Борис Казаков - Превращение элементов

Если ранее развитие событий в исследованиях по физике атома исчислялось годами, то с этого момента стали решать дни и даже часы.

Строго говоря, не церий, лантан и барий, полученные Ганом и Штрассманом, так взволновали физиков и химиков. Важно было другое: в процессе их образования из урана выделялось такое количество энергии, которое трудно было себе представить. Как подсчитали Лиза Мейтнер и Отто Фриш, при расщеплении одного атома урана энергии должно выделиться в 50 миллионов раз больше, чем при сгорании одного атома водорода в кислороде.

Бор был ещё в пути, когда Фриш повторил опыты Гана и Штрассмана с использованием осциллографа, регистрирующего электрические импульсы. Этот прибор был своеобразным атомным термометром; высота импульса на его экране характеризовала выделившуюся энергию. Сомнения не было: таких всплесков на экране Фришу никогда не приходилось наблюдать ранее.

На следующий день Фриш и Мейтнер послали в английский журнал статью «Деление урана с помощью нейтронов — новый тип ядерной реакции». В статье указывалось на возможность деления ядра урана после захвата нейтрона на два ядра других элементов. Так как они первоначально будут находиться в непосредственной близости и оба несут большие положительные заряды, то последует их взаимное отталкивание с огромной кинетической энергией. Она в 20 миллионов раз превосходит взрывчатую силу тротила.

Когда эта потрясающая новость дошла до Ферми, он понял, насколько был близко у цели, открывая 93-й элемент. Не теряя времени, он вместе с профессором Дж. Пегрэмом и Дж. Даннингом обсудил возможность постановки эксперимента по делению ядер урана, а сам устремился на свидание с Бором в Вашингтон. Даннинг вместе с профессором Дж. Слэком и Ю.Бутом сконструировали необходимую установку в тот же вечер. К 23 часам они провели решающий эксперимент, не зная, что уже 10 дней назад это всё сделано О.Фришем по другую сторону океана. А утром аудитория университета Джоржда Вашингтона, где проходила встреча по вопросам теоретической физики, с нетерпением ожидала выступления Бора и Ферми. Уже распространился слух, что два лауреата Нобелевской премии намереваются сообщить аудитории сведения первостепенного значения.

Бор не отличался красноречием, но его выступление произвело на всех присутствующих ошеломляющее действие. Когда он в последних своих словах пояснил, что ядерные осколки высокой энергии можно обнаружить простейшим прибором, то несколько физиков сорвались с мест и помчались в свои лаборатории, чтобы самим убедиться в том, что всё, сказанное Бором, — правда.

Через сутки о произведённых опытах своим читателям сообщили многие американские газеты. Доктор Л.Альварец, физик Калифорнийского университета, в этот день сидел в кресле парикмахера и был уже наполовину подстрижен, когда взгляд его упал на заголовок в газете: «Атом урана разделён на две половины, высвобождено 200 миллионов электрон-вольт энергии». Учёный отстранил парикмахера, вскочил с кресла и выбежал на улицу с развевающейся на ветру салфеткой. В радиационной лаборатории университета он ошарашил коллег необычайным известием, оценить по достоинству которое могли, конечно, не обыватели, уже привыкшие к различным газетным сенсациям и эффектам, а лишь те, кого непосредственно касались проблемы превращения элементов.

Как же всё-таки могло случиться, что такой учёный, как Энрико Ферми, мог не заметить деления ядер урана, которое, несомненно, происходило в его экспериментах? Много лет спустя этот вопрос был ему задан, и он пояснил, что виной всему была тонкая алюминиевая полоска, толщиной всего в три мила (0,0762 миллиметра), не позволявшая регистрировать всплески энергии на экране осциллографа. Ее ставили, чтобы отделить радиацию предполагаемого 93-го элемента, т. е. в качестве «радиационного сита». К слову сказать, два года спустя после группы Ферми такие же опыты поставили швейцарские физики. Аппаратура была та же. Однажды они забыли поставить алюминиевую фольгу в камеру и были поражены невероятно высокими кривыми на экране осциллографа, но посчитали, что «проклятый аппарат искрит». Перейдя на другой аппарат, в котором уже была алюминиевая фольга, они больше не наблюдали такого явления и вспомнили о нём, надо полагать, лишь в 1939 г., когда были проведены эксперименты Фриша, Даннинга и других физиков.

Итак, атом урана расщеплён — какие это может иметь практические последствия? О том, что при ядерных превращениях выделяется значительное количество энергии, знали ещё в 1919 г. благодаря экспериментам Резерфорда. Однако именно Резерфорд проявлял до конца дней своих обоснованный скепсис в отношении практического использования этой энергии. По словам Эйнштейна, это всё равно, что «стрелять птиц в темноте, к тому же если их вообще немного». Эта образная фраза Эйнштейна точно характеризовала реальное положение вещей: как мы помним, в экспериментах Резерфорда из миллиона альфа-частиц только одна попадала в ядро азота и вызывала реакцию превращения.