Его научная деятельность началась в тридцатые годы в Ленинградском физико-техническом институте. Бурное развитие квантовой механики выявило тогда неприменимость ряда привычных представлений к физике микромира. Это дало повод для ревизии законов сохранения импульса и энергии. Совместно с А.И. Алихановым и А.И. Алиханьяном он экспериментально опроверг такие нелепые утверждения. Другой принципиальный результат был получен Львом Андреевичем совместно с И.Я. Померанчуком теоретически. В это время во многих лабораториях строились ускорители электронов — бетатроны. Авторы работы показали, что излучение электрона, движущегося в магнитном поле, ограничивает его максимальную энергию. Стало очевидным, что для получения электронов сверхвысоких энергий необходимы линейные ускорители.
Война заставила Льва Андреевича прекратить работы в области фундаментальных наук. Работая в Казани, он полностью переходит на оборонную тематику. Вместе с С.Ю. Лукьяновым и другими физиками он разрабатывает прибор ночного видения — прообраз электронно-оптического преобразователя. Без лаборантов и механиков была построена экспериментальная установка. Все стеклодувные работы выполнял сам Лев Андреевич. Им была показана принципиальная возможность увеличения яркости изображения, проектируемого на фотокатод. Результаты исследований легли в основу первого промышленного образца прибора.
Следующий этап деятельности Л.А. Арцимовича связан с разработкой атомного оружия. Он возглавил работы по электромагнитному разделению изотопов урана. Хрупкий лабораторный масс-спектрограф был превращен в мощную промышленную установку. Особенно эффективными оказались делительные установки Л.А. Арцимовича при разделении изотопов лития. Разделенный на них литий позволил Советскому Союзу первому взорвать термоядерную бомбу. Зафиксировав возникновение в атмосфере спектральных линий лития, американцы поняли, что соревнование по созданию термоядерного оружия ими проиграно. Советский Союз стал атомной державой № 1.
Не успел еще Л.А. Арцимович завершить окончательную передачу делительных установок промышленности, как появилась новая грандиозная задача. Из воинской части, расквартированной на Дальнем Востоке, сержант Олег Лаврентьев направил в 1949 г. письмо И.В. Сталину. В письме сообщалось о возможности осуществления на Земле управляемой реакции синтеза ядер, аналогично тому, как происходит выделение энергии в недрах Солнца и других звезд. Предлагалась конкретная схема, в которой гравитационные силы могли быть заменены электромагнитными силами. Письмо было рассмотрено Л.П. Берия вместе с А.Д. Сахаровым. В 1951 г. А.Д. Сахаров и И.Е. Тамм представили четыре тетрадки секретных отчетов, в которых рассматривалась возможность осуществления управляемого синтеза атомных ядер. Однако в отчетах ничего не говорилось об Олеге Лаврентьеве. Много позже, после того как информация об этих работах стала распространяться, Сахаров официально признал: «Это предложение, сделанное задолго до каких-либо публикаций по этой проблеме и совершенно независимо от других авторов, произвело на меня сильное впечатление».
Экспериментальные работы начались в Лаборатории № 2 — так тогда назывался Институт атомной энергии им. Курчатова. По предложению И.В. Курчатова И.В. Сталин назначил Л.А. Арцимовича руководителем работ, направленных на мирное использование термоядерных исследований. Была поставлена задача создать управляемые условия протекания того самого процесса, который обеспечивает гигантскую мощность водородной бомбы. В начале 1951 г. в кабинете И.В. Курчатова регулярно, раз в неделю, проходили семинары, на которых рассматривалась возможность «приручения водородного оружия». Среди присутствующих были Н.Н. Боголюбов, Д.И. Блохинцев, А.М. Будкер, Л.В. Ландау, А.Д. Сахаров, И.Е. Тамм и другие известные ученые. Ведущая роль на этих семинарах всегда принадлежала Л.А. Арцимовичу. Лев Андреевич с самого начала обсуждений возлагал главные надежды на использование тока в плазме не только для ее нагревания, но и для длительного удержания магнитным полем этого тока.
Первые эксперименты с тороидальной камерой диаметром 0,5 м были выполнены к июню 1951 г. с током до 25 кА. Разработанные методы подавления неустойчивостей оказались впоследствии исключительно плодотворными в установках, которые позже были названы Токомаками. В этих первых экспериментах плазма нагревалась до температуры 50 000®К. Результаты проведенных экспериментов позволили разработать и испытать основные методы диагностики горячей плазмы. Использовались конденсаторы, разработанные нашей промышленностью, позволившие получать рекордные импульсы тока — около миллиона ампер. Шум от разрядов был слышен далеко за пределами лабораторного корпуса, но никто из посторонних ничего не знал о тематике лаборатории. Несколько раз Лабораторию № 2 объезжала автомашина из посольства США, но никакой полезной информации американцы получить не смогли.
Обычно в течение дня я готовил установку БИГ-1 (Большой Импульсный Генератор) к эксперименту. Часов в 12 звонил Лев Андреевич — интересовался, как идут дела, нет ли проблем. Если все было благополучно, то он приходил после трех часов, и мы обсуждали с ним и С.Ю. Лукьяновым план эксперимента. К вечеру нас посещали члены дирекции, а иногда и Главатома, чаще других приходил министр электропромышленности Д.В. Ефремов. Приносили запасы бутербродов, но работать не мешали. Лев Андреевич не позволял им подходить к пульту управления. Все надевали танковые шлемы для защиты от мощной звуковой волны, возникающей при разряде, и эксперимент начинался.
Заряжались конденсаторы и затем быстро разряжались через разрядную камеру. Превышение потока нейтронов над фоном в пределах погрешности. Откачиваем систему, снова напускаем дейтерий, меняем параметры разряда. Снова разряд — и снова нет четкого эффекта. Так продолжается до двух часов ночи. Наконец, Арцимович дает команду на выключение установки. На другой день снова неудача. В один из вечеров серебряную пластинку поместили слишком близко к разряду, и ее смяло в комок импульсом магнитного поля. Запасной пластинки нет. Лев Андреевич требует газовую горелку и быстро приводит пластинку в рабочее состояние, делает это, как заправский механик. Эксперимент продолжается. Неожиданно при проведении испытания новой аппаратуры на установке БИГ-2 зарегистрирован мощный нейтронный импульс. Недели две царила эйфория. Нас поздравляли из самых высоких инстанций, включая членов Политбюро. Прозвучали слова: «Пусть звезды служат коммунизму». Помню торжественный обед у Л.А. Арцимовича, поздравления П.Л. Капицы, И.Е. Тамма.
Все эти дни наша экспериментальная команда, и особенно ее руководитель Лев Андреевич, не скрывала беспокойства. Серьезные сомнения возникли после того, как я обнаружил, что одновременно с нейтронами разряд излучал рентгеновские кванты с энергией более 300 кэВ. Дальнейший анализ показал, что нейтронное излучение возникало не благодаря общему повышению температуры плазмы, а из-за действия некоторого ранее не известного процесса ускорения небольшого количества атомных ядер до большой энергии, которые и вызывают реакции в плазме, играющей роль своеобразной мишени. Этот процесс не позволяет получить положительный выход энергии. Таким образом, открытое нами новое физическое явление указывало на проявление неустойчивости плазменного столба с током, и эта неустойчивость является препятствием для быстрого нагрева плазмы.
Оставив в отделе группу энтузиастов, продолжающих совершенствовать установки с мощными импульсными разрядами, Л.А. Арцимович начинает все больше увлекаться медленными разрядами в больших тороидальных камерах, получивших к тому времени название Токомак. Хотя работы, выполненные на Токомаках, вначале публиковались без его фамилии, но все результаты подробно обсуждались с ним, он являлся идейным руководителем этих работ.
Параллельно в отделе развивается новое направление — плазменные ускорители, или плазменные пушки. В конце 1955 г. Л.А. Арцимовичем, С.Ю. Лукьяновым, И.М. Подгорным и С.А. Чуватиным был разработан электродинамический ускоритель плазмы, дающий сгустки плазмы со скоростью 200 км/с. Работа явилась началом нового направления в физике плазмы. Плазменные ускорители стали применяться для наполнения плазмой магнитных ловушек, использоваться в качестве вспомогательных движков на космических аппаратах и для обработки поверхностей металлов.
В 1956 г. Н.С. Хрущев разрешил рассекретить работы по быстрым процессам и предложил И.В. Курчатову доложить о них при поездке в Англию. Текст доклада был написан Л.А. Арцимовичем, и мне вместе с С.Ю. Лукьяновым было поручено передать его переводчику еще до подписания акта о рассекречивании. Проносить в кармане через проходную этот все еще сверхсекретный документ было не очень уютно.
Доклад произвел тогда ошеломляющее впечатление. О нем сообщали радиостанции на различных языках. Советский Союз разорвал барьеры секретности, и правительства США и Европы не могли не последовать нашему примеру.
В 1958 г. на 2-й Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии главной тематикой были управляемые термоядерные реакции. Первым был зачитан доклад Льва Андреевича. В тексте, представленном им, в отличие от докладов глав западных делегаций, которые прогнозировали 30 лет на создание промышленной термоядерной электростанции, не делался прогноз на будущее. Он оказался единственным руководителем государственной термоядерной программы, который мог уже тогда представить те трудности, которые ожидали ученых на пути к решению этой трудной проблемы.
До открытия Женевской конференции выяснилось, что американцы готовят грандиозную выставку своих действующих приборов, стремясь сгладить то впечатление, которое произвела публикация наших первых работ. Л.А. Арцимович категорически отказался последовать их примеру. Подготовка такой выставки сорвала бы планы наших работ. Было решено представить только установку БИГ-1, демонстрирующую генерацию нейтронов в газовом разряде в дейтерии. Успех был полный, наш отдел выставки каждый день посещали самые известные ученые, руководители национальных научных программ, нобелевские лауреаты. Обсуждались только что сделанные доклады. Именно эти встречи послужили началом широкого международного сотрудничества. Такой триумф советская наука переживала еще раз только после запуска искусственного спутника Земли.
Делегации из термоядерных центров Европы и Америки стали часто посещать отдел Л.А. Арцимовича, а сам он неоднократно возглавлял наши делегации на международных конференциях. Его замечания и критический подход к результатам авторитетных научных центров Европы и Америки вначале воспринимались настороженно, особенно обидело американскую администрацию, когда Лев Андреевич сделал заявление о грубой ошибке в сообщении об осуществлении в США термоядерного синтеза при быстром сжатии плазмы. Однако постепенно на Западе поняли, что критика Л.А. Арцимовича всегда справедлива, доброжелательна и полезна. Он стал, по существу, признанным лидером термоядерных исследований во всем мире. Книга Л.А. Арцимовича «Управляемые термоядерные реакции» стала главным руководством по физике горячей плазмы во всем мире. Он убедил ученых главного термоядерного центра США — Лаборатории физики плазмы Принстонского университета — свернуть работы по их долговременной программе и построить гигантский Токомак, успешно работающий до наших дней.
До конца жизни все свободное от административных обязанностей время Л.А. Арцимович отдает Токомакам, преодолевая шаг за шагом трудности, создаваемые природой на пути к решению этой грандиозной проблемы. Он понимал, что успех может быть обеспечен только при развитии астрофизики, что горячую плазму необходимо изучать не только в лаборатории, но и на звездах и Солнце. Он активно поддерживал строительство новых астрономических инструментов и потратил немало сил, чтобы была построена на Кавказе Специальная астрономическая обсерватория с ее гигантским телескопом. В Пущине и в Крыму были построены радиотелескопы. Советская наука, в частности астрономия, вышла на передовые позиции в значительной степени благодаря усилиям Л.А. Арцимовича. Результаты, полученные в термоядерных лабораториях, помогли понять физику солнечной и межпланетной плазмы, природу солнечных вспышек и гигантских плазменных выбросов из Солнца, вызывающих магнитные бури.
В 1955 г. Л.А. Арцимовича приглашают организовать кафедру атомной физики на физфаке МГУ. В течение многих лет он читает курсы атомной физики и физики плазмы. Он поручает И.М. Подгорному создать при кафедре лабораторию термоядерного синтеза. Такой лаборатории тогда не существовало ни в одном университете мира. Работавшие в нашей лаборатории студенты и аспиранты стали крупными руководителями науки в Польше, Чехословакии, США и в других странах. Это был первый опыт международного сотрудничества в области термоядерного синтеза.
Лев Андреевич всегда был непримирим ко всякого рода проявлениям лженауки, в частности к астрологии. В 60-х годах в Москве стали читаться лекции о неопознанных летающих объектах, управляемых инопланетянами. При этом цитировались сообщения западной прессы. Л.А. Арцимович проделал колоссальную работу по разоблачению антинаучной деятельности. В большой статье в «Правде» он показал, что все сенсационные сообщения явились или плодом вымысла и подтасовки фактов, или непониманием известных природных явлений.
Отношения с властями у него далеко не всегда были идеальными. Его категорический отказ дать обещание в кратчайший срок обеспечить стране дешевый источник энергии возмущал чиновников. Он глубоко переживал травлю свих сотрудников и друзей. После собрания, где он выступил в защиту инвалида ВОВ, ошельмованного зарождающейся «демократической общественностью», Лев Андреевич пережил первый тяжелый сердечный приступ. Нелепые обвинения бюрократов в неверии в величие проблемы управляемого термоядерного синтеза серьезно подрывали его здоровье, но он продолжал работать и на больничной койке. Чувствуя приближение смерти, Лев Андреевич писал: «Срок, отведенный мне Творцом и природой, истекает...».
После смерти Л.А. Арцимовича, и особенно после начала перестройки, работы по термоядерным исследованиям в нашей стране стали сворачиваться. Созданная им кафедра в МГУ, выпускники которой стали ведущими учеными во многих странах мира, уже не выпускает специалистов в этой области. Главные термоядерные центры находятся теперь не в нашей стране. Произошло, однако, и одно положительное событие. Отца управляемого термоядерного синтеза, русского ученого Олега Александровича Лаврентьева, лишенного возможности работать у себя на Родине, оценили на Украине. Недавно О.А. Лаврентьева посетил в Харькове президент Украины и обещал ему всяческую поддержку в исследованиях по термоядерному синтезу. Средства массовой информации у нас об этом не сообщали.

 

 

И.М. ПОДГОРНЫЙ, профессор, лауреат Ленинской премии