Юрий Дмитриевич Прокошкин

Биография

Родился в семье Дмитрия Антоновича Прокошкина (1903—1988), советского учёного в области металловедения, термической, механической и химико-термической обработки, автора программных методов обработки сталей и сплавов, ректора МВТУ им. Н. Э. Баумана с 1954 по 1959 годы.

Научная биография Ю. Д. Прокошкина началась в 1951 году, когда он, будучи студентом физико-технического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, пришёл в лабораторию № 2 ЛИПАН (ныне НИЦ «Курчатовский институт») для прохождения практики под руководством профессора М. С. Козодаева.

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 ? pp?0 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 ?-распада пиона Ю. Д. Прокошкин был награждён в 1965 году Академией наук золотой медалью И. В. Курчатова.

В 1963 году возглавил Отдел экспериментальной физики Института физики высоких энергий (Протвино ). Ю. Д. Прокошкин внёс большой вклад в организацию Института, создание его экспериментальной базы и разработку программы исследований на крупнейшем в то время ускорителе с энергией 70 ГэВ. 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 Ю. Д. Прокошкину была присуждена в 1986 году Ленинская премия.

В довольно сложной обстановке 60-х годов Ю. Д. Прокошкин активно поддерживал полномасштабное международное сотрудничество, впервые осуществляемое в СССР на базе ускорителя ИФВЭ. В исследованиях на Серпуховском ускорителе, которые проводил Ю. Д. Прокошкин, с самого начала принимали участие сотрудники ЦЕРНа. На основе установок ГАМС сложился дружный интернациональный коллектив, включавший физиков ЦЕРНа, Бельгии, Японии, США, Франции.

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 Ю. Д. Прокошкин был избран членом-корреспондентом АН СССР, а 15 декабря 1990 года — действительным членом. Он 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».

Ю. Д. Прокошкин скончался от онкологического заболевания в возрасте 67 лет, похоронен на Троекуровском кладбище Москвы.

Научная деятельность

В 1955—1960 годах провел 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 Ю. Д. Прокошкин задумал эксперимент по прямой проверке одного из фундаментальных положений созданной в 1958 году теории универсального слабого взаимодействия — сохранения векторного тока — путём обнаружения и измерения вероятности ?-распада заряженного пиона на нейтральный пион, позитрон и электронное нейтрино: ?+ ? ?0 + e+ + ?e. Первые несколько событий ?-распада пиона были обнаружены группой Ю. Д. Прокошкина в 1962 году. Позже ?-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 ?-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 соcтавным строением адронов и динамическим проявлением их кварковых и глюонных составляющих.

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.

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.

В 1973 году под руководством Ю. Д. Прокошкина начались работы по созданию новой экспериментальной методики регистрации событий с большим числом ?-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.

В 1983 году на установке ГАМС-2000 был открыт G(1590)-мезон с экзотически усиленными распадами по каналам ?? и ?’?, который рассматривался как наиболее вероятный кандидат в скалярные глюболы. Проведенные 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 ?-мезона на ?0-мезон и пару ?-квантов и измерена его вероятность.

Два года спустя был обнаружен распад ?’ ? 3?0, 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 ? ? ?0?0?.

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 ?-квантов в этом эксперименте использовался гамма-спектрометр ГАМС-4000.

Уже находясь в больнице, незадолго до своей кончины, 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

• 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, подтвержденный экспериментально обнаружением и измерением вероятности ?-распада положительно заряженного ?-мезона.

• 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, ?- 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 приведенного 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 ?-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, ввп. 2, с. 311—322.
• Полные сечения взаимодействия ?±-, 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 ?-мезона: распад ? ? ?0??, «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 ?-мезона, «Ядерная физика», 1983, т. 38, с. 934 (совм. с др.).
• The isospin-violation decay ?’ ? 3?0, «Physics Letters», 1984, V. 140B, № 3-4, p. 264—268 (совм. с др.).
• Hodoscope multiphoton spectrometer GAMS-2000, «Nuclear Instruments and Methods in Physics Research», 1986, V. A248, p. 86-102 (совм. с др.).
• Study of ?? system produced in 38 GeV/c ?-p collisions, «Physics Letters», 1989, V. 216B, № 3-4, p. 452—458 (совм. с др.).
• Model-independent measurement of ? ? ?? decay branching ratio, «Zeitschrift f?r Physik C Particles and Fields», 1994, V. 61, № 1, p. 34-40 (совм. с др.).
• Экспериментальное изучение S-волны в ?0?0-системе, «Доклады Академии наук», 1995, т. 342, № 4, с. 473—476 (совм. с др.).
• Обнаружение редкого радиационного распада ? ? ?0?0?, «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 ?0?0-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-4? spectrometer, «Nuclear Instruments and Methods in Physics Research», 1999, V. A428, p. 292—298 (совм. с др.).

Книги

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