Хуберт Мания - История атомной бомбы

• Название: История атомной бомбы
• Автор: Хуберт Мания
• Издательство: Текст
• Жанр: Физика
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-7516-1005-0

Эта занимательная книга рассказывает о новой эре в истории человечества — от открытия урана до первого эксперимента с атомной бомбой. Когда возникла идея, что энергию можно добыть из ядра атома, никто и представить себе не мог, какие трудности придется преодолевать лучшим умам человечества, и какие силы природы извергнутся из комочка самоподогревающегося вещества размером с апельсин, если сжать его до критической массы.

---

Химический институт Берлинского университета возглавляет Эмиль Фишер, нобелевский лауреат 1902 года. По возвращении из Канады в октябре 1906 года Гану разрешено оборудовать под лабораторию пустующую столярную мастерскую на первом этаже. Правда, на признание и уважение коллег он рассчитывать не может. Профессия радиохимика все еще не принимается всерьез, а некоторые органические химики ее органически не переносят. Когда на факультете вывешивают его заявление на получение доцентуры, на листке вскоре появляются пренебрежительные замечания. «Надо же, кто только не претендует нынче на доцентуру», — гласит комментарий одного сотрудника. Однако Гана не смущают предвзятые коллеги. В марте 1907 года он подтверждает в препарате тория присутствие «исходного вещества» своего радиотора и называет его мезотор.

Ведущие исследователи радия Кюри, Беккерель и Гизель демонстрировали вредное воздействие радия на человеческий организм на собственных телах с глубокими и плохо заживающими язвами. Пьер Кюри в своей нобелевской речи даже предостерегал от слишком легкомысленного обращения с высокорадиоактивными веществами. Говорил, что это может привести к потере двигательной способности и в конце концов стать смертельным. Он знал, о чем говорил. К тому времени ему было уже трудно удерживать пальцами пробирку. Однако когда австрийский физик Штефан Майер выясняет, что вода слывущих целебными термальных источников в Бад-Гаштайне радиоактивна, никто больше не хочет слышать никаких предостережений.

Не заставило себя ждать и то, что медики, встрепенувшись от радиационного бума, стали пристально приглядываться к урановым рудникам Санкт-Йоахимсталя. Якобы шахтеры там никогда не страдают ревматизмом, подагрой и невралгиями, чему причиной может быть постоянное испарение радона из радия — продукта распада урана. Мол, здесь радиоактивный воздух явно оказывает такое же воздействие, что в Бад-Гаштайне исходит от легендарной воды. Как раз в это время шахтные воды были официально признаны радиоактивными. Это грунтовая вода, постоянно сочащаяся в штольни сквозь щели и трещинки в налегающих породах. Одного предприимчивого йоахимстальского булочника Куна эта хорошая новость навела на коммерческую идею. С разрешения властей он нанял людей таскать ему в дом рудничную воду из шахт в деревянных дежах и стал предлагать ревматическим больным ванны, якобы облегчающие недуг. Разлитая в бутылки для питья, эта целебная вода конечно же должна была прописываться врачом, но исцеляла и без врача, продаваемая из-под прилавка, принося булочнику изрядный побочный доход. Пока четыре кабинки с ваннами, установленные рядом с пекарней в плачевных гигиенических условиях, еще только становятся зародышем будущей модной радийной водолечебницы Санкт-Йоахимсталь, курорт Бад-Гаштайн в земле Зальцбург, упоённый своим радиоактивным источником молодости, совершенно официально рекламирует себя стихами:

Чудодейственный источник Бад-Гаштайн.
Я сама купаюсь в ванне, полной тайн.
В излучающем бульоне поварюсь,
Снова девочкой-подростком обернусь. 

В аптеках теперь можно купить кожаные мешочки, в которые расфасовано по 62 грамма смоляной обманки с содержанием оксида урана 43 %. Если носить такой мешочек на теле, то препарат своим излучением изведет ревматические заболевания. В пансионах и отелях расцветающих радийных курортов Санкт-Йоахимсталя каждый день подают к столу свежий хлеб, выпечку и даже пиво с добавлением радона. Одно фармацевтическое предприятие рекламирует свой продукт такой надписью на упаковке: «Доказательством биологического воздействия может служить тот факт, что полуминутное или минутное облучение уже вызывает покраснение кожи». И австрийская фабрика радия Нойленгбах продает свои радиоактивные грязи в виде порошка в мешках по пять килограммов для домашних ванн и обещает: «При длительном применении — поразительно стойкий эффект».

При таких коммерческих выгодах и беспечном увлечении новой терапией снабжение науки радием перекрывается. Когда Эрнест Резерфорд в 1907 году переезжает из Монреаля в Манчестер, он с трудом, всякими правдами и неправдами добывает приемлемое количество радия для особой серии опытов, которую намеревается поставить. В конце концов ему удается договориться с Венской академией наук. Он получает в длительное пользование 0,4 грамма хлорида радия — щедрость, которая творит историю. Ибо тут крохотное количество светоносной материи, освобожденной от многих тонн тяжелой, черной, как смола, породы, встречается с неповторимой силой воображения гения. И этой необычной встрече в нужный момент времени сообщество физиков обязано первым значительным прорывом во внутреннюю структуру атома.

Резерфорд чуть было не прозевал идеального сотрудника для своего прорывного эксперимента, ибо Ганс Вильгельм Гейгер, двадцатипятилетний докторант из Нойштадта, что стоит на «винодельческой дороге», только что окончил свою годичную стажировку в Физическом институте Манчестерского университета и уже укладывает чемодан для возвращения в Германию. Разговорившись с ним и увидев его выдающиеся способности экспериментатора, энергичный Резерфорд предлагает ему стать его ассистентом. Первым делом Резерфорду нужно усовершенствовать подсчет альфа-частиц, которые испускает радиоактивное вещество. Это должен взять на себя электрический прибор, разгрузив человеческий глаз. Вдохновившись идеями шефа, Гейгер разрабатывает опытную установку, из которой в конечном итоге получается так называемый «счетчик заряженных частиц», прототип счетчика Гейгера. При помощи нового прибора Резерфорд и Гейгер фиксируют, что один грамм радия испускает 34 000 000 000 альфа-частиц в секунду.

Альфа-магистру понятно, что они с Гансом Гейгером установили тем самым первый международный стандарт радиоактивности. После этого он осуществляет свою давно лелеемую мечту и покупает автомобиль «уолслей» с четырьмя сиденьями и пятнадцатью лошадиными силами. Машину пригоняет с завода шофер, который потом три дня живет у Резерфорда и дает хозяину уроки вождения. Но автомобильными прогулками наслаждаются не только его жена Мэй и дочь Айлин. Руководитель института регулярно приглашает и двадцать своих сотрудников из Японии, России, Германии, Америки и Англии группами по три человека на моторизованные вылазки на природу с отчаянной скоростью сорок километров в час. Хаим Вейцман, будущий президент Израиля, а в то время биохимик Манчестерского университета, описывает Резерфорда как «молодого, энергичного, неукротимого... Не было под солнцем ничего такого, о чем бы он не поддержал оживленного разговора, зачастую ничего в этом не понимая. Когда я шел обедать в столовую, по всем коридорам разносился его добродушный, громкий голос». Резерфорд явно замечал эту собственную черту характера и в других людях. Об одном своем закадычном друге он пишет: «Целый день лорд Кельвин рассуждал о радии, и меня восхищает самоуверенность, с какой он говорит на тему, в которой ровно ничего не смыслит». Один из его студентов видит в нем «вождя племени», который с каждым пошутит, шагая по лаборатории, сияющий, румяный и голубоглазый, и воодушевит своих студентов — не хорошо, но громко исполняемым — церковным гимном «Вперед, солдаты христианства».

В период между 1910 и 1912 годами Эрнест Резерфорд снова посвящает себя давней проблеме, которой он уже занимался в Монреале: взаимодействию излучения высокой энергии с материей. Луч из альфа-частиц, пройдя сквозь тонкую металлическую фольгу, становится нечетким. Несколько альфа-частиц явно отклонились на пути сквозь атомы металла. Что позволяет сделать заключение об огромных электрических силах внутри атома. Гансу Гейгеру и двадцатиоднолетнему студенту Эрнесту Марсдену поручено присмотреться к этому феномену. В их опытной установке им приходится опять вернуться к традиционным наблюдениям за световыми вспышками, поскольку искомое рассеяние не поддается автоматическому учету. На то и человеческий мозг, чтобы регистрировать отклонения. Лупу первых опытов Эльстера и Гейтеля уже давно заменил микроскоп с 70-кратным увеличением, на выходе которого закреплен сернистоцинковый экран. Этим привинченным экраном микроскоп заглублён в вакуумную камеру, где натянута тонкая золотая фольга, позади которой стоит источник радона.

Два физика пустились в трудоемкое дело. Они должны зрительно отсчитать 80 000 прямолинейно мчащихся сквозь атомы золота альфа-частиц, чтобы засечь пригоршню тех корпускул, которые отклонились в сторону. Время от времени они регистрируют рассеяние и под таким углом, который больше похож на возврат альфа-частиц к своему радоновому источнику. Этот феномен можно было заметить лишь при таком тщательном наблюдении за световыми вспышками, и он остается загадкой для Резерфорда и его ассистентов. Он ставит под сомнение все сложившиеся представления о структуре атома. Эти данные исключают равномерное распределение массы атома. Впоследствии Резерфорд сформулировал это так: «Это почти так же невероятно, как если бы швырнуть фанату на лист шелковой бумаги — и она рикошетом попала бы в тебя самого».