Вера Черногорова - Беседы об атомном ядре

Ядра более легкого изотопа урана, поглощая тепловые нейтроны, совершали головокружительный «трюк» — скачок сразу через несколько десятков клеточек таблицы Менделеева. Они делились на две примерно одинаковые части; из одного тяжелого ядра урана возникало два — ядро элемента лантана и ядро элемента бария, оба в более легкой весовой категории.

Капитальная перестройка этой огромной, слабо связанной системы, состоящей из нескольких сотен нуклонов, в крепко связанные небольшие коллективы нуклонов ядер среднего веса, конечно, не обошлась без «усушки» и «утруски».

«Дефект масс» у новых изотопов был больше, и по формуле E = mc 2можно было подсчитать, что при делении каждого ядра урана должна была освобождаться энергия около 200 миллионов электрон-вольт. Эксперимент подтвердил реальность этой величины.

— Да, это число потрясает. Наконец мечта людей осуществилась и они получили новый источник энергии?

— Нет. Реакция деления отдельных ядер еще не обеспечивает выход практически используемой энергии.

— Почему?

— Она не может конкурировать с химической реакцией горения, в которой участвует сразу огромное количество молекул. Вот если бы и реакция деления обладала таким свойством!

— Значит, овладение ядерной энергией целиком и полностью зависело от того, как идет реакция деления?

— По сути дела, да.

Ф. Жолио-Кюри еще в 1935 году в своей Нобелевской лекции говорил: «Если заглянем в прошлое и охватим взором прогресс науки, который происходит все более и более нарастающими темпами, мы получим право думать, что исследователи, которые создают или разрушают элементы по своему желанию, сумеют добиться превращений, имеющих характер взрыва, добиться настоящих цепных реакций. Если мы сможем осуществить подобные превращения, то удастся высвободить огромное количество энергии, которую можно будет использовать».

Не одиночные реакции деления ядра урана, а цепные реакции, в которых принимают участие атомные ядра большой массы вещества, — вот единственная тропинка, которая могла привести к практическому использованию ядерной энергии!

До открытия реакции деления об этой тропинке ничего не было известно. Но в 1939 году Ф. Жолио-Кюри уже знал, где ее искать.

Деление каждого ядра урана сопровождается рождением нескольких нейтронов. Казалось бы, эти нейтроны могли, в свою очередь, вызывать деление новых ядер, и в реакцию была бы вовлечена большая масса вещества. Однако окончательный вывод о том, могут ли развиваться цепные реакции в уране, зависел от количества нейтронов, сопровождающих деление.

Итак: вопрос: «Получит или не получит человечество новый источник энергии?» — можно было поставить более конкретно: «Сколько нейтронов испускается при делении одного ядра урана?» Окажись их в среднем меньше двух с половиной — и реакция деления представляла бы только чисто научный интерес.

Ф. Жолио-Кюри в сотрудничестве с Г. Альбаном установил, что при делении урана испускается в среднем около трех вторичных нейтронов. И этот факт сразу показал, что цепные ядерные реакции оказались реальным способом получения ядерной энергии.

Но, как и всякое открытие в любой области науки, цепные ядерные реакции деления можно было использовать как в мирных, так и военных целях. Настало время, когда человечество должно было сделать свой выбор: строить реакторы, где ядра урана под контролем непрерывно отдавали бы избыток энергии, или создавать бомбы, в которых неконтролируемые цепные реакции вызывали бы взрыв колоссальной разрушительной силы. Вторая мировая война способствовала осуществлению трагического предвидения поэта А. Белого. И лишь после окончания войны были перевернуты последние страницы истории овладения ядерной энергией. Атомные ядра приобрели, наконец, мирную профессию, и приобрели ее поначалу в Советском Союзе.

Первая в мире ядерная электростанция — Обнинская — продемонстрировала всему миру, какую пользу может принести людям управляемая ядерная реакция.

Но, подарив людям ядерную реакцию, физики еще очень мало знали о самом ядре. Бытовые подробности жизни крепко спаянного ядерного коллектива нуклонов оставались неизвестными. Как протон и нейтрон ведут себя в ядре, как общаются друг с другом, каким они подчиняются законам?

Исследователи вправе были ожидать, что познание этих законов даст им возможность управлять атомными ядрами, по желанию создавать необходимые людям вещества, одним словом, «вить из ядра веревки».