До визнання — півстоліття
Силогізм: «Усі частинки можна розглядати як хвилі. Нейтрон — частинка. Отже, нейтрон можна розглядати як хвилю». Така логіка нобелівського лауреата Кліффорда Гленвуда Шалла — створювача нейтронної оптики. 23 вересня виповнюється 95 років від дня народження видатного американського фізика.
У певних середовищах деякі елементарні частинки поводяться так само, як світло. Для цього необхідно, щоб міжатомні відстані в речовині й довжина хвилі де Бройля для частинки були порівнянні. Такий квантово-хвильовий дуалізм — аксіома сучасної фізики, але 1924 року припущення Луї де Бройля було дуже сміливим. Незабаром, однак, здогад геніального француза підтвердився експериментально, і вже 1929-го це фундаментальне для квантової фізики відкриття було відзначене Нобелівською премією.
Після того, як була доведена квантово-хвильова природа не тільки фотонів, а й усіх без винятку об’єктів, фізики почали активно вивчати оптичні явища в раніше невидимому світі частинок. Нейтрони, відкриті в 1932 році англійським фізиком Джеймсом Чедвіком, наводили на аналогії з фотонами своєю електронейтральністю. Виявилося, що заломлення й відбиття нейтронних пучків добре описується традиційними геометричними «променевими» законами, а розгляд нейтронного випромінювання як хвильового легко пояснює спостережувану на кристалах дифракцію…
Біля джерел нейтронної оптики стояв молодий американський фізик Кліффорд Шалл. Однак, на відміну від своїх колег, чиї наукові заслуги були відзначені майже відразу (де Бройль здобув Нобелівську премію через п’ять, а Чедвік — вже через три роки після відкриття), Шалл довго чекав на визнання. Так довго, що став своєрідним нобелівським рекордсменом: його премія 1994 року — найзапізненіша за більш ніж столітню історію нагороди. А друг і вчитель Шалла Ернест Воллан — конструктор двовісного спектрометра, на якому й були отримані нейтронні дифракційні картинки, до тріумфу свого винаходу, на жаль, не дожив.
…Багато кому з родини Шаллів не судилося займатися улюбленою справою. Батько Девід переважну частину життя із задоволенням працював на фермі в пенсильванській глибинці, та був змушений переїхати з родиною в місто, яке було йому не до душі, але давало більше можливостей вижити. Брат Кліффорда Перрі Лео мріяв про кар’єру художника й уже закінчив школу мистецтв, коли в 1934 році раптово помер батько, і парубок очолив сімейний бізнес. Сам Кліффорд із дитинства бачив себе авіаконструктором, а став фізиком. Правда, на відміну від батька й брата, свій вибір він змінив сам, точніше, під впливом шкільного вчителя Поля Дюсарта. «Він був трохи старше, ніж належало бути звичайному шкільному вчителеві, і мав за плечима докторський ступінь, — згадував майбутній нобелівський лауреат. — Він дивував нас демонстрацією приладів зі своєї лабораторії й розповідями про принципи їхньої роботи. Отоді фізика й почала перемагати повітроплавання». А в 1837 році випускника фізфаку звичайного Технологічного університету Карнегі помітили в Нью-Йорку: Френк Майєрс і Роберт Хантун, керівники групи із проблем ядерної фізики, запропонували йому приєднатися до створення генератора для прискорення дейтронів — ядер важкого водню, дейтерію. Саме слово «дейтрон» стало предметом дискусій: запропоноване американцями як першовідкривачами, воно викликало обурення корифея ядерної фізики Ернеста Резерфорда, однак зрештою він упокорився з неологізмом. Але коли термінологічні дебати вщухли, стало зрозуміло, що дейтрони — дуже цікавий і перспективний об’єкт: вони складаються із протона й нейтрона і є єдиною стабільною двонуклонною частинкою (пари «протон-протон» і «нейтрон-нейтрон» разом не втримуються).
Успіхи в галузі оптики електронів надихнули Шалла на дослідження дифракції нейтронів на кристалах. Десять років починаючи з 1946-го вчений провів у знаменитій Оук-Риджській лабораторії — «серці» Манхеттенського проекту. Цей проект, який зібрав навколо себе найталановитіших фізиків, багато років був для Шалла заповітною мрією; і навіть страшний його результат — стерті з лиця Землі Хіросіма й Нагасакі — не відвернув вченого від бажання працювати в такій іменитій команді… А наступні тридцять років він присвятив викладанню — навчав студентів працювати на дослідному реакторі MITR-I у Массачусетському технологічному університеті. Сьогодні нейтронна дифракція завоювала визнання як ефективний інструмент: з її допомогою група Шалла зробила важливі відкриття в галузі намагніченості, розсіювання та поляризації в кристалах. А несподівана Нобелівська премія стала непоганим додатком до пенсії вченого.
