И притом ещё с 1931 года И.В. Курчатов озабочивается созданием надёжной приборной базы для ядерных исследований. И уже на следующий год со всем пылом увлекается новой, бесконечно интересной для исследователя проблемой – строением атома, ядерными реакциями, управлением процессами там и там.
Многим кажется, что он увлёкся этой темой вдруг. Что это он так «разбрасывается». Но это совсем не так. Просто надо вспомнить, что в те годы происходило в физике.
Совсем недавно – только что даже по меркам жизни одного поколения! – был открыт электрон. И личный научный руководитель, без преувеличения – учитель, Абрам Фёдорович Иоффе лично определил его электрический заряд.
И уже успевший стать легендарным руководитель лаборатории Кавендиша в Кембридже Эрнест Резерфорд (Ernest Rutherford) – он фактически тоже только что, в недалеко ушедшие годы, выдвинул планетарную теорию строения атома. И это стало новым измерением известного мира не только для учёных, но и для фантастов, поэтов и обывателей:
Быть может, эти электроны —
Миры, где пять материков,
Искусства, знанья, войны, троны.
И память сорока веков!
Ещё, быть может, каждый атом —
Вселенная, где сто планет;
Там всё, что здесь, в объёме сжатом,
Но также то, чего здесь нет… [449]
В самом деле, а что, если в каждом атоме действительно сокрыта своя Вселенная? А что, если радиоактивность, тоже относительно недавно открытая Беккерелем, действительно является результатом разрушения атома?
А тут ещё фундаментальное открытие Пьера Кюри о непрерывном выделении энергии радием. А значит, атом действительно распадается! И какая в этом процессе может быть задействована энергия? Огромная, похоже, – судя по тому, что она должна преодолевать силу, стягивающую частицы в атом! Надо только понять, как и отчего атом распадается и нельзя ли этот процесс как-то взять под контроль…
И тут опять вездесущий, живой и здравствующий Резерфорд проводит вместе с Гейгером соответствующие измерения. И делает вывод, что такие химически разные элементы, как торий, уран, радий и актиний имеют общий продукт превращения – некие α-частицы.
Но раз можно следить за ионизированными α-частицами, что мешает то же сделать и с электронами? А если научиться ими управлять? И тогда здесь рождается новая и чрезвычайно перспективная область науки и техники – электроника!
А ещё открыты космические лучи. Что с ними делать, пока неясно, но они есть. И это превращает Вселенную в ещё более захватывающий и грозный мир, чем мы о ней думали.
И мощно заявляет о себе такое явление, как изотопы – вариации одного и то же вещества с разным атомным числом и подчас очень разными свойствами. Значит, мы ещё что-то не открыли в атоме, раз это нечто может менять природу вещества. И тогда всё тот же Резерфорд делает предположение о существовании в атоме незаряженной частицы – нейтрона – и о возможности его распада. А в 1921 году вместе с младшим своим коллегой Джеймсом Чедвиком (James Chadwick) публикует статью «Искусственное расщепление лёгких элементов».
От этого один шаг оставался до физического подтверждения существования этих частиц. И после нескольких достаточно сложных для того времени экспериментов действительно получили неизвестное излучение от мишени из бериллия, обстреливаемой полонием. Дальше дело было только за объяснением. Каковое Чедвик и сделал в феврале 1932 года в отправленном в журнал Nature письме, так и озаглавленном: «Возможное существование нейтрона».
И тем самым «отнял» Нобелевскую премию у Фредерика и Ирен Жолио-Кюри (Jean Frédéric Joliot-Curie, Irène Joliot-Curie), у которых тоже получилось выбить некое излучение из парафина при источниках из бериллия и плутония. Только они сочли, что получили гамма-излучение, а Чедвик довёл дело до конца.
Далее приходит Нильс Бор (Niels Bohr) и доказывает бесполезность электродинамики для описания систем атомных размеров, окончательно оформляет теорию строения атомов, молекул и самой химико-физической природы вещей.
Из-за порога приветственно улыбается квантовая механика…
Это же переворот всего, на чём до сих пор стояло человеческое понимание окружающего мира! Это не революция в физике – это открытие новой Вселенной! И это же интересно до умопомрачения…
Ну и как мог ищущий ум Курчатова не обратиться к теме атома, когда такое происходит, можно сказать, на глазах? Для такой с детства увлекавшейся новым знанием натуры, как его, эта тема просто не могла остаться без самого пристального интереса с его стороны.
Тем более что в ЛФТИ тоже не отстают от гребня волны. Ещё в 1931 году ядерной тематикой здесь занимались всего трое – два теоретика Иваненко и Гамов и один экспериментатор Скобельцын, а уже в мае 1932 года за подписью физтеховца выходит в Nature короткая, в 20 строк, но революционная заметка. Её опубликовал Дмитрий Иваненко, который и ранее отметился несколькими прорывными идеями. Такими, например, как гипотеза рождения массивных частиц в процессе взаимодействия, в дальнейшем ставшая одной из основ квантовой теории поля.
В этой публикации Иваненко первым в мире предложил протонно-нейтронную модель ядра. То есть на основе данных Чедвика высказал идею, что ядро состоит не только из протонов (а к тому времени физики планеты чего только не поналепили в тогдашнюю протон-электронную модель ядра ради устранения противоречий с накапливавшимся экспериментальным материалом!), но из протонов и нейтронов. И таким образом включил обнаруженный Чедвиком, но пока «подвисший» нейтрон в реальную картину природы в качестве новой элементарной частицы.
Д.Д. Иваненко в ссылке в Томске после Карлагеря, 1936 г. [163]
А уж когда на работу вот его, ближнего коллеги, сослался сам великий Вернер Гейзенберг (Werner Karl Heisenberg), один из тогдашней плеяды первых физиков мира, заняться атомом учёным ЛФТИ сам Бог велел!
Вот только теория требует подтверждения практикой. А Дмитрий Иваненко при всей его гениальности – теоретик. И почему бы этой экспериментальной практикой не заняться вполне признанному экспериментатору Курчатову?
Открытие нейтронов в 1932 году поставило недостающий блок в фундамент истинной картины устройства атома. И начало выясняться, что по мере увеличения атомного веса элементов количество нейтронов в ядре перестаёт соответствовать количеству протонов. Нейтронов становится больше. И что характерно: именно такие элементы с избытком нейтронов дают больше радиоактивности! Значит, в ядре что-то происходит, что даёт такой эффект, ибо закон сохранения массы-энергии никто не отменял. Что же происходит? Распад? Распад ядра? При котором выделяются некие частицы? Не те же ли «лишние» нейтроны? И что же с ними происходит, когда они вылетают из ядра? Их энергия тоже должна куда-то деваться, не правда ли? И тогда и электроны должны вылетать, физика того требует…
Сегодня ответы на эти опросы кажутся очевидными. Их уже и в школе проходят. Но тогда…
Расщепление атома, вы говорите? Что же, значит, попробуем!
Глава 3Первый оселок
Абрама Фёдоровича Иоффе не нужно было убеждать в научной перспективности ядерных исследований. Учёный, который самостоятельно определил заряд электрона, никогда, собственно, и не забывал тему атома. И сотрудников своих не зря отправлял на стажировку к Резерфорду, пока эту возможность не прикрыли с самого верха. Так что они с Курчатовым, что называется, нашли друг друга, причём с образованием такой синергетической волны, что она накрыла чуть ли не половину института. Во всяком случае, приказ А.Ф. Иоффе № 64 от 15 декабря 1932 года объявил ядерную физику «второй центральной проблемой научно-исследовательских работ в ЛФТИ». И то лишь потому второй, что первой оставались исследования для нужд народного хозяйства. В том числе на оборонку. То есть тот самый «практический выход» от научной работы, что требовала от учёных партия.
Правда, партия не знала, выход какой практичности даст овладение ядерной энергией… Впрочем, никто этого ещё не знал. До открытия цепной реакции.
Созданную по тому же приказу особую группу для изучения ядра сам академик Иоффе и возглавил. Фактического инициатора этого приказа И.В. Курчатова назначили его заместителем. В состав группы вошли блестящие даже на общем блестящем интеллектуальном фоне института умы: П.А. Богдасевич, С.А. Бобковский, М.П. Бронштейн, М.А. Еремеев, Д.Д. Иваненко, В.А. Пустовойтенко, И.П. Селинов, Д.В. Скобельцын. Но всем было ясно, кто – за общей непомерной занятостью А.Ф. Иоффе – будет фактически руководить работой этих людей. И когда 1 мая 1933 года группа переросла в Отдел ядерной физики ЛФТИ, уже ни у кого не было сомнений в том, кто его уже официально возглавит.
Начальник группы по изучению строения ядра ЛФТИ И.В. Курчатов с коллегами. 1936 г. [НИЦ «Курчатовский институт»]
Так Курчатов прошёл вторую – после давнего выбора науки делом жизни – точку поворота: выбрал путь исследования природы и возможностей атома.
И это был тот путь, что в конечном итоге привёл его страну к овладению секретом ядерного оружия.
Очень даже практическому выходу…
Но в начале этого пути было не до атома. В самом прямом смысле: до него и его свойств надо было ещё добраться инструментально. А соответствующих инструментов в виде ускорителей заряженных частиц, которыми и можно только бить по атомному ядру, в Советском Союзе не было. Если, правда, не считать того стоившего невероятных денег грамма радия, который излучал частицы самостоятельно и над которым буквально тряслись соседи. Да, именно ампула с этим «излучателем» находилась в ведении Радиевого института.
Нужно было создавать настоящий ускоритель. По примеру Лоуренса, такой же циклотрон. Но для этого нужно было сперва нарастить собственные умения и компетенции.
Г.А. Гамов в молодости. [https://wir.com.ru]