Василий Емельянов - С чего начиналось

В 1933 году на I Всесоюзной конференции по атомному ядру советские ученые уже выступили с докладами по основным проблемам ядерной физики. К тому времени приоритет открытия ряда крупнейших физических явлений принадлежал отечественной науке, ею прокладывались оригинальные пути исследований, выдвигались новые теоретические идеи и создавались оригинальные методы постановки сложнейших экспериментов, На конференции присутствовала значительная группа иностранных ученых, в том числе несколько лауреатов Нобелевской премии. В работе конференции приняли участие известные французские ученые Ф. Жолио-Кюри, Ф. Перрен, один из крупнейших ученых Англии П. Дерек и итальянский ученый Розетти. Председателем оргкомитета конференции был И. В. Курчатов, которому в то время исполнилось только 30 лет, а ученым секретарем — Д. Д. Иваненко, который был на год моложе.

Годы примерно до 1938-го — это время интенсивного накопления научно-технического потенциала. В разных странах создавалось необходимое оборудование, разрабатывались методы проведения экспериментов и строились уникальные установки.

После открытия нейтрона в 1932 году начались интенсивные исследования действия нейтронного облучения на различные элементы. Опыты по облучению нейтронами урана проводились в 1934 году итальянским физиком Э. Ферми в Римском университете. Ферми полагал, что если облучать уран медленно движущимися нейтронами, то некоторые из них могут проникнуть в ядро и, возможно, там останутся, а в ядре может иметь место процесс с эмиссией из него какой-то легкой частицы, например электрона или позитрона, в результате чего появится новый элемент — тяжелее урана. Такие новые элементы должны будут находиться «за ураном» и относиться к трансурановым. Опыты Ферми оказались обнадеживающими, и эмиссия электронов из урана была зафиксирована. Вместе с тем результаты опытов были в целом неясны. Затем сходные эксперименты были поставлены другими исследователями, и результаты привели всех в замешательство. Ирэн Жолио-Кюри повторила опыт Ферми и, проведя тщательный анализ облученного нейтронами урана, обнаружила в нем лантан. Да, лантан, находящийся в середине таблицы Менделеева! Откуда же он взялся?

Только через пять лет результаты этих опытов были правильно поняты, В начале 1939 года появилась первая ниточка, дававшая возможность выбраться из лабиринта непонятных, ставивших в тупик результатов облучения урана нейтронами, Немецкие физики О. Ган и Ф. Штрассман открыли в 1939 году деление ядер урана под действием нейтронов. Среди продуктов этого воздействия они затем нашли барий, расположенный в таблице Менделеева весьма далеко от урана. Казалось, не было никаких разумных оснований рассматривать его именно в качестве продукта воздействия на уран. Ведь все исследователи, проводившие такие опыты, ожидали появления некоего элемента, находящегося вблизи от урана, с близким атомным весом. Ган и Штрассман, опубликовав свое сообщение, одновременно поставили о том в известность австрийского физика Лизе Майтнер, начинавшую свою деятельность в Берлинском университете, в лаборатории Гана. Теперь же она вместе со своим племянником, талантливым физиком О. Фришем, находилась в Дании (куда они бежали из фашистской Германии), где работала в Физическом институте Н. Бора. Майтнер пришла в голову кардинальная мысль: может быть, уран, когда он поглощает нейтрон, делится на две примерно равные части? Этим можно объяснить появление бария, который составляет по массе около половины массы урана. Это означало бы, что, в соответствии с установленным А. Эйнштейном уравнением эквивалентности массы и энергии, при делении урана должна высвобождаться огромная энергия. Свое сообщение Майтнер опубликовала в феврале 1939 года в английском научном журнале. Но за две недели до того И. и Ф. Жолио-Кюри экспериментально доказали деление ядра урана под действием нейтрона на два осколка. Вставал практический вопрос: откуда взять нейтроны для промышленного получения энергии? Природные источники нейтронов маломощны. Но, даже при наличии мощных нейтронных источников, энергия, затраченная на получение нейтрона, будет больше энергии, выделяемой при реакции нейтрона с ядром урана. Тем самым идея использования атомной энергии пока не находила решения. В 1940 году советские физики К. А. Петржак и Г. Н. Флеров, изучая деление ядер урана, открыли новое явление — самопроизвольное их деление, при котором испускаются нейтроны [7] А. Алиханов. Проблемы физики атомного ядра, — «Известия», 1940, 20 ноября. . При самопроизвольном делении ядер урана непрерывного процесса расщепления нет. Делятся лишь единичные ядра, нейтронов испускается очень мало. Следовательно, не может быть организовано промышленное получение атомной энергии. Как быть? И вот в том же, 1940 году советские физики Ю. Б. Харитон и Я. Б. Зельдович определили условия, необходимые для того, чтобы ядерный процесс шел непрерывно, имея цепной характер. Требовалось использовать обыкновенную воду в качестве замедлителя при небольшом обогащении естественной смеси изотопов урана легким изотопом урана-235.

Когда оглядываешься назад и сопоставляешь научно-исследовательские учреждения СССР нынешнего времени с тем, что было в начале двадцатых и даже тридцатых годов, невольно склоняешь голову перед теми учеными-энтузиастами, которые тогда почти на пустом месте воздвигали величественное здание науки, удивляющее ныне мир своими открытиями и достижениями. В газете «Правда» 21 ноября 1933 года Д. Заславский в статье «От азбуки до атомного ядра» писал: «Неграмотна была вся дореволюционная Россия… В 1894 году во всей царской России грамотные составляли всего 23,3 процента. Это в среднем, а в Черниговской губернии грамотные составляли только 16,3 процента, в Подольской — 10,5 процента, а в некоторых уездах Волынской — только 6,3 процента. И вот прошло менее сорока лет, и в 1933 году только в научно-исследовательских учреждениях Украины уже работают 5342 научных работника». В газете была опубликована фотография четырех ученых: А. И. Лейпунского, К. Д. Синельникова, А. К. Вальтера и А. В. Шубникова, Самому старшему из этой четверки А. В. Шубникову было 38 лет. А остальные трое, еще более молодые, уже создавали уникальную высоковольтную установку для опытов с атомным ядром. Первую в стране!

После открытия нейтрона интенсивность научно-исследовательских работ в нашей стране значительно возросла. «В 1932 году в Радиевом институте по инициативе проф. Л. В. Мысовского приступили к проектированию и постройке мощного синхронного ускорителя в магнитном поле», — писал В. Г. Хлопин, подводя итоги деятельности Радиевого института. Он указывал на то, что сооружение синхронного ускорителя незадолго до этого осуществлено, правда, в значительно меньших размерах, в Америке — Лоуренсом и Ливингстоном. Создание отечественного ускорителя проводилось исключительно силами коллектива Радиевого института и заводов «Большевик» и «Электросила». Работавшая на этой установке бригада в составе профессоров А. И. Алиханова, И. В. Курчатова, Л. В. Мысовского и инженеров В. Н. Рукавишникова, Д. Г. Алхазова, К. А. Бризамейстера и П. И. Мастицкого «в настоящее время вполне освоила эту установку». Что же это за установка? В. Г. Хлопин так писал о ней: «Большой циклотрон Радиевого института в настоящее время является единственной действующей установкой этого рода не только в Союзе, но и в Европе, где, сколько нам известно, строятся уже в течение нескольких лет три такие установки, до сих пор не поступившие еще в эксплуатацию» [8] Вестник АН СССР, 1938, № 7–8, с. 33. .