Вера Черногорова - Беседы об атомном ядре

Итак, ядерная физика родилась.

Открытие ядра сразу заменило старую, атомную, вывеску радиоактивности на новую — ядерную. И на все вопросы, связанные с радиоактивным излучением, должна была ответить ядерная физика.

— А что еще тут было отвечать? Ведь сразу стало понятно, что неустойчивые (нестабильные) ядра распадаются, а устойчивые (стабильные) остаются сами собой. Вот и все.

— Нет, далеко не все. Открытие атомного ядра вовсе не дало ответа на все вопросы, связанные с радиоактивностью.

— Что же именно осталось непонятным?

— Совершенно таинственной казалась природа источника энергии в этом процессе. Что заставляло альфа- и бета-частицы вылетать из ядра с огромной скоростью?

Эксперименты с рентгеновскими лучами, например, никогда не вызывали никаких волнений ни у физиков, ни у широкой публики по поводу того, откуда это излучение черпает энергию.

К рентгеновской трубке подключали электрическое напряжение, и электрическая энергия переходила в энергию электромагнитного излучения. Все было просто и понятно.

Но к радиоактивному урану ничего не подключали, а он «работал». И А. Беккерель, едва справившись с волнением по поводу открытия радиоактивности, вторично был потрясен тем, что интенсивность излучения соли урана заметно не изменялась в течение нескольких дней и даже месяцев.

Химический элемент радий бесконечно долго светился в стеклянной трубочке, нагревал ее стенки и исправно, изо дня в день, ионизировал вокруг себя воздух, заставляя спадаться листочки стоящего рядом электроскопа. Подобное чудо часто демонстрировалось на публичных лекциях о радиоактивности.

Поразительное зрелище! Энергия возникала из кусочка инертного вещества. Мозг отказывался воспринимать то, что видели глаза.

Случай был беспрецедентный. Люди, далекие от науки, объявили эту невесть откуда сочившуюся энергию неисповедимой тайной природы. А что говорили ученые?

Физики знали, что чудес не бывает, но сказать что-либо более определенное они пока не могли. А. Беккерель черным по белому писал в 1903 году, что «источник, из которого они (радиоактивные тела. — Авт. ) черпают испускаемую энергию, нам неизвестен».

Источник энергии неизвестен — тяжелое признание для физика.

Человечество на протяжении долгих столетий всегда убеждалось в том, что энергия никогда не исчезает и не возникает из ничего, а лишь переходит из одной формы в другую. И вдруг веками выстраданное знание оказалось бесполезным. Это грозило катастрофой всему зданию науки.

Один из крупнейших ученых того времени А. Пуанкаре прямо говорил, что «радий подрывает принцип сохранения энергии». Часто, как заклинание, повторяли: «Если масса вещества превращается в энергию, значит масса не сохраняется». А когда вспомнили, что массу, как это было принято со времен И. Ньютона, можно отождествить с понятием материи, стало совсем страшно. Не умея открыть дверь, ведущую к разгадке тайны энергии радиоактивных веществ, некоторые ученые потеряли всякий ориентир. Но вместо того чтобы кричать «ау», как это делают заблудившиеся, они возопили: «Материя исчезла!»

Другие ученые (например, известный физикохимик В. Оствальд) использовали открытие радиоактивности для обоснования давно вывешенного ими философского лозунга, который гласил, что понятие материи надо отбросить как «ненужное умственное построение», что «мир состоит исключительно из энергетического материала».

Решение конкретных физических проблем задевало самые основы философии, и среди философов разгорелся жаркий спор.

В этот момент небывалого по своей остроте столкновения идей вышла книга В. Ленина «Материализм и эмпириокритицизм». В. Ленин писал: «„Материя исчезает“ — это значит исчезает тот предел, до которого мы знали материю до сих пор, наше знание идет глубже; исчезают такие свойства материи, которые казались раньше абсолютными, неизменными, первоначальными (непроницаемость, инерция, масса и т. п.) и которые теперь обнаруживаются, как относительные, присущие только некоторым состояниям материи. Ибо единственное „свойство“ материи, с признанием которого связан философский материализм, есть свойство быть объективной реальностью, существовать вне нашего сознания».

Дальнейшее развитие физики подтвердило правоту этих замечательных слов великого материалиста и диалектика.

При радиоактивном распаде материя не исчезала, закон сохранения энергии не нарушался, а радиоактивное излучение действительно черпало энергию, запасенную ранее в недрах атомных ядер.

Естествоиспытатели подготовили основы для этого важного вывода. Пока обыватели ошарашенно глядели на пробирку с радием и скребли в затылке, ученые, после некоторого замешательства, энергично засучив рукава, принялись за дело.

Известный французский ученый П. Кюри поместил эту злополучную трубочку, содержащую радий, в специальный сосуд с водой — калориметр, чтобы оценить количество энергии, выделяемой при радиоактивном распаде вещества.

В воде поглощались почти все вылетающие из препарата альфа-частицы, электроны и гамма-лучи, и ее температура повышалась.

По степени нагревания воды П. Кюри установил, что один атом радия, превращаясь в радон, выделял в миллион раз больше энергии, чем можно было получить при образовании молекулы воды из двух атомов водорода и одного атома кислорода. А эта химическая реакция славилась своей высокой отдачей энергии.

Радиоактивные вещества представлялись чем-то вроде хранилищ, наполненных величайшей драгоценностью — энергией, которую с большим трудом добывали люди, сжигая извлекаемое из-под земли топливо.

Физики видели, что нет принципиальной разницы между обычными веществами и радиоактивными. По их мнению, атомы всех химических элементов должны были иметь большие запасы энергии. Но только радиоактивный распад атомов давал возможность обнаружить эти запасы, часть которых уносили альфа-частицы, электроны и гамма-лучи.

Осознание того, что вот тут, под рукой, кругом есть энергия, которую, может быть, удастся использовать в будущем, радовало и восхищало.

В то же время некоторые ученые уже задумывались об опасности, которую таит в себе это будущее. Выдержит ли человечество предстоящее ему испытание? Во зло обратит оно свое могущество или с его помощью ускорит развитие цивилизации?

Но мало кто заглядывал так далеко вперед. Пока проблема внутриядерной энергии имела чисто фундаментальное значение и большинство ученых заботило совсем иное: как докопаться до самой сути, узнать, каково назначение энергии, запертой в веществе, и когда возник там этот запас?