Раиса Кузнецова - Курчатов ЖЗЛ

На 1939 год Курчатов планировал провести в ЛФТИ работы по рассеянию альфа-частиц легкими ядрами; дальнейшему исследованию изомерии ядра и выяснению связи этого явления с внутренней конверсией; разработке чувствительной ионизационной камеры для регистрации нейтронов; строительству циклотрона. Все они успешно завершились на уровне открытий, в том числе и работы по сооружению циклотрона ЛФТИ, включая изготовление магнита для него на заводе «Электросила» [223] Там же. См. также: Правда. 1941. 22 июня. . Несмотря «на отсутствие фондов и даже вначале средств», практические задачи по созданию циклотрона продвинулись, о чем А. Ф. Иоффе заявил в докладе «О работе физико-технического института за 1939 г.» на сессии ОФМН Академии наук СССР 27 февраля 1940 года [224] Атомный проект СССР. T. 1. Ч. 1. С. 105. .

Согласившись на расширение научных исследований в области ядерной физики, руководство страны отнюдь не снимало с ученых ответственности за научно-прикладные работы. В этой связи коллектив лаборатории Курчатова в 1939–1940 годах вместе с заводом «Ленкинап» разрабатывает метод применения серно-таллиевых фотоэлементов в звуковых кинопередвижках, используемых в сельских и военно-полевых условиях; занимается вопросами внедрения таких фотоэлементов в разные области техники; совместно с заводом «Красный треугольник» исследует возможность снижения износа автопокрышек на автомобилях «ЗИС», широко применяемых как в народном хозяйстве, так и в Красной армии; разрабатывает способ получения резины из жестких сортов синтетического каучука.

1939 год стал историческим рубежом в овладении атомной энергией. За три года до того момента, когда была предсказана принципиальная возможность ее высвобождения, и за семь лет до того, как это впервые было сделано Э. Ферми в США, великий В. И. Вернадский писал в 1935 году: «Недалек тот день, когда человек овладеет тайнами атомной энергии — источником колоссальной силы, который даст человечеству возможность строить свою жизнь по своему усмотрению. Сумеет ли человек правильно использовать эту энергию, направить ее на благие цели, а не на самоуничтожение: достаточно ли зрелыми являются люди для того, чтобы разумно использовать ту силу, которую они неизбежно получат из рук ученых?» [225] Вернадский В. И. Радиоактивность и новые проблемы геохимии // Основные идеи геохимии. Вып. 2. Л.,1935. С. 181. (Еще в 1922 году ученый произнес пророческие слова о «великом повороте в жизни человечества, когда оно получит атомную энергию», указав, что «ученые не должны закрывать глаза на возможные последствия их открытия. Они должны связать свою судьбу с лучшей организацией всего человечества».) — В кн.: Вернадский В. И. Очерки и речи. Пг., 1922. Вып. 1. С. 238–239.

В конце 1938 года немецкие ученые О. Ган и Ф. Штрассман послали на публикацию работу, в которой доказали, что под действием медленных нейтронов происходит деление ядер урана, сопровождающееся выделением огромной энергии. Мысль о делении урана на два осколка пришла в голову ученику Бора Отто Фришу и Лизе Мейтнер как единственное объяснение опытов Гана и Штрассмана в Берлине и опытов Ирен Кюри в Париже. Фриш и Мейтнер по телефону сообщили свои выводы Бору, находившемуся в тот момент в Америке. Бор передал эти сообщения, тоже по телефону, четырем американским лабораториям, имеющим циклотрон, и через десять дней эти лаборатории подтвердили гипотезу о делении урана. Уже к февралю 1939 года это явление было подтверждено работами ряда физических лабораторий мира. Изучение деления ядер урана превращалось из теоретической научной проблемы в технологическую.

Все достижения, как зарубежные, так и собственные, горячо обсуждали на Курчатовском семинаре. Была проанализирована, в частности, только что выполненная работа Ю. Б. Харитона и Я. Б. Зельдовича, в которой авторы провели расчет цепной реакции деления урана и показали, что, обогащая природный уран его легким изотопом (ураном-235), можно получить взрывную реакцию. Они установили и условия решения этой задачи [226] Зельдович Я. Б., Харитон Ю. Б. К вопросу о цепном распаде основного изотопа урана//ЖЭТФ. Л., 1939. T. 9. Вып. 12. С. 1425–1427. .

С целью изучения возможности цепной реакции на быстрых нейтронах Курчатов развернул свои первые исследования по проблеме деления тяжелых ядер. В тематическом плане НИР ЛФТИ на 1940 год по своей лаборатории он планировал детально изучить взаимодействие нейтронов с ядрами урана и тория и выяснить, возможна ли цепная ядерная реакция и каковы условия ее осуществления [227] Архив ФТИ. Ф. З. Оп. 1. Д. 71. Л. 63. . Проведение этого исследования с самого начала Курчатов взял под свою опеку: разработал план и методику проведения контрольных экспериментов, выделил в качестве лаборатории двум молодым физикам, своим дипломникам Г. Н. Флерову и К. А. Петржаку, часть своего кабинета в Физтехе.

Флеров и Петржак исследовали этот вопрос с помощью созданного ими под руководством своего научного руководителя детектора нейтронов — камеры деления с рекордной чувствительностью. Чувствительность их камеры деления была прямо пропорциональна площади ее электродов, на которые тонким слоем был нанесен уран, из которого выходили осколки деления. Она была в тысячу раз выше, чем у Уилларда Либби, проводившего аналогичные опыты в Калифорнийском университете.

Конструкцию своей камеры Флеров и Петржак построили наподобие образа конденсатора переменной емкости. В отличие от последнего все 25 пластин камеры были жестко закреплены. Их общая площадь равнялась тысяче квадратных сантиметров. Петржак, умея хорошо рисовать (он освоил это ремесло в детстве, чтобы прокормиться и не пропасть среди беспризорников), нанес на электроды камеры чрезвычайно ровный слой окиси урана и покрыл его затем сусальным золотом. Такое покрытие являлось совершенно необходимым условием для того, чтобы в случае появления пылинки на поверхности электрода исключить на выходе камеры импульсы, возникающие в области пылинки, где происходит пробой газового промежутка между пластинами.

При проведении длительного фонового опыта экспериментаторы обнаружили мощный импульс, характерный для осколков деления. Курчатов, проанализировав результаты опыта как новое явление, потребовал «бросить все и заниматься… год, два, десять, сколько потребуется, чтобы уяснить его суть до конца». Наметил контрольные эксперименты, приказал повысить еще чувствительность камеры. В нее ввели эманацию радия — радон. Фон возрос, но скорость счета импульсов не изменилась. Курчатов приказал защитить камеру толстым слоем вещества, чтобы исключить влияние космических частиц. Для этого проверку следовало проводить под водой или под землей. Научный руководитель распорядился закончить эксперимент в ЛФТИ, а продолжить его в водах Финского залива, в процессе чего наблюдаемое новое явление самопроизвольного деления урана подтвердилось. Тогда исследователи впервые назвали этот процесс «спонтанным делением».