Геннадий Горелик - Андрей Сахаров. Наука и свобода

— Итак, наша задача — лизать зад Зельдовича.

По этой реакции самостоятельного и не чрезмерно честолюбивого исследователя, доктора наук Беленького, можно сулить о несамостоятельности фиановской задачи. Вскоре в группу включили еще троих учеников Тамма — доктора наук Виталия Гинзбурга и аспирантов Юрия Романова и Ефима Фрадкина.

Одна из причин, по которой в группу Тамма включили Сахарова, зафиксирована в тексте упомянутого правительственного постановления: «предоставить в первоочередном порядке» жилье семерым участникам работ, в том числе, последним в списке «Сахарову А.Д. (комнату)». [178] Атомный проект СССР. / Сост. Г.А. Гончаров. Т. II. Ч. 1. М.: Наука, 1999, с. 498.

Что это означало для него? Безмерное счастье площадью в 14 квадратных метров.

Обеденного стола у нас не было (некуда было поставить), мы обедали на табуретках или на подоконнике. В длинном коридоре жило около 10 семей и была одна небольшая кухня, уборная на лестничной площадке (одна на две квартиры), никакой ванной, конечно. Но мы были безмерно счастливы. Наконец у нас свое жилье, а не беспокойная гостиница или капризные хозяева, которые в любой момент могли нас выгнать. Так начался один из лучших, счастливых периодов нашей семейной жизни с Клавой.

Лето 1948 года запомнилось Сахарову семейным благополучием в деревенском доме на берегу канала Москва— Волга, «блеском воды, солнцем, свежей зеленью, скользящими по водохранилищу яхтами» и напряженной работой в комнате теоротдела ФИАНа.

Тот мир, в который мы погрузились, был странно-фантастическим, разительно контрастировавшим с повседневной городской и семейной жизнью за пределами нашей рабочей комнаты, с обычной научной работой.

Наиболее видимый контраст был связан с секретностью.

Нам была выделена комната, куда, кроме нас, никто не имел права входить. Ключ от нее хранился в секретном отделе. Все записи мы должны были вести в специальных тетрадях с пронумерованными страницами, после работы складывать в чемодан и запечатывать личной печатью, потом все это сдавать в секретный отдел под расписку. Вероятно, вся эта торжественность сначала немного нам льстила, потом стала рутиной.

И все же необычно секретная эта работа была очень интересной. Ведь теоретики, вооруженные бумагой, карандашом и своими невидимыми математическими инструментами, попадали, можно сказать, в звездные недра и должны были научиться предсказывать, как поведет себя вещество при температурах в десятки миллионов градусов, недостижимых в лаборатории. Поэтому практической проверкой их расчетов мог стать только сам термоядерный взрыв — или невзрыв.

В подобных звездных условиях на первый план выходили самые глубинные законы природы, а частности и особенности, усложняющие физику повседневной реальности, отступали на второй план, а то и вовсе за сцену. Это упрощало жизнь теоретиков и в то же время ставило захватывающе новые задачи. «Превосходная физика», сказал о ядерном взрыве Энрико Ферми, превосходный физик по другую сторону железного занавеса. [179] Rhodes R. The making of the atom bomb. New York: Simon & Schuster, 1986, p. 770. Сахаров о том же выразился еще сильнее: «рай для теоретика».

Что же конкретно они делали в этом раю?

От Зельдовича фиановские теоретики получили конструкцию будущей водородной бомбы, точнее — схему конструкции. Это была труба, заполненная термоядерным горючим — дейтерием. В одном конце трубы помещался запал — атомная бомба. Предполагалось, что атомный взрыв подожжет термоядерную реакцию и та распространится дальше по трубе — «сама пойдет, подернет, подернет, да ухнет». Чем длиннее труба, тем сильнее ухнет.

С этой схемой в группе Зельдовича возились уже два года — без успеха. Можно было и дальше пробовать разные варианты, меняя размеры трубы, состав вещества в ней и рассчитывая процессы заново.

В такие расчеты сначала и погрузился Сахаров. Но уже через пару месяцев он почувствовал себя изобретателем и придумал совершенно другую конструкцию. Она была наглядно другой. Уже не труба, а шар. Сферические слои образовывали нечто вроде ореха, в котором ядрышко — атомная бомба, окруженная хитрой скорлупкой, несколькими разными слоями вещества. Поэтому сахаровскую конструкцию назвали Слойкой. Как будто специально для секретности. Ведь в русском языке слойка — это булочка из слоеного теста. Само название ничуть не помогает понять рецепт этой термоядерной булочки.

Сахаров придумал свой рецепт, опираясь на основные законы физики.

Чтобы помочь легким ядрам слиться, надо, как уже говорилось, их сблизить, сдавить. И без долгого изучения физики можно понять, что давление в некоем сосуде тем больше, чем больше там окажется частиц вещества, в этом легко убедиться, надувая резиновый воздушный шар. В данном случае «больше частиц вещества» означает «больше молекул воздуха». При этом не имеет значения устройство самой молекулы, что, скажем, молекула кислорода состоит из двух одинаковых атомов, в каждом из которых имеется ядро и восемь электронов. Все эти микрочастицы надежно упакованы внутри молекулы, и стенка воздушного шарика об их существовании не подозревает. Давление зависит только от числа свободно путешествующих молекул.

Запал, с которого начинается взрыв термоядерной Слойки, — атомная бомба. Перед глазами сразу возникает картина страшного грибовидного облака (хотя к 1948 году такие грибы еще не росли на территории СССР). Облако это образуется спустя секунды после взрыва, а Сахаров размышлял над тем, что происходит через микросекунды после начала взрыва, — после того как атомная зажигалка щелкнет. Микросекунда — это миллионная доля секунды, или, можно сказать, миллионная доля мига, если мигом называть время, за которое глаз успевает мигнуть. Сахаров придумал устройство, вся работа которого занимает считанные микросекунды.

В Трубе Зельдовича — сигаре, заполненной дейтерием, — атомная зажигалка приставлялась с краю. В сферической сахаровской Слойке зажигалка помешена в ее центре. Атомный заряд окружен слоем легкоядерного вещества, способного к слиянию (как дейтерий). А следующий слой Сахаров предложил сделать из вещества с тяжелыми ядрами и, соответственно, с большим числом электронов в каждом атоме. Например, из свинца, каждый атом которого содержит 82 электрона.

Взрыв атомной сердцевины выплескивает огромную энергию в виде вспышки радиации — нейтронов, фотонов и других частиц. Этот всплеск излучения на своем пути наружу за микросекунды превращает свинцовый слой не просто в пар, а в плазму — состояние вещества, в котором все внутриатомные связи разрываются. Мощное излучение отрывает электроны атома от ядра, и вместо одной частицы — атома свинца — получается 83: его ядро и 82 электрона. Но если число частиц выросло мгновенно в 83 раза, то и давление вырастает во столько же раз.