Кристофилос, Николас

Кристофилос родился 16 декабря 1916 года в Бостоне, в семье греческих эмигрантов Константина и Елены Кристофилос. В 1923 году семья вернулась в Грецию. Кристофилос вырос в Греции, поступил в Афинский Политехнический университет в возрасте 18 лет, получил диплом в электротехнике и машиностроении в 1938 году. Он оставался в Греции во время тройной германо-итало-болгарской оккупации страны, в годы Второй мировой войны, работая в афинской компании, обслуживающей лифты. Позже он основал свою собственную компанию по обслуживанию лифтов. В течение всего этого периода проявлял интерес к физике ускорителей и физике элементарных частиц и, не имея формального образования в области физики, занимался самообразованием, читая доступные немецкие и американские публикации по этим темам^[6]. В феврале 1953 года он вернулся в США, где его первым местом работы стала Брукхейвенская национальная лаборатория^[6].

Умер 24 сентября 1972 года.

В 1946 году Кристофилос самостоятельно разработал идею синхротрона, но довольно быстро из публикаций «Physical Review» узнал об изобретении принципа автофазировки Векслером в 1944 году и Макмилланом в 1945 году. В 1948 году он отправил письмо в Радиационную лабораторию Калифорнийского университета (теперь — Национальная лаборатория LBNL) с предложениями по совершенствованию конструкции ускорителей, в частности, использование фокусировки пучка электростатическим полем, а также конструкцию синхротрона. Письмо было отклонено из-за серьёзных ошибок в конструкции^[7]. Кристофилос продолжил работать, в 1949 году он разработал принцип сильной фокусировки и отправил новое письмо в LBNL. На этот раз письмо было проигнорировано из-за нестандартного математического аппарата автора-самоучки, чьи вычисления оказались неясными для учёных лаборатории^[7][2].

Не дождавшись ответа, вместо публикации в журнале, Кристофилос в 1950 году подал заявку на патент в США^[8] и в Греции. В результате его открытие прошло незамеченным, и через три года сильную фокусировку независимо открыли Курант, Ливингстон и Снайдер в 1952 году^[9]. Открытие имело огромное значение для строительства новых крупных ускорителей для нужд физики высоких энергий и было очень быстро применено в ускорителях BNL, Корнелла и ЦЕРНа.

В 1953 году Кристофилос приехал в США, и, читая в Бруклинской библиотеке «Physical Review», обнаружил статью Куранта, Ливингстона, Снайдера. Он решил, что его идея была украдена, и тут же поехал в BNL, чтобы встретиться с авторами. После напряжённых дискуссий было выяснено, что открытия сделаны независимо, но физики Брукхейвена были вынуждены признать приоритет Кристофилоса. Также Кристофилос встретился с несколькими членами Комиссии по атомной энергии, которые изучили патент и выплатили ему 10 000 долларов за предоставление лицензии на использование принципа сильной фокусировки^[2]. Это была крупная сумма, но экономия при строительстве сильнофокусирующих синхротронов позволяла экономить десятки миллионов. Кристофилосу была предложена позиция в BNL, и он включился в работу по созданию жёсткофокусирующего протонного синхротрона AGS на рекордную на то время энергию 28 ГэВ. По некоторым свидетельствам, лидеры группы ускорительщиков, в частности Эрнест Курант, были не слишком рады участию Кристофилоса в этих работах^[10].

Принцип сильной фокусировки и неопублидованная рукопись Кристофилоса 1950 года упоминаются в документации современных проектов, таких как FCC-hh^[11].

В 1956 году Кристофилос присоединился к Ливерморской национальной лаборатории (LLNL), где возглавил программу по созданию термоядерного реактора «Астрон»^[12] (свою конструкцию реактора он предложил ещё в 1953 году на совещании проекта Шервуд). Концепция установки, разрабатывавшейся в 1956—1972 годах, предполагала использование пучка релятивистских электронов для создания токового слоя (E-слоя). Этот слой должен был генерировать замкнутые магнитные линии для удержания и нагрева плазмы. Проект столкнулся с рядом технических проблем и был официально закрыт в декабре 1972 года после внезапной смерти Кристофилоса.

Несмотря на закрытие проекта, теоретические работы Кристофилоса заложили основу для современных магнитных ловушек. Идея создания замкнутой геометрии магнитного поля легла в основу современных конфигураций с обращённым полем (FRC)^[13]. В настоящее время эта концепция развивается для создания компактных термоядерных реакторов такими компаниями, как TAE Technologies^[14][15].

В Ливерморской лаборатории Кристофилос работал над рядом военных проектов. Он стал членом консультативной группы JASON. Помимо этого, он участвовал в работе комитета связи командования «Поларис» (Polaris)^[16], занимался разработкой концепции направленного энергетического оружия^[17] и проектом милитаризации Великих озёр^[18]. Кристофилос, которого коллеги называли «фабрикой идей», теоретически предсказал, что вражеские ракеты можно обезвредить в полёте, взорвав над ними в космосе ядерные бомбы, в результате чего высокоэнергетичные электроны из временного «санитарного пояса» начнут бомбардировать боеголовки ракет и чувствительную электронику. Теорию следовало выяснить в возглавляемой Кристофилосом тайно проводимой операции «Аргус» (названной так в честь всевидящего стоглазого древнего греческого бога Аргуса)^[19]. Серия атмосферных ядерных взрывов, предназначенных для создания радиационного пояса в верхних слоях атмосферы Земли, должна была стать защитой от советских межконтинентальных баллистических ракет. Проведённый эксперимент подтвердил выдвинутую теорию, и искусственные пояса действительно возникали после взрывов, что позволило впоследствии говорить об операции «Аргус», как о самом масштабном научном эксперименте, который когда-либо проводился в мире^[20]. Кроме того, результаты операции показали, что искусственный радиационный пояс вызывает деградацию радаров, способен повреждать взрыватели МБР и представляет смертельную опасность для космических аппаратов.

В 1958 году Кристофилос предложил использовать волны сверхнизких частот (англ. ELF — Extra Low Frequency) для связи с подводными лодками, а затем (1959) изобрёл конструкцию антенны, которая оказалась практичной на этих частотах. Его идеи были реализованы ВМС США, которые построили огромный ELF передатчик в Мичигане и Висконсине, состоящий из 56-мильной линии электропередачи. Передатчик обеспечивал связь с ядерными подводными лодками с 1985 по 2004 год, но оказался слишком затратным. Жители этих штатов были недовольны «железным лесом», который, как они считали, вредно действует на их здоровье, и в 2004 году объект был закрыт. Альтернативный подход предложил другой греко-американский физик, Деннис Пападопулос, работавший тогда в Лаборатории военно-морских исследований в Вашингтоне, предложивший использование электроджетов — потоков заряженных частиц в ионосфере, которые могут служить в качестве виртуальных антенн для передачи сигналов на сверхнизких частотах.

В 1963 году Кристофилос был награждён медалью Эллиота Крессона.