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.

---

Времена своей первопроходческой работы по очистке радия в неприглядной и пронизанной сквозняками лаборатории Мария Кюри воспринимает как счастливую пору. Иногда, не желая прерывать важный опыт, она даже варит обед в своей облученной кухне. А радий в составе твердых солей излучает в пять миллионов раз сильнее, чем уран. И уж разумеется, супруги Кюри совсем не принимали во внимание то, что все лабораторные предметы, с которыми соприкасался высокоактивный радий, тоже становились радиоактивными и оставляли на фотопластинках, свои тени сквозь черную бумагу. «Пыль, комнатный воздух, одежда — всё радиоактивно. ...Бедствие настолько обострилось, что мы больше не можем держать в изолированном состоянии ни один прибор». Когда лаборатория облучена до такой степени, измерения становятся недостоверными и их приходится проводить где-то в другом месте.

Но оба умеют извлечь из этого эффекта и нечто позитивное. Ведь чем больше радий приближается к своей чистой форме, тем сильнее становится его спонтанное свечение. И вскоре это становится любимым «развлечением» пары, по выражению Марии. Поздним вечером еще раз заглянуть в лабораторию, чтобы побаловать себя фантастическим зрелищем: «Повсюду виднелись слабо светящиеся очертания пробирок и мешочков, в которых находились наши препараты. Вид и впрямь был великолепный, всякий раз он казался нам новым. Тлеющие трубки походили на волшебные огоньки».

Научный мир Германии почти не принял к сведению работу Кюри даже по прошествии года с открытия радия. Лишь некоторые одиночки — такие, как Юлиус Эльстер и Ганс Гейтель, — идут по следам Кюри. Они принимают участие и в рассуждениях о причинах излучения. Так, Мария Кюри летом 1898 года подозревает, что радиоактивные элементы единственные в периодической системе могут абсорбировать космические лучи из Вселенной и превращать их в наблюдаемое излучение. Для проверки этой теории так называемого вторичного излучения Эльстер и Гейтель спускаются в шахту под Клаусталем в Гарце на глубину 850 метров, имея при себе урановый препарат. Они исходят из того, что слои земли и горных пород должны абсорбировать космическое излучение, так что на такой глубине оно уже не будет поддаваться измерению. Однако они обнаруживают, что и там уран излучает с такой же силой, как у входа в шахту. Так они приходят к заключению, что космические лучи в качестве причины радиоактивности «в высшей степени неправдоподобны». Сама Мария Кюри тоже принимает во внимание эксперимент немцев и оценивает его как опровержение теории вторичного космического излучения.

В начале 1899 года истинное решение уже носится в воздухе. На одном заседании Брауншвейгского общества естественных наук 19 января 1899 года Эльстер и Гейтель докладывают о своих исследованиях в области радиоактивности и становятся на следующую — удивительную — точку зрения: «...приходится делать вывод, что источник энергии заключен скорее в самих атомах этих элементов. Мысль близка к тому, что атом радиоактивного элемента переходит из нестабильной связи в стабильное состояние путем отдачи энергии». При этом они впервые указывают не только на атомарный источник излучения, но и на возможность распада атома в качестве объяснения излучения. Эта теза вскоре будет точно разработана Эрнестом Резерфордом и Фредериком Содди в Монреале. К кругу исследователей в земле Брауншвейг принадлежит и зубной врач Отто Валькхофф, который уже через две недели после новаторской публикации Рёнтгена сделал снимки своих челюстей при помощи X-лучей, тем самым впервые продемонстрировав терапевтическое использование новооткрытого излучения в стоматологии. Однако в центре внимания, без сомнения, оказывается профессор Фридрих Гизель, ведущий химик Брауншвейгской хининовой фабрики Бухлера. Он разрабатывает хитрый метод отделения радия, который ведет к успеху гораздо быстрее, чем метод очистки Марии Кюри. Гизель оживленно переписывается с супружеской парой парижских ученых. Они посылают друг другу по почте препараты высокой радиоактивности и обмениваются результатами исследований. Для своей фирмы он специализируется на коммерческом производстве препаратов радия, чтобы удовлетворить спрос, постепенно растущий в лабораториях.

Уже в 1896 году, когда весь мир бросился к X-лучам, а открытие Беккереля игнорировалось, Гизель использовал собственное излучение урановой руды, чтобы запечатлеть на фотопластинке изображение лягушки. Сходство отображающей способности лучей Рёнтгена и Беккереля наводит его на вопрос, а не сопоставимо ли и физиологическое действие обоих видов лучей. Имея дело с лучами Рёнтгена четыре года, радиологи и конструкторы аппаратов уже знают об опасности передозировки для здоровья. Они работают над мерами защиты, чтобы уменьшить силу лучей. Ведь случаи затяжных недугов, а то и вовсе тяжелых ожогов со смертельными последствиями заметно поубавили рентгеновскую эйфорию среди физиков и медиков. Никто не знает точно, какая доза облучения может считаться допустимой.

Неустрашимый зубной врач Отто Валькхофф тоже, конечно, осведомлен о вредном воздействии рентгеновских лучей, когда осенью 1900 года отваживается на первый задокументированный опыт с радиоактивностью на себе самом. Для этого Гизель предоставляет в его распоряжение 0,2 грамма своего препарата радия. Может быть, надеялся Валькхофф, этот способ облучения тоже пригодится в терапии. Он кладет препарат, заключив его в целлулоидную капсулу, на свое предплечье и дважды облучает его по 20 минут, после чего его кожа воспаляется. Фридрих Гизель, который каждый день соприкасается в лаборатории с радием, недоумевает, однако принимает вызов Валькхоффа и повторяет опыт, слегка повысив дозу. Чтобы действовать наверняка, он дает капсуле пролежать на внутренней поверхности плеча сразу два часа. Через две недели он получает «очень сильное воспаление кожи с пигментацией на упомянутом, точно очерченном месте; за воспалением последовало образование пузырей и отторжение верхнего слоя кожи, как при ожоге, после чего наступило заживление». Полтора года спустя на этом месте все еще виден шрам. И волосы на этом месте больше не растут. Этот феномен должен был бы вообще-то напомнить ему о собственных ранних опытах с X-лучами, когда он страстно добивался лучшего изображения на рентгеновских снимках, и у его девятилетнего сына Фрица выпали волосы после бессчетных просвечиваний черепа.

В Париже отчеты Валькхоффа и Гизеля воспринимаются с воодушевлением и тут же со спортивным азартом побиваются более сильными козырями. Если Гизель положил себе два часа облучения, то Пьер Кюри не станет мелочиться и взвинтит свой рекорд до испепеляющих десяти часов. С возникшей после этого раной пришлось повозиться гораздо больше, чем со сравнительно безобидным ожогом немца. Пострадавшая поверхность кожи тщательно обмеряется, дням воспаления ведется счет, в дело идут перевязки, а рана, похоже, въелась глубоко в мякоть, поскольку «приобретает серый оттенок», что с удовлетворением отмечает Кюри. Вскоре и Анри Беккерель описывает собственный опыт со сходными ожогами кожи после того, как слишком долго носил в кармане пиджака капсулу с радием. Раны демонстрируются с известной гордостью экспериментаторов — поскольку оптимизм пока что перевешивает опасения: исследователи надеются, что наблюдаемый эффект однажды приведет к лучевой терапии рака и кожных лишаев.

Гизель уже превратился в радийного дервиша до такой степени, что обрыскал в поисках жертвы весь дом и сад. Комнатные растения его жены после короткого облучения радием приобретают осенние цвета и гибнут. Он разрушает — именем науки — всхожесть цветочных семян и целенаправленно истребляет хлорофилл всех зеленых организмов, какие попадаются на пути ему и его капсуле радия.

Беззаботное обращение и ежедневный контакт со все более чистым и все сильнее излучающим препаратом радия превращают пионеров в живые источники излучения. Всё, к чему они прикасаются, становится радиоактивным. Записные книжки Марии и Пьера Кюри и в XXI веке всё еще заражены радиоактивностью так сильно, что их приходится держать в свинцовом ящике. Также в письма и документы из наследия Гизеля можно заглянуть лишь с соблюдением противолучевых защитных предписаний. Летом 1904 года немецкий знаток радия предоставляет самого себя в качестве подопытной персоны для одного очень специфического опыта своих друзей Эльстера и Гейтеля. Экспериментаторы исходят из следующих соображений: поскольку радий непрерывно испускает радиоактивный инертный газ радон, Гизель после шести лет работы со своими препаратами должен был настолько пропитаться радоном, что его дыхание могло стать электропроводным и поддающимся на сей счет измерению. Они велят ему надышать воздуха под колокол аппарата, и тот действительно показывает наличие электрического заряда, намного превышающего средние значения. Одну щекотливую деталь их испытания Эльстер и Гейтель стыдливо спроваживают в мелкий шрифт сноски: «И моча подопытного (220 куб. см), если пропускать через нее воздух, отдавала ему такое количество эманации, что его электропроводность в семь раз превышала нормальную».