 |
||||||
К 85-летию О.И. Сумбаева В этом году Олегу Игоревичу Сумбаеву - члену-корреспонденту
РАН и первому директору Петербургского института ядерной физики им.
Б.П.Константинова -исполнилось бы 85 лет.
Этому событию в ПИЯФ НИЦ КИ был посвящен семинар. Провел семинар
заведующий лабораторией рентгеновской и гамма-спектроскопии
профессор Валерий Васильевич
Федоров.
После окончания в Будучи еще студентом, в 1953 году он пришел во Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологии (ВНИИМ) и успешно выполнил дипломную работу, связанную с разработкой сцинтилляционного прибора для исследования спектров препаратов небольшой активности, затем, с отличием защитив диплом, поступил на работу в рентгенометрическую лабораторию. Здесь под руководством академика Петра Ивановича Лукирского
(13.12.1894г. - 16.11.1954г.) началась его работа по созданию первого
в нашей стране фокусирующего кристалл-дифракционного гамма-спектрометра,
которая определила его научные интересы и пристрастия на всю жизнь.
К несчастью, Петра Ивановича уже в ноябре Тем не менее, уже в 1956 году спектрометр заработал. Более того, его параметры не уступали параметрам одного из лучших тогда спектрометров, который был построен хорошо известным ученым профессором Дю-Мондом из Калифорнийского технологического институга США. Это событие положило начало отечественным всесторонним кристалл-дифракционным исследованиям, которые продолжаются до сих пор и привели к целому ряду новых замечательных результатов по применению кристаллов и дифракционных методов в самых различных областях физики. Одной из самых первых работ, выполненных на новом приборе, была работа по исследованию возможности применения кристалл-дифракционных спектрометров для измерения относительных интенсивностей γ-линий. На этом пути Олег Игоревич и сделал открытие, которое фактически сразу вывело его в мировые лидеры в области кристалл-дифракционной техники и принесло широкую известность. Это было открытие явления упругой квазимозаичности в упруго изогнутых кристаллах. Созданные Сумбаевым теория явления и теория дифракции в таких кристаллах позволили с высокой точностью рассчитывать как параметры кристаллов, так и параметры кристалл-дифракционных фокусирующих спектрометров. Он первым обратил внимание на то, что используемая в теоретических расчетах дифракции гипотеза плоских сечений изгибаемой монокристаллической пластинки («гипотеза Бернулли») справедлива далеко не всегда. Сделанный им расчет показал, что отражающие плоскости, перпендикулярные поверхности пластины, изогнутой по цилиндру, также искривляются. Рассмотрение дифракции на такой структуре привело к соотношениям для коэффициентов отражения с квадратичной зависимостью от длины волны, в полном соответствии с экспериментом, результат которого в течение 7 лет оставался загадкой. Таким образом, загадка получила свое полное разрешение. Эффект изгиба кристаллографических плоскостей был назван Олегом Игоревичем эффектом упругой квазимозаичности. Оказалось, что величины изгиба плоскостей можно рассчитывать с высокой точностью в рамках теории упругости анизотропных тел. Они разные (в том числе могут равняться нулю) для различных плоскостей и ориентаций выреза кристаллов.
Еще одним очень важным следствием искривления плоскостей является уширение дифракционного максимума при отражении от изогнутого кристалла, зависящее от степени изгиба его плоскостей. Учет этого обстоятельства позволил объяснить наблюдавшееся ранее несколькими авторами непонятное «аномальное» уширение линий, растущее с толщиной кристалла, и количественно рассчитать величину этого эффекта. Эти работы, проведенные О.И. Сумбаевым, дали уникальную возможность регулировать в пределах нескольких порядков светосилу и разрешение приборов (путем выбора соответствующих кристаллографических плоскостей, толщины кристалла, радиусов изгиба и ориентаций их выреза). Это позволило создавать спектрометры с оптимальными параметрами для исследований в совершенно разных областях физики. Получив такие огромные, недоступные в то время никому в мире, возможности создания новых установок с широчайшими возможностями, нужно было искать новые пути их применения. Эти пути были найдены. Сейчас рентгеновские и гамма - спектрометры с оптимизированными разрешением и светосилой используются в атомной и молекулярной физике для исследования электронной структуры химической связи, изоморфных фазовых переходов в кристаллах, особенностей строения высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) и т. д. Рентгеновские и гамма - спектрометры высокого разрешения нашли широкое применение в ядерной спектроскопии и спектроскопии экзотических атомов. Рентгеновские спектрометры с высокой светосилой используются в спектроскопии малых энергетических сдвигов (химических, изотопических и сверхтонких). Абсолютная точность в измерении малых смещений рентгеновских линий достигает 1 миллиэлектронвольта (мэВ), что соответствует относительной точности 3 - 4·10-8. Возможности дифракционных установок, в которых используются обнаруженные явления, поиск и исследование новых явлений в дифракции гамма-лучей, а также в распространении заряженных частиц и нейтронов в кристаллах определили направления научной деятельности лаборатории, которую с 1962 по 2000 годы возглавлял О.И. Сумбаев. С 1986 года в лаборатории развивается новое направление научной деятельности, связанное с новыми возможностями исследований при дифракции нейтронов в совершенных кристаллах. Теоретически предсказаны (В.В. Федоров) и экспериментально обнаружены (О.И. Сумбаев, В.Л. Алексеев, В.В. Воронин, Е.Г. Лапин) гигантские электрические поля, действующие на нейтрон в кристаллах без центра симметрии, что открыло новые возможности поиска электрического дипольного момента нейтрона, одной из самых важных характеристик нейтрона, которая проливает свет как на строение элементарных частиц, так и на тайны образования нашей Вселенной. Сейчас ведется активная разработка новых дифракционных методов исследования фундаментальных свойств нейтрона и его взаимодействий (В.В. Федоров, В.В. Воронин). Приоритет научных результатов школы О.И. Сумбаева признан во всем мире. Например, в Калифорнийском технологическом институте (США) были построены кристалл-дифракционные спектрометры, в которых использованы как результаты по выбору кристаллографических плоскостей, так и по ориентации выреза пластин кристаллов. На этих спектрометрах проводились измерения химических и изотопических смещений рентгеновских линий методом, разработанным О.И. Сумбаевым и впервые примененным в нашей лаборатории. Тем же методом в ЦЕРНе на аналогичном гамма - спектрометре были измерены сверхтонкие смещения рентгеновских линий, возбужденных К-захватом. Для исследования подобных процессов кристалл-дифракционные спектрометры были построены также в Юлихе (Германия), где тоже использовались результаты, полученные в лаборатории. Был спроектирован спектрометр для химического факультета Санкт-Петербургского государственного университета, где он был построен и использовался для измерений химических и изотопических смещений рентгеновских линий К- и L-серии. Несколько кристалл-дифракционных спектрометров для исследования адронных атомов было создано в Гатчине. Один из них был установлен на ускорителе ПИЯФ для измерения массы π-мезона, после модернизации он был перемещен на Серпуховский ускоритель в ИФВЭ и использовался там для измерений масс К--мезона и Σ--гиперона. Второй спектрометр был сконструирован, построен и установлен на мезонной фабрике в PSI (Швейцария), где были исследованы π-мезонные атомы методом, предложенным А.И. Смирновым с использованием «гатчинской мишени». Создание мезон-рождающей мишени путем помещения образца в прямой пучок ускорителя дало возможность на несколько порядков увеличить выход экзотических атомов и провести развернутые исследования их спектров, раньше такое не представлялось возможным. Поэтому мишень получила мировое признание как «гатчинская мишень». Установка для каналирования использовалась в эксперименте по измерению магнитного момента Σ+-гиперона во FNAL (США). Исследования фокусировки пучков заряженных частиц при каналировании в монокристаллах вызвали широкий резонанс в мире и были продолжены в ИФВЭ (Серпухов), FNAL (США) и CERN (Швейцария). Для эксперимента ATLAS в ЦЕРНе была построена рентгеновская измерительная станция для калибровки позиций проволок в тонких пропорциональных камерах в виде трубок, которые являются основными структурными элементами торцевого детектора переходного излучения ATLAS. |
||||||
