 |
Курчатов берется за ядро 1932
Жолио-Кюри с другом Скобельцыным, соседом по подвалу Радиевого института на Рю д'Ульм, и с друзьями новыми - Курчатовым , Алихановым - бродили шумной стайкой по осеннему Ленинграду, и хозяева, как это обычно бывает, изо всех сил старались "влюбить" гостя в свой город. Ну, и - попутно - разговаривали о физике. Их нельзя было назвать ровесниками ни по возрасту, ни по "весу" в науке. Здесь старшинство, бесспорно, принадлежало тридцатитрехлетнему Жолио-Кюри . Проявлялось же оно в том, что он, пожалуй, яснее коллег представлял себе всю трудность проникновения в потаенный ядерный микромир.
Физики еще толком не знали, как браться за эту задачу. Скобельцын считал, что лучший путь - изучать космические лучи, Алиханов интересовался образованием позитронов и позитронно-электронных пар, Синельников и Лейпунский обстреливали ядра протонами, хотя заряженные частицы проникали только в легкие ядра. Да и сам Жолио-Кюри, находясь на пороге главного события своей жизни - открытия искусственной радиоактивности, - еще не сознавал этого, хотя, в сущности, почти все было сделано для того, чтобы открытие состоялось. Но оно еще не состоялось, невзирая на то, что именно этой теме посвятил Жолио-Кюри свой второй доклад на конференции в Ленинграде. Доклад носил длинное название:
"Возникновение позитронов при материализации фотонов и превращения ядер". На сей раз, в отличие от первого доклада, исследователь рассказывал о новых и - как оказалось впоследствии - еще не понятых экспериментах. Верные излюбленной своей методике, Фредерик и Ирен Жолио- Кюри по-прежнему обстреливали ядра различных атомов альфа-частицами - продуктами радиоактивности полония . Порой вместо ожидаемых, ставших уже привычными протонов, из ядер вылетали частицы новые, недавно открытые,- нейтроны и позитроны. Наблюдение было необычно хотя бы тем, что впервые обнаружили себя позитроны "земного" происхождения - до сих пор их вылавливали, лишь в космических лучах . Сообщение Жолио-Кюри в Ленинграде приняли с интересом, но особых дискуссий оно там не вызвано. Споры по этому поводу разгорелись в Брюсселе. Не прошло и месяца после ленинградской конференции, как Жолио-Кюри рассказал о своих новых работах на Седьмом Сольвейском конгрессе .
Как всегда, конгресс обсуждал главную тему физики. На сей раз - строение атомного ядра. Мало того, что сообщение Жолио-Кюри породило споры. Большинство присутствующих попросту усомнилось в точности опытов. И супругам Жолио-Кюри ничего не оставалось, как, вернувшись с конгресса в Париж, устроить самим себе экзамен с пристрастием. "Мы не ошиблись с положительными электронами при превращениях элементов,- мог написать Фредерик Жолио-Кюри Скобельцыну после проверки "сомнительных" результатов. - Совсем недавно мы открыли следующий факт. Эмиссия позитронов пластинками алюминия, бора или магния, облученных альфа- частицами полония, сохраняется и после устранения полония... Создана настоящая радиоактивность... Мы химически выделили и определили элементы, получающиеся в результате облучения бора и алюминия - это азот и фосфор..." Заметка об открытии искусственной радиоактивности была помещена в Отчетах Парижской академии наук 15 января 1934 года.
Это открытие, первыми о котором услышали на своей ленинградской конференции советские физики, знаменовало новый этап в науке. Оно заслуженно принесло его авторам Нобелевскую премию . И оно побудило молодого римлянина Энрико Ферми проделать похожие опыты, заменив лишь "снаряд" - вместо излюбленных французами альфа-частиц итальянец решил "стрелять" по ядру нейтронами. Ведь сами супруги Жолио-Кюри еще до опытов Чедвика установили, что неведомое излучение, оказавшееся потом нейтронным, способно легко проникать внутрь атомных ядер. Это было нетрудно объяснить отсутствием электрического заряда у новой частицы.
Выступая на ленинградской конференции, Жолио-Кюри упомянул о воздействии нейтронами на атомное ядро - такие попытки начались сразу же после открытия нейтрона. "При этом, - сказал ученый, - нейтрон захватывается ядром и вызывает его превращение в другое ядро, что сопровождается выбрасыванием протона или альфа-частицы..."
Иными словами, происходила реакция как раз обратная той, которая привела к открытию нейтрона и которой сам Жолио-Кюри оставался верен в своих опытах. Ферми прочел эту реакцию без предубеждения, справа налево. Он был, по свидетельству его жены, "человек методический и... двинулся по порядку, следуя периодической таблице элементов, начиная с самого легкого - водорода". На девятом элементе "упорство его было вознаграждено. Фтор активировался очень сильно, а также и другие, следующие за ним элементы периодической таблицы..." Шел май 1934 года.
Узнав об опытах итальянцев, ленинградец Курчатов со свойственной ему решительностью оставил работу с протонами, даром что она стоила ему многих напряженных месяцев. Последствия этой решительности сказались без промедления: уже в августе Доклады Академии наук СССР по представлению академика А. Ф. Иоффе напечатали работы Курчатова с товарищами, посвященные "эффекту Ферми". Ленинградцы изучили энергетическую сторону превращения фтора, разобрались в превращениях алюминия, идущих двояким путем, доказали раздвоение реакции при облучении фосфора...
Они еще шли по чужому следу. Однако это было не повторение, а развитие - замечены важные подробности, сделаны уточнения, расширены границы. Для неспециалистов эти небольшие завоевания несущественны, для специалистов - необходимы. Пора сомнений осталась уже позади.
Гуляя по Киеву - приехали на конференцию, а она оказалась скучной, - Курчатов, Кобеко и Александров (должно быть, в родном городе он был для друзей гидом) подвели итоги своей двухлетней дискуссии "на перепутье".
Каждый из трех признал правоту двух других - но никто не отступился от своего. Придя к соглашению на центральной улице города, физики попытались отметить это событие игрой в чехарду. К порядку их призвал милиционер. Но друзья не растерялись. "Мы спортсмены, - объяснили они. - Готовимся к соревнованиям".
Что касается Курчатова, бесповоротно выбравшего ядро, соревнования ему предстояли потруднее спортивных. Его учитель академик Иоффе лишний раз отметил это па праздничном вечере в Физтехе, преподнося сотрудникам шуточные подарки. Когда дошла очередь до него, Абрам Федорович вышел навстречу с воздушным шариком, но едва Курчатов протянул к шарику руку, как Иоффе разжал пальцы... Поднявшись к потолку, подарок стал виден всем, кто был в зале, - воздушный шарик и надпись на нем: "Нейтрон".
Голыми руками нейтрон не возьмешь - такова была, по-видимому, мораль сей басни...
А физики пытались проделать именно это.
Несмотря на успехи в исследованиях сегнетоэлектричества , в конце 1932 г. Курчатов решил переключиться на работу в области ядерной физики. Это было резкое и неожиданное изменение тематики и означало прекращение исследований по физике полупроводников, которые он проводил с Иоффе. Кроме того, это был отход от работ, имевших большие перспективы в плане непосредственных приложений, к области, которая в то время считалась очень далекой от практических применений. Но Курчатов, видимо, считал, что он уже сделал в области сегнетоэлектричества все, что планировал, а ядерная физика была многообещающим направлением исследований. Возможно, здесь он находился под влиянием своего друга Синельникова, который 1928- 1930 гг. провел в Кембридже, а к рассматриваемому времени возглавлял высоковольтную лабораторию в Харькове. Так или иначе, Курчатов начал действовать "решительно, быстро, без оглядки назад, как, впрочем, он всегда поступал в подобных случаях" [ 58 ].
Большую часть 1933 г. Курчатов посвятил изучению литературы по ядерной физике и подготовке приборов для будущих исследований. Он организовал строительство маленького циклотрона, с помощью которого можно было получить, правда, лишь очень слабый пучок частиц и который не годился для проведения опытов. Он также построил высоковольтный ускоритель протонов кокрофт-уолтоновского типа и использовал его для изучения ядерных реакций с бором и литием. Весной 1934 г., после ознакомления с первыми заметками Энрико Ферми и его группы о ядерных реакциях, вызываемых нейтронной бомбардировкой, Курчатов переменил направление своих работ. Он оставил опыты с протонным пучком и начал изучать искусственную радиоактивность, возникающую у некоторых изотопов после их бомбардировки нейтронами [ 68 ].
Между июлем 1934 г. и февралем 1936 г. Курчатов и его сотрудники опубликовали 17 статей, посвященных искусственной радиоактивности. Наиболее существенным и оригинальным его достижением в это время была гипотеза, что наличие нескольких периодов полураспада некоторых радиоизотопов могло быть объяснено ядерной изомерией (т. е. существованием элементов с одной и той же массой и с одним и тем же атомным номером, но с различной энергией) [ 69 ].
Другим исследованным Курчатовым явлением было протон-нейтронное взаимодействие и селективное поглощение нейтронов ядрами различных элементов.
В середине 30-х годов эти вопросы были центральными в исследованиях по ядерной физике. Морис Гольдхабер , который тогда занимался этими же проблемами в Кавендишской лаборатории, сказал, что в мире в то время было несколько центров, где велись серьезные исследования по ядерной физике. "Это была Кавендишская лаборатория , которую я считаю лучшей, затем римская школа, когда там был Ферми , считалась первоклассной; окружение Жолио-Кюри в Париже. Затем Курчатов и его люди. Они делали хорошие работы. Я всегда считал, что именно Курчатов являлся крупнейшей фигурой в области атомной энергии в России, так как я читал его статьи. Он не очень отставал от нас, с учетом разницы во времени получения журналов. Курчатовская школа всегда выпускала интересные статьи [ 70 ] . Курчатов и его коллеги составляли часть интеллектуального сообщества физиков-ядерщиков, хотя к тому времени личные контакты с западными физиками стали весьма затруднительными. Однако Курчатов не чувствовал удовлетворения, так как понимал, что идет путями, проложенными Ферми, и не прокладывает своих собственных [ 71 ].
В 1935 г. он полагал, что открыл явление резонансного поглощения нейтронов . Однако они разошлись с Арцимовичем , с которым Курчатов в то время сотрудничал, в интерпретации полученных результатов. В результате еще до того, как ими были выполнены решающие опыты, Ферми и его сотрудники опубликовали статью, в которой сообщили о существовании этого явления. Курчатов был разочарован этим, потому что ленинградские физики стремились внести свой вклад в общее дело и доказать, что они работают не хуже других исследовательских групп [ 72 ].
Курчатов испытывал трудности, связанные с нехваткой источников нейтронов, необходимых для проведения исследований. Единственным местом в Ленинграде, где они имелись, был Радиевый институт . Поэтому Курчатов организовал совместную работу с Мысовским , возглавлявшим в этом институте физический отдел [ 73 ].
Ссылки: