Федор Кедров - Цепная реакция идей

Не говоря уже о больших общих и принципиальных теоретических и экспериментальных проблемах универсального характера, многие даже сравнительно узкие задачи могли быть решены только очень одаренными, оригинально мыслящими учеными.

Френкель заинтересовался теоретическими вопросами ядерной физики в начале тридцатых годов, но только в 1936 году он, впервые выступая в прениях по докладу Нильса Бора, изложил свою идею о капельной модели ядра.

Первая статья Френкеля по ядерной физике была опубликована осенью 1936 года харьковским журналом «Физический журнал Советского Союза», где печатались статьи на немецком и английском языках.

Эта и последующие статьи Френкеля привлекли внимание специалистов. Однако тогда еще вопросы деления тяжелых ядер (а Френкель именно первым высказал мысль о принципиальной возможности такого деления) не вызвали такой сенсации, какой они сопровождались несколько позже. Теперь, оглядываясь назад и окидывая взором триумфальные успехи в области ядерной физики и атомной энергии, можно сказать уверенно, что работы Френкеля имели огромное значение для прогресса физики последних 20...30 лет.

Открытие Чадвиком в начале тридцатых годов нейтрона начинало новую эпоху в физике и технике. Вскоре после этого американский ученый Карл Андерсон обнаружил в космических лучах ранее неизвестную частицу — позитрон с такой же массой, как у электрона, но с противоположным знаком электрического заряда. Появилась первая античастица (термин «античастица» возник гораздо позже) в списке, ныне включающем также антипротон, антинейтрон и другие античастицы и частицы (всего их более 200).

Открытия Чадвика, Андерсона и других ученых, тока еще немногих специалистов по ядерной физике, привлекли внимание к этой области более широкого круга исследователей. Тогда же, в 1930 году, по инициативе А.Ф. Иоффе, обладавшего удивительным «чутьем» не только по отношению к людям, но и к физическим открытиям, была создана группа экспериментаторов для работы по физике атомного ядра. Сотрудники нескольких лабораторий приступили к исследованиям. Некоторыми из них руководили И.В. Курчатов и Д.В. Скобельцын, впоследствии известные ученые-академики. Начал работу и теоретический семинар во главе с Френкелем. Результаты первых работ были опубликованы.

В следующем 1931 году накопилось уже достаточно материалов, и поэтому в Ленинграде была созвана Первая Всесоюзная конференция по атомному ядру. Ее приурочили к 15-летию со дня основания Физико-технического института.

Конечно, и в Москве и Харькове ядерная физика также включается в тематику крупных, хорошо оснащенных научно-исследовательских институтов.

Френкель внимательно следит за этими работами. Он замечает, как иностранные физики, среди которых многих он хорошо знает лично, перешли от других вопросов к работам в области ядра. Да и в его институте уже наметился такой переход.

В институте инициатива прежде всего была проявлена экспериментаторами. Первые работы в области ядра принадлежали им. Но вскоре понадобилось привлечь к исследованиям теоретиков.

И.Н. Головин в своей книге приводит «обращение» Курчатова к своим сотрудникам в Физико-техническом институте, в котором между прочим есть такие слова: «Не наше дело абстрактные теории проверять. Мы будем на опытах изучать ядро, его особенности. Если и обнаружим что-то непонятное, попросим теоретиков — Френкеля, Тамма, Ландау — призадуматься и создать общую странную картину явлений. Ведь нейтрон еще совсем не изучен. А если он в любое ядро проникает, то у него великое будущее».

Но Френкель не ждал сигнала экспериментаторов. Он уже понимал, что физика стоит на пороге новых возможностей овладения атомной энергией при помощи нейтрона и серьезно занялся проблемами ядерной физики.

В тридцатых годах Я.И. Френкель и Нильс Бор впервые указали на возможность применения статистических методов к ядру. Физики-теоретики получили возможность осуществить новые важные исследования. Исходя из идей Френкеля — Бора Г. Бете исследовал распределение ядерных уровней по энергиям. Но Бете рассматривал ядро как идеальный газ. Это было неверно, так как в ядре существовало сильное взаимодействие частиц. Л.Д. Ландау (впоследствии лауреат Нобелевской премии) в 1937 году опубликовал статистическую теорию ядер, в которой рассматривал ядро как квантовую жидкость, а не идеальный газ. В работе Ландау благодаря применению статистических методов удалось получить ряд важных соотношений, характеризующих тяжелые ядра.

Весной 1934 года Френкель встретился в Ленинграде с Нильсом Бором и обсуждал с ним вопросы быстро развивающейся в то время теории ядра. Затем они встретились в Москве и вместе поехали в Харьков на конференцию по теоретической физике.

В различных странах с большой интенсивностью велись теоретические и экспериментальные работы по ядерной физике, в результате которых были сделаны важные открытия, предвещающие новую эпоху в физике и технике. Из экспериментальных открытий можно упомянуть об исторических опытах Энрико Ферми по облучению элементов нейтронами и открытие эффекта замедления нейтронов в парафине, графите и тяжелой воде, получившего в физике название эффекта Ферми и сыгравшего важную роль в разработке способов выделения ядерной (атомной) энергии. С не меньшей интенсивностью работали и физики-теоретики, осмысливая огромный материал, накопившийся у экспериментаторов.

В марте 1936 года на сессии Академии наук Френкель, выступая в прениях по докладу И.Е. Тамма, посвященному теории атомного ядра, предложил свою статистическую модель ядра. Примерно за две недели до этого выступления в английском журнале «Нейчер» была опубликована теория компаунд-ядра Н. Бора. Френкель рассматривал ядро как твердое или жидкое тело, состоящее из большого количества связанных друг с другом частиц. Энергию, возникающую в такой системе при захвате нейтрона, можно представить себе как тепловую энергию этого ядра, а процесс захвата нейтрона — как своеобразную его адсорбцию, сопровождающуюся нагревом сложного компаунд-ядра с последующим испарением из него нейтрона, протона или частицы. Основываясь на этой аналогии, он ввел понятие температуры ядра и позднее в других статьях облек свои идеи в математическую форму. Эти идеи получили признание и развитие, в частности, в работах самого Бора, а также в работах Л.Д. Ландау и В. Вейскопфа и Г. Бете.

Летом 1937 года Нильс Бор снова приехал в Москву и в своих лекциях уже пытался дать прогноз относительно практического использования ядерной энергии, в том числе и в виде оружия. Знаменательно было и то, что Бор, как и некоторые другие ученые, в частности и Френкель, уже серьезно рассматривали вопрос об атомной энергии. Френкель в своих лекциях довольно подробно излагал этот вопрос.