Джон Карвер Піонер австралійської космічної ери

Наукова діяльність професора Карвера охоплює дослідження в галузі ядерної та атомної фізики. Його академічна кар’єра включає 18 років на посаді старшого професора фізики в Університеті Аделаїди та 15 років як директора Дослідницької школи фізичних наук та інженерії Австралійського національного університету. Крім того, він брав участь у роботі низки впливових національних та міжнародних комітетів.

Його внесок був відзначений призначенням членом Ордена Австралії у 1986 році, а також членством у цій Академії та Академії технологічних наук та інженерії.

Джон Карвер народився в Сіднеї у 1926 році. Він отримав ступінь бакалавра наук (BSc) у 1947 році та ступінь магістра наук (MSc) у 1948 році в Університеті Сіднея. Потім Карвер вирушив до Англії (з 1949 по 1953 рік), щоб здобути ступінь доктора філософії (PhD) у Кавендішській лабораторії Кембриджського університету.

З 1953 по 1961 рік він працював науковим співробітником, потім старшим науковим співробітником у тодішній Дослідницькій школі фізичних наук Австралійського національного університету (ANU). У 1961 році професор Карвер був призначений старшим професором і головою кафедри фізики в Університеті Аделаїди, обіймаючи цю посаду до 1978 року. Саме тут розпочалася його участь у дослідженнях, пов’язаних із космосом. Співпрацюючи з урядовими установами у Вумері, він розробляв наукові корисні навантаження для ракет, щоб вивчати поглинання випромінювання в атмосфері та еволюцію атмосфери Землі загалом.

У 1967 році він створив наукове корисне навантаження для WRESAT, першого австралійського супутника, запущеного з Вумери.

Професор Карвер повернувся до ANU як професор фізики та директор Дослідницької школи фізичних наук у 1978 році, з цієї посади він пішов на пенсію у 1992 році.

Після виходу на пенсію його призначили почесним професором, і з 1993 по 1994 рік він обіймав посади заступника віце-канцлера та директора Інституту передових досліджень ANU.

Професор Карвер помер у день Різдва 2004 року.

Окрім роботи в академічному світі, професор Карвер зробив внесок у діяльність низки впливових національних та міжнародних організацій. З 1977 по 1982 рік він був головою Ради з радіодосліджень Австралії, а з 1983 по 1986 рік — головою Ради Англо-австралійського телескопа.

Інтерв’ю взяв професор Боб Кромптон у 1997 році.

Формування ранніх зв’язків із наукою, університетська фізика та математика

— Джоне, чи можете ви визначити якісь ланки в ланцюжку подій — можливо, ще з ваших ранніх років, — які привели вас до кар’єри в науці, зокрема у фізиці? Ви народилися і виросли в Сіднеї, чи не так?

— Так, саме так. Озираючись назад, звісно, можна вигадати причини, чому все склалося саме так, але мене завжди захоплювала наука. У дитинстві я любив гратися з механічними речами, особливо з конструктором Meccano — у ті часи це була чудова річ, хоча мої онуки віддають перевагу менш якісним продуктам, таким як Duplo. Мій батько був дуже вправною людиною вдома, і я багато чому навчився від нього в столярстві. Мій дідусь, Гаррі Гіт, мав електротехнічний магазин у Роуз-Бей, і коли я підростав, я проводив там чимало часу, особливо в майстерні позаду, де навчився трохи ремонтувати різні електричні прилади, як-от тостери та праски. (Тоді речі приносили в ремонт; тепер це рідкість.) Я також умів лагодити деякі радіоприймачі. Радіо мене зачаровувало, особливо короткохвильове радіо, яке ми слухали з великим захопленням.

У середній школі для хлопців Форт-стріт усі традиційно обирали право, але до мого часу багато розумних учнів почали йти в науку. Деякі наші вчителі були хорошими, деякі — ні. Наш учитель фізики був дуже хорошим педагогом і досить непоганим футболістом, який міг копнути портфель із одного кінця класу в інший! Він навчив нас цінувати складні завдання. За ті пару років ми виконали багато лабораторних робіт — складних і захоплюючих, — під час яких він дихав тобі у вухо і казав: «Ти кращий за Ньютона, синку». Я ніколи не був певен, чи справді він так вважав.

Мої останні шкільні роки та університетські дні припали на час війни, коли наука — зокрема фізика — була дуже важливою і престижною дисципліною. Багато з нас відчували, що якщо ми не потрапимо в науку, то могли б спробувати себе в інженерії чи медицині.

— До якого університету ви вступили?

— До Університету Сіднея, який тоді був єдиним університетом у Сіднеї. Це було досить хороше місце, але лише невелика частина того, чим воно є зараз. Віктор Бейлі був головою кафедри фізики під час перехідного періоду між професором фон Віллером, який щойно пішов на пенсію, але ще викладав, і призначенням Гаррі Мессела через кілька років. Дік Макінсон був ще одним важливим викладачем і дослідником там.

Я був дуже радий опинитися в університеті, щоб вивчати фізику та математику. У нас був досить хороший навчальний курс, дуже інтенсивний. Ми мали по два потоки з математики та фізики. Особливо в математиці, якщо ти обирав вищий потік, то отримував від двох до трьох лекцій щодня, удвічі більше матеріалу, ніж на звичайному курсі, і тобі справді доводилося наполегливо працювати.

На першому курсі я вивчав математику, фізику, хімію та геологію, але на другому курсі перейшов на фізику, математику та допоміжний курс із фізики, який включав корисні речі, такі як практика в майстерні та інженерне креслення, додаткові лекції з фізики та лабораторні роботи. (Після того року я завжди боявся малювати: нам довелося креслити сферометр, найогидніший об’єкт, який я коли-небудь бачив.) Допоміжний курс із фізики давав досить хорошу підготовку, певною мірою був введенням у дослідження, адже ми мали налаштувати експеримент Міллікена. Ми витратили цілий семестр, третину року, щоб його запустити — вкладали стільки годин, скільки могли, використовуючи саморобні деталі, включно з великою дуговою лампою. Ми виміряли зміну енергії й отримали гарно квантований заряд. Це було дуже красиво; я точно був задоволений експериментом.

Третій рік був ще одним важливим етапом. Група людей, які були на кілька років попереду нас, після двох років науки були забрані на курси підготовки офіцерів радарів — і потім вони мали дуже відповідальні посади, адже Австралія відповідала за більшість радарів у тихоокеанській війні. У нашому третьому році, наприкінці війни, вони всі повернулися. Вони могли бути лише на кілька років старшими за нас, але за зрілістю здавалися на ціле життя попереду. Між двома групами була певна конкуренція, символізована таким маленьким випадком. Ці хлопці носили свою форму перші кілька тижнів, поки не дістали цивільний одяг, і один лейтенант залишив свій флотський кашкет на парті в лекційній залі. Але коли мій друг Рей Мітчелл виніс кашкет і віддав його, той відповів: «О, дякую, синку». Це не дуже покращило наші стосунки на деякий час! (Хоча згодом ми всі подружилися і злилися в одну групу.)

Ми отримали велику користь від дуже інтенсивного курсу електроніки того року, використовуючи обладнання, яке було створене для курсів підготовки офіцерів радарів. Техніки ще були досить новими, але викладачі, які вели сіднейські курси підготовки радарів, навчили нас, що фізики — люди адаптивні. Ніколи не було думки, що ти чогось не можеш зробити, і люди, які склали курс підготовки радарів, фактично зібрали всі маленькі двіймові осцилоскопи, які всі використовували. Філ Гест, який тоді був лектором чи старшим лектором, організував практичний курс. Звісно, колишні офіцери радарів були далеко попереду нас у вивченні цієї технології, і нам довелося працювати як божевільним, щоб хоч трохи наблизитися до їхнього рівня знань.

Ми перейшли до року з відзнакою, де в Сіднеї заведено було приєднуватися до дослідницької групи, а потім проводити багато часу на лекціях. У нас були дуже приємні курси з теорії відносності, квантової механіки, спектроскопії та атомної фізики, адже Бейлі особливо цікавився електрикою в газах — тому ми мали курси з цього предмету на третьому та четвертому роках. Після року з відзнакою ти мав здобути ступінь магістра наступного року і написати тезу. (Потім чекати пів року, перш ніж вирушити до іншої країни, зазвичай до Англії, щоб здобути PhD. У Сіднеї не було PhD, аж поки я не закінчував.)

Я приєднався до дослідницької групи з ядерної фізики, досить активної та збалансованої групи, де ми всі працювали на магістерський ступінь. Дік Макінсон наглядав за всім, але Гай Вайт був «фюрером» групи. У Сіднеї була традиція майже самостійної освіти. Завжди було кілька розумних студентів, які не надто випереджали тебе, щоб ти не міг із ними познайомитися, і ми всі викладали на рік чи два нижче, коли проходили свій шлях — я почав викладати першого року в лабораторіях, коли був на другому курсі. Мені це подобалося, і це приносило гроші, яких дуже бракувало в кишені. Окрім Гая Вайта, було ще кілька дуже розумних людей. Пітер Тонеман приїхав на стипендію і створив плазмовий іонний джерело, яке виявилося надзвичайно важливим пристроєм, адже через кілька років його базові принципи були взяті в усі прискорювачі світу. Пітер Трейсі був на рік попереду мене, займався ядерною фізикою, а Пол Клеменс і Клайв Куган добре проявили себе у фізиці твердого тіла.

— Було два шляхи: апаратура для ядерної фізики або проведення експериментів із ядерної фізики. Які були головні експерименти?

— Ми намагалися запустити прискорювач, який би став джерелом нейтронів. (Я підозрюю, що він так і не запрацював як слід.) Однією з хороших речей, які ми робили і які були надзвичайно цінними для мене, було створення безлічі різних типів лічильників Гейгера. Курт Ландекер навчив нас видувати скло, і більшість із нас стала досить вправними аматорами в цій справі, використовуючи техніку, коли скляний виріб завжди тримали в штативах і затискачах, а ми рухали полум’я. Це дуже нестандартно; справжні склодуви люблять тримати полум’я нерухомим і рухати скло. Я ніколи не міг цього зробити, але створення багатьох різних типів лічильників Гейгера дуже допомогло мені пізніше.

— Чи допомагали вам у ваших експериментах знання Бейлі про електрику та гази?

— Так. Особливий газ для наповнення створив Гаю багато проблем, адже лічильник здавався дуже неефективним із метиленовим бромідом. Я переймався цим, і після того, як він пішов, я створив кілька лічильників, наповнених цим неприємним газом. Я зрозумів, що щось поглинає електрони: це був, власне, газ, який притягує електрони. Це мене зацікавило, і я розробив невелику теорію про те, як це працює. Я створив кілька пристроїв, які дозволяли вимірювати коефіцієнти притягнення електронів за допомогою збігів між камерою з газом, що притягує електрони, і камерою без нього. Це було чудово, і я опублікував це разом із Гаєм у журналі Nature як нашу першу статтю. І це сталося тому, що Бейлі втовкмачував нам усілякі цікаві речі про електрику та гази. Бейлі був дивовижною людиною — ексцентричною, з величезною думкою про свої здібності, неймовірним ентузіазмом і сильними антипатіями. Ми сміялися з нього, але нам він подобався. Він точно навчив нас, що ми можемо зробити все і маємо бути дуже компетентними фізиками.

— Це приводить нас до стипендії ANU, яку ви виграли. Тоді ще не було фізично існуючого Австралійського національного університету, куди можна було б поїхати, тому, як і інші докторанти ANU, ви вирушили до Англії, щоб здобути ступінь доктора філософії (DPhil). Як ви дізналися про такі можливості, і як ви обирали свій університет?

— Ну, в Сіднеї склався шаблон, що щороку люди вирушали на стипендії до Британії. Багато викладачів там побували і повернулися. Математика була ще гіршою за фізику в цьому сенсі, адже весь штат складався з людей, які вивчали математику в Сіднеї, поїхали до Кембриджа, здобули там PhD, а потім повернулися і приєдналися до штату. Такі хороші стипендії здавалися мені чудовою можливістю.

Я вперше зустрів Марка Оліфанта, коли він відвідав Сідней, коли я був там студентом. Він завжди справляв враження, але мені він здавався дуже грізним — і приблизно 110 років від роду. (Йому, мабуть, було десь 45 чи 48.) Він був сильним, але дуже симпатичним. Він розмовляв і слухав, що ти маєш сказати, і це було приємно.

На той час він ще був у Бірмінгемі, але вже думав, як розвивати школу в ANU, тож я поговорив із ним про стипендії. Думаю, їх рекламували; точно знаю, що викладачі — Макінсон і Бейлі — розповідали мені про них. Бейлі, у своїй звичній зарозумілій, екстравагантній манері, спитав, куди ми хочемо поїхати. Я сказав йому, що думаю приєднатися до Оліфанта, що є кілька місць, таких як Бірмінгем і Глазго, а також Оксфорд і Кембридж. Бейлі сказав, що ніяких дурниць не буде. Жоден із його студентів не поїде до Манчестера, Ліверпуля чи Глазго: «Їдь до Оксфорда чи Кембриджа, інакше це буде як переїзд із Сіднея до Сіднея». Треба було рухатися вгору. Мабуть, тому з кафедри фізики Сіднея був дуже чіткий маршрут, переважно до Кембриджа і лише кілька до Оксфорда. Але Кембридж був сильнішим за Оксфорд у ядерній фізиці.

Оліфант, звісно, мав трохи інший погляд. Він намагався розподілити студентів серед своїх друзів у провінційних англійських університетах. Він сам зібрав дуже хорошу команду австралійців у Бірмінгемі, але я чув достатньо через чутки, щоб подумати, що Бірмінгем може ще деякий час займатися змішуванням бетону. Хоча я дуже поважав Оліфанта, я подумав, що краще поїхати до Кембриджа.

У 1949 році єдиним способом вибратися з Сіднея було судно, тож разом із кількома іншими аспірантами ми відпливли на Orontes у нашу велику подорож. Ми пішли стандартним маршрутом через Суец до Британії. Тоді це не здавалося мені дивним, хоча, озираючись назад, я вважаю цікавим, що в кожному порту, де ми зупинялися, майорів Юніон Джек і стояли британські солдати. Але ми не зупинялися в жодних «іноземних» місцях: Коломбо й Аден були британськими.

Джим Робертс і я подорожували разом на Orontes. Він їхав до Кембриджа на стипендії Ради з наукових і промислових досліджень, щоб займатися теоретичною роботою. На кораблі було ще кілька студентів. Усі ми, потенційні дослідники з різних предметів — які їхали здобувати PhD, мали перші класи з відзнакою тощо, — були в туристичному класі. ANU дав мені 75 фунтів на проїзд до Британії, що було достатньо. (Насправді я заплатив 79 фунтів.) Багато моїх інших друзів, переважно тих, хто, можливо, не так добре проявив себе академічно, але їхав приєднатися до установи далекобійної зброї, були в першому класі, щовечора вдягаючи краватки-метелики.

У Коломбо до нас приєдналася група цейлонських студентів, більшість із яких також їхала до Кембриджа, але кілька — до Лондона й Оксфорда. Ми дуже зблизилися, у деяких випадках стали друзями на все життя, головним чином тому, що я та інші австралійці мали хороший запас «Квеллс», пігулок від морської хвороби. Вони не чули про цю магію, а їм це дуже знадобилося на деякий час!

Після щасливої подорожі ми дісталися до Кембриджа, прекрасного місця, але заплутаного для чужинця. Але Пітер Трейсі зустрів нас обох там, що було досить втішним. Він поїхав до Кембриджа лише роком раніше за мене і, здається, добре справлявся. Він отримав «Виставку 1851», дуже престижну стипендію.

Потім мені довелося розібратися, як приєднатися до якоїсь експериментальної групи. Там був своєрідний голландський аукціон, досить кумедна справа: перші пару тижнів ти блукав по лабораторії, розмовляв із людьми, керівники намагалися привабити студентів, студенти намагалися обрати найкращого керівника. Там було кілька дуже хороших людей, які займалися фізикою, але місце вже не було Резерфордівським і не мало чіткої організації. Зрештою я виявив, що найяскравішою молодою людиною в департаменті був Деніс Вілкінсон, лише на кілька років старший за мене, але вже починав набувати слави. (На жаль, він постраждав від серйозної нейтронної катаракти. Він взяв відпустку від ядерної фізики на рік чи два, протягом яких став досить експертом зі спостереження за птахами. Він навіть думав зробити кар’єру орнітолога.)

Далі я пішов до професора Отто Фріша. Він був чудовою людиною, але повним ексцентриком і лінивим, наскільки це можливо. У нього були чудові ідеї, але він не любив брати на себе забагато відповідальності. Про нього є багато історій. Його улюбленим трюком було тримати брудні старі штани в нижній шухляді столу. Якщо розмова з дослідником-студентом ставала надто складною — іншими словами, якщо його змушували щось робити, — він тягнувся вниз, відкривав шухляду і діставав ці брудні штани: «Мені треба до хімчистки».

Фріш підтвердив мої думки про Вілкінсона, до якого я пішов додому. Він лежав у ліжку з найгіршим грипом, який я коли-небудь бачив, але, хоч і блідий, він говорив надзвичайно розумні речі і був дуже захоплений тим, що ми зможемо зробити. Моїм єдиним занепокоєнням було, чи вистачить йому сил, щоб провести мене через усе моє PhD. Для протоколу: сер Деніс, яким він став, усе ще міцний і, здається, проживе ще десятиліття.

Вогняний інцидент: робота над фотодисоціацією дейтрону

— Отже, ви об’єдналися з Вілкінсоном?

— Так, і це поставило мене на дуже хороший шлях. Я став його офіційним, законним дослідником-студентом. Ми працювали над фотодисоціацією дейтрону, а потім і над іншими матеріалами. У нас було три робочі прискорювачі, два комплекти високої напруги і маленький циклотрон, а машина Ван де Граафа ще будувалася. Ніхто при здоровому глузді не брався за будівництво Ван де Граафа, тож це залишилося для людей із відзнакою, які справді жертвували собою. Циклотрон був дуже маленький, не особливо цікавий, але комплекти високої напруги, які ми використовували — попри те, що це були старі машини Кокрофта-Волтона, — були досить хорошими. Деніс мав той, що називався HT2, і ми працювали на ньому з парою техніків.

Ми не мали ілюзій, що цей прискорювач працюватиме вічно. Ми лише хотіли провести кілька швидких експериментів протягом наступних трьох-чотирьох років і рухатися далі. Схема була така, що кожен із дослідників-студентів проводив якийсь конкретний експеримент на прискорювачі, часто пов’язаний із створенням лічильників чи подібної системи. Мені дали кімнату і стіл на першому поверсі, але завдяки Денісу я також мав кімнату, облаштовану як лабораторія в старій частині Кавендіша. Знаючи, що мені потрібно створити кілька лічильників, я почав із того, що зібрав хорошу вакуумну систему і систему відкачування, щоб побудувати іонні камери якогось типу.

Далі я створив пропорційний лічильник високого тиску, наповнений дейтерієм. Це був досить страхітливий пристрій із бічною трубкою, у якій можна було циркулювати дейтерій. Дейтерій закачували через паладієві трубки ззаду, я кинув шматочок натрію в бічну трубку лічильника, і коли все було готове, я брав пальник Бунзена і нагрівав бічну трубку, щоб розпалити натрій по всій її поверхні, а потім циркулював газ із конвекційним нагрівачем, щоб видалити останній кисень. Це було надзвичайно чисте речовина. У мене був один інцидент із цим, коли одного разу кінець відірвався, і я мав чудовий вогонь із газоподібного дейтерію під високим тиском і натрію. Але крім цього все пройшло досить добре. Це була моя головна система.

Це був незвичайний лічильник. Як зазвичай, у центрі був дуже тонкий дріт. Але він був досить новаторським — жоден інший лічильник не працював під таким тиском, — і я хотів мати лише один ізолятор, лише на одному кінці, а потім дріт із грузилом на кінці. Його треба було встановлювати вертикально. У нас було 100 ярдів від горища старого Кавендіша, де я його збирав, до першого поверху, через грубий коридор і далі через двір до нашого прискорювача. Але я завжди добирався туди і не ламав дріт.

— Який був експеримент, для якого ви створили цей лічильник?

— Це була фотодисоціація дейтрону. Маючи камеру високого тиску і піддаючи її гамма-променям від прискорювача, можна було розщепити дейтрон, щоб фото-протони відлітали і виявлялися в пропорційному лічильнику.

Я багато цим займався, і ми вимірювали це як функцію енергії, дивлячись на гамма-промені різної енергії. Це був дуже успішний експеримент. Коли вийшов стандартний підручник того часу, книга Блатта і Вайскопфа, я був радий побачити свої точки на діаграмах. (Насправді я стежив за всіма півдюжиною точок, які я надав; це справді фундаментальне вимірювання.) Коли ці точки вперше з’явилися в оглядових статтях, наші статті з моїм ім’ям завжди цитувалися. Поступово вони потрапляли в огляди оглядів і підручники — цитата зазвичай була з останнього огляду, але ти все ще міг бачити ті самі точки. Я б хотів, щоб вони світилися чи щось таке.

— Думаю, є близько семи статей із вашим і Вілкінсоновим іменами з того часу.

— Це був дуже продуктивний період і дуже веселий. Ми провели там приблизно три з половиною роки.

— Коли ви повернулися до Австралії у 1953 році, ви були одним із перших співробітників тодішньої Дослідницької школи фізичних наук.

— У Кембриджі Оліфант скликав кілька зустрічей із різними дослідниками-студентами ANU, і ми їздили до Бірмінгема — там були Стюарт Батлер і ще кілька людей. Оліфант розповідав про деякі свої ідеї щодо того, що буде побудовано в Канберрі, і мушу сказати, більшість із нас справді вірили, що все це станеться: коли ми приїдемо до Канберри через два-три роки, прискорювач буде побудований, ми всі відкриємо антипротон, отримаємо Нобелівські премії і підемо на пенсію до кінця життя.

Я познайомився з Ерні Тіттертоном, першим призначеним професором ядерної фізики, коли був у Кембриджі. Він був у Бірмінгемі, перш ніж поїхати до Лос-Аламоса, де він зробив багато електронного запуску для перших бомб. Коли він повернувся, він керував групою фотопластин у Гарвеллі, і він приїжджав опромінювати деякі фотопластини на нашому прискорювачі.

Я повернувся додому, ANU заплатив більше, щоб повернути мене, ніж 75 фунтів, які вони дали мені на дорогу туди, адже академічні співробітники мали право на проїзд першим класом. Як наслідок, я навчився зав’язувати краватку-метелик — це робиться однією рукою — і чудово провів час. А потім я дістався до Канберри.

У мене було якесь невиразне згадування про відвідування Канберри хлопчиком, коли ми приїжджали з батьком на машині. Але коли я здійснив довгу поїздку поїздом із Сіднея до Канберри і прибув на маленьку зупинку, я трохи засумнівався, чи справді це національна столиця. Потім мене забрав хтось із адміністрації університету і поселив у Брасі Хаус, де було багато неодружених співробітників. (Я познайомився зі своєю дружиною в Канберрі, але пізніше, коли вона приїхала з Англії.)

Ернест Тіттертон опікувався мною в ядерній фізиці. У нас був маленький комплект Philips — досить непоганий і надійніший за комплект Кокрофта-Волтона в Кембриджі.

— Чи була тоді там так звана будівля Оліфанта?

— Ні. Будівля Кокрофта була там, більш-менш. Прискорювач стояв на нижчому рівні, у маленькій будівлі, яку пізніше охопила будівля тандемного прискорювача. Комплекти Кокрофта-Волтона були чудовими, досить красивими машинами, як мрія кінематографічного вченого: високі вежі, іскри тощо. І в Кембриджі, і в Канберрі я проводив багато часу, сидячи в кутку кімнати, спостерігаючи, куди йде іскра, коли хтось накручував комплект Кокрофта-Волтона до найвищої напруги — адже вони завжди ламалися. (Часто вони ламалися о 2-й годині ночі, коли ти намагався їх запустити.)

Ще однією великою перевагою Канберри було те, що у нас були нормальні драбини і пристрої для підйому нагору, тоді як у Кембриджі у нас були найгірші, поламані драбини. У найкращі часи я ненавидів лізти по них, але підніматися вночі, коли ти не був певен, чи хтось належно заземлив прискорювач, було досить жахливо.

Використовуючи детектор, який я привіз (разом із кількома іншими корисними речами в кишенях) назад до Канберри, я продовжив свою роботу з фотодисоціації, продовжуючи багато з того, що робив у Кембриджі. Я міг виконувати тут таку ж хорошу роботу, і обладнання було буквально таким же хорошим, як і там. Але я також робив деякі інші речі, що виникли з мого старого інтересу до створення іонних камер і лічильників Гейгера. Я міг зробити лічильник Гейгера, скажімо, із танталовим катодом, піддати його випромінюванню і викликати фотоіндуковану радіоактивність у ньому. Це був дуже ефективний спосіб виявлення реакцій.

Використання маленького синхротрона для вивчення гігантського резонансу

— Якою роботою того періоду ви найбільше пишаєтеся?

— Ну, це було б із нашим маленьким синхротроном на 33 МеВ, у підвалі будівлі Оліфанта, де тунель з’єднує дві будівлі. Він був у Гарвеллі і був подарований. Я б навряд чи назвав його комерційною машиною — електронний синхротрон, — але люди в Малверні спроектували і сконструювали кілька таких. Ми отримали машину на 33 МеВ, яка прийшла до нас у безлічі пакунків, і це була пекельна робота — зібрати її і запустити. Ронні Едж був одним із тих, хто допомагав пакувати машину в Британії і збирати її в Канберрі.

Ми виконали багато хорошої роботи з цією машиною. У той час більшість робіт із фотодисоціації проводилися з кількома бетатронами на 22 МеВ по всьому світу. Наша робота проводилася в Кембриджі, а потім у ANU з використанням дискретних джерел гамма-променів від приблизно 4 МеВ до 18 МеВ (ми були чи не єдиними, хто це робив), але з цим можна було зробити лише обмежену кількість речей. З машиною на 33 МеВ у нас було маленьке вікно приблизно на 10 МеВ вище меж, до яких могли дістатися бетатрони, посеред хвостів гігантських резонансів — які я маю пояснити.

Я говорив про роботу з фотодисоціацією дейтрону, але у важких ядрах є гігантський резонанс, який систематично рухається через періодичну таблицю: усі нейтрони рухаються проти всіх протонів у ядрі, тож ви отримуєте дуже прості поведінки. Його відносно легко інтерпретувати теоретично, і ми зробили багато інтерпретацій щодо цього. Коли нейтрони рухаються проти всіх протонів, це дає вам дипольний резонанс, із цим колективним рухом, що робить його досить сильним. Було добре бачити, як він систематично переходить до нижчих і нижчих енергій, коли ви переходите до важчих і важчих ядер.

У хвості над гігантським резонансом ви можете отримати не лише один випромінений нейтрон, а два, три, чотири чи п’ять, і тому є багато речей, які можна виміряти, дивлячись на конкуренцію з випусканням нейтронів і протонів тощо.

— Чи працював тандемний прискорювач у той час?

— Ні. Він почав працювати незадовго до того, як мій період там закінчився, і незабаром запустився. Синхротрон зазнав аварії незабаром після того, як я пішов, і був розібраний і відправлений до Перта, щоб його знову зібрати.

— Чи працювали ви взагалі на машині в кінці Кокрофта, де була моя лабораторія?

— Ні, не дуже, хіба що трохи з Регом Міллсом і ще кількома людьми там. Це був менший комплект високої напруги, який переважно використовувався як джерело нейтронів — дуже потужне. Але він згорів у пожежі, яка знищила значну частину тієї будівлі.

Я був у ANU в Канберрі з 1953 по 1961 рік, із річною навчальною відпусткою у 1958−59 роках, під час якої я поїхав до Гарвелла і відновив контакт із усіма людьми, з якими був у Кавендіші. Я провів там дуже продуктивний рік, переважно пишучи статті з Арнольдом Джонсом і працюючи з персоналом у Ангарі 8 під керівництвом доктора Бретшера. Ми виконали багато зворотного до фотодисоціації: замість (гамма, n) ми робили (n або p, гамма) і (d, гамма).

Гарвелл у той час був дуже приємним місцем. Пітер Тонеман облаштувався там і мав термоядерний реактор під назвою ZETA, який, на жаль, був переоцінений у публічності. ZETA мав бути відповіддю на всі проблеми термоядерного синтезу — і Джон Кокрофт, який тоді був директором у Гарвеллі, справді вірив у це. Але, на жаль, це не так, і люди в Ангарі 8 показали, що супутні нейтрони зовсім не були тепловими. ZETA на той час був строго засекреченим об’єктом.

Зв’язок Аделаїда-Вумера

— Ваш перший період у ANU, Джоне, закінчився, коли вас призначили на кафедру старшого професора фізики в Аделаїді. Це принесло значну зміну у ваших наукових інтересах, чи не так?

— Я звинувачую в усьому Марка Оліфанта, власне. Його попросили знайти когось на цю кафедру в Аделаїді, і він запропонував мою кандидатуру та заохотив мене поїхати. Я мав із ним кілька довгих розмов про це. Він сказав: «Ти саме в тому віці, щоб це зробити», — адже я був саме в тому віці, коли він поїхав до Бірмінгема.

У Канберрі моє бачення того, що могло б статися в ядерній фізиці, справді залежало від великих успіхів, які ми могли б мати в галузі фізики елементарних частинок. Провал проекту великого прискорювача означав, що більшість цих прагнень довелося залишити. Ми не мали стати відкривачами антипротона. Я скоро зрозумів, що розв’язання квантово-механічних проблем у ядрах не цікавіше, ніж у атомах і молекулах. Мене спочатку цікавили ядра через мою роботу з фото дейтрону, адже це була одна з фундаментальних сил, і вимірювання було базовим для нової науки. Хоча важлива робота з ядерної фізики мала продовжуватися в таких лабораторіях, як наша, — і нам довелося перейти до групи нижчої енергії, — вона не відкривала фундаментально нових уявлень про структуру матерії. Для цього треба було бути в іншій лізі.

В Аделаїді не було можливості займатися ядерною фізикою, і, на мій погляд, було б дуже нерозумно намагатися це налагодити. Переміщення синхротрона туди було можливим, але це зайняло б усі наші зусилля для спостережень. У будь-якому разі, я не був незадоволений ідеєю займатися атомною та молекулярною фізикою, адже я завжди багато про це думав — мабуть, частково через мій досвід у Сіднеї з деякими з цих проблем. Тож я вважав, що зміна може бути корисною. (Це не була така велика зміна, як думають деякі люди, адже я майже завжди працював над фото-ефектами в ядрах, а тепер працював над фото-ефектами в атомах і молекулах, і завжди шукав такі речі, як гігантські резонанси.)

Аделаїда мала велику перевагу, яку, на мою думку, недостатньо використовували: вона була поруч із одним із найбільших фізичних лабораторій у країні, Установою досліджень зброї (як вона тоді називалася), із роботою у Вумері. Тож мені не важко було сказати, що якщо хтось хоче робити щось розумне в Аделаїді, він має мати перевагу — і цією перевагою була ця величезна оборонна установа, яка хотіла співпраці з університетами і, порівняно з університетською системою, мала купу грошей. Коли я поїхав поговорити з людьми в Аделаїді, я виклав їм таку пропозицію і виявив, що багато з них хотіли б мати міцний зв’язок такого роду. Я отримав дуже хороший прийом від Білла Босвелла, який був директором у Солсбері та Вумері і контролював величезні суми грошей і ресурси. Також я налагодив контакт із Джоном Кноттом, секретарем Департаменту постачання в Мельбурні, і він також був на моєму боці.

Тоді ми змогли проводити експерименти, використовуючи півдюжини ракет на рік із установи в Солсбері, досить хороші речі. Деякі з дослідників-студентів вважали цю роботу досить захоплюючою. Нам довелося зібрати групу людей в Аделаїді, але це був хороший час, щоб спробувати щось нове, адже університети знову були в настрої розширення.

— Ви також переходили від інституту, який готував докторів філософії, але в основному займався дослідженнями, до більш традиційного університету з викладанням і дослідженнями.

— Так. Призначення старшим професором означало дуже багато взяти на себе управління всім, адже професор у ті часи контролював усі гроші. В Аделаїді це було, мабуть, гірше — або краще — у цьому сенсі, ніж майже деінде в країні. Я також був головним екзаменатором із фізики в школах і входив до Ради з публічних іспитів Університету Аделаїди. Тож ти не лише контролював усе, що робилося на кафедрі фізики, але теоретично контролював усе викладання фізики в штаті. Я ставився до всіх цих речей серйозно і проводив багато часу, відвідуючи школи, розмовляючи зі студентами. У нас була формальна домовленість перевіряти їхні лабораторні зошити, і ми багато цим займалися.

Навколо була команда дуже хороших людей — таких як Девід Саттон, Грем Елфорд і Стен Томлін. Я був чи не наймолодшим членом штату, коли мене призначили на цю роботу. І мушу сказати, я насолоджувався кожною хвилиною цього. Викладання я раніше не робив, але я провів багато навчальних занять у Кембриджі і завжди демонстрував у лабораторіях, тож це не було для мене надто складним. Але мушу сказати, це було багато роботи, і, переглядаючи свої нотатки, я дивуюся, як мені вдавалося впоратися з усім цим. (Ну, частково я справлявся, пишучи лекції на наступний тиждень у неділю ввечері!)

Експерименти на ракетах

— Якою була тема вашої початкової роботи з ракетами, і як ви її обрали? І чи правда, що лабораторні експерименти йшли майже паралельно з повітряними чи висотними?

— Я шукав прості речі для роботи, і вони були досить простими. Ми взяли поглинання ультрафіолетового випромінювання в атмосфері як проблему, адже це було близьким до тих речей, які я розумів, і я багато це раціоналізував. Типовим поглинанням була функція випромінювання Лайман-альфа. Це випромінювання було дуже важливим, адже це фундаментальна лінія найпростішого атома і домінуюче випромінювання, коли ти поза Землею. Поглинання всіх цих випромінювань в атмосферу Землі в ультрафіолеті — це те, що запускає фотохімію атмосфери і цілу низку проблем, які з цього випливають. Було відносно просто зробити деякі детектори. Спочатку ми зробили детектори Лайман-альфа, які були дуже схожі на маленький лічильник Гейгера, що я налаштував — маленькі циліндри з стрижнем посередині і вікном спереду. Змінюючи вікно і газ, ми могли створювати детектори, які вибирали певні частини ультрафіолету.

Перший експеримент, який ми провели, був із поглинання в атмосфері випромінювання Лайман-альфа від сонця. Це вийшло гарно і дало досить простий спосіб вимірювання профілю щільності молекулярного кисню в певному діапазоні атмосфери. Детектори, які ми створили для цього — знову ж таки, як маленькі версії лічильників Гейгера, — були наповнені газом, який забезпечував одну межу довжини хвилі, а їхнє вікно спереду могло варіюватися від фториду літію чи фториду магнію до кварцу і сапфіру, забезпечуючи іншу межу довжини хвилі. Тож це були пристрої з пропускною смугою. Ми також розробили багато способів тестування детекторів, беручи портативне джерело ультрафіолету на полігон, щоб перевірити їх перед запуском у ракеті.

Після кількох таких експериментів удень, переважно отримуючи молекулярний кисень, ми дуже зацікавилися проведенням подібних експериментів уночі. У нас була досить приємна серія експериментів, які використовували повний місяць як джерело світла. Із цього ми отримали відбивну здатність місяця в ультрафіолеті, яка не була добре відома, а потім, використовуючи це, ми працювали на піку поглинання озонового шару, близько 2500 ангстремів, і отримали розподіл озону вночі, високо в кожному хвості. Однією з причин робити це вночі було те, що світло має бути дуже в фотохімічній рівновазі і не домінуватися транспортом, як це буває з озоном нижче, особливо вдень.

Ми витратили кілька років на цю програму, проводячи багато експериментів, але не стільки, скільки я б хотів. Я завжди намагався отримати сезонні та добові варіації, але ми могли обладнати лише близько п’яти чи шести ракет на рік — межа того, що люди з Солсбері могли для нас запустити. В ідеалі хотілося б запустити 20 ракет за один день; ми ніколи не досягли такого рівня потужності. Але ми зробили багато вимірювань із групою Браяна Рофа в WRE і отримали чимало даних про поглинання ультрафіолетового випромінювання в Південній півкулі.

Приблизно в 1965−66 роках залишилася велика ракета Redstone від програми Вумери з вивчення входження в атмосферу, і доброзичливі американці запропонували її австралійцям, які з ними працювали, сказавши, що Австралія, мабуть, могла б вивести супутник на орбіту з її допомогою. Люди з WRE у Солсбері сказали «так», і чи був би я готовий надати експериментальний пакет? Я сказав, звісно, ми це зробимо. Я знав, що у нас є дуже хороша інфраструктура для тестування, включно з великим вакуумним резервуаром — достатньо великим, щоб вмістити весь супутник, — який я побудував за гроші від ARC [Австралійської дослідницької ради]. Але після того, як ми всі погодилися, американці сказали нам, що ми маємо це зробити за 12 місяців, бо потім їм доведеться повернутися додому. Тож Браян Хортон і решта команди університету дуже наполегливо працювали разом із людьми з Солсбері, і все було зроблено за 12 місяців.

Як завжди, я був там на запуску. Ходити на запуски ракет — кумедна справа: більшість людей, які там є, мають сильну емоційну прив’язаність до ракети, але не можуть нічого зробити в момент, коли її мають запустити. У день, коли ракета мала бути запущена, графік запуску дійшов до останньої хвилини, але потім його довелося скасувати, бо щось не спрацювало так, як мало. Усе перенесли на наступний день, і було дуже розчаровуюче повертатися додому тієї ночі без запущеної ракети. А преса, яка там була, назвала це ще одним провалом у Вумері. Але коли ми вийшли наступного дня, американська команда — досить жорстка група реднеків — трохи постукала по ракеті, і вона запустилася чудово, з великим ревом.

У ті ранні дні, 1967 року, ми стали третьою країною, яка запустила власний супутник із власного майданчика. Ми були на перших шпальтах кожної газети в Австралії. Було чудове відчуття радості, коли він злетів. Ми могли зчитувати прилади вже на ранніх етапах польоту і бачили, що все працює, а потім він знову облетів, і ти знав, що він справді на орбіті!

— Чи хтось робив для вас телеметрію?

— О, так. Багато людей по всьому світу відстежували його для нас; ми могли збирати дані досить постійно. І ще одна чудова річ полягала в тому, що люди були такими співпрацюючими і дружніми щодо цього. Попри всю періодичну критику науки оборони, коли у них було це складне завдання, яке треба виконати за визначений час, вони були чудовими. Вони порушували будь-які правила і робили все, щоб допомогти. Якщо ти казав, що тобі потрібні батареї, щоб живити цю штуку, і вся документація ще не була оформлена, вони все одно діставали їх із Штатів — і все йшло. Це був великий захват, і я був дуже задоволений.

— Чи виправдали наукові результати ваші сподівання?

— Так. Звісно, я б хотів отримати ще більше даних. Політ тривав лише кілька днів на висоті близько 200 чи 300 кілометрів, поки врешті батареї не сіли, і він не був зтягнутий атмосферним опором, зробивши повторний вхід над Ірландією.

Накопичений досвід космічних досліджень

— Чи розчаровані ви тим, що Австралія не пішла далі в роботі з супутниками та космічними дослідженнями загалом?

— Так, я розчарований. Ми втратили багато можливостей, і ми могли б розвинути WRESAT. Його офіційна назва була WRESAT 1, із припущенням, що за ним могли б піти 2, 3, 4 і 5. США насправді запропонували нам ще кілька Redstone, але можновладці у своїй мудрості вирішили, що в цьому немає для них користі. Це велика шкода. Можливо, у нас не було стільки наукових навичок, скільки потрібно, але ми могли б легко це розвинути. Ми точно накопичили величезну кількість технологічних навичок у роботі з ракетами, їх відстеженні, знанні, що з усім цим робити. Вумера була тоді третім за завантаженістю полігоном у світі.

— Під час створення самого супутника вам, мабуть, довелося мати справу з такими проблемами, як необхідність бути дуже обережними зі швидкістю дегазації матеріалів, які ви використовували. Багато з цих речей, мабуть, довелося відкривати методом спроб і помилок.

— Так, і ніщо не досягається так, як успіх. Багато речей, про які нам не довелося б турбуватися пізніше, ми з’ясували, працюючи над цим першим. Нам довелося знайти способи тестування на вібрацію — ми використовували обладнання для тестування автомобілів — і нам довелося перевірити його на температуру, тиск і цикли. У мене був чудовий великий вакуумний резервуар, який Евен Маккензі побудував у лабораторії в Аделаїді; я спроектував його достатньо довгим, щоб ми могли помістити в нього носові конуси ракет, але також досить товстим, щоб ми могли розмістити там корисні навантаження для повітряних куль. (Ми також багато працювали з повітряними кулями в департаменті в той час.) Виявилося, що він був саме достатньо великим, щоб вмістити носовий конус ракети WRESAT, власне супутник, який був приблизно півтора метра завдовжки.

Люди тоді справді були на вершині хвилі, і багато що могло бути зроблено. Я завжди стверджував, як і багато інших людей, що Австралія — це країна, яка в певному сенсі має найбільше виграти від використання космосу. Ми досить добре впоралися з цього боку в комунікаціях, і ми отримали багато даних дистанційного зондування та метеорологічних даних. Ми все ще отримуємо безкоштовні метеорологічні дані від японських, американських і іноді російських супутників. Я не можу повірити, що ми колись не муситимемо платити за ці речі. Правильний спосіб забезпечити продовження отримання переваг і за розумною ціною — це брати участь у науці та технологіях. Це дуже важке повідомлення донести.

— Чи хтось ще в Австралії створює щось для супутників інших людей?

— Зараз цього не так багато. Можливо, це ще повернеться. Є пропозиція створити Кооперативний дослідницький центр для космічної роботи, і це може кудись привести. Але щоб максимально використати можливість зробити щось, що об’єднує цілу низку технологій, доступних у країні, вам треба почати призначати молодих людей у ці сфери і забезпечувати їм постійну роботу. Наразі люди, які мають найбільше знань про космічні технології, приєднуються до списку пенсіонерів.

Розв’язання проблеми поглинання в атмосфері

— Наскільки взаємодоповнюючими були лабораторні експерименти та повітряні?

— Вони дуже взаємодоповнюючі, можливо, найкраще це ілюструє один експеримент. Я згадував, що ми вимірювали поглинання випромінювання Лайман-альфа в атмосфері. Лайман-альфа — це дуже фундаментальна лінія будь-якої зірки, будучи фундаментальною лінією водню. Це досить широка лінія від нашого сонця і має в собі досить багато структури, що означає, що її поглинання в атмосфері залежить не лише від поглинаючого середовища, молекулярного кисню, але й від форми перетину по самій лінії. Ніхто не мав роздільної здатності, щоб піти і зробити вимірювання в кожній точці цієї широкої лінії. Перетин через цю широку лінію залежить від температури, яка змінюється у верхній атмосфері залежно від висоти.

Тож у лабораторії ми побудували великий шестиметровий монохроматор — чудову машину — і як перший експеримент ми подивилися на структуру лінії Лайман-альфа і, точка за точкою, на перетин поглинання кисню по формі цієї лінії. Ми також подивилися на її температурну залежність. Коли ми все це розібрали і зрозуміли, це ідеально застосовувалося до атмосферної проблеми і вирішило багато аномалій. Я роками сперечався з людьми, які казали, що в атмосфері є інші поглиначі, бо це не сходилося, коли вони вимірювали поглинання Лайман-альфа. Але коли ми ввели цей температурно-залежний перетин, ми все гарно розібрали. Я вважаю, що розв’язання будь-якої проблеми, яка вирішує іншу велику проблему, — це досить хороший експеримент.

У цьому брала участь досить широка група хороших людей, особливо Брентон Льюїс, Дон Маккой, Алістер Блейк, Стів Гібсон і Мохамад Іліас, який зараз у Пенангу, Малайзія. З того часу ми перенесли частину роботи до ANU, де пізніше зробили особливий акцент на вимірюванні температурної залежності перетинів поглинання, щоб дізнатися про їхні системи.

Я був задоволений силою і якістю дослідників-студентів, які проходили через Аделаїду. Не думаю, що минув рік без одного чи двох — іноді трьох — випускників із відзнакою, яких я вважав би такими ж хорошими, як будь-де у світі. Блискучі люди. Алістер Блейк, Джеральд Хаддад, Джон Бар і Джим Гардінер були одними з перших дослідників-студентів, яких ми мали. Вони виконали захоплюючу роботу з фотоелектронної спектроскопії, яку ми почали в Аделаїді. У той час більшість людей використовували лише дискретні джерела. Ми знайшли спосіб поєднати фотоелектронний спектрометр із нашим однометровим монохроматором, і ми могли сканувати його від 500 ангстремів і вище. Це була захоплююча робота, і я б хотів, щоб із цим зробили ще більше.

У нас були техніки розуміння поведінки збуджених станів, дивлячись на спектр, роздільно визначаючи всі обертальні стани і розуміючи, чому в деяких випадках ти переходиш до широкого діапазону вібраційних чисел, а в інших — ні. Це був спосіб визначення характеристик збуджених станів, і це міра перекриття між цим станом і основним станом. Ми виконали багато роботи над властивостями віртуальних станів у спектрі кисню, адже ця лабораторна робота сьогодні має відношення до проблем поглинання в атмосфері.

Розумне академічне управління

— Ви раніше згадували про те, як взяли на себе всю кафедру в Аделаїді, з новими досвідами, які це принесло. Чи виявили ви, що з часом вас дедалі більше затягувало у вищу адміністрацію в університеті?

— Мені завжди подобалося керувати речами, хоча я б не назвав свій стиль адміністрацією. Я був радий мати можливість управляти кафедрою фізики, і ми регулярно проводили засідання факультету і дещо менш регулярні засідання усієї школи, які включали студентів.

Також, як голова кафедри, я автоматично був членом Комітету з освіти, як це називається в Аделаїді. Це був контролюючий орган з академічних питань, який в інших університетах називався б професорською чи академічною радою. Потім я став головою цього комітету, перед тим бувши деканом факультету наук. (У нас була система, що декани і голови, коли завершували свою каденцію, мали шукати когось, хто візьме на себе цю роботу.) Я насолоджувався двома роками на цій посаді.

В Аделаїді було багато чим керувати. Більшу частину часу, коли я там був, університетська адміністрація була дуже хорошою, з розумним розділенням академічних і неакадемічних питань. Не було сенсу дозволяти Комітету з освіти діяти як комітету з паркування та подібних справ. Неакадемічні чи бізнесові питання переважно вирішувала одна людина, Вік Еджелоу, реєстратор, який, здається, тримав у голові весь штат і фінансову сторону університету. Більшість наших академіків, я думаю — точно більшість голів кафедр, — були задоволені приймати його рішення і заяви про те, що відбувається на управлінському боці. Для мене передача питань управління та бізнесу через колегіальний академічний потік призвела б до величезної втрати часу і суперечок.

З іншого боку, я думаю, було чітке розуміння, що академічні питання — пов’язані з іспитами і прогресом студентів, призначеннями академічного персоналу, типами дослідницьких програм, які люди збиралися виконувати, — вирішуватимуться самими академіками. Ми розподіляли дослідницькі гроші через маленький дослідницький комітет, який був повністю академічним. Усі ці речі робилися добре, з обмеженим бюрократичним втручанням.

Були певні ключові речі, які хтось, хто керує великою кафедрою, як фізика, мав робити. Одним із найвимогливіших було складання розкладу лекцій і розподіл викладацьких обов’язків. Я завжди робив це сам, просячи допомоги у людей, щоб зібрати все докупи, і коли я нарешті отримував те, що вважав збалансованою схемою, я подавав її всім співробітникам. Дуже важливо, щоб одна людина справді цікавилася цим. Треба визнавати, що деяким людям потрібно більше часу на дослідження, але інші трохи втомлюються від цього боку і бачать своє майбутнє в розвитку лабораторних курсів, зокрема. Я думаю, у нас була відносно щаслива домовленість, яка давала широкий діапазон можливостей у тому, як ти розподіляєш свій час.

Реорганізація дослідницької школи ANU

— Час в Аделаїді закінчився у 1978 році, коли вас призначили директором тодішньої Дослідницької школи фізичних наук ANU. Можливо, ви скажете щось про сприйняті виклики та можливості, які спонукали вас внести низку значних змін — зрештою навіть до назви школи.

— У мене велика прихильність до школи і до ANU. Не буду надто скромним: я думав, що зможу виконувати роботу директора краще, ніж будь-хто інший, через мій досвід у школі та мій попередній досвід. Хоча я розумів, що не всі поділятимуть моє бачення, будучи досить рішучим, я намагався втілити своє уявлення про те, куди має рухатися це місце — і здебільшого я це зробив.

Фундаментальною була ідея, що школа має сприйматися як невід’ємна і цінна для австралійської нації. Я вважаю, що це була початкова передумова, на якій її продали нації в 1950-х роках, коли Австралія хотіла дедалі більше брати участь у ядерних справах, і тому ядерна фізика була домінуючою частиною роботи школи. Оліфант був із найвищого ящика для такого роду роботи і рішуче налаштований цього досягти. У 78-му, коли я повернувся, усе було дуже інакше. Не те, щоб якась із робіт не була важливою чи деякі з них не були надзвичайно актуальними, але багато людей поза школою не бачили цієї важливості чи актуальності. А багато людей у школі не вважали важливим зробити цю актуальність більш очевидною.

Я відчував, що ми могли б рухатися до багатьох робіт, які тут ми б назвали хорошою фізикою, але в американських університетах вони часто були б частиною інженерних шкіл. Водночас я вважав, що структура і деякі призначення потребують змін. Я хотів зробити школу актуальною для нації і щоб її так сприймали всі. Я не хотів багато чого вирізати, а вносити зміни шляхом перестановок. Це зайняло б багато часу, тож треба було бути послідовним у тому, куди ти хочеш іти, і також бути готовим змінюватися залежно від можливостей, які з’являються.

Досить непоганий опис цього є в книзі Fire in the Belly, яку написав Тревор Офел. Не все, що він там сказав, я б виразив саме так, але я думаю, що основні ідеї зміцнення того, що я називаю основними сферами фізики зараз — атомна і молекулярна робота, лазерна та EME [інженерія електронних матеріалів] робота, ядерна фізика — усі вони центральні для цілей школи. Я хотів це підкреслити.

Одним із способів отримати певний захист і виглядати більш актуальними було залучення інженерії більш очевидним і розрекламованим способом, тож я залучив Браяна Андерсона, якого вважав першокласним, найкращим академічним інженером у країні. Його сильні погляди на інженерію можуть не поділяти всі члени школи, але залучення його та системної інженерії дало школі новий вигляд.

Ми також додали невеликий компонент у комп’ютерних науках. Це була важлива сфера для збереження в університеті, і якби ми не створили цю маленьку групу, університет загалом міг би втратити Річарда Брента, який був безперечно найкращим академічним комп’ютерним ученим у країні.

Реорганізація зв’язків ядерних, електронних та інформаційних наук

— Чи були інженерія та комп’ютерні науки єдиними сферами змін?

— Ні, було ще досить багато реорганізації. Я прибрав і сформував AMPL [Лабораторію атомної та молекулярної фізики]. Хоча одиниці електронної фізики та досліджень дифузії могли працювати цілком незалежно, вони були набагато меншими за інші групи в школі, тож було дуже важко бачити їх належно представленими у Раді факультету та деінде. Тож я об’єднав ці групи з моєю власною групою ультрафіолетової фізики як своєрідну федерацію, сподіваючись, що вони продовжуватимуть процвітати з незалежними програмами та незалежними коштами, але достатньо співпрацюватимуть, щоб їхні погляди представляв голова кафедри чи лабораторії. Група оптики могла б увійти як частина дуже успішної імперії, але оскільки оптика здавалася дуже важливою і показала кілька спалахів геніальності, я вирішив створити оптичний центр.

Я свідомо не використовував назву «кафедра» для більшості цих нових групувань, адже сподівався мати більш гнучку структуру і більш гнучкі зв’язки з промисловістю, ніж це слово передбачає. Але деякі з існуючих кафедр дуже наполягали на тому, щоб зберегти таку назву.

Потім було створено EME, щоб залучити групу, яка, на мій погляд, могла б спиратися на всі техніки не лише наших базових наукових груп, але й науки поверхонь, яка є прикладною математикою, атомною та молекулярною фізикою і лазерною фізикою, і пов’язати нас із австралійською промисловою базою. Я думаю, що це робиться, але це важкий шлях.

Тепер ми сформували ще одну школу з груп інформаційних наук та інженерії. Це викликало сильний опір із боку деяких людей поза школою, які вважали, що це треба відкласти до завершення огляду інституту, який ми проводили. Я був досить впевнений, що якби ми чекали до того огляду, у нас нічого б не було, тож я дуже наполягав і продав усі свої права власності, щоб це отримати. Я сподівався, що це зросте. Я думав, що ми отримаємо значну кількість додаткових коштів від уряду в той час. Я вважаю, що кожен зрозуміє, коли подумає про це, що промислова база майбутнього дуже залежатиме від інформаційних наук та інженерії, яка з цим пов’язана.

— Чи вважаєте ви, що Дослідницька школа фізичних наук та інженерії повернеться до назви «Фізичні науки», чи, можливо, повністю перейде на «Інженерію»?

— Нам потрібно зберігати обидва аспекти в назві школи, щоб забезпечити майбутнє, в якому фізика, фізичні науки, а також інженерія механічного та електронного типу будуть сильними. Обидва ці напрямки необхідні для побудови майбутньої промислової бази країни, і я абсолютно впевнений, що ми маємо твердо на це орієнтуватися.

Адже в Австралії є проблеми: ряд наших університетів уже знизили рівень своїх фізичних факультетів до такого, що вони ледве виживають. Життєво важливо, щоб ця школа не лише вистояла, а й процвітала, і, на мою думку, ми зараз маємо думати про розширення її діяльності. Наприклад, ми могли б додати групу з матеріалознавства строгого типу, щоб доповнити ті частини, які зараз випали з досліджень твердого стану. І знову ж таки, я вважаю, що єдиний спосіб це зробити — мати на увазі конкретного дослідника, якого можна сюди запросити. Я був би категорично проти того, щоб просто виділяти кошти на розвиток, скажімо, твердого стану чи матеріалознавства і розміщувати оголошення, сподіваючись, що з’явиться найкращий кандидат. Ми, здається, не дуже добре з цим справляємося. Нам потрібна людина настільки видатна, щоб можна було привести її до віце-канцлера і сказати: «Дивіться, цей хлопець хоче працювати тут. Йому потрібно лише 5 мільйонів доларів на рік і кілька співробітників, і він наш». Потрібно щось дуже привабливе, як це, але досягти цього важко.

Ми започатковуємо цікаві нові роботи: контрольовані атоми, нанотехнології — це, очевидно, матиме велике значення в майбутньому, і ми маємо радіти, що долучаємося до цього. У школі розроблено багато нових технік. Одна з тих, що мені особливо близька, — це застосування лазерної спектроскопії в ультрафіолетовому діапазоні; Кен Болдвін, Брентон Льюїс і Стів Гібсон об’єднали зусилля, щоб досягти рівня роздільності та досліджень, який я ніколи не вважав можливим у цьому спектрі. Ця робота значно випереджає все інше у світі в цій галузі, і ми маємо її там утримувати.

Моя власна думка про школу, як і про будь-яку велику наукову організацію, полягає в тому, що ви маєте бути здатні приймати людей з усіма їхніми особливостями. Якщо ви хочете залучити геніальних людей, деякі з них будуть тихими і мовчазними, бажаючи просто працювати над своїми дослідженнями весь час — і у нас є хороші приклади цього. Ви не захочете змушувати таких людей ходити і заробляти для вас гроші. Це останнє, що ми б зробили. А є інші — високолітаючі, які пишуть, часто дратують своїх колег своєю нахабністю та ентузіазмом, з яким вони просувають свої ідеї. Але такі люди вам потрібні, якщо вони достатньо розумні, щоб прийти. Ви мусите бути готові терпіти різні дивацтва, оплачені талантом, який вони приносять.

Робота над позиціонуванням АНУ для майбутнього

—Ви були директором дослідницької школи протягом 15 років, довше за всіх, і ентузіазм, з яким вас двічі перепризначали, багато говорить про те, як ви керували цим кораблем. Наприкінці цього періоду, коли вам виповнилося 65, ви не пішли на пенсію, а були призначені виконуючим обов’язки заступника віце-канцлера АНУ та директором Інституту [передових досліджень] на пару років. Чи могли б ви щось сказати про ваш час на цих двох останніх посадах?

—Це було певним відкриттям. Мені подобалася робота там. Я виявив, що не маю такого детального знання всієї діяльності інституту, як у дослідницькій школі, і взявся за те, щоб отримати таку інформацію. Для вищого керівництва університету абсолютно необхідно знати, як функціонують усі його частини. Мені потрібно було значно більше, ніж два роки, щоб вплинути на те, як інститут розвиватиметься, але я намагався — і, здається, досяг певного прогресу.

У мене були певні погляди на те, як не лише наша школа, а й інші мають управлятися, і я хотів бачити порівнянний рівень ефективності всюди в діяльності. Я хотів заохотити більше аспірантів в університеті, і ми трохи попрацювали в цьому напрямку. АНУ має велику силу в своїх зв’язках із урядом; школи соціальних наук дуже добре з цим справлялися. Ми підготували свою частку послів і забезпечили надзвичайно якісне та корисне навчання для персоналу.

Також я зробив дещо, що, сподіваюся, продовжиться в майбутньому: наша школа відокремила інформаційні науки та технології від інженерної школи. Ми також у ранній період відокремили науки про Землю. Обсерваторії за мого часу стали по суті незалежною групою, як і математика, у досить новаторський спосіб взаємодії з факультетами. Це правильний шлях. Можливо, в інституті має бути ще кілька структур, і майбутнє може полягати в тому, щоб мати менші школи, подібні до тих, які ми відокремили, хоча їм ще потрібно трохи підрости.

Я вважаю, що інститут дуже слабкий у гуманітарних науках. Я б хотів витратити чимало грошей на розвиток дослідницького центру гуманітарних наук у більш суттєву структуру, і я б хотів бачити певне розділення серед соціологів між тими групами, які більше цікавляться розвитком і нагальним майбутнім країн на північ від нас, і тими, хто займається науковою роботою з історії деяких із цих регіонів.

Я сподівався, що ми зможемо закріпити землю на півострові [Актон] для національного наукового парку — чудовий спосіб зв’язку з основними бізнес-інтересами країни. (Ми вже зміцнюємо наші зв’язки з іншими австралійськими академіками.) Ця територія є величним активом, і ми дуже нерозумні, якщо не розмістимо щось на тих частинах, які ми ще контролюємо.

АНУ зараз 50 років, що все ще молодий вік для університету. Йому доведеться прийняти деякі ключові рішення про те, як він фінансуватиме себе. Я вважаю, що ми не отримаємо значного збільшення державних субсидій від жодної партії в Австралії. Ми матимемо хороші відносини з обома, але нам доведеться знайти способи збільшення фінансування та його розширення, роблячи це тому, що це потрібно і робить нас кориснішими та ефективнішими.

Поза академією до мирного використання космосу

— Ви виконали дуже видатну роботу поза академією, ставши членом низки впливових національних та міжнародних організацій. Ви були головою Науково-технічного підкомітету ООН з мирного використання космічного простору; членом бюро COSPAR, Комітету з космічних досліджень ICSU; головою Ради з радіодосліджень в Австралії; головою Ради Англо-Австралійського телескопа; а також членом і, протягом певного часу, заступником голови ASTEC [Австралійської ради з науки, технологій та інженерії]. І це ще не все. Ми могли б довго говорити про все це, але наш час дещо обмежений, тож, можливо, поговоримо лише про три з них.

Чи було щось особливо складне, але важливе, з чим довелося мати справу, коли ви були головою Науково-технічного підкомітету з мирного використання космічного простору?

— Це був дуже цікавий комітет, з яким я був пов’язаний. Він є частиною трійки в системі ООН: Комітет з мирного використання космічного простору та його два підкомітети. Один із них займається юридичними питаннями, пов’язаними з космосом. Інший, з яким я був пов’язаний близько 25 років із 1970 року і став головою, займався науковими та технічними питаннями мирного використання космічного простору.

До того, як я очолив підкомітет, його головою з моменту заснування був Девід Мартин. Головний комітет традиційно завжди очолювала людина з нейтральної країни, переважно з Австрії. Юридичний підкомітет очолював хтось зі Східної Європи, часто чех або поляк, а науково-технічний підкомітет завжди очолював австралієць — мабуть, як представник іншої половини світу. Система «трійки», яка збереглася в цих комітетах, була спадщиною Хрущова.

Ми збиралися щороку. Порядок денний часто мав певну одноманітність, але іноді траплялися справжні хвилювання. Ми витрачали багато часу на розробку та обговорення, наприклад, питань, пов’язаних із дистанційним зондуванням та правами держав на доступ до даних, зібраних над їхньою територією. Ці питання вирішувалися досить гармонійно, і те, що зараз відбувається у світі щодо обміну даними дистанційного зондування, дуже відповідає тому, як ми це розробляли.

Одним із захопливих питань було падіння на канадську територію, приблизно в 1975 році, радянського супутника — пристрою для радіолокаційного зондування, який відстежував американські військово-морські кораблі. Він мав працювати певний час на орбіті, і, як інші супутники класу «Космос», потім його мали вивести на вищу орбіту, на кілька тисяч кілометрів, де він міг залишатися довго, поки його радіоактивність не зменшиться достатньо. (На борту був ядерний реактор як джерело енергії, адже для роботи 24 години на добу, у темряві та на світлі, потрібна значна кількість енергії.) Перехід із робочої орбіти на вищу був досить безпечною процедурою, але цього разу вона не спрацювала. Коротко кажучи: реактор та різні інші частини радіоактивних уламків увійшли в атмосферу і впали, переважно над Канадою. Канадці не були особливо задоволені.

Це сталося якраз перед початком однієї з наших зустрічей, і протягом цієї двотижневої чи тритижневої зустрічі ми довго обговорювали використання — і особливо неправильне використання — ядерних джерел енергії в космосі. Більшість аргументів, проблем і образ було висловлено на цій зустрічі, де було більше послів, ніж я коли-небудь бачив у будь-якому органі ООН, і врешті ми прийняли певні широкі резолюції щодо суті процедури: ядерні джерела енергії можна використовувати в космосі, за умови дотримання всіх належних запобіжних заходів. Це була типова заява ООН про те, що ви можете щось робити, якщо зробите щось інше.

Мене розважило те, що наприкінці всієї операції радянська сторона заперечила проти включення цього пункту в звіт, який ми склали, тому що його не було в нашому порядку денному! Але був пункт порядку денного під назвою «Інші питання», і ми витратили майже весь час, говорячи ні про що інше. Зрештою їм довелося погодитися, що це увійшло до звіту, як було підготовлено.

Поступово, протягом кількох років, ми опрацьовували використання ядерних джерел енергії в космосі. До моменту, коли я остаточно залишив комітет, ми мали резолюції щодо принципів, які слід прийняти стосовно використання ядерних джерел енергії в космосі та обережності, яку потрібно проявляти. Вони були прийняті головним комітетом і Генеральною Асамблеєю і тепер є керівними принципами для цієї операції. Це був приклад дуже розумного способу роботи комітету.

— Якби ці принципи були запроваджені до того, як той супутник запустили, чи змінило б це щось? Чи це була просто непередбачувана технічна несправність?

— Я думаю, що тиск у них, включно з тиском щодо повідомлення, мав би значення. Жодні слова на папері не можуть повністю зупинити аварії, і було ще дві чи три інші аварії. Але подальша історія показала, що люди вчаться на цих аваріях. Вони також навчилися впроваджувати рамки принципів, які дають вам впевненість у тому, що має бути зроблено, і надають стандарт, за яким можна вимірювати певні речі. Усе це було б цінним.

Межа космічного сміття

— Стаття, яку ви написали про проблему космічного сміття, змусила мене зрозуміти, що його набагато більше, ніж я очікував. Ваш комітет, мабуть, обговорював це.

— Космічне сміття — це тема, яку деякі з нас намагалися внести до офіційного порядку денного Організації Об’єднаних Націй, тому що це може стати серйозною довгостроковою проблемою. Ми справді значно забруднили навколишнє середовище. Є близько 10 000 відстежуваних об’єктів, на які, так би мовити, ведуться реєстраційні документи і які регулярно відстежуються групами по всьому світу. Є також дуже багато інших об’єктів — маленьких, як пил, краплі фарби, і деякі розміром із піщинки.

Вже траплялися випадкові аварії чи помітні події — наприклад, дивний скол на лобовому склі шатла, який, можливо, можна пояснити зіткненням із космічним сміттям. Ряд невдалих подій на початку цього бізнесу призвів до значного забруднення, коли ступені ракет залишалися на орбіті, але не були належним чином очищені від палива, і значно пізніше вибухали, викидаючи велику кількість об’єктів на орбіту. На низьких земних орбітах є досить значний пік такого сміття, разом із загубленими викрутками тощо.

Важливо, однак, зберігати перспективу. Космос все ще надзвичайно порожній, навіть із кількістю об’єктів, які ми туди запустили. Але є певні розмірні діапазони, в яких штучне сміття значно перевищує мікрометеорити, які ми зараз відстежуємо і які іноді можна виявити радаром. Нам потрібно це відстежувати.

На щастя, геостаціонарна орбіта поки що досить чиста, але це обмежений ресурс. Комунікаційний супутник мусить використовувати певну кількість палива, щоб підтримувати свою орбіту — через невеликі збурення, він весь час рухається вгору-вниз уздовж орбіти, на якій хоче перебувати. Я вважаю, що наприкінці місії супутника, коли він уже приніс своїм власникам значні гроші, замість того, щоб ці власники утримували його на орбіті ще, скажімо, шість місяців, вони повинні використати трохи залишкового палива, щоб вивести супутник на вищу орбіту, де він буде поза дорогою. Багато операторів це роблять. Австралія, здається, завжди так робила.

Це поступово визнається як добра практика ведення господарства, але я вважаю, що це має бути обов’язковим. Шанс випадкового зіткнення на геостаціонарній орбіті, навіть із нинішнім напливом, все ще досить малий. Але якби зіткнення сталося, як би його прибрати? І якби раптом кілька тисяч чи десятків тисяч об’єктів з’явилися там як залишки від вибуху великого супутника, це забруднення було б дуже важко усунути — у регіоні Всесвіту, який має особливу комерційну важливість.

Управління спільним спостереженням за зірками

— Повернімося на Землю, Джоне, до вашого часу в Раді Англо-Австралійського телескопа.

— Я приєднався до цієї ради, дуже приємної, після повернення до АНУ. Університет і телескоп мали дещо бурхливу історію, коли люди хотіли контролювати речі. Я вважаю, що кордони вляглися, коли я був залучений до цього. Як спільна операція між Австралією та Британією, це дало велику силу Австралії — не в останню чергу тому, що коли один уряд намагався скоротити свої витрати, інший уряд казав: «Ну, ми платимо. Чому б вам теж не заплатити?» Гаррі Мессі, який довго був у раді, був майстром цієї стратегії, і деякі з нас, хто спостерігав за ним у дії, можливо, самі використовували її, коли це було потрібно.

Операція виявилася цінною інвестицією для світової астрономії, і вона дала австралійським та британським астрономам доступ до телескопа, який є чудовим інструментом і залишався цінним завдяки деяким рішенням ради. Останнє рішення, з яким я був пов’язаний, стосувалося переходу до ширококутного об’єктива, який тепер введено в використання телескопа. Це дозволяє проводити значні огляди, які разом із можливістю знімати широку пластину замість простого спектру в одній точці корисні для статистичної роботи з розподілу скупчень галактик тощо. У будь-якому разі, обсерваторія підтримувала свої стандарти, маючи достатньо коштів для купівлі та переоснащення своїх систем виявлення і залишалася конкурентоспроможним чотириметровим інструментом.

— Контроль і управління інструментом були абсолютно першокласними від самого початку, тож, мабуть, їм ніколи не доводилося багато що змінювати.

Декілька речей довелося оновити і зробити, тож це не було дешево. Інструментарій довелося полагодити, обчислювальну потужність потрібно було змінити. Це був один із перших телескопів, керованих комп’ютером, і його комп’ютер був старий і досить неосвічений. І за мого часу в раді ми привели телескоп Шмідта, який раніше управлявся окремо Науково-дослідною радою Великобританії, формально до обсерваторії. Це та деякі фінансові перестановки забезпечили, що британці залишаться партнерами в обсерваторії на значний час.

Ми можемо багато чому навчитися в Англо-Австралійського телескопа, який сам по собі є активом. Він виконав чудову спостережну роботу і є моделлю, за якою ми маємо вчитися просувати велику науку в інших галузях. Я розчарований, що це, принаймні на той час, була єдина міжнародна наукова установа, в якій ми належним чином брали участь — і то двостороння, а не велика міжнародна. Нам потрібно зберігати своє місце у великих науках, зокрема. Нам потрібно робити це у співпраці з іншими країнами, і було б дуже приємно мати ще кілька міжнародних установ у цій країні, якими ми могли б ділитися з іншими.

Впливові поради щодо науки, технологій та інженерії

— Ви довгий час були членом, а між 1981 і 1986 роками також заступником голови ASTEC. Які найважливіші теми обговорювалися в той період?

— ASTEC, за часів моєї участі в ньому, був дуже впливовим і потужним органом — головним чином завдяки головуванню Джеффа Баджера — який зробив багато хорошого для науки і технологій в Австралії. Ми писали поради, фактично з усіх наукових питань, безпосередньо прем’єр-міністру та через нього до Кабінету міністрів.

Одним із важливих питань була ще одна астрономічна пропозиція — Австралійський телескоп, який потребував фінансування в рік, коли бюджет був особливо обмеженим. Я не пам’ятаю року, коли фінансове становище не було дуже скрутним, але той рік запам’ятався мені як особливо поганий, коли в університетах і наукових лабораторіях панував хаос через чергові загрози скорочення штату та припинення проєктів. За таких умов було досить важко профінансувати щось настільки екзотичне й розкішне, як значне розширення радіоастрономічних робіт у країні. Тим не менш, ASTEC, на мою думку, дуже мудро ухвалив рішення поставити фінансування Австралійського телескопа на перше місце в списку, пожертвувавши всіма іншими рекомендаціями, які були внесені. І це було схвалено. Це як ремонт у вашому домі: іноді ви пам’ятаєте роботу довго після того, як забуваєте про витрати. Цей інструмент виявився чудовим і привабив назад до Австралії кількох дуже хороших вчених, таких як Рон Екерс, який на початку був пов’язаний з нами в Аделаїді. У поєднанні з іншими великими інструментами в цій країні він утримує Австралію на передовій астрономії.

Можливо, фізикам варто взяти приклад з астрономів. Завжди існувала напруга між оптичною астрономією та радіоастрономією, але вони привели свій дім до ладу і вирішили підтримати Австралійський телескоп цього разу, хоча могли б бажати підтримки оптичного телескопа деінде. Вони рішуче виступають за те, що вирішують як спільнота, і, здається, вони це отримують. Фізики ще не навчилися робити це так ефективно.

Ні, на жаль. Астрономи зробили це дуже державницьким способом, і я мушу сказати, що моя підтримка завжди була на боці аргументів, які вони висували, а не деяких аргументів, що надходили від експериментальної фізики. Як на мене, фізика й астрономія — це одна дисципліна, але я вважаю, що завдяки такій колективній роботі астрономічна спільнота змогла досягти значно більшого. Тепер нам потрібно звернути увагу на інші великі проєкти, зокрема високоенергетичні прискорювачі, синхротронне випромінювання, ядерні дослідницькі реактори та джерела нейтронів високого потоку.

— Це більше не відповідальність ASTEC, чи не так, оскільки був створений новий фонд для великого капітального обладнання?

— Я б із сумом сказав, що ASTEC тепер лише тінь свого колишнього «я». Вплив, який він мав, тепер перебуває деінде. Але навіть якщо ви створили фонд для великого обладнання і маєте об’єкти, які на той момент здаються великими, завжди залишається проблема з речами, які занадто великі, щоб їх можна було покрити вашим фондом. Тож я думаю, завжди будуть потрібні особливі прохання та особливі аргументи для справді значних, великих об’єктів.

Підприємство Anutech

— Ви довго виступали за тісні зв’язки між фізикою та промисловими застосуваннями. Під час вашого перебування в дослідницькій школі її структура та назва були змінені, щоб включити інженерію, а також було створено Anutech, комерційний і технічний підрозділ ANU. Це також була ваша ідея?

— Так, це була моя ідея. Інші люди також могли мати ідеї щодо створення компанії, але у мене з’явилася можливість зробити це, коли Стів Канефф отримав значний грант від Енергетичного управління Нового Південного Уельсу на будівництво кількох сонячних станцій. Я вважав, що це набагато краще зробити в промислово-управлінському середовищі, ніж безпосередньо через університет. Я завжди вірив, що фізика має бути корисною і цінною наукою. Її взаємодія не лише з промисловістю, а й з іншими частинами науки завжди надзвичайно мене цікавила. Я думаю, що ми повинні розглядати науку, фізику та промисловість як єдину мережу. З моєї точки зору, я все ще бачу фізику в основі всього цього, але вона мусить простягати руку і показувати людям, що вона корисна. Саме тому я дуже хотів, щоб ми створили компанію — але назву їй придумала Рада. Я не впевнений, чи я навіть вніс початкові 2 долари.

Це, мабуть, було у 1980 році. Компанія виросла до набагато кращих речей, ніж коли вона починалася в моєму офісі. Джон Морфетт мав офіс поруч як менеджер лабораторії, а Джилл Тодд була його помічницею. До недавнього часу саме вони керували компанією як компанією. Джон спрямовував її зростання від компанії вартістю 2 долари до компанії на X мільйонів доларів, якою вона є зараз.

— Сьогодні вона не лише займається технічними речами, а й продає іншим користувачам експертизу ANU у різних сферах, чи не так?

— Так, це правда. Я ніколи не думав, що наша школа повинна займатися рутинною консультативною роботою, але ми шукаємо підтримки для роботи, яку хочемо виконувати у великих сферах. Отримуючи зовнішню підтримку, потрібно знайти тонкий баланс, переконуючись, що це стосується речей, які групи хочуть робити за власною ініціативою. Хоча вас можуть заохочувати в певних напрямках через наявність коштів, потрібно стежити, щоб це не спотворювало весь курс того, чим займається лабораторія.

Я вважаю, що нам дуже пощастило в цьому. Ми змогли розробити деякі фундаментальні напрямки нової роботи в лазерах та оптичних науках, зокрема, які сповнені застосувань. А потім ми змогли залучити до школи групи, які зацікавлені у використанні цієї роботи та застосуванні цієї технології на практиці. Наприклад, EME виступала мостом до промисловості та зовнішнього розвитку, спираючись на дуже широкий спектр базових наукових знань і навичок школи, не в останню чергу на ядерні прискорювачі.

Комерціалізація оптичних волокон і космічного обладнання

— Ви мали більш прямий зв’язок із деякими комерційними діяльностями. Чи можете ви розповісти щось про них?

— У нас було дві чи три компанії, які добре себе показали завдяки школі. AOFR (яку ми спочатку називали Australian Optical Fibres Research, але тепер використовуємо лише ініціали) була створена за урядовою схемою, яка спочатку надала грант у розмірі 5 мільйонів доларів для використання фундаментальної роботи, яку Алан Снайдер провів у школі. Натхненний своїм знанням зору комах, він запропонував певні застосування у використанні фізичних оптичних волокон — дуже езотеричні зв’язки.

Скотт Решлі, який колись був в ANU, був повернутий зі Сполучених Штатів із величезним досвідом у сфері оптичних волокон, щоб заснувати цю компанію, і відтоді він є її лідером. Перші кілька років «керівний комітет» допомагав спрямовувати компанію через каньйони канберрської бюрократії, яка спочатку її підтримувала. Ми з Іаном Россом обидва були в тому спільному комітеті, і я вважаю, що це значно допомогло компанії. Тепер компанія відсвяткувала своє нове місце розташування в Саймонстоні. Це одна з історій успіху австралійської науково-технологічної індустрії, світовий лідер у виробництві оптичних з’єднувачів.

— Ці нові високотехнологічні компанії можуть певний час працювати на власному імпульсі, але їм завжди потрібно мати щось нове, що йде слідом за їхньою основною роботою. Тому їм потрібно витрачати значну суму грошей на дослідження.

— Це дуже правда. Нам пощастило мати людей калібру Скотта Решлі, який зарекомендував себе в академічній спільноті, спільноті прикладних наукових досліджень, а тепер і в самій промисловості. Великою допомогою було те, що він так добре розуміє необхідність підтримувати сторону досліджень і розробок — особливо розробок — у міру зростання компанії.

Компанія, яка ще більш прямо вийшла з ANU, була Auspace, яка виникла з астрономічної роботи, яку Дон Метьюсон та інші намагалися запустити в обсерваторії Маунт-Стромло. Я дуже підтримував це, тому що це точно збігалося з моїм власним баченням астрономічних розробок у космосі, в яких ми могли б брати участь. Ми були близькі до великого успіху в цьому. Дон Метьюсон мав великий ентузіазм і енергію, зумівши дати нове життя австралійській космічній індустрії.

Мабуть, найсміливішими людьми були група — на чолі з Тедом Степінським, який був головним електронщиком в обсерваторіях, — яка вийшла і фактично заснувала Auspace. Розпочавши з виготовлення компонентів для супутників і отримуючи контракти на космічні апарати, де тільки могли, вони тепер повністю працюють у комерційному світі. Переважно це була робота з приладами. Наприклад, вони побудували прилади для виявлення ультрафіолету, які літали на космічному шатлі, і це кваліфікувало їх як компанію, здатну виготовляти прилади для використання в космосі. Їхні висококласні навички змусили Австралійську космічну раду та інших доручати їм досить багато роботи. Тепер вони виконують консультативну роботу та розробки для оборонних відомств і загалом є невеликою космічною компанією з потенціалом для значного подальшого розвитку. Я був радий бути головою цієї компанії протягом кількох років.

— Я хотів би повернутися до ваших власних фізичних досліджень. Чи не було заведено в ANU заохочувати директора вашої дослідницької школи продовжувати свої дослідницькі інтереси?

— Так. Однією з перших речей, які я зробив, повернувшись до Канберри, було створення лабораторії ультрафіолету, яку спочатку назвали Директорським підрозділом. Мені не сподобалася ця назва, тому її змінили на Підрозділ ультрафіолетової фізики. (Пізніше він став частиною AMPL.) Я зміг зробити кілька призначень там. Коли мене брали на посаду директора, я сказав, що мені знадобляться два академічні призначення, одне постійне і одне тимчасове, а також пара техніків і звичайне забезпечення. І це було надано.

— Багато хорошої науки вийшло з тих лабораторних експериментів із вакуумним ультрафіолетом і вашого постійного інтересу до формування ранньої атмосфери. Чи хотіли б ви сказати щось про те, що вийшло з роботи підрозділу та вашого моделювання атмосфери?

— Ця робота є продовженням того, що я робив в Аделаїді, що було дуже спрямоване на вивчення в лабораторії проблем поглинання ультрафіолету в атмосферах. Приїхавши до Канберри, мені пощастило залучити до групи Брентона Льюїса, і ми встановили в лабораторії двометровий інструмент, який виявився надзвичайно цінним для такого роду досліджень.

Як приклад того, що ми вимірювали, поглинання сонячної лінії Лаймана-альфа є однією з найважливіших речей для запуску фотохімії в атмосфері. Ця широка лінія має крила і діру посередині через поглинання лінії холодним воднем на шляху до нас від сонця — тож досить складна форма лінії.

Ми також використовували ракетні експерименти для регулярного вимірювання поглинання цієї широкої лінії в атмосфері, але завжди були певні дивні невідповідності між лабораторними даними та тим, що ви отримуєте в реальних атмосферних експериментах. Деякі люди стверджували, що це через інші поглиначі в атмосфері. У цьому була певна правда, але я не вірю, що це була вся історія. Я був досить переконаний, що це через складнощі виконання широкосмугових поглинальних робіт і нехтування тим, що відбувалося з випромінюваннями, які проходили через поглинач. З цими широкими поглинальними лініями, коли ви проходите через атмосферу, ефект випромінювання твердне, тому що спочатку ви поглинаєте ту частину спектру, яка має найбільший переріз поглинання, а потім, коли ви проходите вниз через поглинач, у вас залишається набагато твердіше випромінювання — випромінювання, яке менше поглинається, — ніж було раніше.

Тож однією з речей, які ми робили в Аделаїді, а пізніше розширили в Канберрі, було вивчення цих загальних проблем затвердіння випромінювання, коли воно проходить через поглиначі, і температурної залежності випромінювання. Отриманий масив нової інформації вирішив низку цих практичних проблем, а також дав ключ до базової спектроскопії, яка, я думаю, тепер дуже добре зрозуміла.

Моделювання еволюції атмосфери Землі

— Ви говорили про вивчення молекулярного кисню. Чи був кисень єдиним об’єктом вашої роботи з температурною залежністю?

— Ні, хоча молекулярний кисень забрав у нас багато часу. Кілька років тому ми проводили дослідження вуглекислого газу, знову ж таки дивлячись на температурну залежність лінії — набагато складніша проблема, тому що там безліч ліній, не дуже спрощених. Виявляється, температурна залежність кожної з усіх цих ліній (через різні ротаційні популяції) важлива, якщо ви намагаєтеся моделювати властивості ранньої марсіанської атмосфери. У нас було багато роботи над такими речами. Наразі однією з найцікавіших робіт у лабораторії є використання лазерних ультрафіолетових технік для отримання досліджень із дуже високою роздільною здатністю поглинального спектру газів, таких як молекулярний кисень. Це дозволило нам зрозуміти майже повний спектр ультрафіолету цього газу.

Мене дуже цікавили проблеми того, як еволюціонувала атмосфера Землі. Вона не завжди мала таку багату кисневу основу. Також теорії Сонячної системи всі припускають, що джерело світла Сонця є результатом ядерних дій у центрі, і коли моделюють або теоретизують про ці дії, ядерні фізики вважають, що Сонце значно посвітлішало з моменту, коли воно вперше приєдналося до головної послідовності — тобто з моменту формування планет. Вважається, що протягом історії Землі Сонце світлішало, можливо, на 30 чи 40 відсотків з початку.

Можна подумати, що якби це було так, то в ранній історії Земля була б надзвичайно холодною і вкритою льодовиками. Геологи кажуть нам, що це не так. Насправді льодовики дуже рідкісні протягом усього докембрію. Їх немає аж до приблизно 2,5 мільярдів років тому. У мене є моделі атмосфери, які пояснюють часи льодовиків, принаймні в загальному плані, на шкалах часу в десятки і сотні мільйонів років. Таку модель можна досить добре пов’язати з тим, що відомо про зв’язки зі швидкістю дегазації Землі та тим, як вона змінюється з тектонікою плит. Використовуючи деякі лабораторні дані, які ми маємо про поглинання газами, я враховував парниковий ефект, який був значно багатшим на вуглекислий газ, ніж атмосфера зараз — тож парниковий ефект був набагато більшим.

— Він був набагато більшим, тому що було холодніше, чи не так?

— Було холодніше, але ми не замерзли, тож парниковий ефект мусив бути набагато більшим. І інші люди це припускали. Мої зусилля були спрямовані на спробу створити еволюційну модель, яка була б досить безперервною історією цього.

— Що з’явилося першим, життя чи озоновий екран?

— Є багато досить серйозних побічних проблем у цьому. Окрім загального опису клімату, було б добре знати, яким був склад атмосфери протягом усього часу. Чи був кисень в атмосфері до того, як з’явилося значна кількість життя? Чи було якесь абіотичне виробництво кисню? (Ви можете виробляти його шляхом фотоасоціації водню та водяної пари, дозволяючи водню вийти, тож кисень залишається в атмосфері.)

Одна з причин, чому це так цікаво, полягає в тому, що атмосфера без кисню не матиме в собі озону, і ви отримаєте зовсім інше проникнення ультрафіолету. Увесь ультрафіолет у смузі 2500 ангстремів може дістатися до поверхні. Важко уявити, як живі організми розвивалися б під таким бомбардуванням, тому що озон — який потребує наявності кисню для свого формування — і ДНК мають дуже схожі перерізи поглинання в цій області 2500 ангстремів, де сонячний ультрафіолет дуже інтенсивний. Це спонукало кількох людей припустити, що, можливо, якийсь захисний озоновий екран був необхідним, щоб живі організми могли розвиватися.

Коли ми з Алістером Блейком робили моделювання цього кілька років тому, ми виявили ще одну дивовижну річ. Якщо подивитися на озонові екрани, створені атмосферами з лише невеликою кількістю кисню, ви виявите, що можете знизити кисень до приблизно одного відсотка від його нинішнього рівня без особливого впливу на озоновий екран. Тож вам не потрібно виробляти багато кисню для значної кількості озону. Деталі фотохімії надзвичайно складні, але коли ви зменшуєте кількість кисню, поглинання ультрафіолету відбувається дедалі нижче в атмосфері.

Одна дуже важлива реакція в цьому ланцюжку полягає в тому, що якщо ви розщеплюєте кисень для формування озону, це має бути зроблено з молекулою кисню та ще одним тілом — будь-яким тілом — для участі в зіткненні, просто щоб зберегти імпульс. І третім тілом може бути, скажімо, азот. Звісно, коли ви спускаєтеся нижче в атмосферу, щільність цих третіх тіл зростає, і ви отримуєте по суті той самий озоновий екран, але на меншій висоті атмосфери. У деталях це зовсім інше, але фактично ви створили екран. Тож якщо ви можете отримати навіть трохи менше одного відсотка нинішнього кисню абіотично, це може значно вплинути на те, як могло еволюціонувати життя.

Більшість людей усе ще не вірять, що наша атмосфера пройшла через цю фазу абіотичного виробництва. Я, разом із кількома іншими, завжди вважав, що це дійсно цікава можливість. Я продовжую шукати способи, якими можна виробляти достатньо абіотичного кисню, щоб отримати ефективний озоновий екран.

Як довго Земля може зберігати свою прохолоду?

— Чи впливає якась із ваших робіт на кризу з озоновою дірою?

— Ну так, у тому сенсі, що ми можемо робити певне моделювання цього, але ми не займалися цим багато. Однак це дає вам іншу перспективу, якщо подивитися на майбутнє температури Землі. Механізм контролю, який утримував Землю в розумному наборі рівноважних температур протягом, скажімо, останнього мільярда років, був таким, що хоча швидкість дегазації могла трохи змінюватися, коли температура намагалася піднятися, швидкість вивітрювання вуглекислого газу також зростала, і це знижувало температуру, тому що вуглекислий газ поглинався в породи. Так само, якщо температура була занадто низькою, швидкості вивітрювання змінювалися, щоб вивільнити більше вуглекислого газу. Тож через набір льодовиків і періодів без льодовиків ви мали розумну стабільність.

Я не думаю, що цей механізм контролю може ефективно продовжуватися в майбутньому, тому що кількість вуглекислого газу вже занадто низька для цього. Температура намагатиметься зростати, оскільки сонячний потік продовжує збільшуватися в інтенсивності — пам’ятайте, що збільшення сонячного потоку зумовлене ядерним розпадом — і механізм контролю, який так добре служив нам у минулому, знову намагатиметься знизити вуглекислий газ. Але вуглекислий газ уже набагато нижчий, ніж зручно для хорошого контролера, і якщо цей механізм контролю намагатиметься продовжувати діяти, рівень CO2 в атмосфері може значно знижуватися. Якщо він досягне, скажімо, приблизно третини чи чверті від нинішнього рівня, біосфера сприйме це дуже погано. Найбільша шкода для Землі прийде від зниження CO2 у спробі підтримувати цю рівноважну температуру, а не від підвищення температури. Взявши дуже довгострокову перспективу (на мільйони, а не десятки років), я думаю, що найтривожніша можливість — це те, що CO2 стане набагато меншим, намагаючись опуститися значно нижче, ніж зараз, і, відповідно, набагато нижче, ніж потрібно для підтримки задовільної біосфери.

— Ну, це природний експеримент, результати якого ми не побачимо. Дуже дякую вам, Джоне, за те, що поділилися кількома яскравими моментами вашої видатної наукової кар’єри.