Николай Карпан - Чернобыль. Месть мирного атома

В 1923 году исследования по измерению и обнаружению радиоактивности начал проводить Дмитрий Скобельцын.

В конце 20-х и начале 30-х годов Георгий Гамов, Пётр Капица и Кирилл Синельников работали у Резерфорда в Кавендишской лаборатории (Кембридж, Англия), где были сделаны многие первые открытия в ядерной физике. Юлий Харитон защитил там, в 1928 году, диссертацию.

В начале 1931 года К. Синельников вернулся из Кембриджа для организации ядерной группы в Украинском физико-техническом институте (УФТИ, Харьков), который был организован группой учёных из Ленинградского физико-технического института (ЛФТИ) в 1928 году [25]. Академик Абрам Фёдорович Иоффе, директор ЛФТИ, собрал в 1932 году неофициальную группу талантливых учёных для исследований атомного ядра [24]. Группа «ядерщиков» под руководством Иоффе, в состав которой входили Курчатов, Г амов, Скобельцын и другие физики из расположенных рядом с Ленинградом институтов, собиралась добровольно и часто. За первые шесть месяцев они обсудили текущие эксперименты и теоретическую литературу, релятивистскую квантовую механику и космические лучи. В этом же году Джеймс Чедвик (Англия) впервые выдвинул предположение о существование нейтрона А русский физик Д. Д. Иваненко был первым, кто отнес нейтрон к классу элементарных частиц.

В декабре 1932 году Иоффе организовал в ЛФТИ лабораторию атомного ядра под своим руководством, а годом позже неофициально существовавшая группа «ядерщиков» стала отделом ядерной физики ЛФТИ под руководством Игоря Курчатова. В сентябре 1933 года в ЛФТИ прошла первая всесоюзная ядерная конференция с участием зарубежных физиков, Курчатов возглавляет её оргкомитет. И как признание роли советской школы, на конференции присутствует Фредерик Жолио, Виктор Вайскопф, Эрнест Разетти - член команды Ферми. Приезжают туда и Нобелевские лауреаты. вычислившие и предсказавшие новые элементарные частицы - Вольфганг Паули и Поль Дирак.

К 1934 году в ЛФТИ было уже четыре лаборатории, занимавшиеся ядерной физикой под руководством Игоря Курчатова, Абрама Алиханова, Льва Арцимовича и Дмитрия Скобельцына. Курчатов приглашал туда для занятия ядерной физикой других учёных, в том числе нескольких из Радиевого института. В этом институте благодаря усилиям Курчатова был сооружён и введён в действие первый европейский циклотрон. Курчатов и

Иваненко вели интенсивное исследование эффектов облучения нейтронами различных элементов [24]. Именно на циклотроне Радиевого института были получены впоследствии первые микроскопические порции облучённого урана, чтобы понять технологию производства плутония для атомной бомбы.

В 1934 году Академия наук и её Физико-математический институт переехали из Ленинграда в Москву. А в 1934 году Физико-математический институт разделился с созданием академического Физического института имени Лебедева - основного центра физических исследований в Москве. Директор института Сергей Вавилов (1891-1951) стремился сделать его ведущим центром советской ядерной физики. В этом институте было сделано важное открытие, которое потом назвали эффектом Черенкова, открывшего и описавшего излучение, испускаемое быстро движущимся электроном.

В течение 30-х годов советские учёные уже могли качественно проверять и подтверждать экспериментально открытия в атомной науке, которые происходили в других странах мира. Советские физики Леонид Исаакович Мандельштам (1879-1944) и Михаил Александрович Леонтович работали над теорией радиоактивного распада. Игорь Евгеньевич Тамм и Дмитрий Дмитриевич Иваненко работали над теорией ядерных сил. Курчатов и его группа изучали взаимодействие нейтронов с различными веществами.

Экспериментальные исследования в ядерной физике до 1932 года проводились с альфа-частицами от естественных радиоактивных элементов. Первые успешные эксперименты с искусственно ускоренными ионами были выполнены в Кембриджском университете (Англия) Джоном Кокрофтом и Эрнестом Уолтоном в 1932 году. Высоковольтный ускоритель Кокрофта - Уолтона был уже довольно эффективной исследовательской установкой. Кроме ускорителя ученые использовали электростатические генераторы Ван де Граафа, импульсные генераторы и катушки Тесла (резонансные трансформаторы).

Эрнст Лоуренс и Стэнли Ливингстон изобрели низковольтный магниторезонансный ускоритель, или циклотрон, который они продемонстрировали в Калифорнийском университете (Беркли) в 1931 году. Советские физики тоже создавали различные ускорители, основанные на этих конструкциях, для изучения физики ядра.

УФТИ сначала оказался впереди, построив к концу 1932 года высоковольтные разрядные трубки и трансформаторы Тесла на 1,7 МэВ. В 1932 году харьковские ученые вслед за Резерфордом расщепили ядро лития. В следующем году Курчатов и Алиханов начали работу над небольшим циклотроном в Ленинграде. В 1934 году это был единственный циклотрон, действующий вне лаборатории Лоуренса.

Впрочем, по разным причинам он долгое время не работал, и на нём было проведено мало экспериментов. В 1936 году начал работать более крупный по размеру (но все ещё с небольшой энергией) циклотрон в соседнем Радиевом институте. Кроме того, в лаборатории Курчатова уже работал линейный ускоритель конструкции Кокрофта-Уолтона. В сентябре 1936 года приступил к конструированию большого циклотрона и ЛФТИ.

В декабре 1938 года, в Берлине, Отто Ганом и Фрицем Штрассманом было открыто явление деления ядер урана. Эти опыты были повторены в Ленинграде, который стал ведущим центром СССР по изучению деления ядер, причём инициатором был Курчатов [25]. К этому времени Курчатов координировал исследования не только в своей лаборатории, но и среди учёных работавших в Радиевом институте и в Институте химической физики, где директором был H.H. Семёнов, а также в других институтах. В 1938 году половина ведущих сотрудников УФТИ была арестована по ложному обвинению. И хотя многие из них были освобождены в течение года и принимали участие в обсуждениях теории деления ядер в период 1939-42 годов, их временный арест все же ослабил институт на критическом этапе разработки основ ядерной физики [25].

В 1939 году в Москве было проведено совещание, посвящённое исключительно проблемам ядерной физики. В этом же году А.И. Бродский опубликовал статью по разделению изотопов урана, а Игорь Курчатов и Яков Френкель предложили теоретическое объяснение процесса деления уранового ядра одновременно с Нильсом Бором, Джоном Уиллером (США) и Отто Фришем (Англия).

16-17 апреля 1940 года в Москве прошла всесоюзная конференция по изотопам, где был представлен доклад о промышленном производстве тяжёлой воды. В начале 1940 года двое младших коллег Курчатова -Георгий Флеров и Лев Русинов установили, что при каждом делении ядро урана испускает от двух до четырёх нейтронов. Эго означало, что выделившиеся после захвата нейтрона ядром, в момент распада массы ядра на два осколка, нейтроны деления могут вызвать деление других ядер урана, т.е. создать цепную реакцию деления урана. В этом же году Г еоргий Флёров и Константин Петржак, работавшие под непосредственным руководством Курчатова. открыли явление спонтанного (самопроизвольного) деления урана. Вдохновенные этими результатами, Курчатов и его сотрудники написали письмо в президиум Академии наук, настаивая на расширении работ по делению ядер. Обстановка требовала энергичных действий, т.к. за границей уже начался настоящий ажиотаж по поводу проектов применения ядерной энергии. К этому времени французский ученый Ф. Перрен рассчитал, что шар из семи тонн урановой окиси обеспечит самоподцерживающуюся ядерную реакцию, от которой шар нагреется или, быть может, взорвется [20]. Кроме того, в конце 1939 и в начале 1940 года два физика из Института химической физики - Яков Зельдович и Юлий Харитон исследовали условия возникновения в уране цепной реакции, и пришли к заключению, что такую реакцию можно получить в эксперименте [26].