Такое устройство можно превратить в ускоритель. Для этого в зазоры между дуантами надо подать переменное электрическое поле, частота которого совпадает с частотой вращения частиц (последняя зависит от заряда, напряженности магнитного поля и массы частиц и не зависит от их скорости). Сам Лоуренс поначалу называл свое изобретение протонной каруселью, но вскоре оно стало именоваться циклотроном.
Открытие Лоуренса оказало сильнейшее влияние на дальнейшее развитие ядерной физики. Небольшое деревянное здание, в котором производились его первые эксперименты, дало начало грандиозной радиационной лаборатории в Беркли, раскинувшейся на берегу моря на живописных холмах Сан-Франциско. Но на пути ускорения частиц в циклотроне лежит принципиальная трудность. По мере ускорения частицы в соответствии со специальной теорией относительности растет ее масса. Это приводит к нарушению процесса — через определенное число оборотов магнитное поле вместо ускорения начинает тормозить частицы, траектория их изменяется, и ускоряемая частица может просто «врезаться» в стенку. Чтобы релятивистские частицы продолжали разгоняться в резонансном режиме, нужно либо постепенно увеличивать напряженность магнитного поля (тем самым уменьшая радиус их траектории), либо уменьшать частоту колебаний электрического потенциала на дуантах, заставляя ее следовать за снижением частоты обращения частиц, либо согласованно менять параметры обоих полей.
Вся история ускорителей почти до самого последнего времени — это изобретение способов синхронизации движения частиц в такт с переменным электрическим полем. В феврале 1944 года В. И. Векслер[160] выдвинул революционную идею, как преодолеть энергетический барьер циклотрона. Она была настолько проста, что казалось странным, почему к ней не пришли раньше. Идея состояла в том, что при резонансном ускорении частоты обращения частиц и ускоряющего поля должны постоянно совпадать, иными словами, быть синхронными. При ускорении тяжелых релятивистских частиц в циклотроне для синхронизации предлагалось изменять частоту ускоряющего электрического поля по определенному закону (в дальнейшем такой ускоритель получил название синхроциклотрона). Сам принцип ускорения был назван «принципом автофазировки».
В 1944 году, когда родился термин «автофазировка», Векслеру было 37 лет. Над проблемой синхронизации размышляли многие, и считалось, что она не имеет решения. Но Векслер этого не знал и поэтому… решил ее. Так получилось, что недостаток образования превратился для него в достоинство. Вот что рассказывал Е. Л. Фейнберг[161], фактический соавтор открытия. В феврале 1944 года Векслер попросил у него книгу Беккера «Электронная теория», а затем сообщил, что, основываясь на первой ее главе, придумал ускоритель. Фейнберг указал на проблему устойчивости, а Векслер… даже не сразу понял, о чем речь. Но на следующий день он позвонил Фейнбергу и предложил идею другого ускорителя, который сейчас называется «синхротрон». Фейнберг засел за расчеты и понял, что «получилось устойчиво…».
А потом… Что произошло потом, не совсем ясно. Вот как об этом пишет дубненский физик А. Расторгуев[162]. Векслер повторил в упрощенном варианте выкладки Фейнберга и подготовил работу к печати. Статьи с описанием ускорителей нового типа и обоснованием принципа автофазировки в том же 1944 году были опубликованы в «Докладах Академии наук». Не ищите в них упоминаний о Фейнберге. Их нет, как нет их и во всех последующих работах Векслера. Евгений Фейнберг, получается, подарил Векслеру математическое обоснование принципа автофазировки.
Как пишут люди, владеющие вопросом, проблема авторства широко обсуждалась в ФИАН. Правда, в кулуарах. Не взял в соавторы — ладно, но почему не выразил хотя бы благодарности? Мнения на этот счет разные. Нобелевский лауреат В. Л. Гинзбург со свойственной ему солдатской прямотой назвал Векслера «сукиным сыном». Фейнберг был более сдержан. Он говорил, что долгое время был другом Векслера, но потом увидел в нем безграничное честолюбие, которое подминает под себя всё. Ученикам Векслера, в особенности дубненским, трудно будет с этим согласиться. Они видели и помнят другого Векслера, а о вкладе Фейнберга многие до самого последнего времени вообще не слышали. Этому способствовал сам Фейнберг. Он молчал шестьдесят лет. Почему? Трудно сказать. Может быть, он чувствовал себя обязанным Векслеру? Ведь Векслер выручил его в трудную минуту. После аспирантуры у Фейнберга были проблемы с работой, и Векслер, в то время партийный секретарь ФИАН, помог ему устроиться в институт.
Когда Векслер представил свою работу на ежегодный институтский конкурс, ее приняли холодно. Вернее, не приняли, а отклонили. А в жюри входил Фейнберг… И тогда Векслер решил доказать явление автофазировки на опыте. При поддержке С. И. Вавилова, который к тому времени был уже не только директором ФИАН, но и президентом Академии наук, он приступает к строительству первого синхротрона.
Интерес к работе над синхротроном резко усилился после события, случившегося осенью 1945 года. Эдвин Макмиллан[163] — физик, получивший известность еще до войны открытием первых трансурановых элементов нептуния и плутония, опубликовал статью, в которой описал новые идеи, совпадающие с идеями Векслера. История как будто повторилась. Векслер ни словом не упомянул Фейнберга, Макмиллан ни словом не упомянул Векслера, хотя работа того уже была опубликована на английском. Складывалось впечатление, что он его просто не читал. Так оно потом и оказалось. Векслер расстроился. Намечалась удручающая перспектива борьбы за приоритет… И тут очередной поворот сюжета: Лоуренс, изобретатель циклотрона, указал на приоритет Векслера. О Векслере заговорили все агентства мира… Векслер стал знаменит.
Ему дали лабораторию. Из соображений секретности она получила название «эталонной». А на дворе уже была холодная война, уже прозвучала речь Черчилля в Фултоне, и в Советском Союзе развертывалась борьба с космополитизмом и низкопоклонством перед Западом. Началась гонка вооружений. В ноябре 1946 года американцы соорудили и запустили протонный фазотрон — первый ускоритель, основанный на принципе автофазировки. Строились синхротроны, фазотроны, синхрофазотроны… Векслер всегда ставил перед собой высокие цели. Синхрофазотрон был одной из них. И в марте 1957 года ускоритель был построен.
