Бру́но Макси́мович Понтеко́рво (, 22 серпня 1913, Піза — 24 вересня 1993, Дубна) — італійський та радянський фізик-ядерник, видатний дослідник нейтрино. Як єврей,він мусив полишити фашистську Італію, а 1950 року як переконаний комуніст втік до СРСР і надалі працював там.
Понтекорво вивчав фізику в Університеті ла Сап'єнца під керівництвом Енріко Фермі, ставши наймолодшим в його науковій команді «хлопців з вулиці Панісперна». 1934 року він узяв участь у знаменитому експерименті Фермі, що продемонстрував властивості повільних нейтронів і проклав шлях до відкриття ядерного поділу. У 1936 році він переїхав до Парижа, де проводив дослідження під керівництвом Ірен та Фредеріка Жоліо-Кюрі. Там він вступив до Італійської комуністичної партії. Після ухвалення італійськими фашистами проти євреїв Понтекорво вже не став повертатися в Італію. На початку Другої світової війни він втік від наступаючої на Париж німецької армії. У 1940—1950 жив і працював у США, Канаді, Великій Британії. Займався застосованням ядерної фізики для розвідки корисних копалин, проєктуванням ядерних реакторів, дослідженням космічних променів. 1950 року з дружиною й дітьми втік до СРСР. Там працював в Об'єднаному інституті ядерних досліджень у Дубні, був обраний академіком АН СРСР (1964), але тривалий час залишався невиїзним і аж до 1978 не мав змоги відвідати Італію.
Понтекорво найбільш відомий дослідженнями нейтрино. Він запропонував використовувати хлор для виявлення нейтрино. У статті 1959 року він обґрунтував, що електронне нейтрино (νe) і мюонне нейтрино (νμ) є різними частинками. Пізніше в Гоумстейкському експерименті справді за допомогою хлору зареєстрували сонячні нейтрино, однак виявили лише від третини до половини передбаченої їх кількості. У відповідь на цю проблему Понтекорво висунув ідею нейтринних осциляцій, за якої електронні нейтрино здатні дорогою перетворюватися на мюонні. Існування нейтринних осциляцій остаточно підтвердив експеримент Супер-Каміоканде у 1998 році. Також 1958 року Понтекорво передбачив, що наднові зорі породжують інтенсивні спалахи нейтрино. Це передбачення підтвердили у 1987 році, коли нейтринні детектори зареєстрували наднову SN 1987A.
Біографія
Ранні роки й освіта
Бруно Понтекорво народився 22 серпня 1913 року в . Він був четвертим з восьми дітей Массімо Понтекорво та його дружини Марії (до шлюбу Мароні). Його старший брат (нар. 1907) став генетиком. Інший старший брат Паоло (нар. 1909) став інженером і під час Другої світової війни працював над радарами. Старша сестра Джуліана народилася 1911 року. Молодший брат Джилло народився 1919 року й найбільш відомий як режисер фільму «Битва за Алжир». Також у Бруно були дві молодші сестри, Лаура (нар. 1921) й Анна (нар. 1924), і молодший брат Джованні (нар. 1926). Родина була заможною: батько володів трьома текстильними фабриками, на яких працювало понад 1000 осіб. Родина була єврейською, але нерелігійноюSimone Turchetti. The Pontecorvo Affair: A Cold War Defection and Nuclear Physics (pp. 15—16)Miriam Mafai. Il lungo freddo, з боку батька походила з Рима, а з боку матері — з Мантуї. Його дід по материнській лінії, Арріго Мароні (1852—1924), уродженець Мантуї, був директором в МіланіNecrologio Arrigo Maroni (L'università italiana rivista dell'istruzione superiore). Двоюрідною сестрою його матері була відома зоологиня Еліза Гур'єрі-Норса (1868—1939)Adele Maroni (necrologio, L'università italiana rivista dell'istruzione superiore)Mario Avagliano, Marco Palmieri. Di pura razza italiana.
1929 року Бруно вступив до Пізанського університету з наміром вивчати інженерію, але за два роки вирішив займатися фізикою. За порадою брата Гвідо він обрав Римський університет ла Сап'єнца, де Енріко Фермі зібрав навколо себе коло перспективних молодих науковців, відомих як «хлопці з вулиці Панісперна», за назвою вулиці, на якій тоді містився Інститут фізики Римського університету. У 18 років Понтекорво зарахували одразу на третій курс фізичного факультету. Фермі характеризував його як «одного з найяскравіших в науковому плані людей, з якими я стикався за свою наукову кар'єру». Як наймолодшого члена групи його прозвали «Цуценя» ().
1934 року Понтекорво зробив внесок у знаменитий експеримент Фермі, який продемонстрував властивості повільних нейтронів і проклав шлях до відкриття ядерного поділу. Ім'я Понтекорво внесли до патенту «хлопців з вулиці Панісперна» «Збільшення виробництва штучної радіоактивності шляхом бомбардування нейтронами» (). 1 листопада 1934 року його призначили тимчасовим асистентом у Королівському інституті фізики та Римському університеті, а 7 листопада він разом із Фермі та Разетті став співавтором фундаментальної статті про повільні нейтрони, у якій повідомлялося, що водень гальмує нейтрони ефективніше, ніж важкі елементи, а повільні нейтрони легше поглинаються. Італійський патент на цей процес видали у жовтні 1935 року на ім'я Фермі, Понтекорво, Едоардо Амальді, та Еміліо Сегре. Патент США видали 2 липня 1940 року. The US patent was ..
Початок кар'єри У лютому 1936 року Понтекорво залишив Італію й переїхав до Парижа, щоб працювати в лабораторії Ірен та Фредеріка Жоліо-Кюрі в Колеж де Франс за однорічною стипендією. Там він вивчав ефекти зіткнень нейтронів із протонами та електромагнітні переходи між ізомерами. У цей період під впливом кузена він прийняв ідеали комунізму, яким залишався вірним до кінця життя. Він зав'язав стосунки з Геленою Маріанною Нордблом, шведкою, яка працювала в Парижі нянею. З огляду чи то на ці стосунки з Маріанною, чи на перспективну роботу з ізомерами, чи на погіршення політичної ситуації в Італії, у 1937 році він відмовився подаватися на постійну посаду в Римському університеті й вирішив залишитися в Парижі.
4 січня 1938 року Маріанна переїхала до Понтекорво в Отель-де-Гранд-Ом (Hôtel des Grands Hommes) на . 30 липня в них народився син Гіл. Термін дії її візи сплив, й у вересні вона була змушена повернутися до Швеції. Понтекорво поїхав разом із нею, залишивши Гіла в пансіоні для немовлят у Парижі. У Швеції Понтекорво познайомився з родиною Маріанни в Сандвікені, потім відвідав фізичний конгрес у Стокгольмі й повернувся в Париж, долаючи дорогою значні бюрократичними складнощі, пов'язані з його візовим статусом. Понтекорво вже не міг повернутися до Італії через фашистський режим і його проти євреїв. Це призвело до розпаду групи «хлопців з вулиці Панісперна», а Фермі емігрував до США. Родина Понтекорво також роз'їхалась світом: Гвідо 1938 року переїхав до Великої Британії, 1939 року за ним поїхали Джованні, Лаура й Анна, тоді як Джилло приєднався до Понтекорво в Парижі.
Працюючи у спільно з французьким фізиком Андре Лазаром у лабораторії Жоліо-Кюрі в Іврі-сюр-Сен, Понтекорво відкрив явище, яке Фредерік Жоліо-Кюрі назвав «ядерною фосфоресценцією» — випромінювання рентгенівських променів під час збудження нейтронів і протонів та їхнього повернення в основний стан. Він також з'ясував, що деякі ізомери під час радіоактивного розпаду не перетворюються на інші елементи, що значно розширило можливості їхнього застосування в медицині. За ці новаторські дослідження Понтекорво отримав стипендію Кюрі — Карнегі та фінансування від Національного центру наукових досліджень Франції.
Друга світова війна
Втеча з Франції У червні 1939 року Понтекорво подав заяву на отримання візи для поїздки до Швеції, але отримав відмову. 23 серпня надійшла звістка про укладення пакту Молотова — Ріббентропа. Наступного дня він вступив до Французької комуністичної партії, підтвердивши цим свою віру в СРСР. Маріанна знову приєдналася до нього в Парижі 6 вересня 1939 року — за три дні після оголошення Великою Британією та Францією війни Німеччині у відповідь на німецьке вторгнення до Польщі, з якого почалася Друга світова війна в Європі. 9 січня 1940 року вони одружилися.
Коли в травні 1940 року німецькі війська наблизилися до міста, подружжя вирішило виїхати. Хоча британська влада надала притулок французьким фахівцям з ядерної фізики, зокрема Гансу Галбану та , Понтекорво вона вважала «небажаною особою». На щастя, Сегре надійшла пропозиція роботи в Талсі (штат Оклахома, США) від двох європейських емігрантів, які шукали фахівця з нейтронної фізики. Сегре відмовився, бо вже мав добру посаду в Каліфорнійському університеті, але порекомендував Понтекорво.
2 червня 1940 року Понтекорво посадив Маріанну та Гіла разом з їхнім майном на поїзд до Тулузи, де мешкала його сестра Джуліана зі своїм чоловіком Дуччо Табетом. 13 червня, лише за день до вступу німців у Париж, Понтекорво, його брат Джилло, кузен Еміліо Серені та Сальвадор Лурія виїхали з Парижа на велосипедах і за 10 днів дісталися Тулузи. Лурія поїхав до Марселя, звідки згодом дістався США. 19 липня 1940 року Бруно Понтекорво, Маріанна, Гіл, Джуліана і Табет сіли на поїзд, що через Мадрид доправив їх до Лісабона. Джуліана була вагітна, а в Маріанни в дорозі стався викидень, і вона ледь могла подорожувати. Все ж 9 серпня 1940 року друзі піднялися на борт лайнера й 19 серпня 1940 року прибули до Нью-Йорка. Там Понтекорво зупинився у свого брата Паоло, а невдовзі й відвідав свого вчителя Фермі в його новому домі в Леонії (штат Нью-Джерсі).
Пошук корисних копалин в Оклахомі У Талсі Понтекорво почав працювати на двох європейських емігрантів — Якова «Джейка» Нойфельда та Сергія Олександровича Щербатського, які за фінансової підтримки Standard Oil заснували компанію Well Surveys. Їхня ідея полягала в застосуванні ядерної фізики для пошуку корисних копалин. Прилад на основі гамма-випромінювання вже показав ефективність у дослідженні оголених гірських порід. Спираючись на досвід робіт в Італії та Франції, вони припустили, що нейтрони, не маючи електричного заряду, можуть виявляти різні елементи під поверхнею шляхом створення наведеної радіоактивності в породах, і Понтекорво виявився тим фахівцем, що був їм потрібен.
Понтекорво створив джерело нейтронів із використанням радію та берилію, як це робили «хлопці з вулиці Панісперна», застосувавши парафін як сповільнювач нейтронів, і вимірював поглинання різних мінералів методами, розробленими Фермі та Амальді. До червня 1941 року він створив пристрій, здатний розрізняти сланці, вапняки та пісковики й картувати переходи між ними. Цю методику можна вважати першим практичним застосуванням відкриття повільних нейтронів; її використовували ще багато десятиліть у каротажі свердловин. Він подав чотири патентні заявки на свої розробки. The patents were: , , and ..
Наприкінці 1941 року Понтекорво натрапив на труднощі в отриманні необхідних йому радіоізотопів. Він не знав, що Мангеттенський проєкт — воєнна програма зі створення ядерної зброї — фактично монополізував їхнє постачання. У спробі дістати ці матеріали він у квітні 1942 року зустрівся в Нью-Йорку з Фермі, Галбаном і . Хоча йому не вдалося отримати бажані поставки, Фермі виявив несподівано великий інтерес до робіт Well Surveys.
Tube Alloys Зустріч із Фермі не принесла необхідних матеріалів, проте Галбан і Плачек запропонували Понтекорво приєднатися до команди Tube Alloys (у перекладі — «трубні сплави») у Монреальській лабораторії в Канаді. Едвард Епплтон висловлював застереження щодо цього призначення — не через політичні погляди Понтекорво, а тому, що він не був підданим Великої Британії, тоді як у проєкті Tube Alloys уже працювало багато іноземних учених. Зрештою Епплтона переконали репутація Понтекорво та гострий дефіцит кваліфікованих фізиків. Офіційно Понтекорво призначили до Tube Alloys 15 січня 1943 року, а 7 лютого 1943 року він прибув до Монреаля разом із родиною. Монреальська група проєктувала ядерний реактор із використанням важкої води як сповільнювача нейтронів, однак не мала її в достатній кількості. У серпні 1943 року Черчилль і Рузвельт уклали , яка відновила співпрацю між США та Великою Британією і призвела до включення Tube Alloys до складу Мангеттенського проєкту.