1927 г. получает докторскую степень.

В следующем году П. становится ассистентом-исследователем у А.М. Тиндала в Бристольском университете. В 1931 г. он начинает читать лекции по физике, затем следуют назначения на должности старшего лектора по физике (1946), профессора физики (1948) и директора университетской физической лаборатории (1964). С 1964 по 1967 г. он занимает также пост вице-канцлера университета.

В Бристоле П. начал свои исследования с измерений движения ионов в газах. Тиндал, считая, что будущее университета зависит от исследований по ядерной физике, обратился к П. с просьбой взять на себя руководство строительством ускорителя – проекта, которым П. занимался до 1939 г. В 1936 г. он на несколько месяцев прерывает свою работу, чтобы отправиться в качестве сейсмолога с британской научной экспедицией на остров Монтсеррат в Вест-Индию, поскольку правительство опасалось возможного катастрофического извержения вулкана (к счастью, не состоявшегося).

Вскоре после завершения строительства ускорителя П. заинтересовался возможностями использования фотопластинок для детектирования треков (следов) электрически заряженных частиц. Хотя этот метод применялся и раньше, ученые отказались от него, так как считали, что фотографические эмульсии не позволяют получать точные и надежные результаты. Большинство последующих исследований было связано с использованием камеры Вильсона.

П., однако, был убежден, что фотоэмульсия может служить средством для точных измерений в физике элементарных частиц, поскольку она позволяет фиксировать трек любой заряженной частицы, проходящей через эмульсию, в то время как в камере Вильсона можно наблюдать треки лишь в течение весьма коротких периодов времени. В конце 30-х гг. П. убедил специалистов по фотографии разработать новые, более чувствительные эмульсии, предназначенные специально для физических исследований, и закупил высококачественные немецкие микроскопы для изучения фотопластинок. Но, несмотря на все усилия, результаты первоначальных исследований П. были разочаровывающими.

После начала второй мировой войны (1939) П. и его коллеги приняли участие в Британском проекте по атомной энергии, занимаясь измерениями энергии нейтронов. В послевоенное время, возобновив работы по детектированию частиц, П. убедил фирмы по производству фотоматериалов «Ильфорд» и «Кодак» заняться созданием специальных эмульсий и новых методов проявления пленки для фиксации треков ядерных частиц. В 1946 г. Ильфордская лаборатория усовершенствовала эмульсию, и это позволило получать более отчетливые изображения треков частиц и проводить измерения с большей надежностью. С помощью новой эмульсии П. занялся исследованием космических лучей в Пиренеях: выбор значительной высоты над уровнем моря (около 3000 м) объясняется тем, что земная атмосфера мешает многим частицам космических лучей приблизиться к Земле.

В 1947 г. вместе с коллегами он открывает в космических лучах новую заряженную частицу – пи-мезон, или пион. Масса пиона в 273 раза больше, чем масса электрона, и составляет примерно одну седьмую массы протона. Пион – частица короткоживущая и распадается на мюон (частицу, родственную электрону) и нейтрино (частицу без массы и электрического заряда). Пион в основном ответствен за взаимодействие между протонами и нейтронами и не дает атомному ядру распасться. Открытие пиона было предсказано в 1935 г. японским физиком Хидэки Юкавой и привело впоследствии к обнаружению многих других субатомных частиц. П. и его сотрудники открыли также К-мезоны, которые тяжелее пи-мезонов, обладают еще меньшим временем жизни и также участвуют в тех силах, которые удерживают частицы атомного ядра от распада.

Расширяя поиск космических частиц, П. запускает фотографические пластинки в более высокие слои атмосферы сначала с помощью шаров-зондов, а затем и с помощью ракет. В 1952 г. он переносит запуск зондов в бассейн Средиземного моря, где благоприятные погодные условия позволяют осуществлять более продолжительные полеты зондов. В запуске зондов, их возвращении и анализе фотопленок с целью обнаружения треков новых частиц с П. сотрудничали ученые из многих стран Европы.

П. был удостоен Нобелевской премии по физике 1950 г. «за разработку фотографического метода исследования ядерных процессов и открытие мезонов, осуществленное с помощью этого метода». При презентации лауреата А. Линд, член Шведской королевской академии наук, сказал: «П. заслуживает особой благодарности, ибо он убедительно показал, что открытия фундаментального значения могут совершаться с помощью простейшей аппаратуры (в данном случае особые ядерные эмульсии, разработанные под его общим руководством) и микроскопов».

После получения Нобелевской премии П. продолжает заниматься исследованием космических лучей, расширяя рамки международных проектов, нацеленных на изучение этого круга явлений. Он проводит также исследования, связанные с применением ускорителей. Глубоко сознавая социальную ответственность ученого, он все более активно сотрудничает в научных организациях, занимающихся проблемами нераспространения ядерного оружия. В бытность президентом Ассоциации научных работников (1952...1954) он требовал, чтобы британское правительство предприняло шаги к запрещению атомного оружия. В 1955 г. П. убедил еще восемь выдающихся ученых, в том числе Альберта Эйнштейна, подписать обращение Бертрана Рассела, в котором народы мира предупреждались об ужасах ядерной войны и содержался призыв к созыву конференции по разоружению. П. был также членом Пагуошского движения и участвовал в пленарных заседаниях первой Пагуошской конференции в 1957 г.

В 1932 г. П. женился на Изабель Терезе Артнер из Гамбурга, с которой его познакомил Макс Дельбрюк. У супругов две дочери. П. скоропостижно скончался во время отпуска, который он проводил в Милане (Италия).

П. был удостоен многих почетных званий и медалей, в том числе медали Хью-за (1949) и Королевской медали (1961) Лондонского королевского общества и золотой медали имени Ломоносова АН СССР (1967). Он состоял членом Лондонского королевского общества и иностранным членом многочисленных научных обществ всего мира. В 1961...1963 гг. он был председателем Комитета по научной политике ЦЕРНа (Европейского центра ядерных исследований), университеты Дублина, Бордо и Варшавы присвоили ему почетные ученые степени.