Иван Цацулин - Атомная крепость. Роман

Но то, о чем с интересом может слушать известный английский ученый, профессор ядерной физики Джон Макгайр, ничего не даст Макгайру - шпиону Харвуда и Шервуда. И Соколов, внимательно слушая академика, продолжал незаметно наблюдать за англичанином.

Если сто миллионов атомов расположить в ряд, вплотную друг к другу, то длина этого ряда составит всего один сантиметр. А «сердце» атома, его ядро, примерно в сто тысяч раз меньше самого атома! Если мысленно увеличить атом до размеров здания в три десятка этажей, то мысленно увеличенное в такой же пропорции ядро атома имело бы размеры песчинки диаметром в несколько десятых долей миллиметра. Однако вся масса вещества атома заключается именно в его ядре, плотность которого тоже не имеет ничего общего с обычными представлениями, к которым человечество привыкло за тысячелетия своего существования: если например, спичечную коробку наполнить атомными ядрами, то она весила бы более трех миллиардов тонн.

Но и ядро атома не является чем-то неделимым, оно в свою очередь состоит из мельчайших частиц - нейтронов и протонов, количество которых в атомах таких тяжелых элементов, как, например, уран, превышает две сотни. Лишь ядро атома простейшего элемента - водорода состоит из одного протона. Однако недавно сотрудникам Института ядерных исследований удалось установить, что и протон - не простая элементарная частица, ибо он в свою очередь имеет ядро и оболочку. Гениальное утверждение В.И. Ленина о неисчерпаемости атома в каждой его частице подтвердилось.

Что же удерживает вместе частички ядра? Внутриядерные силы. Сила внутриядерного сцепления чудовищна.

Ученым пришлось вести изучение столь малых частиц материи, что по сравнению с ними частицы, видимые под микроскопом, - гиганты. С помощью какого же инструмента можно производить операции над «сердцем» атома и отдельно над каждой его частицей, порой одной из многих, входящих в ядро? Никакой самый тонкий инструмент тут не годился. Пришлось прибегнуть к бомбардировке атомов атомными же частицами, которые принято называть «элементарными», а чаще - частицами высоких энергий. Попадая в ядро атома, такая частица, к примеру, нейтрон, электрически незаряженный, расщепляет ядро. При этом происходит превращение одного элемента в другой. Осколки ядра и радиоактивное излучение внимательно изучаются в лабораториях. Но, естественно, для работы нужны не отдельные частицы, а мощные потоки их. И чем выше быстрота движения этих частиц, чем больше их кинетическая энергия, тем большую возможность получают физики заглянуть в бездну мира бесконечно малых величин, имеющих колоссальное значение для овладения энергией атома, а также, в конечном счете, для судеб человечества в будущем. Ведь то, чего пока достигло человечество в подчинении себе энергии атома, - лишь первый шаг. Мы научились расщеплять только ядро атома урана, да и то плохо - в результате цепной реакции освобождается лишь ничтожная доля грандиозных запасов энергии в ядре атома урана - менее одной тысячной доли всей скрытой в нем «волшебной силы»! Так что работать ученым физикам есть над чем. Но им для этого нужен «инструмент» - частицы высоких энергий. Однако получить такие частицы было нелегко, добиться этого удалось лишь на ускорителях - огромных и сложных установках, перед одной из которых и находился сейчас полковник Соколов.

Он вспомнил о недавно прочитанной книге «Жизнь с молнией»… Соревнование с молнией устарело. Но колоссальные установки сверхвысоких электрических напряжений подвели к энергии только в 5-10 миллионов электрон-вольт. И стоп! Природа не хотела сдаваться: утечки электричества и сокрушительный пробой изоляторов не давали двигаться дальше.

Атака в лоб не удалась. Тогда ученые пошли в обход - решили вообще избавиться от необходимости идти только по пути увеличения мощности «прямого» напряжения электрического тока, а заставить ускоряемые частицы много раз подвергаться воздействию одного и того же электрического напряжения. Дело было в том, чтобы, обращаясь по почти замкнутой орбите, частицы с каждым оборотом накапливали все большую скорость. Так был создан циклотрон Лоуренса, позволивший, не прибегая к высокому напряжению, сообщать частицам энергию, равную 10-20 миллионам электрон-вольт. Однако этого было совершенно недостаточно, ибо чем выше скорость частиц, тем больший эффект получают ученые при изучении ядра атома. Но и позволив опередить молнию, природа снова не хотела открывать своих тайн: 20 миллионов вольт стали пределом на целое десятилетие - при попытке дальнейшего ускорения частиц циклотрон вместо того, чтобы способствовать их ускорению, наоборот, замедлял их движение. И вот ученые одержали новую победу: Векслер в Советском Союзе, а затем Макмиллан в Америке нашли выход из тупика. Векслер предложил принцип автофазировки, открывший дорогу для колоссального повышения энергии ускорителей ядерных частиц. На этом принципе в Советском Союзе и был построен мощный ускоритель - синхроциклотрон, дающий пучки прогонов с энергией в 680 миллионов вольт, нейтронов - с энергией в 600 и альфа-частиц с энергией в 840 миллионов вольт. В синхроциклотроне «элементарные» частицы ускоряются ритмическими толчками электрического поля. По спирали частицы заставляет двигаться сильное магнитное поле - только магнит установки весит 7 тысяч тонн, ширина его полюса достигает шести метров. Между полюсами магнита помещена камера для разгона частиц размером с большую комнату. Воздух из камеры выкачан. В стенке камеры - «окна» из алюминия, через которые поток частиц проходит так же легко, как свет через стекло.

Но для развития советской науки об атоме и этого оказалось недостаточно. Ведь чем выше будет скорость частиц, тем больший эффект получают ученые при изучении ядра атома. И вот советские ученые и промышленность создали и ввели в 1957 году в строй крупнейший в мире ускоритель ядерных частиц - синхрофазотрон, дающий протоны с энергией… в 10 миллиардов электрон-вольт! Вес магнита новой установки - 36 тысяч тонн, а диаметр его достигает почти шестидесяти метров. Потребляемая синхрофазотроном электроэнергия составляет почти четверть мощности Днепрогэса. Ускорение протонов в синхрофазотроне происходит всего за 3,3 секунды. За это время они успевают совершить в камере ускорителя четыре с половиной миллиона оборотов и проходят путь в два с половиной раза больший, чем расстояние от Земли до Луны.

Полковник Соколов с любопытством смотрел на пронзившие восьмиметровую бетонную стену стальные трубы, похожие на орудийные стволы, - через них мощные потеки частиц высоких энергий выбрасываются в соседний зал, на экспериментальные установки - в одних приборах они пролетают через пар и за ними остается туманный след, в других - они вторгаются в доведенную почти до кипения жидкость, и след их обозначается полосой из крошечных пузырьков. Поток частиц падает на твердые тела и проникает в них, разбивая ядра атомов.