Ця стаття була опублікована у 185-му номері журналу The Universe Space Tech. Її авторка — Ольга Ісаєва, кандидатка історичних наук, історикиня науки й техніки
До 2022 року Україна не мала власних лауреатів Нобелівської премії, однак це не означає, що українці є менш талановитими та їхній внесок у світову науку є не таким суттєвим у порівнянні з громадянами провідних держав світу. Наші земляки неодноразово отримували найвищу наукову нагороду як представники інших країн.
Одним із плеяди геніїв у науці є яскравий виходець з України Георгій Харпак (1924-2010). Після отримання французького громадянства він став відомим як Жорж Шарпак — фізик-винахідник і експериментатор, який здійснив справжню революцію в пошуку та реєстрації елементарних частинок.
Дитинство на Рівненщині
Майбутній вчений народився та провів перші дитячі роки в місті Дубровиця на Рівненщині, за його словами, «в долинному українському містечку», що здавна було героєм давньоруських літописів. Цікаво, що дубровичани зберігають спогади однолітків Георгія про спільні ігри в м’яча, дитячі пригоди та, звичайно, про його феноменальні здібності й жагу до навчання, через які шкільна вчителька неодноразово розмовляла з батьками, рекомендуючи відправити хлопця до кращої школи та отримати більш глибоку освіту. Ще в ранньому дитинстві майбутньому науковцю довелося багато мандрувати: два роки прожив із родиною в Палестині, а в підлітковому віці потрапив спочатку до Варшави, потім — до Франції, вступив до паризької комунальної школи, яку закінчив завдяки блискучим математичним здібностям екстерном і, сповнений мрій і сподівань, планував подальше навчання.
За мить до розстрілу
За спогадами самого Георгія, нацистська катастрофа 1939 року перевернула все його життя. В ті страшні часи майбутній учений неодноразово опинявся буквально на волосині від смерті. Польський єврей за національністю, він сповна витерпів утиски перших років війни, й лише міцні політичні зв’язки допомогли його родині уникнути неминучого фізичного знищення. Харпак долучився до Руху опору, отримав звання лейтенанта Французьких внутрішніх сил, а згодом був заарештований і переведений до горезвісного табору Дахау. І лише володіння шістьма іноземними мовами та справді щасливий збіг обставин допомогли йому уникнути розстрілу при масовому знищенні поранених полонених або за кілька днів перед поразкою німців і остаточним звільненням табору. Вже набагато пізніше вчений, пригадуючи ті події, жартував, що по-справжньому тоді ризикував життям, добираючись до родини в американських військових вантажівках із водіями, всуціль закоханими в ризик і спорт.
Пліч-о-пліч із зірками ядерної фізики
Повоєнна Франція потребувала фахівців-фізиків, тому уряд усіляко сприяв відновленню школи теоретичної фізики в країні, відправляючи кращих учнів на стажування до провідних лабораторій світу. Саме тому Георгій, захопившись цією наукою, усвідомив перспективність галузі та вирішив змінити напрям освіти й одночасно з навчанням на цивільного інженера в Національній вищій гірничій школі Парижа почав опановувати фізику й продовжив навчання у Французькому коледжі.
Блискучі знання та бойове минуле допомогли юнаку увійти до штату Лабораторії ядерної хімії Фредеріка Жоліо-Кюрі (Георгій навчався у корифея ядерної фізики особисто), отримати ступінь доктора наук із фізики та згодом, у 1959 році, завдяки кільком вдалим розробкам потрапити до Європейського центру ядерних досліджень у Женеві (CERN). У складі міжнародної команди науковців Георгій Харпак здійснював різні дослідження на першому прискорювачі частинок і опинився в середовищі дружнього спілкування провідних фізиків-теоретиків. У конструктивних дискусіях і безперервному обміні знаннями вони вчилися створювати продуктивні багатонаціональні команди, що іноді об’єднували тисячі вчених та інженерів, які здійснювали найвизначніші на той час відкриття в галузі ядерної фізики. Одну з таких команд дослідник буде очолювати в найближчому майбутньому — цей фактор він вважав доленосним у своєму науковому успіху. До сфери інтересів Георгія Харпака входили експерименти з розщеплення ядра та розробка детекторів для реєстрації ядерних частинок.
Винахід «із родзинкою»
Швидкий прогрес експериментів у фізиці елементарних частинок потребував приладів, які б не тільки найточніше проводили реєстрацію частинок, а й забезпечували оперативний аналіз результатів експериментів, що зрештою допомогло би вченим зрозуміти глибинні властивості матерії. Наприклад, нестабільна елементарна частинка мюон, яка реєструється в космічному випромінюванні, може існувати лише кілька мільйонних долей секунди, тоді як іскрова камера, що використовувалася на той час у подібних експериментах, отримувала всього близько сотні зображень на секунду. Всі поставлені завдання вирішив прилад, розроблений 1968 року особисто Георгієм Харпаком. Пізніше він отримав назву «камера Шарпака» — той самий прототип детектора іонізуючого випромінювання, який встановлюють у сучасних прискорювачах частинок.
Ідея Харпака була геніально простою: потрібно лише зібрати величезну кількість рамок Гейгера та прибрати перетинки між ними. Результатом експериментів стала багатодротинкова пропорційна камера (MWPC), що мала вигляд найгустішого сита розташованих паралельно тонесеньких анодних дротинок, радіус яких не перевищував 20 мкм. Згори та знизу вчений помістив катодні площини й заповнив отриману невеличку конструкцію (всього близько 10×10 см) інертним газом. Висока щільність дротинок надавала можливість реєстрації набагато більшої кількості частинок, ніж це робили попередні покоління детекторів (наприклад, ядерна фотоемульсія Поуеля, камера Вільсона чи бульбашкова камера Глейзера й Альвареса). Кожна дротинка функціонувала незалежно від інших, а результати експериментів накопичувалися й опрацьовувалися за допомогою комп’ютера, тому швидкість збору інформації у порівнянні з попередніми приладами збільшувалася в мільйони разів! І саме поєднання чутливості детектора та швидкості комп’ютера стало справжньою родзинкою винаходу, адже до того часу експериментатори обходилися без кібердопомоги та проводили підрахунки власноруч. Також камера Шарпака дала змогу не лише вивчати величину іонізації, а й визначати точні координати проходу частинок шляхом відстеження трас іонізованого газу. Тобто застосування таких камер дозволило відновити просторову картину слідів часток.
Георгій Харпак особисто створював технологію виготовлення камери, підбирав матеріали, вдосконалював ключові вузли приладу, розробляв комп’ютерні алгоритми опрацювання сигналів. Пізніше він пригадував, що здійснення винаходу відбулося саме завдяки його затятій незгоді з думкою більшості працівників CERN, які категорично не вірили в ідею поєднання рівнолежних дротин у газі під напругою та пророкували Георгію виникнення явища резонансу всіх дротин одночасно при проходженні навіть однієї частинки. Однак ані колеги, ані керівники не заважали експериментам через їхню невелику собівартість.
Завдяки винаходу Георгія Харпака стали можливими дослідження рідкісних взаємодій частинок і складних ядерних реакцій. Камера Шарпака зіграла вирішальну роль у відкритті J/ᴪ-частинки Бертоном Ріхтером і Семюелом Тінгом, проміжних векторних бозонів Карлом Руббіа та Сімоном ван дер Меєром, у доведенні існування кварка, інших гучних відкриттів у галузі нейтринної фізики. Вчений постійно доопрацьовував і вдосконалював прилад, створюючи більш потужні детектори явищ фізики елементарних частинок, розробив дрейфову, часопроєкційну камери, багаторазрядний лавинний детектор, газовий детектор із твердим фотокатодом тощо.
Результати наполегливих експериментів ученого закономірно отримали найвище визнання у світовій науці. 1992 року Шведською королівською академією наук Георгію Харпаку було присуджено Нобелівську премію з фізики «за винахід і вдосконалення детекторів частинок, зокрема багатодротинкової пропорційної камери». Підтвердженням цьому є й інші почесні наукові нагороди — наприклад, Срібна медаль CNRS (1960), премія Жана Рікарда (1973), премія Комісії з атомної енергетики Королівської академії наук (1984).
У наш час камера Шарпака з успіхом застосовується в медицині, біології та промисловості, вона дозволила вдосконалити радіобіологічні методи лікування онкохвороб, зменшивши дозу опромінення більш ніж у 10 разів. Результати експериментів ученого використовуються в сейсмологічному обладнанні, в апаратах реєстрації серцевих імпульсів астронавтів NASA, допомагають досліджувати структуру ДНК. Цікаво, що подальшим розробкам Георгія Харпака значно сприяли отримані ним нобелівські кошти.
З Україною в серці
Шляхи до світового визнання будь-якого науковця є багато в чому схожими. Не тільки глибокі знання та потяг до пізнання світу перетворює пересічну людину на справжнього вченого. Велику роль відіграють і часи дитинства, що залишають світлий відбиток, наповнюючи душу яскравими барвами перших вражень і проникненням у самобутню культуру рідних місць. Георгій дуже любив Україну, постійно згадував щасливі миті, друзів, добрих учителів, свого вірного песика. В мемуарах визнавав великий вплив старовинної української пісні, яка пройшла світлою ниткою крізь його життя. Спогади про українські народні пісні, що супроводжували людей під час праці та відпочинку, вчений сприймав як яскравий флешбек з дитинства, що завжди освітлював думки та надихав на роботу.
У листуванні з земляками Георгій виказував наміри відвідати Дубровицю, однак цим планам так і не судилося здійснитись: у вересні 2010 року вчений помер. Ніби відчуваючи, що повернутися в рідні місця вже не доведеться, в одному з інтерв’ю він сказав: «Коли не стелиться шлях на українські терени, я кличу Україну до себе. І вона щоразу приходить — із мого серця». Отже, вчений вважав себе справжнім українцем за місцем народження та покликом душі.
Чорнобильську трагедію Георгій Харпак сприйняв як особисту й виступив із пропозицією допомогти в діагностиці та лікуванні променевої хвороби. Але жаданій допомозі для тисяч постраждалих завадило рішення радянської влади за всіляку ціну замовчати трагедію. Тому не дивні активні висловлювання Георгія у пресі стосовно того, що після Чорнобиля слід зневажати тих, хто стверджує, начебто системи безпеки є бездоганними й люди зможуть повністю контролювати ядерні реакції.
До кінця свого життя дослідник, уже ставши дійсним членом багатьох академій наук по всьому світу, вів активну просвітницьку роботу у звичайних школах, заохочуючи дітей до вивчення точних наук, шукав гармонію в науці, додаючи до експериментів обов’язкову нотку творчості й гумору, був активним противником розповсюдження ядерної зброї.
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Долучайтеся: https://t.me/ustmagazine
