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.

---

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».

После этого значительного открытия весной 1898 года она наталкивается на странное обстоятельство, измеряя два урановых минерала. Излучение смоляной обманки в четыре раза превосходит излучение чистого урана. И хоть она не спешит делать из этого выводы, ей остаётся в конце концов лишь одно-единственное заключение: в самородных, необработанных урановых минералах, должно быть, скрыто еще одно вещество, которое излучает сильнее урана и тория. Но поскольку мадам Кюри уже исследовала при помощи аппарата Пьера все известные на тот момент элементы на предмет излучения, это скрытое вещество может быть только новым химическим элементом.

Летом революционного 1789 года Клапрот в Берлине выделил из смоляной обманки новый элемент и назвал его именем самой удаленной от Солнца планеты Уран. Он придает столовому стеклу, флаконам и вазам в преуспевающем ныне стиле модерн типичные желто-зеленые тона всех оттенков — от насыщенного янтарно-желтого до темного яблочно-зеленого. И вот, по прошествии более чем ста лет, Мария Кюри явно выходит на след еще одного неизвестного элемента в смоляной обманке. Какой триумф после четырех месяцев работы. Она пока не может предъявить его в виде материальной субстанции, ибо его существование в этой горной породе мимолётнее, чем дуновение ветра. Но она уверена, что скоро и эта материя, видимая и весомая, захрустит в ее лабораторной ступке.

Вот она стоит в лаборатории вместе со своим мужем. Пьер Кюри приостановил свою работу над кристаллами, чтобы помочь Марии в поисках нового элемента. С оптимизмом пионеров они жертвенно отнимают от сокровища смоляной обманки несметные сто граммов для кропотливого дела растворения, выделения и очистки минерала. Семь недель спустя Мария Кюри уже умеет отделять свою гипотетическую материю от всех прочих веществ, содержащихся в смоляной обманке. Под конец опытов они с Пьером так наловчились применять огонь и сероводород, что проба излучала в триста раз сильнее, чем уран. И с каждой следующей степенью очистки радиоактивность продолжала нарастать. Тут были отринуты последние сомнения.

Восемнадцатого июля 1898 года Академия наук в Париже получает статью супружеской пары Кюри под заголовком «О новом радиоактивном веществе, содержащемся в смоляной обманке». В тридцать один год Мария Кюри считает новый химический элемент самым значительным открытием своей жизни и называет его в честь своей родины «полонием». Но смоляная обманка припасла для нее еще больший сюрприз, чреватый далеко идущими последствиями. После выделения полония у нее осталось небольшое количество легкого металла бария. И он тоже проявляет значительное радиоактивное излучение. Значит, в тускло-сером веществе должна быть скрыта еще одна неведомая радиоактивная субстанция.

А супруги Кюри что-то стали необъяснимо быстро уставать, работая с лучистыми веществами, и им приходится бороться со странной летаргией. Кроме того, Пьер жалуется с некоторых пор на боли в конечностях. Эти боли он принимает за ревматизм, тогда как Марии причиняют муки потрескавшиеся, воспаленные кончики пальцев. Они оба явно нуждаются в перерыве для отдыха. И их лабораторные журналы остаются нераскрытыми до одиннадцатого ноября. Видный химик Эжен Демарсе помогает им до Рождества сделать так называемую спектроскопию нового вещества. Каждому химическому элементу соответствует собственная характерная спектральная линия. Она представляет собой свет, который исходит от разогретых атомов этого элемента, и является, так сказать, неповторимым отпечатком пальца этого особого изотопа. Вот над этим однозначным доказательством существования нового элемента и работает Демарсе. Он наносит крошечную пробу вещества на электроды, через которые пропускает электрическую искру. Так ему удается сфотографировать спектр искры вещества. На этой фотографии он находит спектральную линию, которую нельзя отнести ни к одному из известных элементов. После каждого последующего шага очистки неизвестная спектральная линия видна все отчетливее.

И таким образом удачливое трио двадцать шестого декабря представляет академии очередную работу. В ней они называют новый радиоактивный элемент «радием». Он излучает в девятьсот раз сильнее, чем уран, но, кажется, обладает еще гораздо большим потенциалом радиоактивности. Правда, дальнейшая очистка и рафинирование радия невозможна, поскольку Кюри без остатка израсходовали весь свой запас смоляной обманки. Благодаря хорошим отношениям с венским геологом профессором Эдуардом Зюсом им перепадает сто килограммов смоляной обманки, которую предоставляет государственная урановая фабрика в богемском Санкт-Йоахимстале, щедро не выставив за нее счета.

Лучший из чуланов, в котором до сих пор работала исследовательская пара, новым требованиям отвечать уже не может. Им нужно больше места, и они получают разрешение использовать бывший анатомический зал школы. Мария Кюри так описывает свой сарай: «Стеклянная крыша протекала во время дождя. Летом часто бывало жарко и душно; зимой раскаленная печь приносила одно разочарование. У самой печи было нестерпимо жарко, а в нескольких шагах от нее можно было замерзнуть». Дочь Ева рассказывает о собственноручно помеченных местах на рабочем столе и на полу, куда сквозь худую крышу попадал дождь. На эти места нельзя было ставить аппаратуру. Из-за «вредных газов», которые из чулана невозможно было выветрить, большая часть работ и без того проводилась в маленьком внутреннем дворике. Знаменитый химик Вильгельм Оствальд, однажды посетив лабораторию, принял все это за дурную шутку — «помесь хлева с картофельным подвалом».

Вот мадам Кюри стоит перед своим чугунным чаном и стоически перемешивает дымящуюся жидкость железной палкой, длиной с ее собственный рост. В продолжительной череде всегда одних и тех же действий она измельчает материал, растворяет его в теплой соляной кислоте и сероводороде, тщетно пытаясь уклониться от ядовитых паров, фильтрует, очищает и кристаллизует лучистый бульон. Это еще и борьба с угольной и железной пылью, постоянно задувающей со двора, которая все равно то и дело загрязняет тщательно оберегаемые на столах сосуды для кристаллизации, губя тем самым работу многих часов, а то и дней. К этому времени Мария и Пьер Кюри уже знают, что и ста килограммов смоляной обманки в качестве исходного материала слишком мало, чтобы выделить достаточное количество радия для определения его атомного веса. Приходится мыслить в промышленных масштабах. В процесс кристаллизации надо ввести самое меньшее тонну. Они находят промышленного партнера — Научный центр химической продукции, который готов взять на себя тяжелую работу сепарации. В качестве ответной услуги парижская химическая фабрика просит во временное пользование лишь капельку радия, чтобы представить его на Всемирной выставке 1900 года в Париже.

Некогда славный своим изобилием серебра богемский горняцкий город Санкт-Йоахимсталь теперь принадлежит к двуглаво-орлиной Австро-Венгерской монархии. Урановая фабрика вот уже пятьдесят лет обогащает смоляную обманку, которая до открытия Клапрота шла в отвал. Теперь из измельченной руды здесь выделяют все соединения урана и перерабатывают в красители для местных стекольных фабрик и фарфоровых мануфактур. Лишенные урана отходы, считающиеся пустыми, в свою очередь, десятилетиями сбрасываются в протекающую мимо фабрики речку. С недавнего времени, однако, эти так называемые хвосты стали копить в сосновом лесу за территорией фабрики — к счастью для Кюри, поскольку, с их точки зрения, эта куча отвала на краю леса — настоящее лучистое сокровище, которое содержит радий и полоний. Помимо того, йоахимстальцы считали трудоемкий процесс выделения урана уже пропащим делом. Поэтому 150 франков за тонну плюс транспортные расходы — приемлемая цена. Тяжелые мешки, которые вскоре выгрузят во дворе Школы физики в Париже, содержат коричневый порошок, из которого сплошь торчат сосновые шишки и хвоя.