Реклама

Эрнст Гербертович Боос с отличием окончил в 1954 г. физико-математический факультет Казахского государственного университета им. С.М.Кирова (КазГУ) и начал самостоятельную работу в годы интенсивного послевоенного развития страны, определившего развитие общества на много десятилетий вперед. Формировались основы новых актуальных научных направлений, создавались целые новые отрасли промышленности.

Принципиально новые знания были сформированы в те годы в ядерно-физических исследованиях. К настоящему времени достаточно хорошо известны достижения того времени в области создания атомного оружия. Однако проблемы развития фундаментальных ядерных исследований и их народнохозяйственного применения освещены явно недостаточно. А уже в 1954 г. запуск первой атомной электростанции в Обнинске ознаменовал начало мирного промышленного использования достижений ядерной физики. Основу этих достижений составили важные результаты, полученные в теоретической ядерной физике второй половины 1940-х и начала 1950-х годов. В эти годы началось развитие нового физического направления – физики частиц высоких энергий. В начале 1950-х годов были получены важные результаты в области физики космических лучей высоких энергий. Новое направление развития современных ускорителей высоких энергий на основе «принципа автофазировки» ускоренных релятивистских частиц было предложено в 1944 г. сотрудником Физического института Академии наук СССР им. П.Н.Лебедева (ФИАН) В.И.Векслером. В 1957 г. на этой основе под его руководством в Дубне, в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) был запущен синхрофазотрон на рекордную для того времени энергию протонных пучков в 10 ГэВ.
В 1956 г. на Общесоюзном уровне было принято решение о дальнейшем развитии фундаментальных исследований по космическим лучам. В соответствии с этим решением в Академии наук Казахстана, в Физико-техническом институте открылись возможности существенного расширения работ. Годом позже, в 1957 г. было принято решение о создании в Академии наук Казахстана Института ядерной физики на базе Физико-технического института. Эти важные правительственные решения создали принципиально новые инфраструктурные условия для развития широкого спектра физических исследований в Академии наук Казахстана, для привлечения новых молодых физиков и математиков. И сейчас, более полувека спустя, следует подчеркнуть правильность и перспективность намеченного развития физико-технических и смежных направлений науки и технологий в Академии наук Казахстана.
Для решения передовых исследовательских задач от молодых специалистов в первую очередь потребовалось свободное владение базовыми знаниями по физике и математике. И в этом контексте следует отметить отличный уровень подготовки кадров на физико-математическом факультете Казахского государственного университета, обеспечившего выпускникам хорошие стартовые условия для начала самостоятельной работы. Здесь с глубокой благодарностью следует вспомнить ведущую роль декана факультета Ш.М.Еникеева и всего профессорско-преподавательского коллектива факультета того времени.
Э.Г.Боос вместе с молодыми специалистами лаборатории космических лучей в полной мере реализовали новые исследовательские возможности. Уже на первом этапе работ в области физики космических лучей группой Э.Г.Бооса были получены качественно новые результаты при анализе взаимодействий частиц высоких энергий в ядерных эмульсиях. Следует отметить, что эти исследования были выполнены в рамках новой формы организации выполнения научных работ (объединение различных лабораторий в единой коллаборации, ориентированной на решение актуальной фундаментальной проблемы) и получили высокую оценку научной общественности.
Новый этап работы для Э.Г.Бооса начался с участия в новом исследовательском проекте на мощном ускорительном комплексе частиц высоких энергий в Институте физики высоких энергий (ИФВЭ) в Протвино, под Серпуховом.
В 1966 г. в рамках Советско-французского соглашения по мирному использованию атомной энергии в физических центрах началась подготовка к широкомасштабному изучению новых фундаментальных проблем взаимодействия частиц высоких энергий. Со стороны Советского Союза был спроектирован и построен самый мощный на то время в мире ускоритель протонных пучков с энергией 70 ГэВ и научно-исследовательский центр ИФВЭ-Протвино. Французская сторона в научном центре Сакле разработала и построила крупнейший в мире трековый прибор для исследования взаимодействий частиц высоких энергий – большую жидководородную пузырьковую камеру «Мирабель» с рабочим объемом в шесть кубических метров. Этот детектор надолго стал крупнейшим в мире трековым прибором. В целом в результате выполнения проекта был получен огромный объем физических данных о процессах взаимодействия частиц при высоких энергиях.
Более того, весь проект стал важной вехой в развитии фундаментальных исследований микромира, в развитии компьютинга и новых, как теперь говорят, высоких технологий, в подготовке кадров высокой квалификации. С позиций теоретической физики основная цель исследований состояла в разработке подходов к изучению проблем структурности «элементарных» частиц. С позиций экспериментальной физики в проекте были заложены новейшие достижения ядерно-физического экспериментирования. И в теоретических, и в экспериментальных исследованиях началось резко нарастающее применение вычислительных методов и компьютерных технологий. Новый спектр исследований потребовал выполнения компьютерного анализа даже для таких задач, в которых было трудно сформулировать строгие количественные условия решения. И в физико-математических проблемах, где, казалось бы, по определению должны быть только четкие количественные правила, сформировалось и стало быстро развиваться новое понятие «недостаточно формализованных» задач. В результате компьютинг стал неотъемлемой частью проведения научных исследований с четкой тенденцией нарастания «степени автоматизации» в терминологии того времени, или «степени беспилотности» в терминологии нашего времени. Сами вычислительные машины начали подразделяться по своим функциям, прежде всего, на управляющие компьютеры и центральные вычислители.
Поражали воображение и масштабы промышленного уровня в реализации новых экспериментов. Если в классических экспериментах Резерфорда по изучению строения атома оборудование располагалось на лабораторном столе, то в Серпуховских экспериментах по изучению законов взаимодействия элементарных частиц и их структуры ускоритель был расположен в подземном полуторакилометровом кольце. Основной экспериментальный зал по размерам соответствовал огромному промышленному цеху, в котором грузовой автомобиль выглядел божьей коровкой в большой комнате. В зале, в выделенных зонах располагались комплексы специального физического оборудования, разделенные большими блоками радиационной защиты. По внутреннему периметру зала были проложены рельсовые пути для портального подъемного крана, способного установить многотонное оборудование в любую точку зала.
Камера «Мирабель» размещалась в отдельном экспериментальном корпусе с криогенной станцией, поскольку водород в жидком виде может быть только под давлением и при невообразимо низкой температуре около минус 253 градуса по Цельсию. Для сборки полного комплекса камеры в ИФВЭ и ее последующей эксплуатации французской стороной была направлена в Протвино большая группа специалистов.
Передовая на тот период времени методика пузырьковых камер обеспечила визуализацию траекторий всех первичных и новых рожденных заряженных частиц в виде цепочки пузырьков. Полная картина взаимодействий частиц в камере фотографировалась несколькими фотокамерами. Пузырьковая камера и фотоаппараты включались при каждом импульсе работы ускорителя, с интервалом в несколько секунд. На кинопленках каждой фотокамеры получалась последовательность кадров с результатами экспериментов. Математическая обработка нескольких стереопроекций заданного взаимодействия позволяла получить пространственную геометрическую картину процесса взаимодействия частиц в объеме камеры и оценить соответствующие параметры этого взаимодействия. Для размещения мощных вычислительных машин и комплексов просмотрово-измерительного оборудования был выстроен отдельный многоэтажный корпус Измерительно-вычислительного центра института. В качестве базовых ЭВМ в ИФВЭ Протвино были выбраны крупные английские машины того времени. Для наладки и ввода вычислительного оборудования в эксплуатацию в Протвино была приглашена группа английских компьютерщиков.
Новые крупные физические задачи, новый интервал энергий частиц, новая аппаратура с обязательным использованием средств автоматизации и вычислительной техники обусловили необходимость широкой кооперации при проведении этих исследований.
К выполнению работ были привлечены все ведущие физические институты страны, страны-участницы Объединенного института ядерных исследований в Дубне и страны-участницы Европейского центра ядерных исследований в Женеве.

Эрнст Гербертович с коллегами
Эрнст Гербертович с коллегами | Фото: архив семьи Боос

Отдел физики высоких энергий Института ядерной физики АН Казахстана под руководством Э.Г.Бооса активно включился в изучение проблем множественного рождения частиц на основе данных камеры «Мирабель». Готовились группы опытных исследователей и инженеров, которые затем прошли стажировку в Протвино. Это было достаточно сложным делом, поскольку учебников или каких-либо стандартных руководств по решаемым задачам просто не было. Имелись лишь краткие заметки, зачастую на языке оригинала, т.е. на французском, подготовленные соответствующими группами на тематических рабочих совещаниях. Работы параллельно выполнялись и в ИФВЭ Протвино, и в ИЯФ Алма-Аты. Следует подчеркнуть, что решительный шаг в организации этих работ в ИЯФ был сделан Отделением ядерной физики АН СССР и Советом АН СССР по автоматизации научных исследований, по решению которых институт получил первую в Казахстане мощную ЭВМ мирового класса БЭСМ-6 и две ЭВМ БЭСМ-4. В результате в Институте ядерной физики АН Казахстана был организован крупный, современный центр физического анализа данных с камеры «Мирабель».
В целом на основе крупномасштабных, почти пятнадцатилетних исследований, выполненных в рамках советско-французского проекта на Серпуховском ускорителе, была получена передовая совокупность физических результатов, позволившая существенно развить теоретическое понимание процессов микромира. В результате была заложена основа дальнейшего изучения структуры элементарных частиц, позднее оформившаяся в виде современной кварк-глюонной модели строения протонов и нейтронов. По результатам своей работы Эрнст Гербертович Боос успешно защитил докторскую диссертацию в Ученом совете ОИЯИ, в Дубне.
В заключение хотелось бы отметить в более широком плане положительную роль деятельности Э.Г.Бооса как энтузиаста-исследователя фундаментальных физических проблем. Эрнст Гербертович и его коллеги в достаточно сложных условиях первых послевоенных лет своим трудом и настойчивостью обеспечили получение новых знаний о строении материи на микроуровне и в конечном итоге внесли значительный вклад в развитие интеллектуального потенциала страны.
И лучшим памятником таким первопроходцам является кварк-глюонная картина строения адронов, которая в наши дни стала стандартной уже для школьного курса физики.

Альберт Алексеевич Локтионов, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник ТОО «Физико-технический институт»