Борис Казаков - Превращение элементов

В Советском Союзе в области атомной физики работали молодые талантливые учёные, чьи научные интересы в немалой степени сформировались под влиянием А.Ф.Иоффе — папы Иоффе, как величала его молодёжь. В молодые годы, как уже упоминалось, он работал у знаменитого Рентгена. Его хлопотами П.Л.Капица был принят в институт Резерфорда. Им был создан Ленинградский физико-технический институт ещё в 1918 г. Позже, в 30-х гг., вторым притягательным центром для советских физиков стал институт в Харькове. В этом институте очень скоро был повторен опыт Кокрофта и Уолтона по расщеплению лития.

Открытие нейтрона на советских физиков произвело такое же неотразимое впечатление, как и на западных учёных. Советские учёные не только с огромным интересом следили за теми работами, которые выходили из Кембриджа, Парижа, Рима и других центров новой физики, но и сами работали — жадно и страстно.

И.В.Курчатов, его брат Б.В.Курчатов и Л.И.Русинов приступили к изучению искусственной радиоактивности, открытой супругами Жолио-Кюри. И уже в апреле 1936 г. они опубликовали сообщение об открытом ими новом явлении — ядерной изомерии. Они облучили нейтронами бром и установили, что при этом образуются бета-радиоактивные изотопы с разными периодами полураспада.

Лиза Мейтнер на физическом съезде в Цюрихе в июне того же года в своём докладе не обошла вниманием сообщение советских учёных, хотя и отнеслась к нему с крайней осторожностью: «В настоящее время трудно поверить в существование «изомерных атомных ядер», то есть таких ядер, которые при равном атомном весе и равном атомном номере обладают различными радиоактивными свойствами». Нет, она не отрицала открытие, а говорила лишь, что «трудно поверить в настоящий момент». Эта трудность была вскоре преодолена. В декабре 1936 г. немецкий учёный Вейцзекер предложил теорию, подтверждающую правомерность изомерных ядер. Их существование — это проявление двух возможных состояний: метастабильного и возбуждённого. После этого работа советских физиков получила всеобщее признание.

Изучая изомерию ядер, Курчатов с сотрудниками убедился, что при некоторых энергиях нейтронов происходит чрезвычайно сильное их поглощение, часто в сотни и тысячи раз интенсивнее, чем при слегка отличных энергиях; иначе говоря, существует какой-то резонанс. Измерять изомерию становилось всё труднее из-за недостатка мощной аппаратуры. Курчатову, так же как и Ферми, приходилось носиться по коридору от нейтронного излучателя к счётчику.

В Радиевом институте уже начат был монтаж циклотрона, но сооружался он, к сожалению, крайне медленно. Курчатов заразил всех своей энергией, чёткостью понимания частных задач и целиком окунулся в работу по созданию циклотрона. Первый циклотрон в Европе был пущен в работу на советской территории. Правда, интенсивность и энергия его частиц были ещё недостаточны для проведения важнейших экспериментов, и Курчатов, заручившись поддержкой А.Ф.Иоффе, решил в ближайшем будущем строить новый большой циклотрон. Спустя некоторое время приступили даже к строительству, но началась Великая Отечественная война, и стало не до циклотрона.

Мы, однако, несколько забежали вперёд. О том, что ядро урана под воздействием нейтронов может быть разбито на два осколка, А.Ф.Иоффе узнал из письма к нему Ф.Жолио-Кюри. Это крайне взволновало его. Письмо бурно обсуждалось на институтском семинаре. В лаборатории Курчатова исследования по делению ядра урана заняли центральное место. Старейший радиохимик В.Г.Хлопин развернул работы по изучению этого процесса. Этой же проблемой занялись И.М.Франк в Москве и А.И.Лейпунский в Харькове. Курчатов и его сотрудники были заняты поиском условий, при которых может возникнуть в уране цепная реакция. Ю.Б.Харитон и Я.Б.Зельдович подробно изучили этот вопрос и в двух статьях журнала экспериментальной и теоретической физики опубликовали свои выводы.

Прежде всего всех интересовало, сколько нейтронов выделяется при делении одного ядра урана. Тонкую экспериментальную работу по выяснению этого вопроса Курчатов поручил двум молодым физикам Г.Н.Флерову и К.А.Петржаку, которые, по его выражению, на совместной научной работе «составили величину больше, чем два». Вскоре эти экспериментаторы открыли совершенно новое явление. Оказывается, ядро урана может и самопроизвольно распасться на две приблизительно равные части, хотя такое деление в природе наблюдается крайне редко.

Чтобы защититься от всевозможных помех при регистрации возникающей радиации, в частности от сильно проникающих космических лучей, молодые физики решили проводить свои опыты глубоко под землёй.