Примерно в начале тридцатых годов в самом Физтехе стало ощущаться назревание перемен. За двадцать лет, прошедших с начала нового столетия, многое изменилось в науке. Темп роста ее все убыстрялся. И за десятилетие существования института его организация начинала устаревать.
Прежние направления работ, к главным из них относились: физика твердого тела и физика рентгеновских лучей и электронов, после выделения в самостоятельные институты лабораторий Чернышева и Семенова оставшихся не удовлетворяли. Все это тревожило и руководителей, и сотрудников. «Что дальше?» Этот вопрос был, пожалуй, самым актуальным на всех уровнях научной и административной иерархии института.
Тщательно продумав сложившуюся к тому времени ситуацию в физике, Иоффе решает круто и по существу перестроить работу всех лабораторий, изменить даже главные направления института…
Теперь на первый план должна была выйти ядерная физика, к интересам которой тесно примыкает и физика электронов.
В институте появляется приказ о создании спецгруппы по ядру. Начальником — сам Иоффе, заместителем — Курчатов. Это направление стали развивать лаборатории, которыми руководили И. В. Курчатов. А. И. Алиханов, П. И. Лукирский, Л. А. Арцимович, В. Е. Лашкарев и Л. М. Неменов. Это были те ученые, чей труд и чей подвиг в период Великой Отечественной войны позволил советскому народу начать решение трудной атомной проблемы, довести ее до конца и обеспечить обороноспособность Советской страны, отодвинув угрозу новой ядерной войны на многие годы.
Вторым направлением работы института стала физика полимеров и твердого тела. А третьим — физика полупроводников. Каждое из направлений развивалось успешно, каждое принесло свои плоды и могло бы послужить прекрасной темой для увлекательного повествования. Но наш рассказ о развитии ядерной физики. И потому вернемся к вновь созданной группе ядра, которой по существу руководил И. В. Курчатов.
Игорь Васильевич обладал редким и удивительным талантом объединять, казалось бы, самых разных людей на выполнение поставленной задачи. Его целеустремленность, организованность, необычайная увлеченность и умение не только зажечь своим примером других, но и найти каждому дело по душе и по плечу сплотили вокруг него отличный коллектив.
Тем не менее у новой группы было немало препятствий. И самое серьезное — отсутствие надежного источника нейтронов. Ведь именно нейтроны были «главным штурмовым калибром» — снарядами, способными пробиться через электронные оболочки атома к его ядру. Но… снаряды поспели раньше пушек. Чтобы получать нейтроны, нужно было иметь радиоактивное вещество. А в Ленинграде в те годы на всех физиков и радиохимиков был один грамм радия. Принадлежал этот грамм Радиевому институту, который весьма ревниво относился к своему сокровищу. Ни под какие залоги, никому «мальчики» из Радиевого института не доверяли свою ампулу с крупинкой радия. Как же быть?..
И вот нашли выход… Помните время, когда супруги Мария и Пьер Кюри получили радий? Так вот, исследуя ионизацию воздуха радиоактивными веществами, они заметили, что различные тела, которые находятся рядом с источником излучения, тоже приобретают радиоактивные свойства. Одни — на более длительное время, другие — на менее длительное. Мария Склодовская-Кюри назвала это явление тогда индуцированной активностью, то есть наведенной.
Резерфорд не согласился с такой гипотезой. Он предположил, что из радиоактивного вещества истекает некая эманация, которая и пропитывает окружающие тела.
Скоро выяснилось, что эманация заставляет некоторые вещества светиться. Этот опыт описал Менделеев после того, как увидел его у супругов Кюри во Франции в 1902 году.
Обратите внимание, как дружно ученые разных стран атакуют возникшую перед ними загадку.
Резерфорду и его сотруднику Содди удалось все-таки доказать, что эманация представляет собой газ, подчиняющийся закону Бойля и переходящий при охлаждении в жидкое состояние. Резерфорд заметил, что образование эманации из радия сопровождалось выделением гелия. Кроме того, скоро выяснилось, что эманация выделяется не только из радия, но и из тория и актиния — других известных в то время радиоактивных элементов. Что же она собой представляла?
К тому времени, о котором идет речь в этой главе, физики уже знали, что эманация — это радиоактивный химический элемент нулевой группы периодической системы. То есть — инертный газ. Порядковый номер его 86, а массовое число наиболее долгоживущего изотопа — 222. По этому-то долгожителю эманация и получила свое новое название — радон.
Так вот, Радиевый институт не возражал, чтобы их ампула с радием творила эманацию. И склянки с эманацией он охотно предоставлял всем желающим. Что ж, пусть так — «хозяин — барин». Каждую шестидневку заведующий отделом физики Радиевого института торжественно провозил на извозчике в Физтех крохотную запаянную склянку, наполненную радоном и сладким на вкус порошком бериллия.
Под действием альфа-частиц радона бериллий испускал нужные физтеховцам нейтроны.
К сожалению, мощность такого источника была ничтожной. Период полураспада радона Т1/2 = 3,825 дня. Так что на исходе четвертых суток начиналось заметное угасание его активности.
По этой причине прибывшую драгоценную ампулу тут же засовывали в бак с парафином, являющимся замедлителем нейтронов. Бак стоял возле лестницы. И к нему тотчас же пристраивалась длинная очередь из сотрудников, жаждущих облучить приготовленные мишени.
В те годы техника такого эксперимента была чрезвычайно проста. Порошок исследуемого вещества в смеси с вазелином намазывали на бумажку — и мишень была готова. Этой мишенью плотно оборачивали склянку с радоном и бериллием и ждали… Через положенное время экспериментатор срывал мишень и опрометью несся в свою лабораторию к измерительным приборам. На этом этапе главной задачей было успеть добежать раньше, чем процессы, ради которых предпринимались все мучения, успеют успокоиться в вазелиновом бутерброде и прекратиться. Поистине успех экспериментов в области ядерной физики частенько зависел от проворства экспериментатора.
Можно было, конечно, поставить парафиновый бак поближе. Но поближе к одним — подальше от других. Это раз. А кроме того — фон. Регистрирующие приборы реагировали бы тогда на излучение ампулы, а не мишени. И разобраться в их показаниях было бы совершенно невозможно.
Э. Ферми — один из самых выдающихся физиков нашего времени. Любой вопрос теории или практики, которого он касался и решал, оказывался неоценимым окладом в мировую науку
Такая методика эксперимента была примерно одинаковой во всем мире. В Римском университете по коридорам физического факультета бегал с бумажной мишенью Энрико Ферми. В ленинградском Физтехе огромными шагами носился с такой же мишенью Игорь Курчатов.
Итальянцы достигли к тому времени больших успехов в своей работе. У них ядра элементов послушно глотали бомбардирующие их нейтроны и, как вишневые косточки, выплевывали протоны или альфа-частицы. Только успевай регистрируй, определяй, что откуда вылетело, строй модели…
Советские физики, позже включившиеся в работу, шли по пути итальянцев, проверяя их результаты…
К 1934 году работа лабораторий над ядерной проблемой стала давать свои плоды. Одним из первых выступил А. И. Алиханов. Вместе с М. С. Козодаевым и А. И. Алиханяном он открыл явление испускания возбужденными ядрами электронно-позитронных пар. Необыкновенно интересное открытие. Позитрон тогда был совсем «новичком» в атомной физике. Предсказанный в 1930 году П. Дираком, он был через два года отыскан К. Д. Андерсоном в составе космических лучей с помощью камеры Вильсона, помещенной в магнитном поле. И вот в 1934 году — интересное открытие и серьезная работа советских ученых…
Наша физика предвоенных лет дала мировой науке немало великолепных достижений. В Москве упрямый молодой аспирант академика С. И. Вавилова Павел Черенков открыл неизвестное излучение света, которое возникало при движении заряженных частиц в веществе в тех случаях, когда скорость этого движения превосходила скорость света в том же веществе. Новое явление получило название эффекта Вавилова — Черенкова и нашло очень широкое распространение в технике эксперимента.
Позже, когда советские физики И. Е. Тамм и И. М. Франк разработали теорию этого, совершенно непонятного тогда явления, они вместе с П. А. Черенковым были удостоены Нобелевской премии.
В том же урожайном 1934 году Игорь Евгеньевич Тамм предложил оригинальную теорию происхождения ядерных сил нуклонов, о которой речь еще впереди.
В 1936 году советский физик Я. И. Френкель предложил рассматривать атомное ядро как каплю некоей ядерной жидкости, со всеми свойствами обычной капли… Идея была немедленно подхвачена другими физиками-теоретиками и разработана до состояния прекрасной плодотворной теории.
Вы, наверное, заметили, что постепенно в приведенном перечне все меньше места остается для оригинальных экспериментов и больший простор захватывают теоретические работы. Это не случайность. Методика и средства, техника экспериментальных работ, доставшаяся физикам-ядерщикам в наследство от прошлого века, безнадежно устарели. От кустарного опыта XIX века надо было переходить к коллективным, промышленным экспериментам. При этом в первую очередь нужна была новая техника…
Алиханов Абрам Исаакович (1904—1970) — советский физик, академик. Еще студентом Ленинградского политехнического института начал работать в Физтехе, изучая рентгеноструктурный анализ и физику рентгеновских лучей. С 1934 года начинает изучение радиоактивности и радиоактивных излучений. С 1939 года занимается исследованием космических лучей, получив в этой области совместно с братом Артемием Исааковичем Алиханяном — членом-кор респондентом АН СССР — ряд важных результатов.
А. И. Алиханов много работал совместно с И. В. Курчатовым, занимался разработкой ядерных реакторов. В 1949 году совместно с сотрудниками построил первый в СССР реактор с замедлителем из тяжелой воды.