張廣翔 高騰

摘 要：? 粒子加速器是用人工方法提供各種高能粒子束或輻射線的現(xiàn)代化裝備。粒子加速器是核物理研究的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，而核物理則是核計(jì)劃開展的科學(xué)理論基礎(chǔ)。因此，粒子加速器建設(shè)對蘇聯(lián)核計(jì)劃具有重要意義。1932—1957年，蘇聯(lián)在粒子加速器建設(shè)領(lǐng)域開展了大量工作。在鐳研究所、列寧格勒技術(shù)物理研究所、2號實(shí)驗(yàn)室、水利工程實(shí)驗(yàn)室、物理研究所、電物理實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)下，建設(shè)工作大致經(jīng)歷了開端、恢復(fù)、強(qiáng)化、“超越”四個(gè)階段。蘇聯(lián)建造了若干粒子加速器，構(gòu)建了核物理研究的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，促進(jìn)了核物理研究的發(fā)展，保障了核計(jì)劃的順利開展，研制并改進(jìn)了核武器、熱核武器，從而增強(qiáng)了蘇聯(lián)的國防實(shí)力。

關(guān)鍵詞： 粒子加速器;核物理研究;蘇聯(lián);核計(jì)劃

1945年7月16日，美國試爆了世界上首枚原子彈。為打破美國的核壟斷，1945年8月20日，蘇聯(lián)國防委員會發(fā)布9887сс/оп號決議，①啟動了以研制核武器為目標(biāo)的核計(jì)劃。1949年8月29日，蘇聯(lián)首枚原子彈試爆成功。1953年8月12日，蘇聯(lián)又先于美國試爆了世界上首枚氫彈。蘇聯(lián)在核武器、熱核武器的研制上取得如此成就，歸功于其核計(jì)劃的成功實(shí)施。蘇聯(lián)的核計(jì)劃是一項(xiàng)大型的、綜合的國家項(xiàng)目，其成功是由諸多因素決定的。其中，核物理是核計(jì)劃開展的科學(xué)理論基礎(chǔ)，是核技術(shù)、核工業(yè)、核武器研制等其他各環(huán)節(jié)工作的理論根基，而粒子加速器②

（下文簡稱加速器）則是核物理研究的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，其重要性不言而喻。

長期以來，蘇聯(lián)的加速器建設(shè)問題并未得到學(xué)術(shù)界應(yīng)有的重視。目前為止，關(guān)于該問題的研究大致可分為三類：絕大部分相關(guān)成果只是將加速器建設(shè)作為核計(jì)劃的背景，零散地提及該問題，稱不上嚴(yán)格意義上的研究;③

另一類研究詳細(xì)介紹了某個(gè)研究所建設(shè)的加速器或某座加速器，通常運(yùn)用大量檔案文件、回憶錄等一手史料，具有重要的史料價(jià)值，但或者缺乏與核計(jì)劃聯(lián)系的分析，或者只從物理學(xué)角度思考問題;

Оглоблин А.А.Циклотроны в атомных проектах.Кармадонова Г.Я.（Ред.）Курчатовский институт.История атомного проекта.Вып.12.М.：Рос.науч.центр瘙爯Курчатовский институт瘙爲(wèi)，1997; Алхазов Д.Г.，Шилов В.П.，Эйсмонт В.П.Первый в Европе：История создания и довоенных лет циклотрона Радиевого института.Л.：Радиевый ин-т им.В.Г.Хлопина，1982; Гринберг А.П.，Френкель В.Я.Игорь Васильевич Курчатов в Физико-техническом институте（1925—1943 гг.）.Л.：Наука，1984; Русакович Н.А.（общ.ред.） История создания синхроциклотрона ОИЯИ （в документах и воспоминаниях）.Дубна.：ОИЯИ，2014; Kiselev G.V.，Rusakovich N.A.，“Brief Overview of the Creation of the Synchrocyclotron at the Hydrotechnical Laboratory of the USSR Academy of Sciences and first Results of Physical Studies：Review of Archival Documents，” Physics of Particles and Nuclei，Vol.43，No.4 （2012），pp.419-451.還有極少數(shù)研究梳理了1932—1957年蘇聯(lián)加速器建設(shè)的成就，但比較簡略。

Петросьянц А.М.，Джелепов В.П.Успехи техники ускорителей элементарных частиц в Советском союзе.100 лет со дня рождения Марии Кюри.М.：Знание，1968; Лариса Л.З.Пирамида ядерного века.История создания синхрофазотрона.Наука и жизнь，2007，№4.С.66-74.鑒于加速器建設(shè)在蘇聯(lián)核物理發(fā)展、核計(jì)劃中的重要性，本文嘗試較為系統(tǒng)、全面地梳理與分析這個(gè)問題，以期厘清1932—1957年蘇聯(lián)加速器建設(shè)的發(fā)展脈絡(luò)，進(jìn)而加深對蘇聯(lián)核計(jì)劃的認(rèn)識。

一、建設(shè)工作的開端

1919年，英國物理學(xué)家盧瑟福（E.Rutherford）用鐳放射出的阿爾法粒子轟擊氮核，首次實(shí)現(xiàn)了“核嬗變”（трансмутация ядер）。自此之后，擁有更高束流能量、流強(qiáng)和粒子質(zhì)量的加速器就成為核物理學(xué)家不懈追求的目標(biāo)。

核物理研究需要高能粒子束，這類粒子束可通過宇宙射線、天然放射性元素（例如鐳）、高壓設(shè)備、加速器等方式獲取。其中，在人工獲取高能粒子束的設(shè)備中，最有效的就是加速器。參見Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.1.М.：Наука·Физматлит，1998.С.6; 桂偉燮編：《荷電粒子加速器原理》，第4-7頁。在蘇聯(lián)，人工加速帶電粒子領(lǐng)域的先驅(qū)是Л.В.梅索夫斯基（Л.В.Мысовский）。1922年，梅索夫斯基在《俄國科學(xué)院報(bào)告》上發(fā)表了《高頻交流電對正負(fù)離子的加速作用》一文，提出了研發(fā)獲取“人造阿爾法粒子”設(shè)備的課題。

Мысовский Л.В.，Рукавишников В.Н.Ускорение положительных и отрицательных ионов полем переменного тока высокой частоты.Доклады Российской академии наук，сер.А，1922.C.53.轉(zhuǎn)引自Алхазов Д.Г.，Шилов В.П.，Эйсмонт В.П.Первый в Европе：История создания и довоенных лет циклотрона Радиевого института.Ч.1.C.5.后來，В.Н.魯卡維什尼科夫（В.Н.Рукавишников）按照特斯拉變壓器原理組裝了一個(gè)裝置。在梅索夫斯基的領(lǐng)導(dǎo)下，魯卡維什尼科夫和Д.Г.阿爾哈佐夫（Д.Г.Алхазов）對該裝置進(jìn)行了改進(jìn)。1928—1929年，Г.А.伽莫夫（Г.А.Гамов）將波動力學(xué)原理（принцип волновой механики）應(yīng)用于阿爾法衰變（альфа-распад），并運(yùn)用勢壘貫穿效應(yīng)（эффект проницаемости потенциального барьера ядра）的影響對此進(jìn)行了解釋。他不僅對阿爾法衰變給出了一般性解釋，而且證實(shí)了原子核壽命與阿爾法粒子能量之間的定量關(guān)系。此外，他還思考了由于反隧道效應(yīng)（обратный туннельный эффект）而使帶電粒子進(jìn)入原子核中的概率問題，

參見Петржак К.А.，Римский-Корсаков А.А.，Эйсмонт В.П.Ядерная физика в радиевом институте：от радиактивности к началам физики деления и первым испытаниям ядерного оружия.Наука и общество：история советского атомного проекта （40-е—50-е годы）.Т.2.М.：ИздАТ，1999.С.45; Алхазов Д.Г.，Шилов В.П.，Эйсмонт В.П.Первый в Европе：История создания и довоенных лет циклотрона Радиевого института.Ч.1.С.6.這些理論使得蘇聯(lián)在此領(lǐng)域取得了實(shí)質(zhì)性的研究進(jìn)展。1930年，梅索夫斯基在《物理學(xué)成就》雜志上發(fā)表了《獲得高電勢的實(shí)驗(yàn)方法》一文。1932年，他又在該雜志上發(fā)表一篇評論——《獲得快電子和質(zhì)子的實(shí)驗(yàn)方法》，

Мысовский Л.В.Лабораторные методы получения быстрых электронов и протонов.-УФН，1932，Т.12.C.560-610.轉(zhuǎn)引自Алхазов Д.Г.，Шилов В.П.，Эйсмонт В.П.Первый в Европе：История создания и довоенных лет циклотрона Радиевого института.Ч.1.С.13.進(jìn)一步豐富了加速器技術(shù)的理論內(nèi)容。由此可見，在加速器建設(shè)工作開展之前，蘇聯(lián)在該領(lǐng)域已經(jīng)具備了一定的理論基礎(chǔ)。

1932年，美國物理學(xué)家勞倫斯（E.O.Lawrence）建成了回旋加速器（циклотрон）。

桂偉燮編：《荷電粒子加速器原理》，第1-2頁。為了促進(jìn)核物理研究的發(fā)展，蘇聯(lián)的鐳研究所

鐳研究所成立于1922年，全稱為國家鐳研究所;自1938年2月起，鐳研究所轉(zhuǎn)入蘇聯(lián)科學(xué)院，稱為科學(xué)院鐳研究所。參見Гринберг А.П.，Френкель В.Я.Игорь Васильевич Курчатов в Физико-техническом институте （1925—1943 гг.）.С.86.和列寧格勒技術(shù)物理研究所

列寧格勒技術(shù)物理研究所成立于1923年，1939年6月從機(jī)械制造人民委員部轉(zhuǎn)入蘇聯(lián)科學(xué)院，稱為“科學(xué)院技術(shù)物理研究所”。參見Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.1.С.105.本文統(tǒng)一采用“列寧格勒技術(shù)物理研究所”的名稱。率先在蘇聯(lián)開始了回旋加速器的建設(shè)工作。

（一）鐳研究所的回旋加速器

1932年，鐳研究所的梅索夫斯基建議建設(shè)回旋加速器，并得到研究所相關(guān)負(fù)責(zé)人В.И.韋爾納茨基（В.И.Вернадский）、В.Г.赫洛平（В.Г.Хлопин）等人的大力支持。

劉玉寶：《早期蘇聯(lián)核計(jì)劃研究》，第17頁。鐳研究所學(xué)術(shù)委員會接受了這項(xiàng)建議，人民委員會也為此撥出20萬盧布。

Петржак К.А.，Римский-Корсаков А.А.，Эйсмонт В.П.Ядерная физика в радиевом институте：от радиактивности к началам физики деления и первым испытаниям ядерного оружия.Наука и общество：история советского атомного проекта （40-е—50-е годы）.Т.2.С.46.自此，蘇聯(lián)首座回旋加速器的建設(shè)工作正式展開。

由于鐳研究所回旋加速器（以下簡稱鐳研究所加速器）的建設(shè)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作，我們只對關(guān)鍵部件——電磁體（электромагнит）的建造工作進(jìn)行介紹。鐳研究所考慮到磁場的均勻性以及生產(chǎn)條件的限制，與列寧格勒的“布爾什維克”工廠和“電力”工廠進(jìn)行磋商，最終決定制造磁極直徑（диаметр полюсов）為100厘米的電磁體。

參見Алхазов Д.Г.，Шилов В.П.，Эйсмонт В.П.Первый в Европе：История создания и довоенных лет циклотрона Радиевого института.Ч.1.С.13-14.磁體設(shè)計(jì)完成后，“布爾什維克”工廠的冶金學(xué)家與鐳研究所的工程師А.Н.博伊科（А.Н.Бойко）共同確定了鍛件（поковка）的生產(chǎn)方法并研究出所需的鋼的成分?！半娏Α惫S制造鍛件，生產(chǎn)勵磁繞組（обмотки возбуждения），對電磁體進(jìn)行了組裝。

Алхазов Д.Г.，Шилов В.П.，Эйсмонт В.П.Первый в Европе：История создания и довоенных лет циклотрона Радиевого института.Ч.1.С.15.最終，在魯卡維什尼科夫和阿爾哈佐夫的領(lǐng)導(dǎo)下，“電力”工廠制造出了總重為31噸的電磁體。

Оглоблин А.А.Циклотроны в атомных проектах.Кармадонова Г.Я.（Ред.）Курчатовский институт.История атомного проекта.Вып.12.С.21-22.需要指出的是，這是當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)最大、世界第二大的磁鐵。除了電磁體，鐳研究所加速器還有兩個(gè)重要的部件——高頻設(shè)備（высокочастотная установка）和真空室（вакуумная камера）。阿爾哈佐夫等人在《戰(zhàn)前時(shí)期鐳研究所回旋加速器創(chuàng)建史》系列叢書

此書共分兩冊，關(guān)于部件生產(chǎn)細(xì)節(jié)的問題可參見第一冊。Алхазов Д.Г.，Шилов В.П.，Эйсмонт В.П.Первый в Европе：История создания и довоенных лет циклотрона Радиевого института.Ч.1.中描述了各部件的生產(chǎn)情況，限于篇幅本文在此不做詳述。1935年底，鐳研究所加速器的所有部件均已制造完畢。1937年初，鐳研究所加速器啟動運(yùn)行，7月底獲得了3.2兆電子伏特的質(zhì)子束。

Оглоблин А.А.Циклотроны в атомных проектах.Кармадонова Г.Я.（Ред.）Курчатовский институт.История атомного проекта.Вып.12.С.22.鐳研究所加速器的啟動在蘇聯(lián)引起了強(qiáng)烈反響。1937年3月17日，《真理報(bào)》《列寧格勒真理報(bào)》均刊登了相關(guān)文章，《為工業(yè)化奮斗報(bào)》也發(fā)表了一篇報(bào)道。

參見Оглоблин А.А.Циклотроны в атомных проектах.Кармадонова Г.Я.（Ред.）Курчатовский институт.История атомного проекта.Вып.12.С.22.

但這座加速器運(yùn)行極不穩(wěn)定，1937年啟動后，實(shí)際上并未開展任何工作?？茖W(xué)院與很多科學(xué)家對此十分關(guān)注。1938年10月5日，科學(xué)院數(shù)學(xué)和自然科學(xué)部物理組委員會指出：“（鐳研究所）回旋加速器的發(fā)展速度不盡如人意。”

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.1.С.34.此后，В.Л.科馬羅夫（В.Л.Комаров）、韋爾納茨基、А.И.阿里漢諾夫（А.И.Алиханов）都曾敦促解決這一問題。

參見Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.1.С.46-47; Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.1.С.59; Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.1.С.74.在這種背景下，И.В.庫爾恰托夫（И.В.Курчатов）開始領(lǐng)導(dǎo)改進(jìn)工作。

庫爾恰托夫于1937年8月成為鐳研究所回旋加速器實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人。1939年4月，因梅索夫斯基身體抱恙，庫爾恰托夫被任命為鐳研究所物理部的主任，并一直任職至1940年10月。參見Петржак К.А.，Римский-Корсаков А.А.，Эйсмонт В.П.Ядерная физика в радиевом институте：от радиактивности к началам физики деления и первым испытаниям ядерного оружия.Наука и общество：история советского атомного проекта （40-е—50-е годы）.Т.2.С.46.庫爾恰托夫建議采用一個(gè)更高級的真空室。為此，他在阿里漢諾夫和阿爾哈佐夫的幫助下設(shè)計(jì)了新的真空室，列寧格勒技術(shù)物理研究所的機(jī)械車間在其制造過程中提供了極大的幫助。

Гринберг А.П.，Френкель В.Я.Игорь Васильевич Курчатов в Физико-техническом институте （1925—1943 гг.）.С.84.1938年10月至11月，在新的真空室中首次獲得了粒子束。1939年，鐳研究所加速器正式投入使用。

鐳研究所加速器投入運(yùn)行后，開展了一系列實(shí)驗(yàn)研究工作，回旋加速器在早期主要被用作中子源（источник нейтронов）。首先，這座加速器用以開展關(guān)于人工制備同質(zhì)異能素（искусственная изомерия атомных ядер）的實(shí)驗(yàn)。鐳研究所的成員阿爾哈佐夫等人的研究表明，釓核在俘獲中子過程中產(chǎn)生的亞穩(wěn)態(tài)（метастабильный уровень）會通過內(nèi)轉(zhuǎn)換（внутренняя конверсия）消失。列寧格勒技術(shù)物理研究所的成員繼續(xù)研究了溴原子核的同質(zhì)異能態(tài)，并成功驗(yàn)證其同質(zhì)異能性。實(shí)驗(yàn)所需的“放射性制劑”是通過鐳研究所加速器的慢中子輻照溴乙烷獲得的。

Петржак К.А.，Римский-Корсаков А.А.，Эйсмонт В.П.Ядерная физика в радиевом институте：от радиактивности к началам физики деления и первым испытаниям ядерного оружия.Наука и общество：история советского атомного проекта （40-е—50-е годы）.Т.2.С.47.其次，鐳研究所加速器還用于確定元素周期表中許多元素的快中子俘獲截面（сечение захвата）：在М.Г.梅謝里亞科夫（М.Г.Мещеряков）的領(lǐng)導(dǎo)下，測量了從鈉到鉍范圍內(nèi)的27種元素的俘獲截面。

Петржак К.А.，Римский-Корсаков А.А.，Эйсмонт В.П.Ядерная физика в радиевом институте：от радиактивности к началам физики деления и первым испытаниям ядерного оружия.Наука и общество：история советского атомного проекта （40-е—50-е годы）.Т.2.С.47-48.第三，鐳研究所加速器在蘇聯(lián)早期核裂變的研究中發(fā)揮了重要的作用。1939年3月28日，梅索夫斯基等人發(fā)表了《中子作用下鈾裂變中反沖核的軌跡》，

Мысовскнй Л.В.，Жданов А.П.，Мысовская М.Ю.ДАН СССР，1939，Т.23.С.341-342.轉(zhuǎn)引自Петржак К.А.，Римский-Корсаков А.А.，Эйсмонт В.П.Ядерная физика в радиевом институте：от радиактивности к началам физики деления и первым испытаниям ядерного оружия.Наука и общество：история советского атомного проекта （40-е—50-е годы）.Т.2.С.48.是借助這座加速器獲得的首個(gè)物理研究結(jié)果。赫洛平等人借助鐳研究所加速器研究中子致鈾核裂變的產(chǎn)物，確定了兩種新的衰變方式，還探討了超鈾元素生成的可能性。

Бутомо С.В.，Синицына Г.С.，Шашуков Е.А.Истоки российского атомного пути.Наука и общество：история советского атомного проекта （40-е—50-е годы）.Т.1.С.44.1940年5月3日，Н.А.佩爾菲洛夫（Н.А.Перфилов）發(fā)表了關(guān)于裂變產(chǎn)物有效電荷測量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這也是借助鐳研究所加速器完成的。

參見Петржак К.А.，Римский-Корсаков А.А.，Эйсмонт В.П.Ядерная физика в радиевом институте：от радиактивности к началам физики деления и первым испытаниям ядерного оружия.Наука и общество：история советского атомного проекта （40-е—50-е годы）.Т.2.С.49.

蘇聯(lián)衛(wèi)國戰(zhàn)爭爆發(fā)后，鐳研究所從列寧格勒撤離至喀山，鐳研究所加速器被暫時(shí)封存。1944年下半年，以梅謝里亞科夫?yàn)槭椎蔫D研究所團(tuán)隊(duì)返回列寧格勒，以恢復(fù)這座加速器的運(yùn)行。此后，團(tuán)隊(duì)利用這座回旋加速器又開展了一些研究工作。

例如，研究中子和氘核引起的核反應(yīng)，參見Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.1.С.190; 輻照重水和鈾樣品研究，參見Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.1.С.256，395.鐳研究所加速器是歐洲建成的首座回旋加速器，其建造、改進(jìn)等工作是在梅索夫斯基、庫爾恰托夫等人的領(lǐng)導(dǎo)下完成的。這座加速器的建造是蘇聯(lián)核物理工作的重要組成部分，它在蘇聯(lián)裂變物理學(xué)、裂變化學(xué)、中子物理學(xué)的萌芽與發(fā)展過程中起到了重要作用。此外，它還是蘇聯(lián)物理學(xué)家的一所大型實(shí)踐“學(xué)校”，成為他們?nèi)蘸蠼ㄔO(shè)加速器的一個(gè)樣本。不過，這座回旋加速器也存在諸多不足。除了上文指出的運(yùn)行不穩(wěn)定等問題，韋爾納茨基還曾在日記中指出，鐳研究所加速器建設(shè)時(shí)間長達(dá)數(shù)年，而美國、日本在數(shù)月內(nèi)就可完成類似裝置的建造工作。

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.1.С.230.

（二）列寧格勒技術(shù)物理研究所的回旋加速器

1932—1946年，列寧格勒技術(shù)物理研究所建造了一座回旋加速器模型和一座大型回旋加速器。1932年，庫爾恰托夫和阿里漢諾夫決定建造回旋加速器。為了了解如何安裝以及使用這種裝置，庫爾恰托夫決定建造一座回旋加速器模型。1932年底，庫爾恰托夫?qū)⒔ㄔ烊蝿?wù)委托給М.А.葉列梅耶夫（М.А.Еремеев）。

Гринберг А.П.，Френкель В.Я.Игорь Васильевич Курчатов в Физико-техническом институте （1925—1943 гг.）.С.65.1934年，回旋加速器模型建成，它是繼美國伯克利實(shí)驗(yàn)室回旋加速器模型之后建成的首座回旋加速器模型，在蘇聯(lián)加速器建設(shè)史上具有重要意義。

參見Paul R.Josephson，“Early years of Soviet Nuclear Physics，” Bulletin of the Atomic Scientists，p.38.與此同時(shí)，列寧格勒技術(shù)物理研究所大型回旋加速器（以下簡稱大型回旋加速器）的建設(shè)工作也提上日程。需要強(qiáng)調(diào)的是，雖然這座加速器建成的時(shí)間較晚，但其重點(diǎn)工作完成于加速器建設(shè)的開端階段。1933年，庫爾恰托夫和阿里漢諾夫計(jì)劃在列寧格勒技術(shù)物理研究所建造一座大型回旋加速器。1936年9月26日，研究所學(xué)術(shù)委員會通過了一項(xiàng)決議：“預(yù)計(jì)于1937年建造一座10兆電子伏特的大型回旋加速器，并提供物資幫助”。

Архив ФТИ，ф.3.оп.1，ед.хр.47，л.15，об.轉(zhuǎn)引自Гринберг А.П.，Френкель В.Я.Игорь Васильевич Курчатов в Физико-техническом институте （1925—1943 гг.）.С.87.決議的發(fā)布標(biāo)志著列寧格勒技術(shù)物理研究所大型回旋加速器建設(shè)工作的開啟。

大型回旋加速器包括電磁體、高頻發(fā)生器（ВЧ-генератор）、真空室、真空泵（вакуумные насосы）等復(fù)雜部件，

Гринберг А.П.Курчатов и первые Советские циклотроны.Александров А.П.（Отв.ред.）Воспоминания об Игоре Васильевиче Курчатове.М.：Наука，1988.С.131.顯然，僅靠研究所的力量無法制造出這種規(guī)模的裝置。因此，А.Ф.約費(fèi)（А.Ф.Иоффе）等人開始向外界求助。1937年1月，約費(fèi)致函重工業(yè)人民委員部的人民委員，請求撥出一定的資金，用于建造大型回旋加速器。

Гринберг А.П.，Френкель В.Я.Игорь Васильевич Курчатов в Физико-техническом институте （1925—1943 гг.）.С.89.1937年10月4日，約費(fèi)、庫爾恰托夫等人又致函重工業(yè)人民委員部的科研發(fā)明局，請求于1937年第4季度給列寧格勒技術(shù)物理研究所提供必要的資金。

Архив ФТИ，ф.3，оп.1，ед.хр.57，л.3.轉(zhuǎn)引自Гринберг А.П.，Френкель В.Я.Игорь Васильевич Курчатов в Физико-техническом институте （1925—1943 гг.）.С.89.科研發(fā)明局為此撥款20萬盧布，用于訂購大型回旋加速器的部件。

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.1.С.19.值得注意的是，在此之前，庫爾恰托夫就已部署了大量準(zhǔn)備工作。1936年，庫爾恰托夫決定從初步計(jì)算工作轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)工作，列寧格勒加里寧理工學(xué)院的科學(xué)家們也開始進(jìn)行理論研究和磁鐵計(jì)算工作。1937年底，研究所的總建筑師Я.Д.格利金（Я.Д.Гликин）開始設(shè)計(jì)安置大型回旋加速器的建筑?！半娏Α惫S直流電機(jī)設(shè)計(jì)局的局長В.К.費(fèi)奧多羅夫（В.К.Федоров）承擔(dān)了電磁體的工作項(xiàng)目。1938年初，“電力”工廠提供了磁體的設(shè)計(jì)圖紙，磁體預(yù)估重量為75噸。此外，庫爾恰托夫還定期組織會議，討論電磁體的計(jì)算和設(shè)計(jì)工作，研究大型回旋加速器的理論、磁場等問題。Гринберг А.П.，Френкель В.Я.Игорь Васильевич Курчатов в Физико-техническом институте （1925—1943 гг.）.С.90-91.

設(shè)計(jì)工作結(jié)束后，列寧格勒技術(shù)物理研究所未能立即開始生產(chǎn)部件。1938年3月5日，列寧格勒技術(shù)物理研究所的科研人員（約費(fèi)、庫爾恰托夫等）致函人民委員會主席莫洛托夫：“因?yàn)榇笮突匦铀倨鹘ㄔO(shè)總計(jì)劃沒有獲準(zhǔn)，研究所不能依照應(yīng)有的速度開展建設(shè)工作。1938年，尚未向研究所撥付建設(shè)資金。”1938年11月25日，科學(xué)院主席團(tuán)發(fā)布了《關(guān)于在科學(xué)院開展核研究工作的決定》，要求立即將列寧格勒技術(shù)物理研究所的核實(shí)驗(yàn)室從機(jī)械制造人民委員部轉(zhuǎn)移到科學(xué)院物理研究所，并由人民委員會撥付大型回旋加速器建設(shè)的設(shè)備和資金。這項(xiàng)決定引起了約費(fèi)等人的強(qiáng)烈抗議，但主席團(tuán)堅(jiān)持執(zhí)行。1939年1月24日，阿里漢諾夫和庫爾恰托夫在給莫洛托夫的信中也提及這一問題。

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.1.С.19，44-46，45.這項(xiàng)決定發(fā)布之后，大型回旋加速器的建設(shè)工作實(shí)際上陷入停擺的狀態(tài)。

經(jīng)過約費(fèi)、庫爾恰托夫等人的不懈努力，事情出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī)。1939年1月28日，科學(xué)院向人民委員會提交了《關(guān)于在蘇聯(lián)組織原子核研究工作的函》。

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.1.С.53.其中指出，為大型回旋加速器建設(shè)撥款70萬盧布，允諾在研究所核實(shí)驗(yàn)室完全搬至莫斯科前，為其正常工作提供一切條件。1939年6月7日，人民委員會下屬的經(jīng)濟(jì)委員會通過了關(guān)于大型回旋加速器建設(shè)資金分配的決議，

根據(jù)經(jīng)濟(jì)委員會第531號指令，撥付37.5萬盧布，用于回旋加速器的建造。參見Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.1.С.74.大型回旋加速器的建設(shè)工作才重回正軌。此時(shí)，建筑設(shè)計(jì)業(yè)已完成，相關(guān)部件的生產(chǎn)也已準(zhǔn)備就緒。1939年，研究所在“電力”工廠訂購了磁鐵，“布爾什維克”工廠則負(fù)責(zé)生產(chǎn)所需的鐵。1939年9月22日，研究所的回旋加速器實(shí)驗(yàn)室大樓竣工。1941年2月，磁鐵制造完畢。1941年夏，大型回旋加速器的建設(shè)已基本完成。列寧格勒加里寧理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)制造了高頻發(fā)生器，真空室也成功通過了真空測試。大型回旋加速器預(yù)計(jì)于1942年1月1日投入使用。

參見Гринберг А.П.，Френкель В.Я.Игорь Васильевич Курчатов в Физико-техническом институте （1925—1943 гг.）.С.92-94. 然而，戰(zhàn)爭打斷了后續(xù)工作。

二、建設(shè)工作的恢復(fù)

1941年6月蘇德戰(zhàn)爭爆發(fā)后，蘇聯(lián)的加速器建設(shè)工作被迫停止。1942年6月斯大林格勒會戰(zhàn)后，戰(zhàn)場上的形勢逐漸明朗，國內(nèi)工作開始逐步恢復(fù)。

戰(zhàn)時(shí)，大型回旋加速器的部件用于2號實(shí)驗(yàn)室М-1回旋加速器的建設(shè)，使得核物理研究并未徹底中斷。1943年1月18日，列寧格勒的封鎖被打破。庫爾恰托夫決定從列寧格勒運(yùn)出大型回旋加速器的部分設(shè)備，用于2號實(shí)驗(yàn)室М-1回旋加速器的建設(shè)。

2月11日，蘇聯(lián)國防委員會發(fā)布2872cc號密令——《組織鈾工作的補(bǔ)充措施》。

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.1.С.306-307.科學(xué)院據(jù)此發(fā)布了第121號指令：“根據(jù)國防委員會的決議，組織科學(xué)院2號實(shí)驗(yàn)室?！?/p>

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.6.Саров-М.：РФЯЦ-ВНИИЭФ·Физматлит，2006.С.23.1949年，2號實(shí)驗(yàn)室更名為科學(xué)院測量儀器實(shí)驗(yàn)室。庫爾恰托夫擔(dān)任實(shí)驗(yàn)室主任，負(fù)責(zé)與鈾問題相關(guān)的研究工作。為了解決鈾問題，2號實(shí)驗(yàn)室建造了兩座回旋加速器——М-1回旋加速器和М-С回旋加速器。

（一）М-1回旋加速器

2號實(shí)驗(yàn)室成立之初，蘇聯(lián)沒有一座運(yùn)行中的回旋加速器。

鐳研究所的回旋加速器被“封存”于列寧格勒，列寧格勒技術(shù)物理研究所的大型回旋加速器尚未建成。此外，兩座回旋加速器均位于列寧格勒，彼時(shí)那里的封鎖剛被解除，不具備開展大規(guī)模建設(shè)和研究工作的條件。在戰(zhàn)時(shí)條件下，庫爾恰托夫決定建造一座小型加速器——М-1回旋加速器，其磁極直徑為730毫米，磁鐵重量為25噸。

劉玉寶：《早期蘇聯(lián)核計(jì)劃研究》，第53頁。

М-1回旋加速器是2號實(shí)驗(yàn)室成立后的優(yōu)先建設(shè)項(xiàng)目之一。1943年2月11日，國防委員會2872cc號密令要求，黑色冶金工業(yè)人民委員部、中型機(jī)械制造人民委員部、電力工業(yè)人民委員部、有色冶金工業(yè)人民委員部應(yīng)為М-1回旋加速器的建設(shè)提供材料并生產(chǎn)相應(yīng)的部件。Л.М.涅梅諾夫（Л.М.Неменов）負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)М-1回旋加速器的建設(shè)工作，其設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、啟動預(yù)計(jì)歷時(shí)16個(gè)月。彼時(shí)，變壓器廠已經(jīng)具備制造電磁體的技術(shù)條件，“鐮刀和錘子”工廠

莫斯科的一家冶金工廠。亦有能力生產(chǎn)鍛件。但在短期內(nèi)制造高頻發(fā)生器的可能性不大，庫爾恰托夫建議使用列寧格勒技術(shù)物理研究所未建成的大型回旋加速器的高頻發(fā)生器。1943年3月，涅梅諾夫和П.Я.格拉祖諾夫（П.Я.Глазунов）前往列寧格勒，將高頻發(fā)生器等部件運(yùn)到莫斯科。8月18日，2號實(shí)驗(yàn)室在《1943年下半年工作計(jì)劃》中要求阿里漢諾夫等人在1944年1月1日前完成М-1回旋加速器的建設(shè)工作。

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.1.С.386-387.但由于新克拉馬托爾斯克工廠電磁體制造工作延誤，建設(shè)工作無法按時(shí)完成。1943年11月28日，人民委員會秘書處在《關(guān)于鈾問題研究狀況的說明》中談及這一問題，并提出了解決措施——“責(zé)成重型機(jī)械制造人民委員部加快電磁體等主要部件的研制工作，于1943年12月10日前完成這項(xiàng)工作”。

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.1.С.408.1944年2月，電磁體制造完成。電力工業(yè)人民委員部的624號工廠負(fù)責(zé)生產(chǎn)電磁繞組（обмотки электромагнита），于3月完成工作，М-1回旋加速器的裝配工作于4月開始。

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.2.М.：Издательство МФТИ，2002.С.37.在克服了諸多困難之后，М-1回旋加速器成功啟動。1944年9月8日，庫爾恰托夫致函莫洛托夫，向其匯報(bào)了這一消息。

Goncharov G.A.，Ryabev L.D.，“The Development of the first Soviet Atomic Bomb，”Physics-Uspekhi，Vol.44，No.1 （2001），p.83.1944年9月25日，М-1回旋加速器首次獲得了氘核束。

М-1回旋加速器投入使用后，開展了一些研究工作。М-1回旋加速器的首要任務(wù)是輻照鈾樣品以獲取钚，這項(xiàng)工作一直持續(xù)至1945年12月。М-С回旋加速器啟動后，研究人員借助M-1回旋加速器繼續(xù)進(jìn)行了一些核物理研究工作。其后，M-1回旋加速器還為杜布納聯(lián)合核研究所同步回旋加速器（M裝置）的離子加速過程進(jìn)行了模擬。

Оглоблин А.А.Циклотроны в атомных проектах.Кармадонова Г.Я.（Ред.）Курчатовский институт.История атомного проекта.Вып.12.С.24-25.

同時(shí)，在戰(zhàn)時(shí)條件下，2號實(shí)驗(yàn)室短時(shí)間內(nèi)建成了一座物理裝置，為鈾問題研究提供了保障。M-1回旋加速器在2號實(shí)驗(yàn)室加速器研究人員的培訓(xùn)中發(fā)揮了重要作用，也為М-С回旋加速器的設(shè)計(jì)積累了經(jīng)驗(yàn)。此外，它還被用來測量各種物理常數(shù)，為蘇聯(lián)首座核反應(yīng)堆的建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

（二）М-С回旋加速器

1945年初，蘇聯(lián)已經(jīng)獲得了相應(yīng)數(shù)量的钚。因此，迫切需要開展下一步的工作——獲得微克量級的钚，以研究其核物理性質(zhì)，進(jìn)一步解決鈾問題。M-1回旋加速器無法提供所需數(shù)量的钚，短期內(nèi)又無法創(chuàng)建反應(yīng)堆。因此，唯一可行的方法就是盡快建造更大功率的回旋加速器。

1945年1月17日，蘇共（布）中央委員會在一次會議上通過了一項(xiàng)關(guān)于必須建設(shè)新的回旋加速器（М-С回旋加速器）的基本決定。

參見Оглоблин А.А.Циклотроны в атомных проектах.Кармадонова Г.Я.（Ред.）Курчатовский институт.История атомного проекта.Вып.12.С.25.1945年1月19日，庫爾恰托夫向國防委員會全權(quán)代表С.В.卡夫塔諾夫（С.В. Кафтанов）

提交了《在2號實(shí)驗(yàn)室建造М-С回旋加速器必要性的報(bào)告》。

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.2.С.206-208.庫爾恰托夫闡述了回旋加速器的基本原理及作用，介紹了國外的建設(shè)情況，指出蘇聯(lián)落后于美英的現(xiàn)實(shí)狀況。他表示，這種落后現(xiàn)象將導(dǎo)致蘇聯(lián)喪失研究核物理諸多重要現(xiàn)象的機(jī)會，尤其是關(guān)于鈾問題研究的機(jī)會。最后，他提出要在2號實(shí)驗(yàn)室建造М-С回旋加速器。從論證報(bào)告的文本及所附圖紙可以看出，當(dāng)時(shí)已對該項(xiàng)目進(jìn)行了一定的研究。

庫爾恰托夫陳述了生產(chǎn)主要部件的工廠、加速器的參數(shù)、安置加速器的建筑物、輻射屏蔽設(shè)計(jì)、預(yù)期完工時(shí)間等具體細(xì)節(jié)，最后還闡明了М-С回旋加速器在獲取钚的過程中將起到的重要作用。參見Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.2.С.207.1945年5月15日，國防委員會發(fā)布8581сс/ов號決議——《關(guān)于在蘇聯(lián)科學(xué)院2號實(shí)驗(yàn)室建造特別裝置（М-С回旋加速器）的決議》。1945年5月15日，貝利亞和庫爾恰托夫在致斯大林的《關(guān)于1945年計(jì)劃及鈾問題工作情況報(bào)告》中附上了這項(xiàng)決議。報(bào)告還指出，“（М-С回旋加速器）建設(shè)成本預(yù)估為1700萬～2000萬盧布”。

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.2.С.296-303，289-291，291.

由于時(shí)間緊迫，在尋求政府幫助的同時(shí)，2號實(shí)驗(yàn)室已開始了工作。1945年2月1日，2號實(shí)驗(yàn)室發(fā)布電力供應(yīng)的技術(shù)任務(wù)和電氣設(shè)備的技術(shù)規(guī)范。2月15日，完成了變電站選址工作。5月1日，提交了各種電氣設(shè)備系統(tǒng)的工程圖紙。值得強(qiáng)調(diào)的是，在國防委員會8581сс/ов號決議中，已經(jīng)擬議了一些設(shè)計(jì)、生產(chǎn)任務(wù)：將工作委托給內(nèi)務(wù)人民委員部;“電力”工廠負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和制造電磁體;電氣工業(yè)人民委員部負(fù)責(zé)制造發(fā)電機(jī);人民委員會提供70噸以上的紅銅;建筑師А.В.休謝夫（А.В.Щусев）負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)科學(xué)院項(xiàng)目大樓的技術(shù)設(shè)計(jì)等。然而在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中遇到了諸多困難。1946年1月10日，庫爾恰托夫在給貝利亞的信中指出，烏拉爾奧爾忠尼啟則重型機(jī)械制造廠并未完成電磁鐵鍛件的制造工作。1946年1月24日，貝利亞向重型機(jī)械制造人民委員部下達(dá)了一則批示：“采取緊急措施并報(bào)告執(zhí)行結(jié)果?！?/p>

Оглоблин А.А.Циклотроны в атомных проектах.Кармадонова Г.Я.（Ред.）Курчатовский институт.История атомного проекта.Вып.12.С.27-28.1946年4月，2號實(shí)驗(yàn)室開始進(jìn)行部分設(shè)備的安裝工作。9月13日，開始進(jìn)行電磁體的安裝。1947年2月26日，完成了電源系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的測試。2月20日，真空室制造完成。5月1日，真空室完成了裝配并進(jìn)行了測試。6月30日，高頻發(fā)生器進(jìn)行了測試。1947年8月1日，М-С回旋加速器所有部件的安裝工作均已完成。但由于磁聚焦（магнитная фокусировка）太弱，無法成功引出粒子。9月，高頻發(fā)生器又出現(xiàn)問題。研究團(tuán)隊(duì)克服了諸多困難，最終于1947年12月中旬成功啟動了М-С回旋加速器。其主要參數(shù)如下：磁極直徑1.5米，磁體重量330噸（美國類似裝置的磁體重量為200噸）。

М-С回旋加速器是仿照美國伯克利的一座磁極直徑1.5米的回旋加速器建造的。在投入運(yùn)行的最初幾年，М-С回旋加速器主要加速三種類型的粒子：氘核、質(zhì)子、阿爾法粒子。

參見Оглоблин А.А.Циклотроны в атомных проектах.Кармадонова Г.Я.（Ред.）Курчатовский институт.История атомного проекта.Вып.12.С.30-33.然而，М-С回旋加速器也存在一些問題，例如屏蔽裝置由水制成，因而效果不佳。庫爾恰托夫曾表示：“М-С回旋加速器的輻射十分強(qiáng)烈，嚴(yán)重威脅工作人員的健康狀況?！?/p>

參見Оглоблин А.А.Циклотроны в атомных проектах.Кармадонова Г.Я.（Ред.）Курчатовский институт.История атомного проекта.Вып.12.С.27-29.1948—1951年，研究團(tuán)隊(duì)又對М-С回旋加速器進(jìn)行了一些改進(jìn)。

早在М-С回旋加速器啟動之前，研究團(tuán)隊(duì)就已經(jīng)預(yù)先擬定過相關(guān)研究內(nèi)容。1947年10月6日，庫爾恰托夫等人在致斯大林的信函中談到預(yù)計(jì)在М-С回旋加速器上開展的研究工作：一是研究16兆電子伏特的快中子與原子核的相互作用;二是研究30兆電子伏特的快中子與原子核的相互作用。

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.3.Саров-М.：РФЯЦ-ВНИИЭФ·Физматлит，2002.С.745.М-С回旋加速器啟動后，蘇聯(lián)首座核反應(yīng)堆已投入運(yùn)行，由于反應(yīng)堆可以作為更強(qiáng)的中子源，亦可生產(chǎn)钚，М-С回旋加速器最初設(shè)定的研究任務(wù)完成。1951年底，實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)負(fù)責(zé)人意識到，М-С回旋加速器的應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)了問題，Н.А.弗拉索夫（Н.А.Власов）提出并開始實(shí)施一項(xiàng)研究輕核的計(jì)劃，Г.Н.弗廖羅夫（Г.Н.Флёров）則開始著手合成超重元素的工作，

Оглоблин А.А.Циклотроны в атомных проектах.Кармадонова Г.Я.（Ред.）Курчатовский институт.История атомного проекта.Вып.12.С.34.這些工作開啟了M-C回旋加速器的歷史新篇章。除了研究氘核與輕核的相互作用（熱核問題研究的開端），弗拉索夫等人還研究了快中子能譜測定法（спектрометрия быстрых нейтронов），В.М.潘克拉托夫（В.М.Панкратов）測量了鈾同位素的反應(yīng)截面與中子能量的關(guān)系。由于實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家的不斷改進(jìn)，М-С回旋加速器也用于質(zhì)子等其他粒子與輕核相互作用的研究，并且首次獲得了鋰離子束（пучок ионов лития）。后來，研究團(tuán)隊(duì)通過M-C回旋加速器發(fā)現(xiàn)了核反應(yīng)中的核虹現(xiàn)象（явление ядерной радуги в реакциях），詳細(xì)研究了原子核中阿爾法簇（альфа-кластер в ядрах）的形成，首次合成了鈹-13，并為更復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。通過這些實(shí)驗(yàn)，А.А.奧格洛布林（А.А.Оглоблин）等人發(fā)現(xiàn)了超重同位素氦-10。

參見Мостовой В.И.Ядерно-физические исследования лаборатории №2.по атомном проекту СССР （1943—1955 гг.）.Наука и общество：история советского атомного проекта （40-е—50-е годы）.Т.1.С.268.

M-C回旋加速器具有建設(shè)時(shí)間短、任務(wù)重等特點(diǎn)，是蘇聯(lián)首次建成的磁體重量超過美國同類裝置的加速器。毋庸諱言，M-C回旋加速器也存在諸多缺陷，比如輻射問題，其產(chǎn)生的中子流嚴(yán)重?fù)p害了工作人員的身體健康。

三、新原理應(yīng)用與建設(shè)工作的強(qiáng)化

回旋加速器為核物理研究提供了有力的技術(shù)手段，但其發(fā)展至20世紀(jì)40年代中期，已經(jīng)出現(xiàn)了瓶頸。回旋加速器在能量上存在一個(gè)“天花板”，

Петросьянц А.М.，Джелепов В.П.Успехи техники ускорителей элементарных частиц в Советском союзе.100 лет со дня рождения Марии Кюри.С.18.換言之，回旋加速器只能將粒子加速至幾十兆電子伏特。針對這一問題，蘇聯(lián)物理學(xué)家В.И.維克斯勒（В.И.Векслер）與美國物理學(xué)家麥克米倫（E.M.Mcmillan）于1944年、1945年分別獨(dú)立提出粒子運(yùn)動的自動穩(wěn)相原理。

具體概念參見桂偉燮編：《荷電粒子加速器原理》，第126-133頁。這一原理的發(fā)現(xiàn)從根本上拓寬了加速器的應(yīng)用范圍，將加速粒子的能量推向中高能乃至高能的水平。為獲得更高能量的粒子以開展包括核反應(yīng)在內(nèi)的研究，研制、改進(jìn)核武器和熱核武器，蘇聯(lián)啟動了此類加速器的建設(shè)工作。

（一）同步回旋加速器

1944年，維克斯勒發(fā)表了《相對論性粒子加速的新方法》，提出了自動穩(wěn)相原理。

Dolbilkin B.S.，Ratner B.S.，“V.I.Veksler and the Development of Nuclear Physics in the Soviet Union，”Physics-Uspekhi，Vol.50，No.8 （2007），p.854.1945年2月20日，科學(xué)院物理數(shù)學(xué)科學(xué)部專門為此召開了一次會議，對此原理進(jìn)行了討論。

參見Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.2.С.220-221.根據(jù)科學(xué)院院長С.И.瓦維洛夫（С.И.Вавилов）的建議，決定立即建造由維克斯勒提出的兩種類型的加速器——同步回旋加速器（синхроциклотрон）和同步加速器（синхротрон）。

1946年1月26日，庫爾恰托夫就建造大功率回旋加速器（同步回旋加速器М裝置）事宜致函貝利亞，

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.2.Саров.：РФЯЦ-ВНИИЭФ，2000.С.405-408.М裝置的建設(shè)工作提上議事日程。1946年2月12日，庫爾恰托夫在給蘇聯(lián)部長會議主席斯大林的報(bào)告中再次重申建造大功率回旋加速器（М裝置）的理由。斯大林采納了庫爾恰托夫的建議。1946年8月13日，部長會議發(fā)布1764-766сс號決議——《關(guān)于建造大功率回旋加速器（М裝置）的決議》。

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.2.С.434-435，298-301.決議規(guī)定了М裝置的磁鐵參數(shù)、建設(shè)場所、建設(shè)時(shí)間，并將工作委托給科學(xué)院物理研究所。決議發(fā)布之后，專門委員會和第一管理總局科技委員會召開多次會議，對相關(guān)問題進(jìn)行了討論。

Русакович Н.А.（общ.ред.）История создания синхроциклотрона ОИЯИ （в документах и воспоминаниях）.С.60-200.例如，1947年2月8日，部長會議第一管理總局就М裝置的選址問題進(jìn)行了討論，最終定在諾沃-伊萬尼科沃（Ново-Иваньково）小鎮(zhèn)。

貝利亞曾解釋了選擇該地作為建設(shè)地點(diǎn)的原因：這里有一個(gè)大型勞改營，勞動力充足;距離莫斯科足夠遠(yuǎn)（125公里），更易保密，科學(xué)家不會從其主要工作中分心;距工程地點(diǎn)5公里處有一座發(fā)電廠，用電不存在問題;位于伏爾加河沿岸，用水不存在問題。參見Джелепов В.П.Когда Дубны не было на карте.Наука и общество：история советского атомного проекта （40-е—50-е годы）.Т.1.С.285.庫爾恰托夫?qū)ㄔO(shè)進(jìn)度深感不滿，他認(rèn)為需要更多科學(xué)上和組織上的努力。1947年4月21日，在庫爾恰托夫的倡議下，部長會議發(fā)布1093-314сс號決議——《關(guān)于М裝置建設(shè)科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)的決議》，

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.3.184-186.將М裝置的建設(shè)工作轉(zhuǎn)交給2號實(shí)驗(yàn)室。2號實(shí)驗(yàn)室為此專門成立一個(gè)4號部門，后來出于保密的目的，將其更名為“水利工程實(shí)驗(yàn)室”。

1953年1月8日，根據(jù)部長會議48-27сс/оп號決議，水利工程實(shí)驗(yàn)室成為一個(gè)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)，更名為科學(xué)院核問題研究所，梅謝里亞科夫擔(dān)任所長。參見Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.5.Саров-М.：РФЯЦ-ВНИИЭФ·Физматлит，2005.С.492-493.該實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)了M裝置的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、研究等相關(guān)工作。

М裝置的建造需要解決一系列科學(xué)、工程任務(wù)，這涉及諸多領(lǐng)域的知識。項(xiàng)目研究和建設(shè)的領(lǐng)導(dǎo)工作由梅謝里亞科夫、Д.В.葉夫列莫夫（Д.В.Ефремов）、А.Л.明茨（А.Л.Минц）負(fù)責(zé)。

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.5.С.888.М裝置的科研和設(shè)計(jì)工作啟動之時(shí)，蘇聯(lián)對于建造如此大型的裝置沒有任何資料儲備，但蘇聯(lián)物理學(xué)家和工程師采用獨(dú)創(chuàng)的方法，解決了大量復(fù)雜的科學(xué)、工程難題。任務(wù)執(zhí)行情況基本如下：2號實(shí)驗(yàn)室完成了物理理論方面的工作;2號實(shí)驗(yàn)室的無線電設(shè)備部門完成了高頻無線電設(shè)備和電子設(shè)備的設(shè)計(jì);電氣工業(yè)部實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)局完成了電磁設(shè)備和電氣設(shè)備的設(shè)計(jì);電氣工業(yè)部的1號特別管理部門完成了М裝置設(shè)計(jì)的一系列組織工作。

參見Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.4.Саров-М.：РФЯЦ-ВНИИЭФ·Физматлит，2003.С.766.建筑設(shè)計(jì)由原子能部設(shè)計(jì)研究所進(jìn)行，建筑工作均由特別建設(shè)協(xié)會完成。

Джелепов В.П.Когда Дубны не было на карте.Наука и общество：история советского атомного проекта （40-е—50-е годы）.Т.1.С.285.電磁體所在的主建筑為整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可避免工作人員受到輻射的危害?？刂葡到y(tǒng)則位于另一棟建筑中，通過隧道與主建筑相連。此外，還建有專門的實(shí)驗(yàn)樓、生活區(qū)，建設(shè)資金總額為2億盧布。

參見Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.4.С.766.М裝置的電磁體由重約120噸的獨(dú)立部件組成，每個(gè)部件都必須以0.1毫米的精度進(jìn)行組裝。

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.5.С.889.М裝置的繞組亦十分巨大，無法通過鐵路運(yùn)至施工現(xiàn)場。最終，研究團(tuán)隊(duì)通過直接在施工現(xiàn)場制造繞組，成功完成了任務(wù)。需要指出的是，蘇聯(lián)諸多大型工廠都參與了М裝置部件的生產(chǎn)工作。由于采用新的建造、安裝方法，并同時(shí)全面施工，安裝工作總體上在政府規(guī)定的時(shí)間內(nèi)得以完成。1949年12月14日，М裝置成功啟動，獲得了280兆電子伏特的氘核束和560兆電子伏特的阿爾法粒子。

Джелепов В.П.Когда Дубны не было на карте.Наука и общество：история советского атомного проекта （40-е—50-е годы）.Т.1.С.285.

1951年1月，磁極直徑5米的М裝置投入使用，隨即展開了實(shí)驗(yàn)研究工作。М裝置主要用于以下領(lǐng)域的研究：（1）帶電介子和中性介子的人工制備及其引起的核碎裂（nuclear disintegrations）的研究;（2）100兆～400兆電子伏特的中子與物質(zhì)相互作用的研究;（3）高能粒子引起的核反應(yīng)的研究;（4）高能核反應(yīng)的放射化學(xué)研究;（5）高能粒子的生物學(xué)效應(yīng)研究。

Kiselev G.V.，Rusakovich N.A.，“Brief overview of the Creation of the Synchrocyclotron at the Hydrotechnical Laboratory of the USSR Academy of Sciences and first Results of Physical Studies：Review of Archival Documents，”p.424.諸多科研機(jī)構(gòu)參與了上述研究工作，例如水利工程實(shí)驗(yàn)室、科學(xué)院測量儀器實(shí)驗(yàn)室、鐳研究所、物理研究所、化學(xué)物理研究所等。1953年，М裝置進(jìn)行了重建，磁極直徑增至6米，獲得了680兆電子伏特的質(zhì)子。

Джелепов В.П.Когда Дубны не было на карте.Наука и общество：история советского атомного проекта （40-е—50-е годы）.Т.1.С.286.此外，還可將氘核加速至420兆電子伏特，將阿爾法粒子加速至840兆電子伏特。

Михайлов В.А.，Науменко И.А.Ядерная физика и ядерное оружие.М.：Воениздат，1966.С.80.М裝置重建完成后，繼續(xù)開展了一些研究工作。時(shí)任水利工程實(shí)驗(yàn)室副主任的В.П.杰列波夫（В.П.Джелепов）曾對此進(jìn)行了概述：（1）確定了在380～680兆電子伏特的能量下，核子間相互作用的總截面（полные сечения）;（2）確定了在380～680兆電子伏特的能量下，核子間彈性相互作用（упругое взаимодействие）的微分截面（дифференциальные сечения）和總截面;（3）測量了π±介子與質(zhì)子、120～390兆電子伏特的氘核相互作用的總截面;（4）研究了170～360兆電子伏特的質(zhì)子與π±介子的彈性散射（упругое рассеяние）;（5）確定了380～630兆電子伏特的中子與原子核相互作用的總截面等。

Джелепов В.П.Когда Дубны не было на карте.Наука и общество：история советского атомного проекта.Т.1.С.286.

蘇聯(lián)政府肯定了水利工程實(shí)驗(yàn)室М裝置的建設(shè)工作，對參與者進(jìn)行了獎勵。1951年12月6日，部長會議通過4964-2148сс/оп號決議，

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.7.Саров-М.：РФЯЦ-ВНИИЭФ·Физматлит，2007.С.351-366.對М裝置的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工作進(jìn)行獎勵，為主要參與者授予斯大林獎，并為部分人員授予列寧勛章、勞動紅旗勛章。1953年12月31日，部長會議發(fā)布3044-1304сс號決議，

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР.Документы и материалы.Т.Ⅲ，Кн.2.Саров-М.：РФЯЦ-ВНИИЭФ·Физматлит，2009.С.107-122.對在М裝置上完成的核子與核子、核子與π介子相互作用的實(shí)驗(yàn)研究做出獎勵。這無疑是政府對М裝置的建造及研究工作的肯定，也佐證了其在核計(jì)劃中的重要地位與作用。

1949年底至1953年，М裝置是世界上功率最強(qiáng)的加速器，其功率是美國伯克利同步回旋加速器的1.5倍，

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.4.С.766.建設(shè)時(shí)間也更短。М裝置的建造及投入使用具有重要意義。首先，М裝置是蘇聯(lián)核科學(xué)研究的有力工具，為研究原子核結(jié)構(gòu)、核裂變及其產(chǎn)物、介子的產(chǎn)生、核子與物質(zhì)的相互作用等提供了可能;

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.5.С.889.其次，М裝置的建設(shè)、研究工作匯集了來自不同機(jī)構(gòu)的諸多實(shí)驗(yàn)家和理論家，這種聯(lián)系為科學(xué)家之間的后續(xù)合作提供了一個(gè)框架;

參見Kiselev G.V.，Rusakovich N.A.，“Brief Overview of the Creation of the Synchrocyclotron at the Hydrotechnical Laboratory of the USSR Academy of Sciences and first Results of Physical Studies：Review of Archival Documents，”p.450.最后，М裝置為與核計(jì)劃相關(guān)的研究培養(yǎng)了人才。

（二）同步加速器

1945年2月20日，科學(xué)院物理數(shù)學(xué)科學(xué)部在會議上決定創(chuàng)建兩種類型的加速器，其中之一就是同步加速器。時(shí)任物理研究所所長的Д.В.斯科別利岑（Д.В.Скобельцын）是核物理研究方向的負(fù)責(zé)人，十分重視加速器的建設(shè)工作。

Балдин А.М.ФИАН и физика высоких энергий.Шафранова М.Г.（ред.-сост.）Владимир Иосифович Векслер.Дубна.：ОИЯИ，2003.С.86.此外，自動穩(wěn)相原理的提出者維克斯勒也建議建造基于此原理的加速器，以對該原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

參見Ратнер Б.С.Первый сихротрон.Шафранова М.Г.（ред.-сост.）Владимир Иосифович Векслер. С.79. 因此，科學(xué)院物理研究所開始了同步加速器的建造工作。

需要指出的是，科學(xué)院物理研究所首批同步加速器的功能是加速電子?；匦铀倨鳠o法加速電子，因?yàn)殡娮拥撵o止質(zhì)量過低。1940年，美國物理學(xué)家科斯特（D.W.Kerst）建成了世界上首座電子感應(yīng)加速器，但其與回旋加速器一樣，亦存在能量限制。維克斯勒提出自動穩(wěn)相原理后，將相對論性電子（速度與光速有可比性的電子）加速至高能的想法才成為現(xiàn)實(shí)。參見Лариса Л.З.Пирамида ядерного века.История создания синхрофазотрона.Наука и жизнь，С.66-74; 桂偉燮編：《荷電粒子加速器原理》，第2頁。最初計(jì)劃創(chuàng)建三座同步加速器：С-3同步加速器（30兆電子伏特）、С-25同步加速器（250兆電子伏特）、С裝置（10億電子伏特，也被稱作С-100同步加速器）。

1945年，С-3同步加速器的準(zhǔn)備工作已經(jīng)開始。當(dāng)時(shí)，維克斯勒只有兩名年輕的物理學(xué)家做助手，維克斯勒從未從事過加速器建造工作，物理研究所也從未創(chuàng)建過如此規(guī)模的裝置，工作難以取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。庫爾恰托夫?qū)⒓铀倨鞯慕ㄔO(shè)工作納入核計(jì)劃之后，情況發(fā)生了變化。1945年夏，Б.Л.別洛烏索夫（Б.Л.Белоусов）開展了大量的工作。1946年，科學(xué)院物理研究所成立維克斯勒領(lǐng)導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室，其任務(wù)就包括加速器的建造。

參見Болотовский Б.М.，Ратнер Б.С.Владимир Иосифович Векслер—создатель синхрофазотрона：К 100-летию со дня рождения.Природа，2007.№4.С.79，80.1946年夏，С-3同步加速器的建造工作正式開始。當(dāng)時(shí)，工作團(tuán)隊(duì)僅有3人：實(shí)驗(yàn)學(xué)家別洛烏索夫、工程師Э.Г.戈熱夫斯卡婭（Э.Г.Горжевская）、實(shí)驗(yàn)助手И.Д.克德羅夫（И.Д.Кедров）。Ратнер Б.С.Первый сихротрон.Шафранова М.Г.（ред.-сост.）Владимир Иосифович Векслер.С.79. 后來，В.Е.皮薩列夫（В.Е.Писарев）、Б.С.拉特納（Б.С.Ратнер）、Э.Л.布爾施泰因（Э.Л.Бурштейн）加入該團(tuán)隊(duì)。最初，С-3同步加速器的磁體沒有磁芯（центральный сердечник），而磁芯是在電子感應(yīng)加速器模式（бетатронный режим）下對電子進(jìn)行預(yù)加速所必備的部件。不久后，研究團(tuán)隊(duì)決定使用電子感應(yīng)加速器模式將電子加速至相對論速度，因此在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室制造了磁芯。1946年底，研究團(tuán)隊(duì)首次開始嘗試以電子感應(yīng)加速器模式啟動С-3同步加速器，這個(gè)過程持續(xù)了兩月有余，但仍然無法檢測到軔致輻射（тормозное излучение）

軔致輻射是此類加速器成功加速粒子的可靠標(biāo)志。。維克斯勒雖心急如焚，但仍決定暫緩啟動加速器。他從莫斯科變壓器廠訂購了新的磁鐵，制造了新的加速室和真空裝置，此外還購買了發(fā)電機(jī)組，以150赫茲的頻率為С-3同步加速器磁鐵提供穩(wěn)定的供電，并制定了啟動方案。

Ратнер Б.С.Первый сихротрон.Шафранова М.Г.（ред.-сост.） Владимир Иосифович Векслер.С.82.1947年秋，С-3同步加速器的安裝工作開啟。1947年12月28日，С-3同步加速器首次啟動并獲得了成功。1948年1月11日，研究團(tuán)隊(duì)開始用同步加速器模式對電子進(jìn)行加速，能量達(dá)到30兆電子伏特。

Ратнер Б.С.Первому советскому синхротрону—25 лет.Атомная энергия，1973，Т.34，Вып.6.С.499.

С-3同步加速器投入使用后，研究團(tuán)隊(duì)立即開始了對γ射線束和電子束的物理學(xué)研究。其后，C-3同步加速器主要被用作γ源（источник γ-квантов），用于研究光子與原子核的相互作用，團(tuán)隊(duì)還對巨偶極共振（гигантский дипольный резонанс）進(jìn)行了詳細(xì)的研究。隨后幾年，研究團(tuán)隊(duì)開始利用核乳膠（ядерная эмульсия）研究中等質(zhì)量原子核的光生質(zhì)子反應(yīng)（фотопротонная реакция）。

1946年8月13日，斯大林和蘇聯(lián)部長會議事務(wù)主管Я.Е.恰達(dá)耶夫簽署了部長會議1765-767сс號決議——《關(guān)于大功率電子共振加速器（С裝置）的設(shè)計(jì)和建造的決議》。

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.2.С.302-304.決議要求科學(xué)院物理研究所成立研制С裝置的特別實(shí)驗(yàn)室，將領(lǐng)導(dǎo)任務(wù)委托給物理研究所副所長維克斯勒教授。此外，要求科學(xué)院、電氣工業(yè)部、通信器材工業(yè)部、財(cái)政部、高等教育部等機(jī)構(gòu)和部門為С裝置的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)提供幫助。1946年12月23日，庫爾恰托夫等人在給斯大林的報(bào)告中指出，正在對С裝置的部件進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，包括電磁體（通信器材工業(yè)部624號工廠專門設(shè)計(jì)局）和高頻發(fā)生器（通信器材工業(yè)部678號工廠專門設(shè)計(jì)局）。此外，部長會議還要求在1947年2月1日前，完成С裝置主要部件的設(shè)計(jì)工作并最終確定其參數(shù)。

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.3.С.573-574.但是，當(dāng)時(shí)烏克蘭科學(xué)院院士А.И.列伊彭斯基（А.И.Лейпунский）提出建造一種新型加速器，

即10億～15億電子伏特的同步穩(wěn)相加速器。雖然這兩種加速器的合理性均遭到質(zhì)疑，但列伊彭斯基的提議得到優(yōu)先考慮，С裝置的建設(shè)工作便至此停止。

1949年，科學(xué)院物理研究所建造并啟動了C-25同步加速器。關(guān)于這座加速器的建造并無十分詳細(xì)的信息，可以獲知的是，C-25同步加速器啟動后，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了世界上最早的介子光致產(chǎn)生（фоторождение мезонов）的研究，特別是對閾能（порог）附近的光致產(chǎn)生截面（сечения фоторождения）進(jìn)行詳細(xì)研究，并開啟強(qiáng)子間電磁相互作用物理學(xué)（физика электромагнитных взаимодействий адронов）的研究。

Балдин А.М.ФИАН и физика высоких энергий.Шафранова М.Г.（ред.-сост.）Владимир Иосифович Векслер.С.86.

1951年，因提出新的加速原理，以及對C-25同步加速器建設(shè)的科學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，維克斯勒獲得斯大林一等獎，被授予列寧勛章。

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.7.С.361.1953年12月31日，科學(xué)院物理研究所因借助同步加速器（檔案文獻(xiàn)中并未指明是C-3同步加速器還是C-25同步加速器）完成了重核與γ射線相互作用的研究，獲得了政府的獎勵。

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.III，Кн.2.С.121.

科學(xué)院物理研究所在短時(shí)間內(nèi)建成兩座同步加速器，并進(jìn)行了С裝置的初步建設(shè)工作，極大地促進(jìn)了蘇聯(lián)電子加速器技術(shù)的發(fā)展，使得蘇聯(lián)在輕粒子加速領(lǐng)域達(dá)到世界先進(jìn)水平。

四、技術(shù)創(chuàng)新與對美國的“超越”

1946年，列伊彭斯基擬將同步回旋加速器和同步加速器的功能相結(jié)合，提出創(chuàng)建一種新型加速器的想法。后來，維克斯勒將此類加速器命名為“同步穩(wěn)相加速器”（синхрофазотрон）

同步回旋加速器也可稱作穩(wěn)相加速器，將兩類加速器功能相結(jié)合的加速器被命名為同步穩(wěn)相加速器。。

由于同步穩(wěn)相加速器的技術(shù)相當(dāng)復(fù)雜、建造難度極大，時(shí)人對其建造的可能性存在較大疑慮，但列伊彭斯基堅(jiān)信其方案可行，并開展了旨在論證加速基本原理的工作。1947年底，在列伊彭斯基領(lǐng)導(dǎo)下，В實(shí)驗(yàn)室的加速器小組開始同步穩(wěn)相加速器的研制工作。1948年，В實(shí)驗(yàn)室開始設(shè)計(jì)10億～15億電子伏特的同步穩(wěn)相加速器，1948年12月，技術(shù)設(shè)計(jì)完成。

參見Лариса Л.З.Пирамида ядерного века.История создания синхрофазотрона.Наука и жизнь，С.66-74.但由于耗資高昂等原因，該項(xiàng)目并未實(shí)施。最終，在維克斯勒的倡議下，物理研究所開始設(shè)計(jì)100億電子伏特的同步穩(wěn)相加速器——КМ裝置。

1949年4月30日，貝利亞向斯大林呈送待批準(zhǔn)的部長會議決議和指令項(xiàng)目清單，其中第三項(xiàng)便是“關(guān)于70億～100億電子伏特質(zhì)子加速器——КМ裝置設(shè)計(jì)和建造的決議”。1949年5月2日，部長會議發(fā)布1773-646сс/оп號決議——《關(guān)于建設(shè)大功率環(huán)形質(zhì)子加速器（КМ裝置）的決議》。

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.4.С.89，291-293.決議提出，為增強(qiáng)原子核物理領(lǐng)域科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，部長會議決定建造КМ裝置。決議還指定了КМ裝置的建設(shè)地點(diǎn)（部長會議2289-949號決議規(guī)定的С裝置的建設(shè)用地），

即加里寧州的伊萬諾沃（今杜布納市），該地距М裝置的建設(shè)地僅5公里。將建設(shè)項(xiàng)目的科技領(lǐng)導(dǎo)任務(wù)委托給科學(xué)院物理研究所（維克斯勒領(lǐng)導(dǎo)），要求將В實(shí)驗(yàn)室中相關(guān)的專家、設(shè)備移交給物理研究所。制定了初步的工作任務(wù)，責(zé)成物理研究所、科學(xué)院測量儀器實(shí)驗(yàn)室、電氣工業(yè)部、內(nèi)務(wù)部、第一管理總局科技委員會、城市建筑總局、“電力”工廠等部門和機(jī)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成КМ裝置的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝、調(diào)試等工作。這項(xiàng)決議發(fā)布后，КМ裝置的建設(shè)工作正式開始。

由于КМ裝置的技術(shù)相當(dāng)復(fù)雜，因此需要創(chuàng)建模型來解決諸多技術(shù)和物理問題。在維克斯勒的倡議下，物理研究所決定創(chuàng)建一座能將質(zhì)子加速至180兆電子伏特的加速器模型（МКМ裝置），

Коломенский А.А.В.И.Векслер и ускорители.Шафранова М.Г.（ред.-сост.）Владимир Иосифович Векслер.С.92.以期獲得建造和啟動КМ裝置所需的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。1951年2月26日，部長會議發(fā)布3088-1202сс/оп號決議，要求開展“МКМ裝置的研究、啟動和調(diào)試工作”。

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.5.С.454.維克斯勒將領(lǐng)導(dǎo)工作委托給Л.П.季諾維耶夫（Л.П.Зиновьев）。1952年11月26日，庫爾恰托夫等人向貝利亞提交了一份工作計(jì)劃報(bào)告，計(jì)劃于1952年啟動МКМ裝置，1953年對МКМ裝置進(jìn)行必要的改進(jìn)，以使用該模型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

參見Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.5.С.747.但由于某些技術(shù)原因，МКМ裝置于1953年才成功啟動，其磁極直徑4米，磁鐵總重290噸，獲得了預(yù)期能量的質(zhì)子。МКМ裝置啟動后，檢驗(yàn)了加速器的基本理念，解決了將粒子從外部注入器（внешний инжектор）引入加速器的問題，為КМ裝置的建設(shè)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，此外還培養(yǎng)了一批年輕的專家。后來，МКМ裝置被改造成800兆電子伏特的電子同步加速器。

參見Зиновьев Л.П.瘙爯Огромная мера ответственности瘙爲(wèi) （О запуске синхрофазотрона на 10 ГэВ и его модели）.Шафранова М.Г.（ред.-сост.）Владимир Иосифович Векслер.С.144; Коломенский А.А.В.И.Векслер и ускорители.Шафранова М.Г.（ред.-сост.）Владимир Иосифович Векслер.С.92; Болотовский Б.М.，Ратнер Б.С.Владимир Иосифович Векслер—создатель синхрофазотрона：К 100-летию со дня рождения.Природа，С.81; Лариса Л.З.Пирамида ядерного века.История создания синхрофазотрона.Наука и жизнь，С.66-74.

在建造МКМ裝置的同時(shí)，КМ裝置的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工作也在展開。1949年9月5日，А.Н.科馬羅夫（А.Н.Комаров）向Б.Л.萬尼科夫（Б.Л.Ванников）

報(bào)告了第一管理總局特別項(xiàng)目的建設(shè)情況，報(bào)告指出：“在加里寧州伊萬諾沃已經(jīng)開始了КМ裝置的建設(shè)工作?！?/p>

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.4.С.711.1950年2月14日，部長會議頒布574-220сс/оп號決議，要求1950年完成與КМ裝置設(shè)計(jì)相關(guān)的科研、實(shí)驗(yàn)工作。

Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.5.С.159.在理論家М.С.拉比諾維奇（М.С.Рабинович）和А.А.科洛緬斯基（А.А.Коломенский）的領(lǐng)導(dǎo)下，科學(xué)院物理研究所對КМ裝置的技術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了物理論證。與此同時(shí)，研究所也展開了КМ裝置主要部件的研制工作——由莫斯科無線電技術(shù)研究所和列寧格勒科學(xué)研究所承擔(dān)。

Лариса Л.З.Пирамида ядерного века.История создания синхрофазотрона.Наука и жизнь，С.66-74.此后，雖然КМ裝置的建設(shè)工作遇到諸多困難，但政府為此召開多次會議，發(fā)布多項(xiàng)決議，保障了項(xiàng)目的順利開展。

俄羅斯官方檔案《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文件和資料》中涉及的相關(guān)會議、決議共計(jì)7項(xiàng)內(nèi)容，限于篇幅，只列出主要的決議：1950年5月16日，部長會議2087-794сс號決議——《關(guān)于保障КМ裝置建設(shè)措施的決議》，參見Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.5.С.222-223;1951年2月16日，部長會議2245-рс號決議——《關(guān)于КМ裝置建設(shè)撥款無需批準(zhǔn)的技術(shù)設(shè)計(jì)和一般預(yù)算的決議》，參見Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.5.С.277;1953年11月26日，部長會議285-1209сс號決議——《關(guān)于科學(xué)院КM裝置建設(shè)完成期限的決議》，參見Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР：Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.5.С.598-600.1953年，科學(xué)院電物理實(shí)驗(yàn)室成立，維克斯勒擔(dān)任實(shí)驗(yàn)室主任。該實(shí)驗(yàn)室成立后，成為КМ裝置建設(shè)的領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)。1955年4月5日，實(shí)驗(yàn)室開始組裝電磁體，并安裝和調(diào)試其他部件。所有部件安裝完成后，由于真空室出現(xiàn)了一些問題，КМ裝置仍無法啟動。最終，維克斯勒在短時(shí)間內(nèi)獲得了新的真空設(shè)備并進(jìn)行安裝，為質(zhì)子加速提供了必要的條件。

Зиновьев Л.П.瘙爯Огромная мера ответственности瘙爲(wèi) （О запуске синхрофазотрона на 10 ГэВ и его модели）.Шафранова М.Г.（ред.-сост.） Владимир Иосифович Векслер.С.146-147.后來，КМ裝置很多部件的設(shè)計(jì)都有較大變化，在科學(xué)院電物理實(shí)驗(yàn)室的領(lǐng)導(dǎo)下，建設(shè)團(tuán)隊(duì)成功解決了諸多復(fù)雜的工程、技術(shù)難題。1956年3月26日，在科學(xué)院核問題研究所和科學(xué)院電物理實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，成立了杜布納聯(lián)合核研究所。

參見Джелепов В.П.Когда Дубны не было на карте.Наука и общество：история советского атомного проекта （40-е—50-е годы）.Т.1.С.290.在聯(lián)合核研究所的框架內(nèi)，КМ裝置的建設(shè)進(jìn)度得以加快。1956年底至1957年初，КМ裝置的部件安裝、調(diào)試完畢，啟動工作拉開了帷幕。維克斯勒、季諾維耶夫、科洛緬斯基、В.А.佩圖霍夫（В.А.Петухов）、拉比諾維奇、В.П.薩蘭采夫（В.П.Саранцев）、科學(xué)院無線電技術(shù)研究所和電物理設(shè)備科學(xué)研究所的員工參與了啟動工作。

Болотовский Б.М.，Ратнер Б.С.Владимир Иосифович Векслер—создатель синхрофазотрона：К 100-летию со дня рождения.Природа，С.81.在克服諸多困難后，1957年3月15日，КМ裝置在杜布納成功啟動，獲得了83億電子伏特的質(zhì)子束，超過當(dāng)時(shí)美國伯克利實(shí)驗(yàn)室的同步穩(wěn)相加速器（63億電子伏特）。

參見Лариса Л.З.Пирамида ядерного века.История создания синхрофазотрона.Наука и жизнь，С.66-74.值得一提的是，КМ裝置是座巨型加速器，其磁鐵重量高達(dá)3.6萬噸（列入吉尼斯世界紀(jì)錄）。

參見Михайлов В.А.，Науменко И.А.Ядерная физика и ядерное оружие.С.80.1957年4月16日，КМ裝置將質(zhì)子能量增至設(shè)計(jì)值——100億電子伏特，幾個(gè)月后，КМ裝置投入使用。

參見Лариса Л.З.Пирамида ядерного века.История создания синхрофазотрона.Наука и жизнь，С.66-74.1958年，維克斯勒在日內(nèi)瓦和平利用原子能國際會議上宣布了這一消息。

1959年4月，因參與建造КМ裝置的工作并做出卓越貢獻(xiàn)，政府向下列人員授予列寧獎：維克斯勒、季諾維耶夫、葉夫列莫夫、Е.Г.科馬爾（Е.Г.Комар）、Н.А.莫諾松（Н.А.Моносзон）、А.М.斯托洛夫（А.М.Столов）、明茨、Ф.А.沃多皮亞諾夫（Ф.А.Водопьянов）、С.М.魯布?xì)J斯基（С.М. Рубчинский）、科洛緬斯基、佩圖霍夫、拉比諾維奇。

參見Лариса Л.З.Пирамида ядерного века.История создания синхрофазотрона.Наука и жизнь，С.66-74.

同步穩(wěn)相加速器КМ裝置的建造工作歷時(shí)8年，有數(shù)千人參與其中。在科學(xué)院物理研究所、科學(xué)院電物理實(shí)驗(yàn)室的領(lǐng)導(dǎo)下，蘇聯(lián)建造了世界上最大、功率最高的加速器，在某種程度上實(shí)現(xiàn)了對美國的技術(shù)超越。КМ裝置投入運(yùn)行后，科研人員借助其開展了大量實(shí)驗(yàn)工作，首次獲得以接近光速運(yùn)行的核子束。這些研究極大地推動了蘇聯(lián)核物理學(xué)、高能粒子物理學(xué)的發(fā)展，成為進(jìn)一步研究核能基本問題的有力手段，保障了核計(jì)劃的開展。

余 論

為構(gòu)建核物理研究的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，蘇聯(lián)開展了加速器建設(shè)工作。1932—1957年，這項(xiàng)工作大致經(jīng)歷了開端、恢復(fù)、強(qiáng)化、“超越”四個(gè)階段。在工作的開端階段，鐳研究所建造了歐洲首座回旋加速器，列寧格勒技術(shù)物理研究所建造了一座回旋加速器模型和一座大型回旋加速器;在工作的恢復(fù)階段，為了解決鈾問題，2號實(shí)驗(yàn)室建造了兩座回旋加速器——М-1回旋加速器和М-С回旋加速器;在工作的強(qiáng)化階段，基于維克斯勒提出的自動穩(wěn)相原理，水利工程實(shí)驗(yàn)室建造了同步回旋加速器（М裝置），科學(xué)院物理研究所建成兩座同步加速器——С-3同步加速器、C-25同步加速器，還開展了С裝置的初步創(chuàng)建工作;在工作的“超越”階段，列伊彭斯基提出建造一種將同步回旋加速器和同步加速器技術(shù)相結(jié)合的新型加速器——同步穩(wěn)相加速器，在物理研究所等機(jī)構(gòu)的努力下，蘇聯(lián)建成了一座同步穩(wěn)相加速器模型（МКМ裝置）和一座100億電子伏特的同步穩(wěn)相加速器（КМ裝置）。

加速器是作為一種實(shí)驗(yàn)工具發(fā)展起來的，核物理研究需求始終是加速器建設(shè)的“引擎”。對于核計(jì)劃前后蘇聯(lián)加速器建設(shè)取得成功的原因，可作如下分析。

核計(jì)劃開始前（1932—1945），核物理屬于新興學(xué)科，政府部門對其缺乏最基本的了解，作為核物理研究的實(shí)驗(yàn)工具，加速器此時(shí)自然不受重視。但是，蘇聯(lián)一些物理學(xué)家極具遠(yuǎn)見，他們認(rèn)識到核物理的科學(xué)價(jià)值，也預(yù)見到其在軍事、經(jīng)濟(jì)方面的巨大潛力，因此積極組織研究工作。他們依托所在的科研機(jī)構(gòu)，為建設(shè)加速器積極向政府部門求助。即便蘇聯(lián)當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)狀況窘迫、工業(yè)技術(shù)水平有限，但政府部門仍舊為加速器的建設(shè)提供了必要的物資，并指示下屬工業(yè)組織制造加速器的部件?？梢哉f，在此階段，蘇聯(lián)加速器建設(shè)的成功主要與物理學(xué)家的遠(yuǎn)見卓識與不懈追求有關(guān)，政府部門起到輔助作用。

核計(jì)劃開始后（1945—1957），政府對核物理研究的重要性有了充分認(rèn)識，目的性也變得十分明確——研制（熱）核武器。因此，加速器建設(shè)工作受到極大重視，被納入核計(jì)劃體系。政府部門在一定程度上參與并領(lǐng)導(dǎo)了這些工作。此外，為開展核計(jì)劃，蘇聯(lián)成立了專門委員會、第一管理總局等部門，加速器建設(shè)的組織管理體系發(fā)生了變化，相關(guān)行政程序更為精簡，研究工作得到更大保障，從而也取得了更大成就?？傮w而言，在此時(shí)期取得的加速器建設(shè)成就主要仰賴于核計(jì)劃的開展，政府部門起到了主導(dǎo)作用，科研機(jī)構(gòu)成為次級領(lǐng)導(dǎo)者與執(zhí)行者。

總之，加速器建設(shè)是蘇聯(lián)核計(jì)劃一個(gè)重要的組成部分，是蘇聯(lián)物理學(xué)發(fā)展史上的一個(gè)重要篇章。這項(xiàng)工作為核物理研究提供了良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，進(jìn)而為蘇聯(lián)研制、改進(jìn)核武器與熱核武器提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。同時(shí)，加速器建設(shè)是蘇聯(lián)科學(xué)界、工業(yè)界、政府部門合力完成的一項(xiàng)工作，這種模式本身體現(xiàn)了蘇聯(lián)的特色。同時(shí)也需要認(rèn)識到，蘇聯(lián)的加速器建設(shè)存在諸多不足之處。以美國的加速器建設(shè)為參照，蘇聯(lián)加速器的建設(shè)時(shí)間長、工業(yè)技術(shù)水平低、運(yùn)行穩(wěn)定性差。在杜布納市建成同步穩(wěn)相加速器之后，蘇聯(lián)加速器的整體發(fā)展水平仍舊未能實(shí)現(xiàn)全面超越美國的目標(biāo)。

責(zé)任編輯：宋 鷗 鄭廣超

The Construction of Accelerators and Soviet Nuclear Program：

Establishment of Experimental Basis for the Research of Nuclear Physics（1932—1957）

ZHANG Guang-xiang，GAO Teng

（Center for Northeast Asian Studies，Jilin University，Changchun，Jilin，130012，China

）Abstract： An accelerator is a modern equipment that artificially provides a variety of high-energy particle beams or radiation.This is the experimental basis for the research of nuclear physics，while nuclear physics is the scientific and theoretical basis for the development of nuclear programs; therefore，the construction of accelerators is of great significance to Soviet nuclear program.From 1932 to 1957，Soviets have done a lot of work in the fields of the construction of accelerators.Under the scientific leadership of the Radium Institute，Leningrad Physico-technical Institute，Laboratory No.2，Hydrotechnical Laboratory，Institute of Physics，Electro-physical Laboratory and other institutions，it has roughly gone through four stages：beginning，recovery，strengthening and “surpassing”.Soviets built a few accelerators，which formed the experimental basis of nuclear physics.It promoted the development of nuclear physics，ensured the running of Soviet nuclear program，made and improved nuclear weapons and thermonuclear weapons，and strengthened national defense of Soviet Union.

Key words： accelerators; the research of nuclear physics; Soviet Union; nuclear program

DOI：10.19832/j.cnki.0559-8095.2022.0016

收稿日期：2021-06-12

基金項(xiàng)目：國家社會科學(xué)基金重大項(xiàng)目“蘇聯(lián)核計(jì)劃檔案文獻(xiàn)資料翻譯整理研究”（15ZDB064）

作者簡介：梁紅剛，長春師范大學(xué)外國語學(xué)院副教授，歷史學(xué)博士，研究方向?yàn)槎韲?jīng)濟(jì)史。

① 朗道團(tuán)隊(duì)成員包括朗道40多名弟子，其中最著名的有Е.М.栗弗席茲（Е.М.Лифшиц）、И.Я.波梅蘭丘克（И.Я.Померанчук）、А.И.阿西耶澤爾（А.И.Ахиезер）、В.Г.列維奇（В.Г.Левич）、И.М.哈拉特尼科夫（И.М.Халатников）和А.А.阿布利科索夫（А.А.Абрикосов）等人。團(tuán)隊(duì)成員也包括與朗道在蘇聯(lián)科學(xué)院物理問題研究所和3號實(shí)驗(yàn)室共同開展研究的著名科學(xué)家，主要有К.П.斯塔紐科維奇（К.П.Станюкович）和И.И.古列維奇（И.И.Гуревич）等人。此外，團(tuán)隊(duì)還包括В.Л.金茲堡（В.Л.Гинзбург）、Я.Б.澤利多維奇（Я.Б.Зельдович）和А.Б.米格達(dá)爾（А.Б.Мигдал）等蘇聯(lián)著名科學(xué)家，他們經(jīng)常參加朗道的討論課，學(xué)習(xí)理論物理方面的知識，并在一些科研領(lǐng)域與朗道開展合作，將朗道視為自己的導(dǎo)師。Горобец Б.С.Круг Ландау： Физика войны и мира.М.： Книжный дом瘙爯ЛИБРОКОМ瘙爲(wèi)，2009.С.188-189; Воспоминания об Игоре Васильевиче Курчатове.М.： Наука，1988.С.78; Гинзбург В.Л.О науке，о себе и о других.М.： Физматлит，2003.С.396.

② Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы，Т.Ⅰ，Ч.1-2.М.： Наука·Физматлит Издательство МФТИ，1998，2002;Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы，Т.Ⅱ，Кн.1-7.Саров-М.： РФЯЦ-ВНИИЭФ·Физматлит，1999，2000，2002，2003，2005，2006，2007;Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы.Т.Ⅲ，Кн.1-3.М.： Наука·Физматлит，2008，2009，2010.

③ Велихов Е.П.（глав.ред.） Наука и общество ： история советского атомного проекта （40-е-50-е годы） .Т.1-3.М.： ИздАТ，1997，1999，2003.

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