Борис Казаков - Превращение элементов

• Название: Превращение элементов
• Автор: Борис Казаков
• Издательство: "Знание"
• Жанр: Химия
• Год: 1977

Идея, которой поклонялись алхимики, пренебрегая насмешками и гонениями, пробилась сквозь века: физикам XX века удалось осуществить превращение одних элементов в другие.

Об истории развития знаний о строении вещества от античности до наших дней увлекательно рассказывается в этой научно-популярной книге.

---

Вот во что воплотилась, казалось бы, наивная и фантастическая мечта алхимиков.

Против атомного шантажа

Президент Рузвельт, давший указание на развёртывание работ по созданию атомного оружия, не дожил до конца войны. Его место в Белом доме занял Гарри Трумэн. Новый президент, говорят, не знал о ведущихся работах, и военное министерство не торопилось что-нибудь сообщать ему по этому вопросу. Лишь незадолго до безоговорочной капитуляции гитлеровской Германии военный министр США Г.Стимсон передал Трумэну записку, в которой просил безотлагательно принять его по чрезвычайно важному и секретному делу. Он намекал, что решение некоего вопроса представляется исключительно важным для дальнейшего развития международных отношений. Президент тут же согласился принять министра и был подробно информирован о содержании программы ядерных исследований.

Рассчитывая, что США в самом ближайшем времени будут располагать невероятной силы боевым средством, Трумэн стал под любыми предлогами уклоняться от запланированных встреч с руководителями государств-союзников. Дважды ему это удавалось. Но наступил момент, когда развитие международных событий исключало возможность дальнейшей оттяжки такой встречи. Работы по созданию атомного оружия стали вестись в лихорадочном темпе. Роберт Оппенгеймер, возглавлявший всю научную и техническую программу проекта, вспоминал потом: «Я не думаю, что мы когда-нибудь работали быстрее, чем в период капитуляции Германии».

15 июля 1945 г. президент США прибыл в Потсдам. Вечером же следующего дня военный министр США получил сообщение, в котором говорилось: «Провели операцию этим утром. Диагноз ещё не окончателен, но результаты представляются удовлетворительными и уже превзошли ожидания». Эта информация, пока крайне общего характера, немедленно была передана Трумэну и государственному секретарю Бирнсу.

На конференции обсуждались сложные вопросы, и по ним выявились серьёзные расхождения. Тянулось длительное обсуждение. Но вот к президенту США прибыл специальный курьер с донесением, в котором подробно и полно были описаны результаты первого атомного взрыва. Президента словно подменили, он стал выступать против советских предложений самым решительным образом. Черчиллю он сообщил о полученном документе, советскую же делегацию они оба решили не ставить в известность. В частном же разговоре президент сделал осторожный, но прозрачный намёк на то, что разработано новое оружие неслыханной силы, не упомянув при этом слов «атомное», «урановое», «ядерное» или других, по которым и можно было догадаться, о чём идет речь. Однако советская делегация почему-то никак не отреагировала, и Черчилль с Трумэном заключили, что их просто не поняли.

Применение атомных бомб в войне против Японии было совершенно ненужным — исход был уже предрешён и без них. Однако у тех, кто стоял за немедленное их применение, были свои расчёты, сводившиеся к тому, чтобы произвести устрашающее впечатление на весь мир и прежде всего на союзника по оружию — Советский Союз.

Началась так называемая атомная дипломатия, исходившая из уверенности реакционных, воинствующих кругов США в том, что они монопольно владеют атомным оружием и что при самых оптимистических оценках ни у кого не может быть создана бомба ранее чем через 7-10 лет.

23 сентября 1949 г. успешно прошло испытание атомной бомбы в Советском Союзе. Оказалось, что отсутствие реакции на намёки Трумэна на Потсдамской конференции — вовсе не результат какого-то недопонимания. В СССР давно уже велись подобные работы.

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.

Идеальным местом для этого оказалось московское метро. Для работы Г.Н.Флеров и К.А.Петржак облюбовали служебное помещение на станции «Динамо». В начале 1940 г. они послали краткое сообщение о самопроизвольном делении урана в американский журнал.

Письмо их опубликовали, но странно, никаких откликов на него не было. Совсем недавно страницы физических журналов заливал поток статей по урановой проблеме, а сейчас вдруг об этом — полное молчание. В отношении Европы это было бы ещё объяснимо — война, не до того; но почему полностью прекратились такие публикации в Америке?