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.

---

Когда Антуан Анри Беккерель докладывает о своем открытии Академии наук в Париже 24 февраля 1896 года, все члены академии уверены, что излучение урана объясняется его способностью к послесвечению. Мол, здесь, возможно, тоже присутствуют лучи Рёнтгена, проникающие сквозь светонепроницаемый материал. Уран и через сто лет после его открытия остается всего лишь популярным и надежным красящим средством для стекла и керамики. Вот только удивительно, что он оказался единственным металлом, испускающим лучи, которые не могут быть обычным светом.

Но подлинное потрясение Беккерель испытывает лишь несколько дней спустя. Поскольку небо над Парижем в эти последние дни февраля никак не хочет проясняться, облучить солнечным светом очередные пробы урановой соли нет надежды. Поэтому Беккерель пока что откладывает в долгий ящик упакованную в фольгу фотопластинку, положив на нее сверху обломок урана. Пару дней спустя — солнце так и не показалось — он снова извлекает их оттуда. То ли его подвигло нетерпение, то ли внезапное наитие, что уран мог испускать остаточную люминесценцию, — это навсегда останется тайной. Беккерель проявляет пластинку, озадаченно обнаруживая и здесь уже знакомый фотографический эффект: очертания кристалла урана тенью отобразились на фотопластинке. Лихорадочные контрольные испытания со всеми доступными соединениями урана, даже со слабо, а то и вовсе не люминесцирующими препаратами, все приводят к тому же результату: излучение урана вызвано однозначно не солнечным светом. Оно не имеет ничего общего с явлением люминесценции. Даже месяцами хранившиеся в темноте урановые соли непрерывно испускают проникающее излучение.

Это поистине знаменательное свойство так называемых «лучей Беккереля» публикуется Парижской академией наук 2 марта 1896 года. Прошло всего четыре месяца со времени открытия лучей Рёнтгена, а к спектру электромагнитного излучения добавился второй неизвестный вид лучей. Однако новые научные выводы Беккереля поначалу беззвучно и бесславно тонут в шуме глобального восторга, вызванного лучами Рёнтгена. Физики слишком заняты постепенным усовершенствованием метода светокопии по Рёнтгену, чтобы обратить серьезное внимание на известия из Парижа, не говоря уже о том, чтоб повторить опыты Беккереля. Они в упоении фотографируют «черепа» и кости рук своих детей и жен, не задумываясь о продолжительности экспозиции, либо вместе с медиками уже работают над концепциями лучевой терапии.

Хотя урановые лучи и могут проникать сквозь металлическую фольгу и вызывать довольно-таки заметный фотоэффект, это не в силах изменить предвзятое мнение в головах коллег. Они не хотят извлечь из работы Беккереля должные выводы, что имеют дело с новым свойством материи. Они усматривают в этом лишь слабый вариант лучей Рёнтгена. Лучам Беккереля требуются целые сутки, чтобы оставить на фотоэмульсии мало-мальский отпечаток. Они не могут даже близко создать нечто подобное тем эффектным картинкам, какие производят лучи Рёнтгена, проходя сквозь материю. Что такое смутная тень комочка урана по сравнению с видом сверкающей пули внутри ствола охотничьего ружья Вильгельма Рёнтгена? Лучи Рёнтгена позволяют отчетливо видеть пули, застрявшие в лопатках и большеберцовых костях ветеранов войны, сломанные кости рук и ног, проглоченные и теперь, казалось, невесомо парящие внутри таза монеты. Американские энтузиасты X-лучей могут за полдоллара купить радиографию почки; если с камнями в почках — то за 75 центов.

Те немногие коллеги, которые потом все же вникли в тезисы Беккереля, высказываются с оговорками. Дескать, слишком фантастично звучит утверждение, что какая-то незначительная составная часть красителя для фарфора может без воздействия света или электричества проявлять проникающие свойства, сходные с X-лучами. И совсем уж ни в какие ворота не лезет допущение, будто уран может и вовсе «спонтанно», то есть на основе собственного излучения, отображаться на фотопластинке. Такие нелепые представления никак не умещаются в физическую картину мира конца XIX века. Мол, серьезной науке уже приходится идти окольными путями — через грушевидные, откачанные и заполненные газом стеклянные трубки, ток высокого напряжения и световой экран, как это продемонстрировал Рёнтген.

Учителя вольфенбюттельской гимназии Юлиус Эльстер и Ганс Гейтель относятся к числу немногих исследователей, которые уже в апреле 1896 года повторили опыт Беккереля, подтвердили по всем пунктам его результаты и послали протокол своей работы скептику Вильгельму Рёнтгену. Который, надо отдать ему должное, показал, что верная наблюдательность северогерманской пары исследователей произвела на него впечатление. Однако в своем ответном письме от двадцать третьего февраля 1897 года, спустя ровно год после первой публикации Беккереля, он пишет: «...я должен признаться, что не вполне в это верю...» И в другом месте он приходит к такому заключению: «Правда, это не умещается у меня в голове...». К этому времени опубликовано уже более тысячи статей и пятьдесят книг об X-лучах. На фоне такой бумажной лавины вряд ли кто принимает во внимание публикацию Беккереля. За исключением одной тридцатилетней женщины-химика польского происхождения. Она как раз подыскивает тему для диссертации и прочитала все статьи об излучении урана, которые Беккерель опубликовал до середины 1897 года. Другой литературы на эту тему, судя по всему, нет, а она как раз находит эту тему в высшей степени интересной. Но именно это обстоятельство и подстегивает ее, поскольку дает простор для самостоятельных исследований. И поэтому она решает писать свою диссертацию об излучении урана.

Свое свадебное платье Мария Склодовская получает в подарок от родственницы. Она попросила себе черное и скромное, чтобы потом можно было носить его вместо лабораторного халата. Ведь на темной ткани не так заметна угольная пыль, которую постоянно задувает со двора. Молодая женщина из Варшавы работала за гроши служанкой и гувернанткой у богатых людей в польской провинции, отрекшись от своих интеллектуальных способностей. Однако благодаря самодисциплине и упорству все же поступила в конце концов в Сорбонну. Она изучает физику, математику и химию и знакомится там с Пьером Кюри, который сразу влюбляется в хрупкую, честолюбивую женщину с печальным взглядом.

Кюри преподает в Школе промышленной физики и химии в Париже и зарабатывает немногим больше рабочего. Но это не заботит Марию. Она привыкла к безденежью и знает, как обойтись малыми средствами. На свадьбу молодая пара отказывает себе даже в такой роскоши, как обручальные кольца. Мадам и мсье Кюри попросили дарить им деньги и исполняют свою мечту: купив новые велосипеды, они совершают длительные загородные прогулки. Даже летом 1897 года, на восьмом месяце беременности Мария садится на велосипед, чтобы сопровождать своего Пьера в Брест. Однако через несколько километров она понимает, что такая суровая гимнастика не для беременных.

Их дочери Ирен исполнилось всего три месяца, и в декабре 1897 года Мария Кюри приступает к первым исследованиям лучей Беккереля. Но даже в либеральном Париже профессорам и руководителям институтов непонятно, откуда у молодой матери, которая должна бы в первую очередь печься о младенце, столько честолюбия, что она вместо этого пишет диссертацию. До сих пор еще ни один европейский университет не присваивал женщине титул доктора наук. Начальник Пьера предоставляет ей для мастерской маленькое застекленное помещение на первом этаже здания школы. Здесь хоть и сыро, и сквозит, но на такие мелочи невзыскательная докторантка не жалуется.

Для начала она повторяет опыты Беккереля и подтверждает его результаты. Он ведь тем временем обнаружил еще одно важное свойство соединений урана: исходящие из них лучи делают окружающий воздух электропроводным. При помощи изобретенного Пьером аппарата, специального электрометра, она замеряет наэлектризованный воздух над различными урановыми пробами и может из этого делать опосредованное заключение об интенсивности их излучения. Так она нашла простую меру — силу тока — для определения интенсивности излучения своих урановых препаратов. Внешние обстоятельства — такие, как сильные температурные колебания в рабочем помещении Марии, влажность воздуха, равно как и освещение, искусственное или естественное, — не оказывают никакого влияния на степень интенсивности излучения. Самый сильный ток, с большим отрывом от остальных, она замеряет над пробами смоляной обманки из саксонского Йоханнгеоргенштадта, за ними вплотную идут образцы из богемского Санкт-Йоахимсталя.

Ее внимание привлекает еще одно важное наблюдение. При измерении излучения не играет роли, подвергает ли она вещества экстремальному нагреву или охлаждению, исследует ли она уран в виде оксида, соли или фосфата в водном растворе, в виде комочков или в форме порошка. Следовательно, оно не может быть свойством того или иного соединения, а должно быть связано напрямую с элементом ураном. Ибо чем больше доля урана в веществе, тем интенсивнее излучение. И его ничем не устранишь. Ни агрессивными химикалиями, ни мощными электрическими разрядами. Теперь Мария намерена действовать упорядоченно и исследовать все известные химические элементы периодической системы. Для этого она первым делом опустошает коллекцию минералов в школе Пьера. При этом она обнаруживает, что и соединения, содержащие элемент торий, тоже дают излучение и электризуют воздух. Чтобы впредь иметь общее обозначение для силы излучения урана и тория, Мария вводит понятие «радиоактивность».