Эта статья была опубликована в 185-м номере журнала The Universe Space Tech. Ее автор — Ольга Исаева, кандидат исторических наук, историк науки и техники
До 2022 года Украина не имела собственных лауреатов Нобелевской премии, однако это не означает, что украинцы менее талантливы, а их вклад в мировую науку не столь существенный по сравнению с гражданами ведущих держав мира. Наши земляки неоднократно получали высшую научную награду как представители других стран.
Одним из плеяды гениев в науке является яркий выходец из Украины Георгий Харпак (1924-2010). После получения французского гражданства он стал известен как Жорж Шарпак — физик-изобретатель и экспериментатор, совершивший настоящую революцию в поиске и регистрации элементарных частиц.
Детство на Ровенщине
Будущий ученый родился и провел первые детские годы в городе Дубровица на Ровенщине, по его словам, «в долинном украинском городке», издавна бывшем героем древнерусских летописей. Интересно, что дубровичане хранят воспоминания сверстников Георгия о совместных играх в мяч, детских приключениях и, конечно, о его феноменальных способностях и жажде обучения, из-за которых школьная учительница неоднократно разговаривала с родителями, рекомендуя отправить парня в лучшую школу и дать ему больше образования. Еще в раннем детстве ему пришлось много путешествовать: два года прожил с семьей в Палестине, а в подростковом возрасте попал сначала в Варшаву, затем — во Францию, поступил в парижскую коммунальную школу, которую окончил благодаря блестящим математическим способностям экстерном и, полон мечты и надежд, планировал дальнейшее обучение.
За мгновение до расстрела
По воспоминаниям самого Георгия, нацистская катастрофа 1939 года перевернула всю его жизнь. В те страшные времена будущий ученый неоднократно оказывался буквально на волоске от смерти. Польский еврей по национальности, он в полной мере испытал притеснения первых лет войны, и только крепкие политические связи помогли его семье избежать неизбежного физического уничтожения. Харпак присоединился к Движению сопротивления, получил звание лейтенанта Французских внутренних сил, а затем был арестован и переведен в пресловутый лагерь Дахау. И только владение шестью иностранными языками и действительно счастливое стечение обстоятельств помогли ему избежать расстрела при массовом уничтожении раненых пленных или за несколько дней до поражения немцев и окончательного освобождения лагеря. Уже гораздо позже ученый, вспоминая те события, шутил, что по-настоящему тогда рисковал жизнью, добираясь до семьи в американских военных грузовиках с водителями, сплошь влюбленными в риск и спорт.
Плечом к плечу со звездами ядерной физики
Послевоенная Франция нуждалась в специалистах-физиках, поэтому правительство всячески способствовало восстановлению школы теоретической физики в стране, отправляя лучших учащихся на стажировку в ведущие лаборатории мира. Именно поэтому Георгий, увлекшись этой наукой, осознал перспективность отрасли и решил изменить направление образования. Одновременно с обучением на гражданского инженера в Национальной высшей горной школе Парижа он начал овладевать физикой и продолжил обучение во Французиком колледже.
Блестящие знания и боевое прошлое помогли юноше войти в штат Лаборатории ядерной химии Фредерика Жолио-Кюри (Георгий учился у корифея ядерной физики лично), получить степень доктора наук по физике и впоследствии, в 1959 году, благодаря нескольким удачным разработкам попасть в Европейский центр ядерных исследований в Женеве (CERN). В составе международной команды ученых Георгий Харпак осуществлял различные исследования на первом ускорителе частиц и оказался в среде дружеского общения ведущих физиков-теоретиков. В конструктивных дискуссиях и непрерывном обмене знаниями они учились создавать продуктивные многонациональные команды, иногда объединявшие тысячи ученых и инженеров, которые осуществляли самые выдающиеся в то время открытия в области ядерной физики. Одну из таких команд исследователь будет возглавлять в ближайшем будущем — этот фактор он считал судьбоносным в своем научном успехе. В сферу интересов Георгия Харпака входили эксперименты по расщеплению ядра и разработка детекторов для регистрации ядерных частиц.
Изобретение «с изюминкой»
Быстрый прогресс экспериментов в области физики элементарных частиц вызывал необходимость в приборах, которые бы не только точно производили регистрацию частиц, но и обеспечивали оперативный анализ результатов экспериментов, что, в конечном счете, помогло бы ученым понять глубинные свойства материи. Например, нестабильная элементарная частица мюон, регистрируемая в космическом излучении, может существовать лишь несколько миллионных долей секунды, тогда как искровая камера, использовавшаяся в то время в подобных экспериментах, получала всего около сотни изображений в секунду. Все поставленные задачи решил прибор, разработанный в 1968 году лично Георгием Харпаком. Позже он получил название «камера Шарпака» — тот самый прототип детектора ионизирующего излучения, устанавливаемый в современных ускорителях частиц.
Идея Харпака была гениально простой: нужно только собрать множество рамок Гейгера и убрать перегородки между ними. Результатом экспериментов стала многопроводовая пропорциональная камера (MWPC), имевшая вид очень густого сита из расположенных параллельно тоненьких анодных проволочек, радиус которых не превышал 20 мкм. Сверху и снизу ученый поместил катодные плоскости и заполнил полученную небольшую конструкцию (всего около 10×10 см) инертным газом. Высокая плотность проводов предоставляла возможность регистрации гораздо большего количества частиц, чем это делали предыдущие поколения детекторов (например, ядерная фотоэмульсия Поуэля, камера Вильсона или пузырчатая камера Глейзера и Альвареса). Каждая проволочка функционировала вне зависимости от других, а результаты экспериментов накапливались и обрабатывались с помощью компьютера, поэтому скорость сбора информации по сравнению с предыдущими приборами увеличивалась в миллионы раз! И само сочетание чувствительности детектора и скорости компьютера стало настоящей изюминкой изобретения, ведь к тому времени экспериментаторы обходились без киберпомощи и проводили подсчеты собственноручно. Также камера Шарпака позволила не только изучать величину ионизации, но и определять точные координаты пролета частиц путем отслеживания трасс ионизированного газа. То есть применение таких камер позволило восстановить пространственную картину следов частиц.
Георгий Харпак лично создавал технологию изготовления камеры, подбирал материалы, совершенствовал ключевые узлы прибора, разрабатывал компьютерные алгоритмы обработки сигналов. Позже он припоминал, что изобретение произошло именно благодаря его упорному несогласию с мнением большинства работников CERN, категорически не веривших в идею сочетания параллельных проволок в газе под напряжением и предрекали Георгию возникновение явления резонанса всех проволочек одновременно при прохождении даже одной частицы. Однако ни коллеги, ни руководители не мешали его экспериментам из-за их небольшой себестоимости.
Благодаря изобретению Георгия Харпака стали возможны исследования редких взаимодействий частиц и сложных ядерных реакций. Камера Шарпака сыграла решающую роль в открытии J/ᴪ-частицы Бертоном Рихтером и Сэмюэлем Тингом, промежуточных векторных бозонов Карлом Руббиа и Симоном ван дер Мейером, в доказательстве существования кварка, других громких открытиях в области нейтринной физики. Ученый постоянно дорабатывал и совершенствовал прибор, создавая более мощные детекторы явлений физики элементарных частиц, разработал дрейфовую, проекционную камеры, многоразрядный лавинный детектор, газовый детектор с твердым фотокатодом и т.д.
Результаты упорных экспериментов ученого закономерно получили высшее признание в мировой науке. В 1992 году Шведской королевской академией наук Георгию Харпаку была присуждена Нобелевская премия по физике «за изобретение и усовершенствование детекторов частиц, в частности многопроволочной пропорциональной камеры». Подтверждением тому стали другие почетные научные награды — например, Серебряная медаль CNRS (1960), премия Жана Рикарда (1973), премия Комиссии по атомной энергетике Королевской академии наук (1984).
В наше время камера Шарпака с успехом применяется в медицине, биологии и промышленности, она позволила усовершенствовать радиобиологические методы лечения онкозаболеваний, уменьшив дозу облучения более чем в 10 раз. Результаты экспериментов ученого используются в сейсмологическом оборудовании, в аппаратах регистрации сердечных импульсов астронавтов NASA, помогают исследовать структуру ДНК. Интересно, что дальнейшим разработкам Георгия Харпака значительно способствовали полученные нобелевские средства.
С Украиной в сердце
Пути к мировому признанию любого ученого во многом схожи. Не только глубокие знания и тяга к познанию мира превращают рядового человека в настоящего ученого. Большую роль играют и времена детства, оставляющие светлый отпечаток, наполняя душу яркими красками первых впечатлений и проникновением в самобытную культуру родных мест. Георгий очень любил Украину, постоянно вспоминал счастливые мгновения, друзей, добрых учителей, свою верную собаку. В мемуарах признавал большое влияние старинной украинской песни, прошедшей светлой нитью сквозь его жизнь. Воспоминания об украинских народных песнях, сопровождавших людей во время труда и отдыха, ученый воспринимал как яркий флешбек из детства, который всегда освежал мысли и вдохновлял на работу.
В переписке с земляками Георгий высказывал намерение посетить Дубровицу, однако этим планам так и не суждено было сбыться: в сентябре 2010 года учений умер. Будто чувствуя, что вернуться в родные места уже не придется, в одном из интервью он сказал: «Когда не стелется шлях на украинские земли, я призываю Украину к себе. И она каждый раз приходит — из моего сердца». Очевидно, ученый считал себя настоящим украинцем по месту рождения и зову души.
Чернобыльскую трагедию Георгий Харпак воспринял как личную и выступил с предложением помочь в диагностике и лечении лучевой болезни. Но столь желанной помощи для тысяч пострадавших помешало решение советской власти любой ценой замолчать трагедию. Поэтому неудивительны активные высказывания Георгия в прессе относительно того, что после Чернобыля следует остерегаться тех, кто утверждает, будто системы безопасности безупречны и люди смогут полностью контролировать ядерные реакции.
До конца своей жизни исследователь, уже став действительным членом многих академий наук по всему миру, вел активную просветительскую работу в обычных школах, поощряя детей к изучению точных наук, искал гармонию в науке, добавляя к экспериментам обязательную нотку творчества и юмора, был активным противником распространения ядерного оружия.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
