Прокошкин, Юрий Дмитриевич

Шаблон:ФИО Шаблон:Учёный Юрий Дмитриевич Прокошкин (19 декабря 1929, Москва — 1 марта 1997, Протвино, Московская область) — советский и российский Шаблон:Физик, область научных интересов — физика элементарных частиц, профессор, доктор физико-математических наук, академик АН СССР, РАН и Европейской Академии. Лауреат Ленинской премии (1986).

Биография

Родился 19 декабря 1929 года в Москве в семье советского учёного Дмитрия Антоновича Прокошкина.

Его научная биография началась в 1951 году, когда он, будучи студентом физико-технического факультета МГУ, пришёл в лабораторию № 2 ЛИПАН (ныне НИЦ «Курчатовский институт») для прохождения практики под руководством профессора М. С. Козодаева. В 1952 году окончил университет и в 1953 году по инициативе И. В. Курчатова был переведён вместе с сектором М. С. Козодаева в Дубну в Лабораторию ядерных проблем (ЛЯП) Объединённого института ядерных исследований (ОИЯИ), где начал работать на самом крупном в то время протонном синхроциклотроне.

Исследование реакции образования нейтрального пиона в протон-протонных столкновениях pp → ppπ⁰ составило содержание его кандидатской диссертации, за которую ему в 1961 году по предложению официальных оппонентов А. М. Балдина и И. Я. Померанчука и присоединившегося к ним Б. М. Понтекорво была присуждена степень доктора физико-математических наук.

За экспериментальное открытие β-распада пиона Ю. Д. Прокошкин был награждён в 1965 году Академией наук золотой медалью И. В. Курчатова.

В 1963 году он возглавил Отдел экспериментальной физики Института физики высоких энергий и внёс большой вклад в организацию института, создание его экспериментальной базы и разработку программы исследований на крупнейшем в то время ускорителе. Под его руководством был разработан комплекс уникальной экспериментальной аппаратуры с использованием новой тогда в нашей стране методики работы «в линию» (on-line) c ЭВМ, были созданы газовые дифференциальные и пороговые черенковские счётчики с рекордным разрешением, уникальные сцинтиляционные годоскопы. Благодаря своевременному созданию экспериментальной аппаратуры физические эксперименты на ускорителе ИФВЭ начались сразу после его запуска в 1967 году, что редко случалось до этого в мировой практике.

За открытие масштабной инвариантности в 1986 году ему была присуждена Ленинская премия.

На посту председателя комитета научной политики при Государственной программе по физике высоких энергий Ю. Д. Прокошкин приложил большие усилия по развитию (а в последние годы по сохранению) этой фундаментальной области исследований в России; 24 ноября 1970 года был избран членом-корреспондентом АН СССР, а 15 декабря 1990 года — действительным членом. Был также избран в Европейскую академию наук (Academia Europea). В течение многих лет Ю. Д. Прокошкин был членом редколлегий журналов «Ядерная физика» и «Успехи физических наук».

Файл:Могила академика Юрия Прокошкина.jpg

Могила Прокошкина на Троекуровском кладбище Москвы.

Скончался 1 марта 1997 года в Протвино от онкологического заболевания; похоронен на Троекуровском кладбище Москвы.

Научная деятельность

В 1955—1960 годах провёл прецизионное и всестороннее изучение процесса образования нейтрального пиона в нуклон-нуклонных и нуклон-ядерных столкновениях во всей доступной области энергий синхроциклотрона ЛЯП ОИЯИ.

В 1960 году разработал эксперимент по прямой проверке одного из фундаментальных положений, созданной в 1958 году теории универсального слабого взаимодействия — сохранения векторного тока — путём обнаружения и измерения вероятности β-распада заряженного пиона на нейтральный пион, позитрон и электронное нейтрино: π⁺ → π⁰ + e⁺ + ν_e. Первые несколько событий β-распада пиона были обнаружены группой Ю. Д. Прокошкина в 1962 году. Позже β-распад пиона был зарегистрирован группой К.Руббиа в ЦЕРНе. В 1964 году группа Ю. Д. Прокошкина, измерив вероятность распада пиона на существенно большей статистике, подтвердила закон сохранения векторного тока.

Одновременно с поисками β-распад пиона группа Ю. Д. Прокошкина обнаружила впервые захват отрицательных пионов протонами в водородосодержащих соединениях. Дальнейшие исследования этого явления в различных веществах стали частью нового направления — мезонной химии.

Уже в первых исследованиях на ускорителе ИФВЭ в 1968—1972 годах Ю. Д. Прокошкиным и его сотрудниками были сделаны фундаментальные открытия, свидетельствующие о «новой» физике, связанной с составным строением адронов и динамическим проявлением их кварковых и глюонных составляющих.

Ю. Д. Прокошкиным и его сотрудниками были получены рекордные в то время ограничения на возможность существования свободных дробно-заряженных кварков, открыты ядра антигелия-3 и измерены выходы антидейтронов.

Был открыт рост эффективных сечений рассеяния положительных каонов на нуклонах и замедление падения сечений рассеяния отрицательных пионов на протонах и сечений нуклон-нуклонных взаимодействий. Обнаруженное явление получило название «Серпуховский эффект». Была открыта масштабная инвариантность в процессах инклюзивного рождения частиц, дана её интерпретация на основе кварк-партонного строения адронов, что дало возможность предсказывать выходы частиц в адрон-адронных столкновениях.

В 1973 году под руководством Ю. Д. Прокошкина начались работы по созданию новой экспериментальной методики регистрации событий с большим числом γ-квантов с помощью годоскопических черенковских детекторов. В результате была создана установка НИЦЕ, на которой в 1975 году обнаружен мезон со спином 4 — f₄(2050)- или h-мезон.

Позже были построены крупные спектрометры ГАМС-2000 и ГАМС-4000 (ГАМС — годоскопический автоматизированный многофотонный спектрометр), первый из которых использовался в совместном эксперименте ИФВЭ-ЦЕРН в ИФВЭ, в котором проводилось изучение зарядовообменных процессов с целью поиска экзотических мезонов и мезонов с высокими спинами. Спектрометр ГАМС-4000 использовался в ряде экспериментов в ЦЕРН.

Разработанная Ю. Д. Прокошкиным система регистрации частиц, лежащая в основе ГАМС, получила мировое признание. Она использовалась в экспериментах на Европейском гибридном спектрометре ЦЕРН, в Лаборатории Ферми, в Брукхейвенской Лаборатории и в других экспериментах.

Шаблон:Внешние медиафайлы В 1983 году на установке ГАМС-2000 был открыт G(1590)-мезон с экзотически усиленными распадами по каналам ηη и η’η, который рассматривался как наиболее вероятный кандидат в скалярные глюболы. Проведённые позже исследования подтвердили, что эта частица действительно содержит наибольшую глюонную компоненту (сейчас этот резонанс входит в таблицы элементарных частиц под названием f₀(1500)-мезон).

В этом же году на спектрометре ГАМС-2000 был обнаружен f₆(2510)-мезон со спином 6, существование которого в 1998 году было подтверждено в эксперименте в ЦЕРН на спектрометре ГАМС-4000.

В 1995 году в эксперименте по изучению нейтральных мезонов, рождающихся в центральных соударениях пионов и протонов с нуклонами, на установке в эксперименте NA12/2 на 450-ГэВ ускорителе ЦЕРН с использованием гамма-спектрометра ГАМС-4000 был обнаружен f₂(2175)-мезон, который по экзотике своего распада рассматривается как вероятный кандидат в тензорные глюболы.

Наряду с поиском и изучением экзотических мезонных состояний Ю. Д. Прокошкин совместно с сотрудниками обнаружил и провёл изучение нескольких редких распадов уже известных частиц. В 1982 году был впервые обнаружен распад η-мезона на π⁰-мезон и пару γ-квантов и измерена его вероятность.

Два года спустя был обнаружен распад η’ → 3π⁰, идущий с нарушением G-чётности, измерение вероятности которого позволило независимо от других данных определить массы токовых u- и d-кварков.

В 1994 году на установке ГАМС-2000 был обнаружен редкий радиационный распад ω → π⁰π⁰γ.

Ю. Д. Прокошкин активно участвовал в международном научном сотрудничестве. В 1995—1996 гг. в ЦЕРНе были проведены измерения в эксперименте WA102 по поиску новых экзотических состояний в центральной области взаимодействия частиц высоких энергий. Для регистрации γ-квантов в этом эксперименте использовался гамма-спектрометр ГАМС-4000.

Уже находясь в больнице, незадолго до своей смерти, Ю. Д. Прокошкин узнал, что предложенный им эксперимент по продолжению исследования процессов центрального образования мезонов на установке COMPASS получил одобрение Комитета по научной политике ЦЕРНа.

В последние годы Ю. Д. Прокошкин большое внимание уделял возможности использования монокристаллов вольфрамата свинца PbWO₄ (открывшейся благодаря конверсии оборонного комплекса) для создание калориметра установки CMS на Большом адронном коллайдере ЦЕРНа. Им и его сотрудниками была проведена большая методическая и технологическая работа, увенчавшаяся принятием его предложения в ЦЕРНе.

Научные открытия

В числе достижений Ю. Д. Прокошкина:

• Закон сохранения векторного тока в слабых взаимодействиях элементарных частиц (совм. с др.). Номер и дата приоритета: № 135 по двум датам — 8 июня 1955 г. (теоретическое обоснование), 12 апреля 1962 г. (экспериментальное подтверждение). Установлен неизвестный ранее закон сохранения слабого векторного тока элементарных частиц — адронов, подтверждённый экспериментально обнаружением и измерением вероятности β-распада положительно заряженного π-мезона.
• Явление захвата отрицательно заряженных пионов ядрами химически связанного водорода (совм. с др.). Номер и дата приоритета: № 164 от 4 апреля 1962 г. Установлено неизвестное ранее явление захвата отрицательно заряженных π-мезонов ядрами химически связанного водорода с предварительным образованием возбуждённых мезомолекулярных комплексов, определяющих интенсивность ядерного захвата мезонов.
• Явление образования антигелия-3 (совм. с др.). Номер и дата приоритета: № 104 от 28 января 1970 г. Экспериментально установлено неизвестное ранее явление образования антигелия-3-антиядра с числом антипротонов больше единицы, обусловленное сильным взаимодействием между антинуклонами.
• Закономерность в энергетической зависимости полных сечений (Серпуховский эффект) (совм. с др.). Номер и дата приоритета: № 137 от 24 мая 1971 г. Экспериментально установлена ранее неизвестная закономерность в энергетической зависимости сечений сильных взаимодействий, заключающаяся в том, что полные сечения взаимодействия протонов, π- и K^--мезонов с нуклонами перестают уменьшаться в диапазоне энергий 25-65 ГэВ, а полные сечения взаимодействия K⁺-мезонов с нуклонами начинают возрастать с увеличением энергии.
• Закономерность масштабной инвариантности сечений образования адронов (совм. с др.). Номер и дата приоритета: № 228 от 5 марта 1969 г. Установлена неизвестная ранее закономерность масштабной инвариантности сечений образования адронов, заключающаяся в том, что при взаимодействии частиц высокой энергии относительные сечения образования сильно взаимодействующих частиц являются универсальными функциями приведённого импульса — отношения импульса образующейся частицы к максимально возможному её импульсу.
• Явление образования элементарной частицы h-мезона (совм. с др.). Номер и дата приоритета: № 275 от 13 июня 1975 г. Экспериментально установлено неизвестное ранее явление образования элементарной частицы h-мезона, обладающего спином, равным 4.

Награды

• Ленинская премия (1986)
• Орден Трудового Красного Знамени
• Золотая медаль имени И. В. Курчатова (1965)

Избранные публикации

• Обнаружение перезарядки остановившихся π-мезонов на ядрах связанного водорода, «Журнал экспериментальной и теоретической физики», 1962, т. 42, вып. 6, с. 1680—81 (совм. с др.).
• Бета-распад пиона, «Журнал экспериментальной и теоретической физики», 1964, т. 47, вып. 1(7), с. 84—91 (совм. с др.).
• Наблюдение антигелия-3, «Ядерная физика», 1970, т. 12, вып. 2, с. 311—322.
• Полные сечения взаимодействия π^±-, К^±-мезонов и протонов с протонами и дейтронами в области импульсов 15—60 ГэВ/c, «Ядерная физика», 1971, т. 14, вып. 5, с. 998—1005 (совм. с др.).
• Наблюдение нейтрального h-мезона со спином J = 4 и массой 2 ГэВ, «Ядерная физика», 1976, т. 23, вып. 2 (совм. с др.).
• Проблема η-мезона: распад η → π⁰γγ, «Ядерная физика», 1981, т. 33, вып. 6 (совм. с др.).
• Наблюдение нейтрального r(2510)-мезона со спином J = 6, «Ядерная физика», 1983, т. 38, вып. 5(11) (совм. с др.).
• Наблюдение скалярного G(1590)-мезона, распадающегося на два η-мезона, «Ядерная физика», 1983, т. 38, с. 934 (совм. с др.).
• The isospin-violation decay η’ → 3π⁰, «Physics Letters», 1984, V. 140B, № 3-4, p. 264—268 (совм. с др.).
• Hodoscope multiphoton spectrometer GAMS-2000, «Шаблон:Не переведено», 1986, V. A248, p. 86-102 (совм. с др.).
• Study of ωω system produced in 38 GeV/c π^-p collisions, «Physics Letters», 1989, V. 216B, № 3-4, p. 452—458 (совм. с др.).
• Model-independent measurement of ω → ηγ decay branching ratio, «Zeitschrift für Physik C Particles and Fields», 1994, V. 61, № 1, p. 34-40 (совм. с др.).
• Экспериментальное изучение S-волны в π⁰π⁰-системе, «Доклады Академии наук», 1995, т. 342, № 4, с. 473—476 (совм. с др.).
• Обнаружение редкого радиационного распада ω → π⁰π⁰γ, «Доклады Академии наук», 1995, т. 342, № 6, с. 610—611 (совм. с др.).
• Наблюдение f₂(2175)-мезона, возможного тензорного глюбола, «Доклады Академии наук», 1995, т. 344, № 4, с. 469—473.
• Исследование π⁰π⁰-системы при импульсе 100 ГэВ/с с использованием спектрометра ГАМС-4000, «Ядерная физика», 1999, т. 62, с. 446 (совм. с др.).
• Beam studies of SAD-150 heavy crystal PWO calorimeter, small angle multiphoton detector of GAMS-4π spectrometer, «Nuclear Instruments and Methods in Physics Research», 1999, V. A428, p. 292—298 (совм. с др.).

Библиография

• Избранные работы. — Протвино: ГНЦ РФ Институт физики высоких энергий, 1999. — 92 с.
• Физика элементарных частиц. Избранные труды. — Шаблон:М.: «Наука», 2006. — 259 с.

Литература

• Шаблон:БСЭ3
• Шаблон:БРЭ
• Шаблон:Книга:Храмов Ю. А.:Физики
• Шаблон:Cite web // Успехи физических наук. — Т. 167. — Вып. 8, август 1997

Ссылки

• Шаблон:Сотрудник РАН
• Шаблон:Cite web
• Его статьи на Math-Net.Ru