Соколов Юрий Лукич (1915 - 2006)

Источник: УСПЕХИ ФИЗИЧЕСКИХ НАУК Сентябрь 2006 г. Том 176, №9  PERSONALIA

Памяти Юрия Лукича Соколова
4 мая 2006 г. на 92-м году жизни скончался известный российский ученый, главный научный сотрудник Курчатовского института, доктор физико-математических наук, профессор Юрий Лукич Соколов - замечательный человек и удивительный физик-экспериментатор, автор многих уникальных экспериментов в атомной и ядерной физике. Он был одним из первых научных сотрудников, приглашенных в 1945 г. Игорем Васильевичем Курчатовым для работы в легендарную Лабораторию № 2, ставшую впоследствии Российским научным центром "Курчатовский институт", в котором Юрий Лукич проработал более 60 лет.
Юрий Лукич Соколов родился 20 января 1915 г. в г. Аулие-Ата (ныне г. Джамбул). Среди его предков были архитекторы, с именами которых связано немало проектов уникальных зданий в России XIX века, главным образом в Санкт-Петербурге. Его отец Лука Александрович Соколов был известным инженером-путейцем, который не только строил железные дороги, но и проводил разведку местности, проектировал и сооружал мосты, здания станций и пристанционные объекты. Его мать Елена Эдуардовна (урожденная Фратчер) происходила из немцев с примесью английской крови и посвятила всю свою жизнь мужу и сыну.
Разносторонняя одаренность Юрия Лукича проявилась еще в ранней юности, когда он с увлечением то создавал фотоаппарат собственной конструкции, то писал и публиковал первые стихи, занимался музыкой и очень много читал. Он свободно владел немецким и английским языками, обладал тонким музыкальным вкусом и чувством литературного слова.
В 1932 г. после окончания школы родители отправили Юрия Лукича в Ленинград для поступления в Ленинградский индустриальный институт (теперь Петербургский политехнический институт). Не имея, однако, удобного в те времена рабоче-крестьянского происхождения, он два года "зарабатывал" трудовой стаж в Ленинградском физико-техническом институте (ЛФТИ), а после этого уже без труда поступил в Ленинградский индустриальный институт. Вместе с ним в одной группе учились А.М. Бонч-Бруевич и П.П. Феофилов, ставшие впоследствии известными физиками.
Говоря о том времени, которое Юрий Лукич еще до студенчества проработал в ЛФТИ у Д.Н. Наследова и Л.М. Неменова, нельзя не упомянуть такой характерный для его творческой натуры факт. Принимая самое активное участие в различных проводившихся в институте работах и исследованиях, Юрий Лукич не мог пройти мимо возможности, как правило, в вечерние и ночные часы удовлетворить собственное научное любопытство. В результате этих самостоятельных исследований, после длительных и мучительных поисков ему удалось получить красивейшие структуры жидких кристаллов, которые обладали необычными свойствами и заинтересовали И.В. Курчатова, работавшего в то время в ЛФТИ. Это знакомство впоследствии переросло в многолетнее сотрудничество в возглавленном Курчатовым институте в Москве.
В 1939 г. по окончании института Юрий Лукич был направлен работать в Особое техническое бюро (Остехбюро) руководителем лаборатории, где начали формироваться его навыки как конструктора-прибориста. В это же время он приобрел прекрасный опыт, крайне необходимый для физика-экспериментатора, на Ленинградском оптико-механическом заводе. С помощью работавших там высококлассных мастеров он освоил, в том числе, профессию оптика-шлифовщика. После стажировки ему было поручено выполнить очень ответственную работу - отшлифовать с высокой точностью большую линзу для телескопа. Судя по тому, что эта линза потом попала в музей завода, с этой работой он справился блестяще. Виртуозное умение делать многие вещи своими руками всегда отличало Юрия Лукича как уникального физика-экспериментатора.
Одним из наиболее важных результатов его работы в Остехбюро было изобретение и создание авиационного гироскопического прицела, использование которого позволяло не терять цель во время болтанки самолета. Прицел успешно прошел все испытания во время
многочасовых полетов, в которых вместе с опытными и заслуженными летчиками того времени участвовал и сам изобретатель, и был принят на вооружение Советской Армии во время Великой Отечественной войны.
В 1945 г. по приглашению И.В. Курчатова Юрий Лукич переехал в Москву и некоторое время работал в секторе Л.М. Неменова. Однако вскоре И.В. Курчатов перевел Юрия Лукича работать на циклотрон и сам стал ставить ему интересные физические задачи. Результатом этих исследований в первый период работы в Москве было открытие явления дифракции быстрых заряженных частиц на ядрах различных химических элементов - бериллия, углерода и алюминия. Им также была экспериментально проверена капельная модель ядра Бора-Френкеля, исследована структура уровней ядер алюминия и кремния. Позднее Юрий Лукич работал также с Г.Н. Флеровым и И.И. Гуревичем. В это время он много занимался регистрацией элементарных частиц на фотоэмульсионных стеклянных пластинках. Здесь в полной мере проявился талант Юрия Лукича и как экспериментатора, и как конструктора, изобретательно использовавшего детали трофейных приборов, привезенных после войны из Германии, для создания специальной фотоаппаратуры. Когда же понадобились особые фотообъективы и фотоэмульсии, он в 50-х годах несколько раз был командирован в тогдашнюю Восточную Германию на заводы "Карл Цейсс" и "Агфа".
Большую часть жизни, уже после кончины И.В. Курчатова, Юрий Лукич проработал в секторе Огра, созданном Игорем Николаевичем Головиным. Именно здесь, на Огре, после долгих раздумий Юрий Лукич нашел свое собственное направление в физике, которому посвятил последние 40 лет жизни.
Объектом исследований Юрия Лукича стало явление интерференции квантовых состояний атома, относящееся к числу важнейших концептуальных свойств квантового мира. Для изучения этого явления им была впервые предложена изящная схема атомного интерферометра. Суть ее состоит в том, что измеряемая на выходе амплитуда того или иного внутреннего состояния атома определяется интерференцией сдвинутых по фазе вкладов, которые в предшествующие моменты времени эволюционируют вдоль различных "путей". Идея такого прибора и многообещающие перспективы его применения для изучения тонких физических эффектов сразу привлекли внимание и стали предметом заинтересованных обсуждений с И.Н. Головиным, В.М. Галицким, Е.К. Завойским, А.И. Базем. Указанная схема была впервые реализована экспериментально Ю.Л. Соколовым на рубеже 1960-1970-х годов с помощью пучка метастабильных атомов водорода, которые пролетают через область пространства с постоянным электрическим полем, а штарков-ские состояния атома в этом поле играют роль различных "путей". Своей установке Юрий Лукич дал имя "Памир" в честь тех величественных гор, которым, как он сам говорил, принадлежало его сердце. В мировой литературе по предложению А. Цайлингера (см., например, Atom Interferometry, Ed. P.R. Berman, Academic 1997, p. 100) атомный интерферометр Соколова принято называть интерферометром атомных состояний, так как речь идет о внутренних состояниях атома.
Выбор атома водорода в качестве объекта наблюдений в экспериментах Юрия Лукича продиктован тем принципиальным обстоятельством, что теоретическое и экспериментальное изучение спектра этой простейшей системы вплоть до настоящего времени является одним из важнейших тестов современной квантовой механики и квантовой электродинамики в области низких энергий. Этим предопределяется актуальность предельно точных измерений интервалов тонкой и сверхтонкой структуры, включая лэмбовский сдвиг атомных уровней. С помощью специально разработанной конструкции так называемого "двойного" атомного интерферометра Юрием Лукичом был измерен лэмбовский сдвиг в водороде с наивысшей даже на сегодняшний день точностью, что позволило не только провести сопоставительный анализ с результатами новейших теоретических расчетов, представляющий принципиальный интерес, но и оценить среднеквадратичный радиус протона с очень малой погрешностью. Следует отметить и такой интересный факт, что совместное использование результатов измерений лэмбовского сдвига в Гарвардском университете (США) и в Курчатовском институте дает наиболее точную в атомной физике экспериментальную величину времени жизни возбужденного состояния.
Результаты Юрия Лукича по измерению лэмбовского сдвига в водороде получили широкую известность как в России, так и за рубежом, опубликованы в коллективных монографиях, в обзорных и оригинальных статьях. Часть из изготовленного им уникального оборудования успешно используется в ведущих зарубежных лабораториях (например, в Техническом университете в Берлине). С метрологической точки зрения прецизионные эксперименты Ю.Л. Соколова по измерению лэмбовского сдвига методом атомного интерферометра исключительно важны еще и потому, что они открывают дальнейшие перспективы альтернативной проверки результатов измерений, полученных в рамках других подходов, в том числе для таких атомных систем, как дейтерий и водородоподобные ионы.
Первоначально "метрологический" характер исследований Ю.Л. Соколова по интерференции атомных состояний приобретает все более общеконцептуальное физическое звучание по мере усложнения и углубления связей между квантовой и классической физикой, включая и знаменитую дискуссию между Бором и Эйнштейном 1935 года - парадокс Эйнштейна - Подольского - Розена (ЭПР, см., например, УФН 16 (4) 436 (1936)). Соответственно и в размышлениях Юрия Лукича о физических аспектах и возможностях предложенного им метода настойчивым мотивом звучало "предощущение", что в "интерференционной картине, наблюдаемой в широком диапазоне сдвигов фаз, могут проявиться те или иные необычные (а может быть и ранее неизвестные) свойства интерферирующих состояний квантовой системы". В этом контексте следует упомянуть о первых экспериментах с атомным интерферометром, мотивацией которых послужила высказанная В.М. Галицким гипотеза о возможной фундаментальной связи квантового расплывания волнового пакета и "истинной" корпускулярностью атомных частиц. Об этих экспериментах, оставшихся, в силу разных причин, незавершенными, Юрий Лукич написал в обзоре, опубликованном в журнале "Успехи физических наук" в 1999 г. [УФН 169 (5) 559(1999)].
А в конце 1980-х - в начале 1990-х годов Юрием Лукичом обнаружен новый эффект взаимодействия метастабильных атомов водорода с проводящими поверхностями на больших расстояниях, названный по предложению Б.Б. Кадомцева эффектом Соколова (см. УФН 164 449 (1994)). Для детального изучения этого эффекта был разработан целый ряд экспериментальных схем, которые используют исследуемое взаимодействие в качестве составного элемента атомного интерферометра. Наиболее удивительным в этих экспериментах является не сам факт такого взаимодействия, а то, что в пределах чувствительности применявшейся аппаратуры оно наблюдалось на макроскопических расстояниях между поверхностью металла и атомом. Предложенное Б.Б. Кадомцевым объяснение природы обнаруженного взаимодействия основано на том, что наблюдаемый эффект является результатом восходящего к парадоксу ЭПР перепутывания состояний движущегося атома и микрочастиц, находящихся в тонком поверхностном слое металла (см. монографию Кадомцева Б.Б. Динамика и информация (М.: Редакция УФН, 1999) и УФН 173 1221 (2003)). Иной подход, сформулированный С.Т. Беляевым, сводится к представлению атома в вид волнового пакета, "крылья" которого, т.е. дифракционное гало, возникающее при прохождении через узкий коллиматор, взаимодействует с краями щелей интерферометра (см. Eur. Phys. J. D25 247 (2003)). Хотя обе теории в течение ряда лет подвергались тщательной экспериментальной проверке и являлись предметом интенсивных дискуссий, вплоть до настоящего времени не было получено убедительных доказательств какой-либо из них. Так что на сегодняшний день природа эффекта Соколова остается загадочной и до конца не выясненной.
Юрий Лукич Соколов - ученый очень широкого кругозора. Уникален, в частности, его вклад в биологические науки. Ему принадлежит открытие явления фотореактивации у высших растений в условиях высокогорья, полученное на основе измерений спектра солнечного излучения в широком диапазоне с помощью сконструированного им уникального прибора - полевого спектрометра. Суть явления состоит в том, что при комбинированном облучении, в котором сочетаются ультрафиолетовая и видимая компоненты спектра, часть растений выживает даже при смертельных дозах ультрафиолета, и среди них появляются индивиды с совершенно новыми показателями формы и продуктивности. По мнению крупнейшего цитогенетика Б.Л. Астаурова радикальное увеличение продуктивности растений в результате фотореактивации может происходить за счет полиплоидии, т.е. кратного увеличения числа наборов хромосом.
О литературном даре Юрия Лукича следует сказать особо. Обладая поистине феноменальной памятью, он был прекрасным рассказчиком различных эпизодов из своей жизни, начиная с юношеских и студенческих лет. Отрывки из прозаических произведений и неисчислимое количество стихотворений он знал дословно на разных языках наизусть и часто воспроизводил их по памяти благодарным слушателям вплоть до последних дней своей жизни. В начале 1960-х годов он опубликовал литературные зарисовки, относящиеся к описанию его собственного восприятия столь любимых им среднеазиатских гор. Затем появились в печати его воспоминания о незабываемых великих коллегах и учителях - Я.И. Френкеле и И.В. Курчатове. А после стали публиковаться и его сугубо литературные произведения, а также публицистические заметки, среди которых особое место занимает статья о роли человеческого фактора в чернобыльской катастрофе. Как и в экспериментальной физической науке, он относился к своим литературным трудам с чрезвычайной ответственностью и щепетильностью. Сейчас грустно осознавать, что им написано гораздо больше произведений, чем было опубликовано впечати. Уровень литературного дара Юрия Лукича был высоко оценен такими известными литераторами, как Константин Паустовский и Николай Тихонов. В последние годы жизни его уникальная память и редкостный дар рассказчика привлекли внимание также и тележурналистов. Так, он был одним из тех, кто делился на телевидении своими воспоминаниями об Игоре Васильевиче Курчатове и Абраме Федоровиче Иоффе, когда отмечались их юбилейные даты.
Вспоминая долгую и плодотворную жизнь Юрия Лукича Соколова, нельзя не удивляться и не восхищаться тем, как в одном человеке соединились одновременно и таланты физика - искуснейшего экспериментатора и теоретика, и прецизионного механика, и мастера в токарном, фрезерном, слесарном и шлифовальном деле, и изобретателя, и конструктора, и литератора, и публициста - человека больших знаний и умений, человека высокой культуры и огромного личного обаяния.
Его замыслы и идеи, его чудотворные руки, высота его интеллекта и культуры, наконец, его виртуозные эксперименты, обращенные в физику будущего, не должны стереться в нашей памяти о нем. Это его слова: "Из памяти ничего не исчезает".
С.Т. Беляев, Е.П. Велихов, А.А. Замятнин, М.Б. Кадомцев, В.И. Коган, В.М. Кулыгин, Г. фон Оппен, В.Г. Пальчиков, В.П. Смирнов, А. Цайлингер, В.Д. Шафранов, В.П. Яковлев

Ссылки: