Николай Карпан - Чернобыль. Месть мирного атома

Её муж Пьер Кюри оставил свою тематику и активно включился в работу жены. В заброшенном сарае Школы промышленной физики и химии, превращенном супругами в лабораторию, началась титаническая работа с кусками урановой руды, полученной из Иоахимсталя (ныне г. Иоахимов). В своей книге «Пьер Кюри» Мария Кюри описывает, в каких условиях велась эта работа: «Мне доводилось обрабатывать за раз до двадцати килограммов первичного материала и в результате уставлять сарай большими сосудами с химическими осадками и жидкостями. Это был изнурительный труд - переносить мешки и сосуды, переливать жидкости из одного сосуда в другой, несколько часов подряд мешать кипящий материал в чугунном сосуде».

Напряженный труд принес щедрые плоды. В 1898 г., используя методы разработанной ими радиохимии, ученым удалось выделить из смоляной руды новое радиоактивное вещество, по своим свойствам близкое к висмуту. Они назвали его полонием по названию страны, из которой один из них был родом. Активность полония оказалась в 400 раз выше активности урана. В декабре того же года появилась статья супругов Кюри и Бемона об открытии еще одного вещества, по химическим свойствам близкого к барию. Было получено хлористое соединение нового элемента, активность которого в 900 раз превышала активность урана. В спектре соединения была обнаружена линия, не принадлежащая ни одному из известных элементов. «Перечисленные нами доводы, - писали в заключение авторы статьи, - заставляют нас думать, что это новое радиоактивное вещество содержит какой-то новый элемент, который мы предлагаем назвать радием».

За свои работы в декабре 1903 г. А. Беккерель, Пьер и Мария Кюри были награждены Нобелевской премией.

Однако, это был не только захватывающе интересный, но и опасный труд. Тогда ученые еще не знали вредного воздействия радиоактивных излучений на живой организм. В итоге тяжелое заболевание крови, развившееся в результате длительного облучения при обращении с радиоактивными растворами, привело Марию Склодовскую-Кюри к преждевременной смерти.

Как будто предчувствуя дальнейшее развитие атомной науки, еще в 1905 году Пьер Кюри предупреждал, что "в преступных руках радий может быть очень опасным", и задавал вопрос: созрело ли человечество для познания этой тайной силы природы?

Развитие физики ядра

Рождение ядерной физики можно отнести к 1911 - 1913 годам. Гипотезу о ядерном строении атома выдвинул в 1904 году Хантаро Нагаока, один из основателей японской физики. В 1908 - 1909 годах работавшие в Манчестере у Резерфорда Ханс Гейгер и Эрнест Марсден установили, что при прохождении альфа-частиц сквозь тонкие пластинки из металлической фольги подавляющее большинство пролетает навылет, но единичные частицы отклоняются на углы больше 90 градусов, или, попросту говоря, отражаются. Отсюда Резерфорд в 1911 году делает вывод о том, что такое возможно лишь в случае, если "атом содержит центральный заряд (ядро), распределенный в очень малом объеме" [2].

В том же 1913 году Нильс Бор, работавший в Манчестере у Резерфорда, положил ядерную модель в основу своей квантовой теории атома.

В 1919 году Резерфорд делает несколько важных открытий. Во-первых, он видит, что при воздействии альфа-частиц на атомы легких газов происходят ядерные превращения, а значит, понимает он, их можно вызвать искусственно. Во вторых, при этом в ряде случаев испускаются положительно заряженные частицы, которые служат основными структурными элементами ядер (Резерфорд назвал их протонами). И наконец, его логика подсказывает ему, что должен существовать еще один структурный элемент ядра, а точнее - нейтральная частица с массой, равной массе протона, и эта частица, как пророчески заметил Резерфорд, должна "свободно проникать в структуру атомов", а посему стать "новым эффективным инструментом ее исследования" [2].

Эту частицу в 1932 году открывает Джеймс Чедвик. Исследователь получил нейтрон, предсказанный Резерфордом, его учителем по Кембриджу. И едва этот "эффективный инструмент" попал в руки физиков, как открытия стали происходить одно за другим.

Когда у наиболее упорных и талантливых одиночек появились практические результаты с выходом на новый уровень знания физического мира, наступил второй этап развитии атомной науки - этап интенсивного штурма фундаментальных основ физики. В работу сразу включились целые группы их энергичных коллег. Атомная наука стала разрабатываться, как золотой прииск слетевшимися отовсюду старателями.

На втором этапе открытия пошли лавиной. Дмитрий Дмитриевич Иваненко (СССР) и Вернер Гейзенберг (Германия) создают протоннонейтронную модель атомного ядра. Ученики Резерфорда Джон Кокрофт и Эрнест Уолтон расщепляют ядра лития протонами, ускоренными с помощью электростатического ускорителя. В США Гаролд Юри с сотрудниками открывают дейтерий, тяжелый изотоп водорода. Еще один американец, Карл Андерсон, открывает в космических лучах позитрон, положительно заряженный аналог электрона.

В 1933 году Патрик Блэкетт и Джузеппе Оккиалини подтверждают открытие Андерсона. Гилберт Льюис и Р. Макдональд в США открывают тяжелую воду. Практически одновременно - во Франции (Ирэн и Фредерик Жолио-Кюри), в Англии (Блэкетт, Оккиалини и Чедвик), в

США (Андерсон) и в Германии (Л. Мейтнер) - обнаруживают рождение электронно-позитронных пар из жестких гамма квантов вблизи ядер достаточно тяжелых элементов.

В 1934 году Энрико Ферми, добавив гипотезу Вольфганга Паули о нейтрино (безмассовой нейтральной частице, вылетающей при бета-распаде) к протонно-нейтронной модели ядра, создает теорию бета-распада. Тот же Ферми публикует первые работы по облучению урана медленными нейтронами, где приходит к выводу, что ему удалось получить новые элементы номер 93 и 94 (их химическую идентификацию провести Ферми не удалось - не было достаточного количества этих веществ для проведения анализа).

Ирэн и Фредерик Жолио-Кюри экспериментально открывают явление искусственной радиоактивности химических элементов.

Ида Ноддак (Германия) теоретически предсказывает возможность деления ядер урана.

Лео Сциллард в Англии высказывает мысль о цепной ядерной реакции при облучении бериллия нейтронами, что, как он считает, можно использовать для получения мощной взрывчатки нового типа.

Маркус Олифант, Пол Хартек и Резерфорд открывают тритий, сверхтяжелый изотоп водорода.

Прорыв в ядерной физике за эти три года оказался таким значительным, что уже в 1934 году, как это видно из сегодняшнего дня, физики имели все теоретические предпосылки для создания атомной бомбы - деление урана, цепной характер этого деления и, по сути, уже открытый плутоний. Однако потребовалось еще несколько лет исследований физиков в содружестве с химиками, чтобы открыть феномен деления урана с помощью медленных нейтронов.