Биография
Александр Ильич Лейпунский родился 7 декабря 1903 года в деревне Драгли Сокольского уезда Гродненской губернии. Его отец, Илья Исаакович, работал десятником на строительстве шоссейных дорог. Профессией отца и объясняются частые переезды семьи (Соколка, Белосток, Александров, Рыбинск, Ярославль и др.) В первую мировую войну учреждения Военно-дорожного ведомства, где служил отец, были эвакуированы в Ярославль, куда переехала и вся семья Лейпунских. Материальное положение было тяжелым. Отец работал на лесозаготовках в Ярославской губернии, железнодорожном узле, а позднее, как писал О. И. Лейпунский, брат ученого, был даже «сезонно безработным». Дети учились сначала в гимназии, затем в школе второй ступени.
В 1926 году окончил физико-математический факультет Ленинградского политехнического института, где прошел научную школу у А. Ф. Иоффе. Будучи уже известным ученым в области атомной физики, был направлен на работу во вновь образованный Украинский физико-технический институт (Харьков, 1928 г.). Вместе с А. Ф. Иоффе, И. В. Обреимовым и другими учеными он участвует в научно-организационной работе, формируя основные научные направления УФТИ. По предложению А. И. Лейпунского в 1931 году в УФТИ было создано новое направление работ — исследование ядра. С этого времени вся научная деятельность А. И. Лейпунского была посвящена физике ядра и ее техническим приложениям.
Для развертывания ядерных исследований уже было недостаточно источников излучения, основанных на естественной радиоактивности — на повестке дня стояло получение пучков быстрых протонов, ускоренных электрическим полем и, соответственно, создание высоковольтных установок. «Высоковольтная бригада», которой руководил А. И. Лейпунский, приступила к разработке высоковольтных установок и вакуумных трубок для ускорения протонов. Были изготовлены трансформатор «Тесла» на 2 МэВ, импульсный генератор на 1,5 мВ и установка постоянного напряжения на 400 кВ. Импульсные источники высокого напряжения страдали малой интенсивностью пучка, поэтому усилия были направлены на создание высоковольтного источника постоянного напряжения. В этих целях была разработана установка постоянного напряжения на 600 кВ и построена первая в СССР электростатическая машина Ван-де-Граафа. Используя новые установки для ускорения протонов группе ученых — К. Ф. Синельникову, А. И. Лейпунскому, А. К. Вальтеру и Г. Д. Латышеву — в 1932 году впервые в СССР удалось искусственно расщепить ядро лития. Эта работа по существу знаменовала рождение в СССР новой области знаний — ядерной физики.
В 1933 году состоялась первая Всесоюзная ядерная конференция, в которой приняли участие и известные зарубежные физики. А. И. Лейпунский представил доклад под названием «Расщепление ядер», в котором проанализировал экспериментальные данные по бомбардировке протонами ядер различных элементов — как легких (Li, B, Be, F, Al) так и тяжелых.
Ядерная конференция имела большое значение для развития ядерных исследований в стране, и одним из ее следствий было создание Комиссии по изучению ядра, в состав которой вошел и А. И. Лейпунский. В 1933 году он назначается директором УФТИ. В этот период в институте работали известные советские физики — Л. Д. Ландау, Л. В. Шубников, И. В. Обреимов, К. Д. Синельников, А. К. Вальтер и другие, а также зарубежные физики — П. Дирак, В. Вайскопф, Г. Плачек, Р. Пайерлс. УФТИ становится крупным научным центром страны.
В 1934 году А. И. Лейпунский направляется на стажировку в Германию и Англию. Его работа в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета была очень плодотворной. Он впервые в мире выполнил эксперимент для доказательства существования нейтрино путем измерения энергетического распределения атомов отдачи, образующихся при ?-распаде. Для повышения чувствительности метода в работе были использованы легкие радиоактивные ядра 11С, энергия атомов отдачи при ?-распаде которых существенно превышает энергию адсорбции атома на поверхности. Кроме того, был разработан новый метод регистрации отдельных медленных ионов. В результате было установлено, что энергия атомов отдачи существенно выше той, которую следует ожидать в отсутствие нейтрино. Автор интерпретировал результаты в пользу эмиссии нейтрино при ?-распаде ядер.
По возвращении в Харьков (1935 г.) А. И. Лейпунский концентрирует усилия на изучении процессов взаимодействия нейтронов с ядрами.
Он придавал большое значение нейтрону, не подверженному воздействию кулоновских сил, как эффективной частице для зондирования ядра. Задолго до осознания научной общественностью возможной роли нейтрона в цепной ядерной реакции А. И. Лейпунский становится ведущим специалистом по физике взаимодействия нейтронов с ядрами. Его исследования охватывают широкий диапазон проблем нейтронной физики: процессы рассеяния и поглощения при различных доступных энергиях нейтронов, возможность неупругого рассеяния, замедление и термализацию нейтронов в различных средах и при разной температуре.
В докладе на сессии АН СССР (1936 г.) «Поглощение медленных нейтронов при низких температурах» сообщалось о совместных опытах А. И. Лейпунского и Л. В. Розенкевича, посвященных проверке теоретического закона Ю. Вигнера о взаимодействии нейтрона с протоном. Там же было указано на существование селективного, (резонансного) поглощения нейтронов некоторыми ядрами. Исследования поглощения нейтрона протоном проводились с использованием воды и жидкого водорода. Результаты количественно подтвердили, что сечение захвата обратно пропорционально скорости нейтрона.
В отличие от существовавшего тогда мнения, что энергия низколежащих уровней ядер составляет несколько МэВ, в работе А. И. Лейпунского и Л. В. Розенкевича на основе имевшейся у них скудной экспериментальной информации высказано предположение о возможности существования у некоторых ядер уровней низкой энергии, на которых возможно неупругое рассеяние нейтронов с энергией 400—700 кэВ.
Нейтронные исследования, выполненные А. И. Лейпунским и сотрудниками УФТИ, внесли существенный вклад в изучение физики нейтронов в СССР. Часть работы выполнялась совместно с ЛТИ и РИ. В лабораторию А. И. Лейпунского приезжали работать И. В. Курчатов и Л. И. Русинов.
Открытие деления ядер урана и ряд последовавших за этим теоретических и экспериментальных работ показали, что идея о возможности использования ядерной энергии может оказаться осуществимой.
В 1939 году в УФТИ открывается тема «Изучение деления урана», научным руководителем которой назначается А. И. Лейпунский. Ему поручают руководство проектированием циклотрона УФТИ, привлекают к работе в Ядерной и Урановой комиссиях АН СССР.
Исследованиям механизма деления урана под действием медленных и быстрых нейтронов в УФТИ была посвящена серия экспериментов. Была осуществлена идентификация продуктов деления, измерены периоды их полураспада, приближенно оценено количество нейтронов, выделяющихся в одном акте деления.
Накопленные знания в области нейтронной физики А. И. Лейпунский направляет на решение проблемы возможности использования ядерной энергии.
Наиболее полно представления А. И. Лейпунского о возможных вариантах осуществления цепной реакции изложены в его двух предвоенных (январь 1941 г.) работах: «Деление ядер» и «Деление урана». Эти статьи принадлежат к числу самых первых работ советских физиков, в которых всесторонне рассмотрены физические характеристики деления ядер нейтронами и конкурирующие с ними процессы. Впервые даны оценки критических масс для разных вариантов осуществления цепной реакции. А. И. Лейпунский пришел к выводу, что цепная реакция возможна в смеси урана-235 с водородом и тяжеловодном реакторе на природном уране. В смеси же обычного урана с водородом цепная реакция осуществляться не может. Уже на этом этапе знаний он подчеркнул необходимость учета в расчетах соображения Г. Н. Флерова о делении урана-238 быстрыми нейтронами, рождающимися при делении урана-235. Для него также была ясной необходимость дополнительных работ по определению констант, входящих в расчет урановых реакций, определению сечений захвата медленных нейтронов кислородом, водородом и углеродом.
С началом войны работы советских ученых по ядерной физике были прекращены, и институты переключились на выполнение оборонных заданий.
В 1943 году А. И. Лейпунского привлекают к научно-исследовательской и организационной работе по атомной проблеме. В 1944 году он, являясь директором Института физики и математики АН УССР, создает отдел ядерной физики, основной задачей которого стало получение данных о нейтронно-ядерных взаимодействиях, необходимых для создания атомной техники. В результате проведенных исследований был получен ряд новых ядерно-физических результатов, в частности, экспериментально доказана оболочечная структура ядер.
Большое внимание А. И. Лейпунский уделял созданию базы ядерно-физических исследований. В конце сороковых годов он выдвинул идею создания кольцевого ускорителя протонов с энергией 1,5 ГэВ, в котором частота ускоряющего поля синхронно изменяется с ростом магнитного поля (УПК-1.5). В дальнейшем В. И. Векслер дал свое название такому ускорителю — синхрофазотрон. В Обнинске, в организованном в 1946 году институте (ФЭИ) под руководством А.И Лейпунского был проведен ряд экспериментально-теоретических исследований, подключились «Электросила», Институт А. Л. Минца, Фарфоровый завод им. Ломоносова. Однако в дальнейшем было решено повысить энергию ускоряемых протонов до 10 ГэВ, передать руководство созданием ускорителя В. И. Векслеру и перевести строительство синхрофазотрона в Дубну.
В конце 1949 году А. И. Лейпунский предложил разработку реакторов на быстрых нейтронах с расширенным воспроизводством топлива. Если сведения о сечениях взаимодействия тепловых нейтронов с ядрами были во многих случаях доступны, то взаимодействия быстрых нейтронов с ядрами были изучены значительно скуднее. Открылось широкое поле деятельности в области фундаментальной ядерной физики. В институте стали развиваться быстрыми темпами экспериментальные и теоретические исследования. Возник коллектив ядерщиков — школа А. И. Лейпунского, который довольно быстро достиг высокого уровня профессионального мастерства.
На первом этапе развития работ А. И. Лейпунский не только руководил, но принимал непосредственное участие в ядерно-физических исследованиях. Не раз он предлагал неожиданные оригинальные пути решения поставленных задач, что позволяло существенно ускорить дело.
В ФЭИ была создана база ускорителей, обеспечивающая возможность исследований нейтронных реакций во всем реакторном диапазоне энергий нейтронов. Программа исследований предусматривала не только прецизионные измерения сечений, но и физику ядерных реакций. Большое внимание уделялось процессу деления ядер. На семинарах, руководимых А. И. Лейпунским, рассматривались новейшие достижения в области ядерной физики низких и средних энергий.
Одним из проявлений внимания А. И. Лейпунского к фундаментальным исследованиям по ядерной физике явилось создание в ФЭИ перезарядного электростатического ускорителя ЭГП-10М. Заблаговременно до пуска проводилась работа по выработке программы ядерно-физических исследований на этом ускорителе. А. И. Лейпунский непосредственно руководил ее формированием и по каждому разделу требовал обзорных докладов. В частности, рассматривались такие новые для ФЭИ проблемы, как аналоговые состояния в ядрах, деление ядер в прямых реакциях, явление спаривания нуклонов, оболочечные эффекты и др. Для изучения теоретических и экспериментальных работ, имеющих привязку к исследованиям на перезарядном ускорителе, в институт Нильса Бора (Копенгаген) были направлены на стажировку сотрудники ФЭИ.
Большое внимание А. И. Лейпунским уделялось исследованиям ядерных реакций, имеющих место в ядерных реакторах. В ФЭИ широко развернулись работы по физике деления ядер, изучению механизма неупругого рассеяния и радиационного захвата нейтронов (прямые, предравновесные равновесные реакции), плотности ядерных уровней и другим актуальным проблемам ядерной физики.
Благодаря глубокому осмысливанию фундаментальных аспектов процессов взаимодействия нейтронов с ядрами физикам ФЭИ при непосредственном участии А. И. Лейпунского удалось в краткие сроки выработать необходимый минимум количественных сведений о константах, характеризующих эти взаимодействия, и обосновать физическую концепцию реакторов на быстрых нейтронах.
Характерный для А. И. Лейпунского стиль работы — доведение результатов фундаментальных исследований до практических приложений — блестяще оправдал себя в таком приложении ядерной физики как ядерная энергетика на быстрых нейтронах.
За период активной научной работы (1927—1972 гг.) А. И. Лейпунским в советских и зарубежных изданиях опубликовано более 120 работ по атомной, ядерной, нейтронной и реакторной физике.
А. И. Лейпунский вел напряженную научно-организационную работу. В разные годы он был директором УФТИ, директором Института физики и математики АН УССР, участвовал в работе по «Урановой проблеме», являлся заместителем по науке одного из руководителей атомной проблемы А.Д.Зверева, заведовал сектором в ИТЭФ, был деканом МИФИ. На этих постах он внес весомый вклад в определение тематики ядерно-физических исследований, в их организацию, в создание новой экспериментальной техники.
А. И. Лейпунский был непосредственным участником зарождения ядерно-физических исследований в СССР. Он являлся одним из наиболее авторитетных специалистов по нейтронной физике, преодолел многие научные и технические трудности на пути реализации своих идей, самоотверженно отдавал себя выбранному им научному направлению.
За выдающиеся заслуги и организаторскую деятельность по развитию науки А. И. Лейпунскому была присуждена Ленинская премия, присвоено звание Героя Социалистического Труда, он награжден тремя орденами Ленина, орденами Октябрьской Революции и «Знак почета», медалями.
А. И. Лейпунский умер в 1972 году и похоронен в г. Обнинске, Калужской области.
Библиография20
Фотогалерея14
