Советский Франк

В Москве появился памятник Илье Франку. Он стал первым в СССР, кто получил Нобелевскую премию по физике. И одним из двух академиков, кто извинился перед Сахаровым за травлю.

В 1973 году в газете «Труд» опубликовали письмо членов Академии наук СССР – те публично осуждали деятельность академика Сахарова, «порочащую честь и достоинство советского ученого». Сахарова обвиняли в «грубом искажении советской действительности» и именовали «орудием вражеской пропаганды против Советского Союза». Это письмо, положившее начало неприкрытой травле ученого, подписали 40 академиков. И только двое впоследствии публично извинились перед Сахаровым и отказались от своих подписей. Одним из них стал Илья Франк, жалевший до конца своих дней, что поддался тогда давлению руководства и подписал письмо.

Совсем недавно Сахаров и Франк снова оказались рядом. В сентябре 2022 года в Москве на Аллее нобелевских лауреатов при МИФИ установили памятник Илье Франку – а годом ранее там появился памятник Андрею Сахарову. Это уже второй памятник Франку в России – первый занял свое место на одноименной улице в Дубне в 2019 году. Ученый проработал в дубненском Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) более 30 лет, в том числе как руководитель созданной им лаборатории нейтронной физики (ЛНФ). На его счету две Сталинские премии, Государственная премия СССР и первая в истории России и СССР Нобелевская премия по физике, полученная совместно с Павлом Черенковым и Игорем Таммом. Сам Илья Франк всегда утверждал, что этим длинным списком регалий он не в последнюю очередь обязан своему отцу, которого считал намного талантливее, образованнее и интеллигентнее.

Илья Франк действительно происходил из очень интеллигентной еврейской семьи. Отец Михаил Франк до революции был приват-доцентом Политехнического института в Санкт-Петербурге, а после преподавал сначала в Таврическом университете в Симферополе, потом – на физмате МГУ. Дед Людвиг Франк – военврач, получивший за доблесть во время русско-турецкой войны титул личного дворянина и орден святого Станислава III степени. Надо сказать, что присуждение еврею дворянства, даже личного, большая редкость, а награждение еврея орденом св. Станислава – и вовсе исключительное событие. Бабушка Розалия Моисеевна была дочерью Моисея Россиянского, одного из инициаторов открытия первой синагоги в Москве.

Михаил Франк с детства прививал двум своим сыновьям – Илье, будущему великому физику, и его старшему брату Глебу, будущему известному биофизику, – любознательность, логическое мышление и стремление учиться новому. Вот как писал о нем сам Илья Франк: «Отец, несмотря на занятость, уделял нам много внимания. Он заботился о наших игрушках и часто о том, чтобы игра была занимательна и чему-то помогала научиться […] Памятная и сохранившаяся до сих пор французская книга Tom Tit, содержащая то, что теперь называют занимательной физикой. Многое из нее под руководством отца было сделано […] Это было радостно и интересно».

И тем не менее школьные годы и первые университеты Ильи Франка оказались очень непростыми: когда ему было шесть лет, началась Первая мировая война, а его десятый день рождения выпал на первые дни после Октябрьской революции. Начинал учебу он в Петербурге, а окончил среднюю школу уже в Ялте, куда после революции переехала семья. Он слушал лекции по физике и математике в Таврическом университете Симферополя, хотя формально не был студентом, а в 1925 году поступил на физико-математический факультет. Любовь к науке помогала ему не замечать никаких жизненных невзгод. «Я в то время вообще не имел постоянного пристанища и относился к этому равнодушно: снимал угол, спал на диване в зубоврачебном кабинете, а одно время даже на столе читального зала детской библиотеки, когда она была закрыта», – вспоминал Илья Франк.

Уже на первых курсах Илью Франка рекомендовали выдающемуся физику Сергею Вавилову, и тот стал его научным руководителем и учителем на всю жизнь. Другим учеником Вавилова был Павел Черенков – тот самый, что разделит Нобелевскую премию с Франком. Все началось с того, что Черенков, уже будучи аспирантом и выполняя задание Вавилова, обнаружил слабое свечение при облучении чистых жидкостей гамма-лучами. Раньше подобные явления тоже фиксировались, но с растворами солей урана и других соединений: на уровне аксиомы считалось, что это люминесценция. Однако свечение чистой жидкости вызывало вопросы: в самом деле, чему бы там люминесцировать? Черенков менял температуру, добавлял вещества, гасящие люминесценцию, но это ни на что не влияло: жидкости при облучении продолжали испускать слабый голубоватый свет.

В 1934 году вышли две статьи – в одной Черенков описывал свои наблюдения, а в другой его научный руководитель Вавилов пытался дать им объяснение. Он утверждал, что это не может быть люминесценцией, и предполагал, что свечение вызывается движением выбитых из среды электронов. Однако вопрос, почему они светятся, оставался открытым, и ответ на него нашли Илья Франк и Игорь Тамм.

Вкратце суть такова. Согласно теории относительности Эйнштейна, в вакууме ничто не может двигаться быстрее скорости света. Однако в прозрачных средах свет замедляется – например, в воде его скорость падает на четверть. При прохождении через такую среду отрицательно заряженный электрон поляризует атомы: они поворачиваются к нему «плюсом», а потом, когда он отдаляется, возвращаются в исходное состояние, испуская при этом фотоны. Когда электрон движется медленнее света, то он поляризует атомы и впереди, и позади себя. Испускаемые ими волны гасят друг друга, и никакого свечения не возникает. А вот если облучать прозрачную жидкость быстрыми частицами, опережающими свет – тут гамма-лучи вполне подходят, то поляризуются только те атомы, которые находятся позади электрона, а передние попросту не успевают. Соответственно, испускаемые фотоны не наталкиваются на встречную волну и не гасятся. Поэтому жидкость начинает светиться.

Открытие Черенкова и Вавилова, объясненное Франком и Таммом, сегодня широко используется в экспериментальной физике. Фронт волны при черенковском излучении, как его стали называть, получает форму конуса. Измерив угол этого конуса, можно определить скорость частиц, их массу и другие характеристики. Благодаря этому открытию также были созданы так называемые черенковские телескопы: они регистрируют потоки высоких энергий, приходящие из космоса. В вакууме эти частицы движутся на субсветовой скорости, а в атмосфере она оказывается выше скорости света. Возникает черенковское излучение: его-то и улавливают черенковские телескопы. По углу, под которым частицы входят в атмосферу, можно определить положение их источника – взрывы сверхновых, активные галактики, нейтронные звезды или черные дыры.

Илья Франк и Игорь Тамм, объяснившие природу черенковского излучения, а также его первооткрыватель Павел Черенков, в 1958 году были награждены первой в СССР Нобелевской премией по физике. Четвертым мог бы стать Сергей Вавилов, но в 1951 году его не стало, а нобелевка не вручается посмертно. Как вспоминает физик Виталий Гинзбург, когда в 50-е годы в СССР наступило некоторое потепление и стало возможным в принципе выдвигать советских ученых на Нобелевскую премию, встал вопрос, кого именно. Было решено выдвинуть Черенкова, Тамма и Франка, но в итоге по неизвестным причинам в заявке оказалось имя одного Черенкова. Гинзбург и его коллега Евгений Фейнберг возмутились и написали в Нобелевский комитет, что это несправедливо и неправомерно. Свои подписи под этим обращением также поставили выдающиеся физики Лев Ландау, Абрам Алиханов и Николай Андреев. Сам Гинзбург пишет, что не знает, в письме ли было дело и сыграло ли оно роль, но так или иначе Нобелевская премия по физике в 1958 году была присуждена сразу трем ученым.

В 1956 году, незадолго до нобелевки, Франк возглавил уже упомянутую лабораторию нейтронной физики в ОИЯИ, которой бессменно руководил на протяжении 30 лет. Под его руководством был проведен ряд важных исследований на уникальном ядерном реакторе, который усилиями Франка существенно модернизировался и в итоге стал самым мощным в Европе импульсным источником нейронов (ИБР-30). За эти достижения Франк и его коллеги в 1971 году получили Государственную премию СССР, а ЛНФ под руководством Франка стала одним из крупнейших мировых центров по нейтронным исследованиям. Ученый оставался верен физике и своей лаборатории до самой смерти в 1990 году.