Дэвид Холловэй - Сталин и бомба: Советский Союз и атомная энергия. 1939-1956

Когда очередь дошла до лаборатории атомного ядра, ее сотрудники начали бормотать что-то неопределенное о возможности измерения толщины стенок резервуаров по данным о рассеянии гамма-лучей, испускаемых радиоактивными источниками, которые имелись в институте. Один из членов совета, ныне хорошо известный физик, не смог удержаться и сказал: «Использование физики для нужд народного хозяйства — серьезное дело, и мы делаем много действительно существенного. Но не следует превращать его в игру. Физика атомного ядра — очень важная область фундаментальных научных исследований, и ее нужно развивать, но она не имеет и неизвестно когда еще будет иметь хоть какое-либо прикладное значение» {220} 220 Фейнберг Е.Л. Вавилов и вавиловский ФИАН… С. 252. . Все присутствовавшие согласились с выступавшим, и заседание было продолжено.

Несмотря на имевшиеся трудности, советские исследования по ядерной физике в 30-е годы были весьма успешными. Виктор Вайс-копф, высоко ценивший советских физиков, приехав в Советский Союз, увидел, что они ни в чем не отставали от зарубежных в понимании структуры ядер {221} 221 Интервью с В. Вайскопфом (15 августа 1980 г.). . Иоффе в заключительных комментариях, сделанных им на конференции по ядерной физике 1937 г., сказал, что в Советском Союзе к этому времени было уже более ста ученых, работавших в области физики ядра. Это примерно в четыре раза превышало численность занятых соответствующими проблемами ко времени проведения первой конференции, состоявшейся в 1933 г. Из тридцати работ, представленных на конференцию 1937 г., сказал он, многие имеют «фундаментальное значение» и свидетельствуют о «широком развитии нашей науки» {222} 222 Иоффе А.Ф. О физике и физиках. С. 62. . Месяцем позже Президиум Академии с несомненным удовлетворением отметил рост «молодых научных кадров» в ядерной физике {223} 223 См.: Вклад академика А. Ф. Иоффе… С. 24. . [48] Здесь отдельно упоминаются братья Алихановы, Векслер, Черенков и Франк, но отсутствует имя Курчатова.

Когда Энрико Ферми и его сотрудники в 1934 г. начали изучать искусственную радиоактивность, возникающую при бомбардировке различных элементов нейтронами, они обнаружили признаки образования трансурановых элементов, т. е. элементов, которые в периодической таблице Менделеева должны располагаться после урана. Химики других стран, а также Виталий Хлопин в Ленинграде, пытались выявить эти элементы с помощью радиохимического анализа и полагали, что и в самом деле обнаружили существование трансурановых элементов. Немецкий химик Ида Ноддак высказала предположение, что заключение Ферми ошибочно и что уран мог расщепиться на элементы из середины периодической таблицы, но никто не обратил внимания на ее аргументы {224} 224 См.: Gowing M. Britain and Atomic Energy, 1939–1945. -L.: Macmillan, 1964. P. 25, 26; Харитон Ю.Б. Химические и ядерные разветвленные цепные реакции// Вопросы современной экспериментальной и теоретической физики/ Под ред. А.П. Александрова. Л.: Наука, 1984. С. 31. . Однако в декабре 1938 г. Отто Ган и Фриц Штрассман из берлинского Химического института кайзера Вильгельма открыли, что при бомбардировке урана нейтронами он расщепляется на элементы, находящиеся в середине периодической таблицы, а не превращается в элементы более тяжелые, чем уран. Это было совершенно неожиданное открытие. Ган и Штрассман были уверены в правильности результатов проведенного ими анализа, но в своей работе они написали, что «как химики-ядерщики, в определенном смысле близкие к физике», они еще не могут решиться прийти к заключению, которое «противоречит всем прежним представлениям ядерной физики» {225} 225 Hahn О., Strassmann F.// Die Na-turwissenschaften. 1939. Bd. 27. Jan. P. 11. Статья воспроизведена в кн.: The Discovery of Nuclear Fission/ Ed. H. G. Graetzer, D. L. Anderson. N. Y.: Van Nostrand, 1971. P. 47. .

Статья Гана и Штрассмана появилась в номере «Ди Натурвиссеншафтен» от 6 января 1939 г., но еще до ее публикации Ган написал своей ближайшей сотруднице Лизе Мейтнер и сообщил ей об этом эксперименте. Мейтнер бежала из Германии после принятия расовых законов и в то время жила в Швеции. Она показала письмо Гана своему племяннику физику Отто Фришу, который проводил у нее рождественские каникулы. Фриш тоже бежал от нацистов и работал в Институте Нильса Бора в Копенгагене. Пытаясь объяснить результаты экспериментов Гана и Штрассмана, Мейтнер и Фриш пришли к выводу, что «ядро урана могло и в самом деле походить на подвижную и нестабильную каплю, готовую разделиться под действием самого незначительного импульса, например, удара нейтроном» {226} 226 Frisch O. R. What Little I Remember. Cambridge: Cambridge University Press, 1979. P. 116. . После разделения обе капли разлетаются за счет сил взаимного электрического отталкивания, при этом суммарная их масса (по сравнению с исходным ядром) оказывается меньше (в энергетическом эквиваленте) на 200 МэВ. При химических реакциях с наибольшим выходом энергии высвобождается всего лишь несколько электрон-вольт, а в прочих процессах радиоактивного распада выделяется только несколько миллионов электрон-вольт. Следовательно, эта новая реакция, которую Фриш и Мейтнер назвали «делением», оказывается значительно более мощной. Их работа была опубликована в номере журнала «Нэйчер» от 18 февраля.

Новость об открытии деления атомного ядра быстро распространялась. 16 января 1939 г. Энрико Ферми, только что бежавший из Италии, поскольку его жене-еврейке угрожали фашистские расовые законы, узнал об этом в Нью-Йорке от Нильса Бора, который в этот день прибыл туда из Европы. Примерно в это же время Фредерик Жолио-Кюри прочел в Париже статью Гана и Штрассмана, а 26 января Бор рассказал об открытии участникам конференции в Вашингтоне — столице Соединенных Штатов. Это открытие вызвало большое оживление научных исследований: к декабрю 1939 г. было опубликовано более сотни статей по делению ядра {227} 227 См.: Stuewer R. H. Bringing the News of Fission to America// Physics Today. 1985. Oct. P. 49–56; Weart S. R. Scientists in Power. Cambridge, Mass.: Harvard University Press, 1979. P. 63. Обзор исследований по делению ядра за 1939 г. дан в работе Л. Тернера (Turner L. A. Nuclear Fission// Reviews of Modern Physics. 1940. № 1. P. 1–29). . Однако это оживление в условиях нависающей над Европой угрозы войны омрачалось предчувствием опасности, связанной с практическим применением деления ядра.

Советские физики узнали об открытии, когда до них дошли иностранные журналы [49] Головин пишет о том, что советские физики получили информацию об открытии деления ядер из письма Фредерика Жолио-Кюри к Иоффе (см.: Головин И.Н. Игорь Васильевич Курчатов. 3-е изд. М.: Атомиздат, 1978. С. 45). Г.Н. Флеров сообщает, что «мы впервые узнали об этом явлении из работ Жолио-Кюри» {Флеров Г.Н. Всему мы можем поучиться у Курчатова// Воспоминания об Игоре Васильевиче Курчатове/ Под ред. А.П. Александрова. М.: Наука, 1988. С. 63). Представляется, что история с письмом Жолио-Кюри является мифом (см. интервью с И.Н. Головиным от 15 октября 1992 г.). . Новости породили ту же реакцию, что и на Западе: необычайное возбуждение и возникновение новых направлений исследования. Хлопин и его сотрудники в Радиевом институте приступили к изучению химической природы продуктов деления. Открытие деления атомного ядра вызвало сильные сомнения в существовании трансурановых элементов. Но Хлопин продолжал глубоко интересоваться трансуранами и проводил опыты, чтобы выяснить, не обнаружатся ли они при расщеплении ядра [50] Хлопин и его сотрудники в течение 1939 г. опубликовали серию статей о продуктах деления ядер. Первая из них была представлена к печати 7 марта. См.: Игонин В.В. Атом в СССР. Саратов: Изд-во Саратовск. ун-та, 1975. С. 405–410. . В ходе этого исследования Хлопин открыл некоторые до этого времени неизвестные реакции распада подвергшихся делению ядер урана. Хотя он и не сумел выявить трансурановые элементы, он заключил, что цепочки радиоактивных превращений на самом деле свидетельствовали об их существовании {228} 228 См.: Комлев Л. В., Синицына Г. С, Ковальская М.П. В.Г. Хлопин и урановая проблема// Академик В.Г. Хлопин: Очерки. Воспоминания современников. Л.: Наука, 1987. С. 39. . 1 апреля 1939 г. он написал Вернадскому: «Опыты, которые удалось пока поставить, использовав циклотрон, делают весьма вероятным, что трансураны все же существуют, т. е. что распад урана под действием нейтронов течет различными путями». Он надеялся, что сможет дать окончательный ответ на вопрос о трансу ранах в ближайшие несколько недель, но ответ ускользнул от него: трансурановые элементы были впервые идентифицированы в Беркли в 1940 г. {229} 229 См.: Письма В.Г. Хлопина к В. И. Вернадскому. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1961. С. 54; Полесицкий A. Е. Исследование деления атомных ядер// Наука и жизнь. 1940. № 5–6. С. 39.