Корякин Юрий Иванович

Биография атома

Ю.И. КОРЯКИН

Трудно найти в наше время человека, в лексиконе которого не было бы слов «атом», «атомная энергия», «атомная электростанция», так же как нет человека, который никогда не пользовался бы словами «машина», «электричество» или «пар».

Короткое слово «атом» прочно вошло в языки народов всех стран мира. И это понятно. Ведь со словом «атом» связаны величайшие достижения науки нашего времени. Но с этим словом, к сожалению, связаны и величайшие бедствия человечества. Кто не знает трагедии больших японских городов — Хиросимы и Нагасаки?

А ведь именно тогда большинство людей впервые услышало новые слова «атомная энергия». Случилось так, что по воле жестоких и бесчеловечных политиканов великое открытие науки заявило о своем существовании не мирными делами, не помощью человеку в борьбе за познание тайн природы, а смертью и уничтожением.

Да и сейчас наряду со словами «атомная электростанция» мы слышим слова «атомная бомба». Наряду со словами «радиоактивные изотопы в медицине» мы слышим страшные слова «лучевая болезнь». Вместе со словами «атомная энергия для мирных целей» мы слышим слова «ядерная война».

Почему мы так говорим

И невольно может возникнуть вопрос: друг или недруг человеку атомная энергия? И не сделало ли человечество ошибки, расковав «Прометея науки», как называют атомную энергию?

Но никакой ошибки нет. И дело не в существе атомной энергии, а в том, кем и для чего она используется.

В истории человечества не раз бывало, когда открытия науки использовались не для блага народа, не для мира и созидания, а для разрушения.

Например, порох. Древние китайцы, открывшие его, конечно, не думали о том, что их открытие положит начало производству взрывчатых веществ, которые унесут в могилу миллионы людей. А ведь взрывчатые вещества могут быть и мирным тружеником.

Разве мы не знаем о строительных работах, где с пользой применяется сила взрывов? В несколько секунд переносятся с одного места на другое огромные массы земли. Река, протекающая сотни лет по одному пути, по воле человека мгновенно меняет свое русло. А наши спутники Земли и космические ракеты? Разве их движение было бы возможным, если бы не было веществ, по скорости и интенсивности сгорания далеко обогнавших порох?

Так и с атомной энергией. Великая сила заключена в ней. И эта сила, если она находится в руках человеконенавистника, может принести неисчислимые страдания человеку. Эта же сила, если ее использовать для мирных целей, несет с собой счастье и процветание.

Мы живем во второй половине XX века. Всего лишь 16 лет назад большинство людей впервые заговорило об атомной энергии. И, тем не менее, наш XX век справедливо называют веком атомной энергии. 16 лет — небольшой срок, но какие гигантские шаги сделала атомная энергия за это время! Созданы мощные атомные электростанции, атомный ледокол, а медицина, биология, промышленность, сельское хозяйство, геология и многое, многое другое уже сейчас не могут обходиться без помощи атома.

А ведь это только первые, робкие шаги. У атомной энергии великое будущее. С ее помощью в пустыни хлынет живительная вода. В самых отдаленных местах нашей планеты будут созданы атомные электростанции. Атомные суда будут бороздить моря и океаны. Атомная энергия растопит льды за Полярным кругом. Исчезнет вечная мерзлота. Там, где сейчас растут только мхи и лишайники, зацветут сады и будут сниматься обильные урожаи овощей, фруктов и злаков. Исчезнут болезни: их победят при помощи атома. Человечеству не будет страшна угроза истощения запасов топлива, ведь новое ядерное и термоядерное горючее в миллионы раз более калорийное и эффективное, чем обычное. Наконец, только атомная энергия позволит широко освоить космическое пространство, достичь планет нашей солнечной системы и других миров.

Но вернемся назад. Наука об атомной энергии возникла не вдруг, не сразу.

Многие поколения ученых, как эстафету, передавали свои знания о мире мельчайших кирпичиков мироздания — атомов. Это была действительно эстафета открытий. Начало ее уходит в далекие годы до нашей эры. И она продолжается до наших дней.

Мы знаем немало о сегодняшнем дне атомной энергии; каждый день приносит все новые и новые сведения о многообразных сторонах ее применения. Мы также в общих чертах можем представить ее грандиозное будущее. Но, по - видимому, не очень многие знают о прошлом атомной энергии, о том, как складывалось научное представление о ней, как накапливались открытия, как постепенно человек научился управлять атомной энергией. А это прошлое очень интересно. И вот об этом нам и хотелось рассказать: об основных этапах в биографии атома, о фактах и событиях, иногда драматических, а иногда курьезных. Об ошибках ученых и их гениальной прозорливости. О случайных открытиях и открытиях, сделанных в результате огромного и напряженного труда. О труде одиночек и труде больших коллективов ученых. О преступлениях, которые совершил атом, совершил, конечно, не по своей воле, и о добрых делах, которые он делал и делает.

Об этом наш рассказ. И мы назовем его «Биография атома». В биографии, как правило, нельзя обойтись без дат. Какая же это биография без дат? Поэтому мы попробуем рассказать, что означала та или иная дата в биографии атома, какое событие она характеризует и какое имеет значение.

Однажды в доисторическое время....

Если бы мы захотели назвать точную дату начала биографии атома, то нам не удалось бы это сделать, ж даже перерыв все архивы, все книгохранилища, все библиотеки всех стран мира. И вот почему. Начало биографии атома теряется в глубине веков. Оно тесно связано с развитием представлений людей об окружающей природе, о наблюдаемых в ней явлениях.

Вполне возможен, например, такой случай. Доисторический человек, изготовляя каменный топор, ударял одним камнем по другому. Откалывая от большого камня маленькие кусочки, он в результате многодневного и тяжелого труда получал камень нужной ему величины и веса. Во время отдыха человек задумался: а что останется от камня, если его разбить пополам, половинки еще пополам, затем опять пополам и т. д.?

Возможно, что доисторический человек произвел такой опыт, получив в конце концов каменную пыль. Разглядеть пылинки он уже не мог, и что станет дальше, если дробить и пылинки, для него так и осталось загадкой.

Был ли такой опыт проделан, мы не знаем. Если бы был и мы знали когда, то, пожалуй, этот день можно было бы считать началом биографии атома.

V век до нашей эры

Атом получает имя

Но время шло. Проходило одно тысячелетие за другим. Начало складываться человеческое общество. И по мере того как общество развивалось, люди все чаще задумывались над сущностью окружающей их природы. У них все чаще возникал вопрос: из чего состоит мир? Наши сведения о первых раздумьях человека над природой крайне скудны. Так, известно, что первые идеи о мельчайших частицах вещества зародились в учениях Древнего Востока, Древней Индии и Древнего Китая. До нас дошли сведения, что житель Древнего Востока, финикиянин Мох Сидонский, живший в XII в. до н. э., высказывался о мельчайших частицах вещества. Зачатки идей о них также были в воззрениях школы вайшешика в Древней Индии. Неизвестным древнекитайским автором, жившим в XII—XI вв. до н. э., в «Книге перемен» («И-цзын») утверждалось, что в основе всех вещей лежит туманная масса — «тай-цзи», которая состоит из противоположных частиц — «ци»; взаимодействие этих частиц и обусловливает изменение вещей. Но все эти учения носили наивный характер. Дальнейшего развития они не получили.

Значительно более глубоко и последовательно отражены явления природы в учениях древнегреческих философов (V—IV вв. до н. э.). Эти философы серьезно задумывались над сущностью и происхождением материи, над строением окружающего мира. Именно задумывались, а не ставили опыты. Ведь наука и техника тогда еще были очень слабо развиты. И основным методом познания природы у древнегреческих философов было размышление и раздумывание над окружающими человека явлениями и вещами.

Не случайно дошла до нас легенда о том, что один из гениальных древнегреческих философов — Демокрит — сам себя лишил зрения, так как считал, что «размышление и соображение ума при созерцании и уразумевании природы будут живее, когда освободятся от развлечения зрения и препятствия глаз».

Только во взглядах древнегреческих философов впервые появились элементы материалистического понимания природы, только они впервые начали освобождаться от представления, что мир—творение богов.

Поэтому биография атома начинается с учений древнегреческих философов, которые заложили основы атомистики, т. е. общего учения о строении вещества.

Непосредственные предшественники атомистов тоже задумывались над строением мира. Но они считали, что вся окружающая человека природа состоит из первичных неизменных элементов — огня, земли, воздуха и воды. Соединяясь между собой, эти элементы и дают многообразие окружающих нас предметов. Причиной же соединения этих элементов, по их мнению, была любовь, а причиной разъединения — ненависть. Смешно, не правда ли? Согласно их учению, огонь, земля, воздух и вода были хотя и неизменными первичными, но качественно различными элементами. Естественно возникал вопрос: а из чего же состоит земля или вода?

Над этим задумывались древнегреческий философ Левкипп и его ученик Демокрит. И они пришли к выводу, что качественного различия первичных элементов не существует, что вся материя состоит не из огня, земли, воды и воздуха, а из мельчайших частиц вещества, т. е. таких, которые уже разделить нельзя.

Вот тогда-то впервые Демокритом и было произнесено слово «атом» (от греческого «атомос», что означает «неделимый»). Отсюда и произошло слово «атомисты».

Так атом получил имя. И, обратите внимание, он получил имя, хотя его никто не видел. Прошло много столетий со времен Демокрита, прежде чем ученые научились наблюдать явления, связанные с атомом. И произошло это относительно недавно. Всего несколько десятков лет назад. Но об этом после.

Он так считал... и был прав

Демокрит (460—370 гг. до н. э.) был выдающимся мыслителем. Недаром Маркс называл его «первым энциклопедическим умом среди греков». К сожалению, до нас дошло очень мало произведений Демокрита. И это не случайно. Ведь Демокрит был материалистом; он не признавал сотворения мира разумным существом и не верил в неизменность мира. Он считал, что, тар же как и все в природе; мир возник в силу необходимости. Его учение поэтому, естественно, вызвало злобу позднее возникшей церкви и всячески замалчивалось, а произведения уничтожались.

Демокрит был основоположником философского материализма. Его суждения об окружающих явлениях отличались здравостью, отсутствием суеверий. Однажды Демокрит проходил ночью по кладбищу. Желая испугать его, группа молодых людей неожиданно выбежала к нему в белых саванах. «Полноте дурачиться»,— сказал Демокрит.

Атомистическая философия Демокрита стала основой современного естествознания. Он считал, что все существующее состоит из атомов и пустоты. «Лишь в общем мнении существует сладкое, во мнении горькое, во мнении теплое, во мнении холодное, во мнении цвет, в действительности же существуют только атомы и пустота»,— говорил Демокрит.

Атомы, учил он, бесконечны по числу и бесконечно разнообразны по форме. Они могут быть шаровидные, пирамидальные, крючковатые и т. д. - они являются началом

всех вещей они являются началом всех вещей, они неделимы и лишены внутреннего строения. Атомы не создаются и не уничтожаются. Всякое возникновение или уничтожение вещей — только кажущееся. «Ничто не возникает из ничего и ничего не переходит в ничто»,— утверждал Демокрит.

Другие представители атомистической философии — Эпикур и Лукреций,— так же, как и Демокрит, пытались последовательно объяснить мир, не прибегая ни к каким сверхъестественным причинам.

Например, Лукреций в своей книге «О природе вещей» писал:

«...Платье сыреет всегда, а на солнце вися, оно сохнет. Видеть, однако, нельзя, как влага на нем оседает,

Как и не видно того, как она исчезает от зноя.

Значит, дробится вода на такие мельчайшие части,

Что недоступны они совершенно для нашего глаза...»

Атомисты, хотя и в самой общей форме, провозгласили основное положение материалистической философии — о вечности материи, о ее несотворимости и неуничтожаемости. Трудами древнегреческих ученых-атомистов было положено начало первой стадии развития атомистики — натурфилософской атомистики Она характеризуется тем, что представления о веществе основывались только на догадках и размышлениях. Это и понятно: в то время естествознание еще не отделилось от философии и не стало самостоятельной наукой. Сейчас каждый понимает, что размышлений, конечно, недостаточно: для изучения природы нужен эксперимент.

И такой переход к эксперименту свершился. (Правда, очень курьезным путем.) И совсем не потому, что учение древних атомистов получило свое развитие в последующие столетия жизни человечества. Наоборот, после атомистов наступил длительный, на много столетий, период забвения всякой науки. Но эксперименты начались, хотя науки не было. Почему так случилось и что это был за период— об этом бы и хотелось рассказать.

ИЗ ВЫСКАЗЫВАНИЙ ДЕМОКРИТА

«Не телесные силы и не деньги делают людей счастливыми,

но правота и многосторонняя мудрость».

«Быть верным долгу в несчастье — великое дело».

«Ни искусство, ни мудрость не могут быть достигнуты, если им не учиться».

«Приобретать деньги небесполезно, но добывать их неправыми путями — худшее из дел».

«Если не можешь признать похвалы заслуженными, то считай их лестью».

«Глупцов благоразумию научают несчастья».

«Совершающий несправедливость несчастнее несправедливо страдающего».

«Лучше изобличать свои собственные ошибки, чем чужие».

«Малые услуги, оказанные вовремя, являются величайшими благодеяниями для тех, кто их получает».

«Дружба одного разумного человека дороже дружбы всех неразумных».

Средние века

Шаг назад

Кто не знает слова «средневековье»? Его обычно употребляют, когда речь идет о чем-то мрачном и жестоком, о засилье невежества и мракобесия. И это не случайно. Слово «средневековье» вошло в наш язык как память о тех мрачных временах жизни человечества, когда все передовое и прогрессивное подвергалось гонениям и уничтожению. Вспомним сожженного на костре великого астронома итальянца Джордано Бруно, вспомним преследование католической церковью учения великого астронома поляка Коперника.

К XIII в. в Европе начали происходить важные изменения. В городах развивались ремесла и торговля. Расширялись торговые и политические связи между государствами. С развитием ремесел, с бурным ростом городов стали расти новые слои населения — ремесленники и буржуазия.

Расширение связей между государствами, особенно с Востоком, способствовало все большему распространению в Европе научных и философских сочинений представителей восточных народов. Вместе с этими сочинениями начали опять распространяться сочинения и древних философов.

Этот исторический процесс остановить было невозможно. Церковь вначале активно боролась с новыми учениями и идеями, но это оказалось ей не под силу. Тогда церковь решила приспособиться к новым условиям, объявив церковными идеалистические взгляды некоторых ученых древности. Так возникло учение, получившее название схоластики. Схоластика исходила из признания существования бога, загробной жизни. Она являлась философией феодалов, богословов. Это было оторванное от опыта бесплодное умствование. Схоластика ставила целью оправдание церковных взглядов на мир путем чисто формальных умозрительных заключений.

Схоластика была тесно связана с католической религией и считалась тогда очень важной наукой. Ее преподавали во всех средневековых университетах.

Но что это была за наука? Чтобы объяснить явления природы и свойства тел, средневековые схоласты приписывали телам таинственные свойства, недоступные пониманию человека. Например, они считали, что магнит является царем камней и с ним связаны различные болезни. Считалось, что магнит не переносит чеснока. И если магнит натереть чесноком, то он будет притягивать слабее. Но если магнит обернуть красной материей, то он будет притягивать сильнее.

Такие нелепые взгляды на природу вещей существовали потому, что схоластика была оторвана от действительности. Схоласты не изучали природу, они ее просто боялись. Вот пример изучения «актуальных» задач. В то время широко практиковались диспуты «ученых»-схоластов. Они часами спорили, например, на темы: «Купивший мантию купил ли капюшон при этом?», «Чем удерживается свинья, которую ведут на рынок: человеком или веревкой, натянутой на шею свиньи?», «Где создал бог человека: в раю или не в раю?», «На каком языке говорят ангелы?», «Сколько чертей удержится на булавочной головке?» и т. д. и т. п.

А сколько страсти и энергии тратили схоласты на этих диспутах! Нередко дело доходило до рукопашных схваток, потасовок и даже до кровопролития.

Могли ли такие диспуты расширить знания человека? Конечно, нет. Поэтому средневековые философские учения ни на один шаг не продвинули человечество в понимании явлений природы.

Но так было нужно и угодно церкви. Все ростки нового и живого, все, что противоречило учению церкви, называлось ересью. Стоило только человеку прослыть еретиком, как с ним беспощадно расправлялась инквизиция — гестапо средних веков.

В период господства схоластики возникли и развились такие пародии на науку, как магия, астрология и алхимия. Магия занималась чародействами, волшебством с помощью так называемых адских сил. Астрология считала, что судьба людей может быть предсказана по положению и движению светил на небе. А алхимия? О ней стоит рассказать отдельно.

Помогли ли заклинания?

Вам не пришлось посмотреть чешский кинофильм «Пекарь императора»? Там есть любопытная сценка: средневековый алхимик в своей лаборатории расщепляет атом. Он изо всей силы ударяет кувалдой по кусочку железа, положенному на наковальню, и затем при помощи увеличительного стекла разглядывает кусочек железа: не расщепился ли атом?

Эта веселая сценка в сущности очень правильно отражала те методы исследований, которыми пользовались алхимики. Главной задачей алхимии было отыскание «философского камня». Алхимики были твердо убеждены, что если изготовить такой камень, то с его помощью можно делать золото и другие драгоценные металлы. Более того, этот камень помог бы им достичь вечной молодости. Правда, в учении алхимиков был уже некоторый прогресс: если древнегреческие атомисты только созерцали и наблюдали природу и их главным методом познания было только размышление об окружающих явлениях, то алхимики уже экспериментировали. Но в основе их экспериментов лежали представления, не имеющие ничего общего с наукой. «Теория» алхимиков была основана на вере в могущественное действие слова и заклинания, которые, по их мнению, определяли ход и результаты химических реакций. Можно ли чего-нибудь добиться такими методами — судите сами.

Правда, некоторые рецепты алхимиков имели определенный смысл, так как они представляли собой правило для получения того или иного химического соединения. Однако эти рецепты выглядели довольно своеобразно.

Вот один из них, который рекомендовался для получения «философского камня».

«Возьми Меркурий философов, кальцинируй его, пока обратится в зеленого льва. Продолжай кальцинацию, он обратится в красного льва. В песчаной ванне нагревай красного льва с кислым спиртом винограда, выпаривая; Меркурий обратится в род

Средневековый алхимик в лаборатории.

камеди, которую можно разрезать ножом. Положи это вещество в перегонный куб и перегоняй. Получишь не имеющую вкуса мокроту, спирт и красные капельки. Стенки перегонного аппарата покроются, как тенью, легким налетом, а в аппарате останется истинный дракон, ибо он съедает свой хвост. Возьми этого черного дракона, разотри на камне и коснись раскаленным углем. Он воспламенится. Воспроизведешь зеленого льва. Пусть он съест свой хвост. Вновь дистиллируй и получишь жгучую воду и кровь человеческую. Эта кровь и оказывается искомым эликсиром».

Не рецепт, а заклинание. А в сущности — это религиозно-мистическое описание превращений свинца. У алхимиков не было ни правильного представления о законах протекания химических процессов, ни самого элементарного представления о строении вещества. Но все-таки они усиленно экспериментировали. И экспериментировали по принципу «мешай и сливай, посмотрим что получится». И получались взрывы, пожары, отравления, ожоги. Немало алхимиков погибло, производя свои отчаянные и бессмысленные опыты превращения одних элементов в другие.

Известно, например, что алхимик монах Шварц взлетел на воздух в результате взрыва смеси серы, селитры и угля, которую он толок в ступе. Ведь смесь этих веществ взрывается от случайной искры.

Но все-таки нужно отдать должное этим курьезным деятелям «науки»: в результате своих опытов алхимики обнаруживали кое-какие закономерности в превращении веществ. Чисто опытным путем они узнавали, что, например, известь и вода реагировали между собой, медные стружки при нагревании превращались в черное вещество и т. д. А это уже были некоторые закономерности в превращениях веществ. Но этого было мало, неизмеримо мало.

Именно поэтому алхимия почти ничего не дала человечеству в познании тайн вещества. Наука, казалось, заснула на несколько столетий. Ведь алхимия в своей основе была реакционным, антинаучным течением. Она получила свое развитие исключительно в интересах князей, церкви и феодалов. Тесную связь алхимии с религией подчеркивал Энгельс. Кроме этих идеологических причин, развитию алхимии способствовала жажда обогащения у церковников и феодалов. Не случайно, что многие из них сами были алхимиками.

Как-то раз...

...Итальянский алхимик, монах Валентинус, в поисках «эликсира жизни» возгонял пары виноградного вина. При этом он получил светлую жидкость (спирт). Валентинус и его помощник выпили эту жидкость. Почувствовав себя после веселыми и бодрыми, они решили, что эта жидкость и есть тот чудодейственный «эликсир жизни», который возвращает человеку молодость и здоровье и который в течение многих веков безуспешно искали алхимики. И хотя, в чем вскоре убедились люди, этот «эликсир жизни» не укреплял", а разрушал здоровье, открытие монаха получило печально широкую известность.

Правда, способ производства спирта был известен арабам еще в VII в. Эту жидкость они называли «аль кеголь», что означает «нежный».

XVIIвек

Пришлось выдумать флогистон

В науке нередко бывает так. Наблюдают ученые какое-нибудь явление, которое им пока непонятно. Выдвигают гипотезу (или предположение), что это явление обусловливается такими-то и такими-то причинами. Потом гипотеза, по мере того как ученые получают новые факты, может изменяться, совершенствоваться. А бывает и так, что она отвергается совсем и заменяется новой, более точно отражающей наблюдаемые явления. Так случилось и с флогистоном. А случилось вот что.

Неумолим ход истории. Феодализм, господствовавший в эпоху средневековья, начал постепенно заменяться капитализмом. Капитализм был новой, более прогрессивной формой производственных отношений между людьми. С развитием нового, капиталистического уклада жизни развивались и науки. Новый класс — буржуазия — смотрел на науку как на средство обогащения, как на средство развития нарождающейся промышленности.

Это-то и способствовало развитию науки. После многовекового сна наука начала возрождаться. И ученые опять вернулись к материалистическим идеям, заложенным в учении Демокрита. Теперь их методом познания были уже не только рассуждения, но и опыты. Так начался новый период атомистики. Этот период получил название механической атомистики, потому что ученые этого периода наделяли атомы чисто механическими свойствами, а все взаимодействия между ними объясняли законами механики.

Одним из ученых, который первым вернулся к атомистической теории вещества, был английский ученый Роберт Бойль, живший в XVII в. Бойль, как и Демокрит, считав, что материя состоит из бесчисленного множества мельчайших частиц — корпускул (атомов).

В результате опытов и рассуждений Бойль пришел к выводу: вещество может находиться в трех состояниях — жидком, твердом и газообразном. И в каждом состоянии вещество состоит из мельчайших частиц — корпускул,— которые механически, т. е. при помощи крючочков, зазубрин и т. д., сцепляются между собой.

Однако было непонятно, почему происходят взаимодействия между веществами? А эти взаимодействия ученые наблюдали постоянно, проводя свои опыты (механическая атомистика не могла, например, объяснить химические и тепловые процессы).

Для того чтобы разрешить эти недоумения, немецкий врач Эрнст Шталь, живший в конце XVII — начале XVIII вв., предположил, что должно существовать некое вещество, не имеющее ни веса, ни запаха, ни цвета. Это вещество он назвал «флогистоном». По мнению Шталя, оно должно обусловливать связи между корпускулами и химическое взаимодействие веществ.

Горят, например, дрова в камине. Образуется зола и дым. Видно пламя. Теория флогистона объясняла этот процесс очень просто — флогистон переходил из одного вещества в другие. Считалось, что флогистон — это нематериальное начало горючести. Особенно много флогистона, по мнению ученых того времени, содержат воспламеняющиеся вещества.

Что легче невесомого?

Теория флогистона, родившаяся во второй половине XVII в., получила настолько широкое распространение, что долгие десятилетия она занимала умы ученых. Ведь эта теория впервые позволяла рассматривать с единой точки зрения наблюдаемые химиками превращения веществ. Слово «флогистон» не сходило со страниц научных трудов. Никто из ученых не сомневался в его существовании. И даже когда опыты говорили о том, что в теории флогистона не сходятся концы с концами, ученые упорно старались усовершенствовать теорию флогистона. Они даже начали приписывать ему (для объяснения наблюдаемых явлений) отрицательный вес. А это уж совсем звучало непонятно. Ведь флогистон по своей идее был невесом. Значит, отрицательный вес — это легче, чем невесомость!?

Однако, хотя теория флогистона и была ошибочной, она сыграла большую роль в истории науки. При ее помощи химия освободилась от алхимии. Под давлением новых экспериментальных данных теория флогистона начала отступать и, наконец, прекратила свое существование.

Первый, кто поставил под сомнение теорию флогистона и неопровержимо доказал, что никакого флогистона нет, был великий русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов (1711—1765). Он показал, что химические процессы связаны не с флогистоном, а с поведением мельчайших частиц вещества — атомов.

XVIII век

«Наш век, наша грамматика, поэзия, литература выросли из богатейшего творчества М. В. Ломоносова. Наша Академия наук получила свое бытие и смысл только через М. В. Ломоносова. Когда мы проходим по Моховой мимо Московского университета, мы помним, что деятельность этого рассадника науки и просвещения в России есть развитие мысли М. В. Ломоносова».

Академик С. И. ВАВИЛОВ

У истоков русской науки

Ломоносов был гигантом мысли. И в биографию атома /Я им вписана очень важная страница. О деятельности этого выдающегося русского ученого написано много книг. Круг его занятий необычайно широк. Но здесь мы будем говорить лишь о том, что сделал Ломоносов для развития знаний человека об атоме. А сделал он немало. Ломоносов критически подошел к основным положениям науки своего времени. Он изучил и обобщил сделанные до него открытия. Только на основе всего достигнутого наукой ученый делал шаг вперед.

Но какие неимоверные трудности легли на плечи Ломоносова! Засилье иностранцев в русской Академии наук мешало работать и творить. Для большинства из них академическая должность была теплым и спокойным местечком. Они боялись неизведанного и не желали ничего нового.

Но не таков был Ломоносов. Он видел в науке могучее орудие для «умножения благ жизни» народа, для возвеличивания славы России. Этим объясняется та страстность, с которой он брался за любые дела и боролся против засилья иностранцев в русской Академии наук. Ломоносов был горячий и прямой человек. Однажды, возмущенный бездеятельностью академиков-иностранцев, он обругал их оскорбительными словами и добавил о себе, что он «не хуже вас, профессоров, и к тому же природный русский». Оскорбленные академики возбудили против Ломоносова дело, и следственная комиссия решила наказать ученого по пункту морского устава: «Имеет телесным наказанием наказан быть или живота лишен по силе вины». Императрица Елизавета Петровна заменила это наказание домашним арестом.

Основатель русской науки Михаил Васильевич Ломоносов*

Борьба с невежественными академиками-иностранцами в стенах русской Академии наук не мешала Ломоносову относиться к истинным зарубежным ученым с должным уважением.

В таких условиях работал наш великий предшественник. Активно участвуя в борьбе против иностранного засилья в Академии, Ломоносов занимался упорной научной работой.

В каких только областях знаний не вел он исследований! Математика, физика, химия, астрономия, география, геология, металлургия, литература, поэзия и многие, многие другие отрасли знаний были далеко продвинуты вперед благодаря его трудам. Ломоносовым было намечено огромное поле деятельности для будущих поколений ученых.

Все ближе к истине

Ломоносов был материалистом. А это значит, что ему были чужды идеи и теории, в которых объяснение явлений природы связывалось с действием таинственных, сверхъестественных сил. Ломоносов утверждал, что материя является основой всего существующего, а идеи — это отражение в нашем сознании окружающей действительности.

Для своих исследований превращения веществ Ломоносов использовал весы. Да, да, простые, но точные весы, которые и поныне являются одним из основных приборов в арсенале средств исследований современного химика. Именно весы, ясный ум и материалистическое мировоззрение позволили Ломоносову неопровержимо доказать, что никакого флогистона нет и не может быть. Он установил, что все ошибки, связанные с теорией флогистона, объяснялись тем, что пользовавшиеся до него весами ученые не принимали во внимание всех условий опыта. Весы, учет всех обстоятельств опыта и умение правильно понимать природу превращения веществ позволили Ломоносову сформулировать основной закон природы:

«...все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому, так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте...»

Материя и ее движение, учил Ломоносов, не уничтожаются и не сотворяются. В 40-х годах XVIII в. он разработал атомистическую теорию строения вещества. Наметки этой теории, ее первоначальные разработки были изложены им еще значительно раньше, например в работе «Элементы математической химии» и в диссертации «О нечувствительных частицах тел».

Ломоносов подтвердил и развил учение древних атомистов. В основу атомно-молекулярной теории строения вещества легло положение о существовании «корпускул» (молекул), которые состоят из «элементов» (или «нечувствительных физических частичек» — атомов). Ломоносов писал, что «корпускулы сущности сложные, не доступные сами по себе наблюдению», т. е. настолько малые, что совершенно «ускользают от взора».

Все движение материи сводится к движению атомов и является причиной всех изменений, происходящих в природе. Отсюда, учил Ломоносов, и тепло — следствие движения атомов. Да, только движения атомов, а не присутствия флогистона. Именно так мы и представляем сейчас нагревание и остывание тела. Движение атомов в веществе и определяет степень нагрева или температуру тела.

На основе этой теории Ломоносовым также было предсказано существование самой низкой температуры — абсолютного нуля. При абсолютном нуле, объяснял Ломоносов, тепловое движение «нечувствительных частичек» в веществе совсем прекращается. Это объяснение остается правильным и в настоящее время.

Так трудами Ломоносова была заложена прочная основа для дальнейшего познания тайн атома; начался новый период атомистики — химической атомистики, пришедшей на смену механической атомистике. Химическая атомистика уже способна была решать задачи, связанные с выяснением химического состава веществ. А это значит, что химики на основании своих опытов стали впервые обнаруживать закономерности в поведении атомов, которым они приписывали определенные свойства. Установление одной из таких закономерностей и положило начало следующему этапу в биографии атома.

1802 год

Учитель математики

Время шло. Все больше и больше наука накапливала фактов о строении вещества. Уже было ясно, атомы являются кирпичиками мироздания.

Были установлены точные закономерности в превращениях веществ, открыты многие химические элементы. Неясным оставался только механизм взаимодействия между собой атомов этих элементов. Как .комбинируются простейшие частички вещества?

В конце XVIII и в начале XIX вв. в английском городе Манчестере жил скромный учитель математики Джон Дальтон. Это был ученый-самоучка, никакого образования он не получил. Средства к существованию доставляли ему частные уроки по математике и химии. Он считался хорошим учителем, и к нему обращались богатые родители с просьбой подготовить их детей по математике. Платили за уроки неплохо, и у Дальтона было время и возможность заняться наукой.

Он читал научную литературу, выписывал книги. И очень заинтересовался атомно-молекулярной теорией строения вещества, которая начала распространяться в то время.

На свои средства Дальтон оборудовал в своем доме химическую лабораторию, стал производить опыты, задумываться над причинами и механизмом превращения веществ. И постепенно в его сознании начала складываться новая теория — теория химического взаимодействия атомов.

Правильный вывод

Дальтон решил не пользоваться словом «корпускула». Он вернулся к старому названию простейшей частицы вещества, так как считал, что слово «атом» лучше всего подчеркивает элементарность этой частицы. По мнению Дальтона, атомы представляют собой упругие (в обычном состоянии вещества) неподвижные шарики.

Далее, Дальтон пришел к выводу, что в природе существуют простые вещества— элементы — и сложные из этих элементов.

Английский физик и химик Джон Дальтон

Каждый элемент состоит из атомов, характерных только для данного элемента, со строго определенными свойствами. Атомы разных элементов, соединяясь между собой при химических реакциях в строго определенном порядке, образуют более сложные, составные вещества.

Таков смысл теории Дальтона, которую он выработал в 1802 г. В своих основных положениях это была правильная теория. Именно так мы и представляем сейчас образование сложных веществ из простых элементов.

Основным выводом из теории Дальтона был закон кратных отношений. Что это значит? Это значит, что атомы веществ образуют более сложное вещество только в простейшей пропорции. Другими словами, в химических реакциях могут соединяться только целые атомы, но ни в коем случае не части их. Дальтон впервые ввел в практику новое понятие — атомный вес элемента (не вес атома, а именно атомный вес—это разные понятия), поясним, что это такое. Во времена Дальтона было хорошо известно, что атомы настолько малы, что взвесить их нельзя. Даже в наше время самыми точными и чувствительными весами невозможно взвесить атом. Но зато можно ввести понятие относительного веса. Скажем, принять вес атома водорода за единицу, а веса атомов других элементов считать по отношению к атому водорода. Дальтон так и сделал.

Следует отметить, что Дальтон больше всего интересовался газами, проводя с ними много опытов. Он брал газы водород и хлор и получал из них новое вещество — хлористый водород. Дальтон установил, что хлористый водород получается из одной весовой части водорода и приблизительно 35 весовых частей хлора. И сделал совершенно правильный вывод, что атомный вес хлора приблизительно равен 35 атомным весам водорода.

Но все-таки он ошибался

Дальтон продолжал опыты с газами. Теперь он взял водород и кислород и нашел, что вода получается из одной весовой части водорода и восьми весовых частей кислорода. Исходя из своей теории, ученый пришел к выводу, что раз для образования воды на одну часть водорода требуется восемь частей кислорода, то атомный вес кислорода должен быть равен восьми.

Вот в этом-то и заключалась ошибка Дальтона. Сейчас каждый знает, что атомный вес кислорода вдвое больше — он равен шестнадцати.

В чем же дело?

Действительно, в чем же дело? Когда одна часть водорода соединяется с 35 частями хлора, мы делаем правильный вывод: атомный вес хлора равен 35. А если одна часть водорода соединилась с восемью частями кислорода, образуя воду, то неправильно делать вывод, что атомный вес кислорода равен восьми.

И вскоре выяснилось, почему Дальтон ошибался.

Дальтон считал, что один атом одного элемента соединяется только с одним атомом другого элемента. В этом-то и была его ошибка. Он был прав только тогда, когда действительно один атом одного элемента соединяется с одним атомом другого элемента. В этом случае вывод о том, что отношение частей, вступающих в реакцию элементов, соответствует отношению атомных весов, как при реакции водорода с хлором, будет правильным. А если один атом одного элемента соединяется, например, с двумя атомами другого элемента? Тогда соотношение частей элементов, вступающих в реакцию, не соответствует соотношению атомных весов. Примером этого служит образование воды из кислорода и водорода.

В чем же тут дело? Ошибку Дальтона исправили итальянский физик Амедео Авогадро и шведский химик Иоганн Берцелиус.

Дальтон просто не знал о существовании молекулы, состоящей из атомов одного и того же вещества (по-французски «молекула» означает «маленькая масса»). Молекула — наименьшее количество данного вещества, обладающее основными свойствами этого вещества. Молекула может состоять из одного атома, из двух, трех, десятков, сотен и, как сейчас установлено, даже тысяч атомов. В этом-то все и дело. Несколько позднее Авогадро предположил, что одинаковые объемы различных газов содержат одинаковое число молекул. Это предположение позволило ученым все поставить на свои места.

При реакции водорода с кислородом не один, а два атома водорода соединяются с одним атомом кислорода. И хотя на одну часть водорода при образовании воды приходится восемь частей кислорода, число атомов водорода, вступающих в реакцию, в два раза больше числа атомов кислорода, тоже вступающих в реакцию. Значит, ошибка Дальтона заключалась в том, что он в два раза уменьшил число атомов водорода. И, следовательно, сделал неправильный вывод.

Другими словами, не одну часть водорода нужно было принять за единицу, а только половину части. Тогда и получается, что атомный вес водорода в шестнадцать (а не в восемь) раз меньше атомного веса кислорода.

1869 год. 6 марта

«Менделеев... совершил научный подвиг, который смело можно поставить рядом с открытием Леверье, вычислившего орбиту еще неизвестной планеты — Нептун».

Ф. ЭНГЕЛЬС

Был или не был порядок?

о второй половине прошлого века наука какому пила уже довольно много сведений о поведении ЩЖ атомов. Стали понятными закономерности превращений элементов. Еще великий русский ученый М. В. Ломоносов утверждал, что природа не есть хаотическое нагромождение процессов: в ней проявляются определенные закономерности. Понять и использовать эти закономерности — вот задача науки.

Это высказывание Ломоносова с каждым десятилетием все больше и больше подтверждалось. Особенно хорошо ею подтвердила теория Дальтона, развитая Авогадро и Берцелиусом. Благодаря работам этих ученых никто уже не сомневался в том, что все многообразие превращений и свойств веществ зависит от поведения мельчайших частиц — атомов.

Уже были известны десятки химических элементов и точно установлено, что из этих элементов, атомы которых комбинируются при химических реакциях определенным образом, получаются все остальные вещества.

Но тем не менее оставалось неясным: почему одни элементы ведут себя так, другие иначе? Почему некоторые элементы проявляют примерно одинаковые свойства, а их атомные веса сильно отличаются? Почему одни тяжелее, а другие легче? И таких «почему» было много.

Не было еще настоящего порядка в мире веществ. Вернее, порядок-то был,— это еще Ломоносов предсказывал,— но какой он, в чем заключаются закономерности этого порядка — было неясно.

Мартовская сенсация

Это случилось 6 марта 1869 г. В тот день в Петербургском университете происходило заседание русского физико-химического общества. Виднейшие русские ученые, присутствовавшие на заседании, уже знали приблизительно о теме сообщения, которое будет сделано на заседании. Автором этого сообщения был молодой талантливый профессор кафедры неорганической химии Петербургского университета Дмитрий Иванович Менделеев.

Еще в январе 1869 г. многие из ученых, присутствовавшие на этом заседании, получили листок, озаглавленный «Опыт системы элементов, основанный на их атомном и химическом сходстве».

На листке были выписаны обозначения химических элементов. Их тогда было известно 63. Ученые обратили внимание, что химические элементы в этой небольшой табличке располагаются по порядку возрастания атомных весов. Но далеко не все тогда поняли, что в этом-то и заключается великий смысл коротенькой записки Менделеева.

Но то, что они услышали на заседании, было огромной сенсацией. Правда, самого Менделеева на заседании не было. В тот день он болел. От его имени сообщение сделал профессор Н. А. Меншуткин. Сообщение называлось «Соотношение свойств с атомным весом элементов». То, о чем рассказывалось в сообщении, было великим открытием, оказавшим огромное влияние на науку. После открытия Менделеева началась новая эпоха в развитии науки — эпоха атомной науки. И вот почему.

>

Можно ли случайно сделать великое открытие?

Когда Менделеев сообщил о взаимосвязи между свойствами элементов и их атомными весами, ему было 35 лет. Он был уже довольно известным в то время ученым-химиком, прекрасно разбирался в тонкостях химических превращений элементов, особенностях протекания реакций. В 1867 г.

Дмитрий Иванович Менделеев.

Менделеев начал писать книгу «Основы химии». И чем дальше продвигалась работа, чем больше он думал об изложении материала книги, тем больше чувствовал какую-то неудовлетворенность.

Он видел, что многочисленные химические реакции, свойства элементов и многое другое не объединены единым смыслом, единым «стержнем». Чего-то не хватало.

Постепенно он все чаще и чаще начинал задумываться: нет ли закономерности между атомными весами элементов и их свойствами? Для того чтобы нагляднее выявить эту закономерность, Менделеев написал на отдельных карточках названия элементов, их атомный вес и основные химические свойства. После этого он стал раскладывать карточки в определенном порядке по возрастанию атомных весов элементов.

На первом месте оказался водород. Его атомный вес равен единице. За ним следовали другие элементы. Получилась цепочка из 63 карточек (по числу известных тогда элементов). Ну и что же? Никакой закономерности. А если подобрать колонки элементов, образующих одинаковые соединения с кислородом, и распределить их так, чтобы в строчках карточек элементы располагались по порядку атомных весов? Менделеев это сделал, и ему стало видно, что элементы с одинаковыми химическими свойствами группируются в определенной последовательности.

Пришлось еще много раз анализировать, группировать, изучать расположение элементов, но уже теперь было ясно: химические свойства элементов, расположенных по мере возрастания атомных весов, повторяются! Так был открыт периодический закон элементов.

И, конечно, это не случайное открытие. Только огромные знания, опыт и хорошо развитое чувство научного предвидения позволили Менделееву установить, что атомный вес является основной характеристикой, отражающей все многообразие свойств элементов.

Первые результаты

Из 63 карточек, которые раскладывал Менделеев, девять не соответствовали закономерности таблицы. В чем дело? Значит, закон неправилен? Нет, Менделеев твердо верил в силу закона и не сомневался в его правильности. Раз карточки выпадают из общей закономерности, значит, атомные веса у этих элементов были определены неправильно. Значит, эти элементы нужно поставить туда, где располагаются элементы, сходные с ними по химическим свойствам. Зная атомные веса соседних, можно получить атомный вес и этих, «не подчиняющихся» закону элементов. Так были исправлены атомные веса бериллия, индия, тория, урана. Правда, Менделеев это сделал не сразу, а спустя некоторое время после своего сообщения, когда он продолжал усовершенствование таблицы. Проделанные потом более точные опыты позволили ученым убедиться, что, действительно, первоначально определенные атомные веса элементов оказались неправильными. Их атомные веса в точности соответствовали весам, предсказанным Менделеевым.

Но это не все. Когда Менделеев составлял таблицу, некоторые места в ней оказались незаполненными. Убежденный в правильности открытого им периодического закона, Менделеев смело предположил, что здесь должны находиться еще не открытые элементы. Он назвал их экабор, экасилиций и экаалюминий (приставка «эка» обозначала, что этот элемент похож на бор, силиций или алюминий) и утверждал, что такие элементы должны существовать.

И действительно, в августе 1875 г. был открыт новый элемент — галлий Когда определили его свойства, то оказалось что это и есть предсказанный Менделеевым экаалю- миний Через четыре года нашли еще один элемент, предсказанный Менделеевым и названный им экабором. Его назвали скандий. Еще через семь лет нашли и третий элемент — экасилиций. Он получил имя германий.

Так блестяще подтвердилась правильность закона, открытого Менделеевым

Мысли Менделеева о структуре атома

Менделеев был химик. А для химика главным является химическая индивидуальность элементов. Великая заслуга Менделеева заключается в том, что он впервые установил носителей этой индивидуальности — атомы. Он подчеркивал, что атомы неделимы в химическом смысле, «подобно тому, как при рассмотрении людьми отношений между ними человек есть неделимая единица».

Но эта индивидуальность атомов, как учил Менделеев, объясняется их глубокой и сложной структурой «внутренних движений». Другими словами, ученый считал понятие «движение» неразрывно связанным с понятием «материя»; Менделеев считал что «мир атомов устроен так же, как мир небесных светил, со своими солнцами, планетами и спутниками».

Более того, Менделеев сделал очень смелое предположение о том, что при образовании атомов должна выделяться энергия, изменяться их вес. Дальнейшее развитие науки это подтвердило и именно тогда, когда ученым стали известны первые ядерные реакции.

На пороге XX века

Пожалуй, можно сделать выводы о том периоде в биографии атома, о котором мы рассказали.

Уже с большой достоверностью было установлено, что все бесчисленное разнообразие окружающей нас природы, неорганической и органической, состоит из бесконечного числа комбинаций относительно небольшого числа элементов — от водорода до урана. Было ясно также, что подавляющее большинство элементов находится в природе в соединении с другими.

Но считалось, что атом является мельчайшей, а следовательно, и неделимой частицей. И эта точка зрения была принята учеными. Начала вырисовываться как будто бы очень стройная картина мира. Неделим, так неделим! И все силы ученых были направлены на изучение взаимодействия атомов с атомами.

Пока не было никаких сигналов из недр атома. Вернее, ученые еще не наблюдали этих сигналов. Поэтому условно можно принять, что работами Менделеева заканчивается период химической атомистики. Начался новый этап — этап современной атомистики, или физической атомистики. О нем мы и хотим рассказать.

1895 год. 28 декабря

Сообщение Рентгена

Шла последняя неделя 1895 г. Жители небольшого немецкого городка Вюрцбург готовились к встрече нового года. В квартирах домов украшались елки, готовились подарки. Город жил в ожидании новогоднего, всегда очень приятного праздника. Всем было некогда, все куда-то спешили, и, право же, жители этого городка не очень-то интересовались в те дни новостями науки и техники.

Поэтому, когда 28 декабря в книжных лавках и магазинах города появился в продаже очередной номер журнала «Известия Вюрцбургского физико-медицинского общества», очень немногие жители городка обратили внимание на небольшую статью «О новом роде лучей». Под статьей стояла подпись — Вильгельм Конрад Рентген.

Прошли рождественские праздники. Погасли огни новогодних елок. В городе начала налаживаться будничная жизнь, и все чаще и чаще в разговорах людей упоминалась фамилия Рентгена. Говорили о каких-то таинственных лучах, открытых Рентгеном.

Скоро об этом открытии заговорила вся Германия, а через несколько месяцев — весь мир. В течение 1896 г. об этом открытии было напечатано более тысячи статей Появились сотни научных работ, посвященных этим лучам Весь мир говорил о лучах, открытых известным немецким ученым Рентгеном. И хотя он сам их назвал «икс-лучи», почти никто не называл их так. Все называли эти лучи рентгеновыми лучами. Так их называют и сейчас. Что же это было за открытие и почему оно приобрело такую известность? И кто такой Рентген?

Лучший экспериментатор в Германии

С детства Рентген интересовался техникой и поэтому, когда представилась возможность, поступил в политехникум

в Цюрихе. Однако его все больше и больше влекло не к инженерной деятельности, которой пришлось бы заниматься после окончания политехникума, а к физике. Пробудившийся еще на студенческой скамье интерес к физике привел Рентгена в Цюрихский университет. Окончив его и защитив докторскую диссертацию, Рентген всю свою остальную жизнь посвятил физике.

Рентген по праву считался лучшим экспериментатором в Германии. Его блестящим экспериментаторским талантом,

точностью в постановке опытов, оригинальностью их идеи, глубоким анализом ошибок, достоверностью полученных результатов отличались все опубликованные им работы.

Он никогда не публиковал то, что ему было еще самому неясно. И от своих помощников и ассистентов Рентген требовал того же.

Например, однажды, обсуждая результаты одной из экспериментальных работ своего помощника, он потребовал, чтобы доказательства открытого эффекта не зависели от зрения того или иного физика, знакомящегося с этой работой. Дело в том, что работа была основана на

Вильгельм Конрад Рентген

Неизвестное «ничто»

Работая однажды в лаборатории с разрядной трубкой, Рентген заметил, что кусок бумаги, покрытый соединением бария, при приближении к трубке, которая была закрыта чехлом из черного картона, при каждом разряде начинает ярко светиться. Это свечение не зависело от того, подносили ли бумагу стороной, покрытой соединением бария, или противоположной стороной.

Самое удивительное было то, что разрядные трубки, которыми пользовался Рентген, применялись физиками уже в течение сорока лет, и никто не обращал внимания на это явление. Оставалось предположить только одно — трубка испускает какие-то лучи, которые свободно проходят через картон, стекло, бумагу и вызывают свечение соединения бария.

Рентген стал помещать на пути лучей между трубкой и бумагой со слоем бария различные предметы: книгу, колоду карт, доски, алюминиевую пластинку, эбонит. Все эти вещества пропускали лучи, и свечение бария продолжалось. Тогда Рентген подставил руку На бариевом экране появились слабые очертания руки и костей кисти. Подставил кошелек, и на экране ясно стало видно его содержимое. Это было удивительно! Лучи свободно проходили через многие и многие предметы. Для неизвестного «ничто», как назвала эти лучи в январе 1896 г. газета «Русские ведомости», казалось, нет преграды. И только толстый слой металла задерживал лучи.

Да, было над чем поломать голову. Никогда еще ученые не сталкивались с таким явлением. Ведь все казалось так.

Приоритет...

В истории науки бывали случаи, когда замечательные открытия оспаривались другими учеными. Вспомните историю с открытием радиосвязи замечательным русским ученым Поповым. Его открытие оспаривалось итальянцем Марко- ни. Так былой с открытием Рентгена. Конечно, каждому лестно сделать большое открытие в науке, но далеко не каждый может его сделать. Природа не доверяет своих тайн случайным людям.

Как только Рентген опубликовал свои статьи об опытах с неизвестными лучами, некоторые из «ученых» начали оспаривать у Рентгена приоритет его открытия.

Один из таких «ученых», желая предвосхитить научную заслугу Рентгена, приводил следующий эпизод, якобы доказывавший его приоритет в открытии икс-лучей.

По словам этого «ученого», ему еще в 1885 г. (т. е. за десять лет до открытия Рентгена) удалось осуществить «фотографию невидимого». Находясь в Женеве, он хотел сфотографировать вершину Монблана. Сначала фотография не получалась. Но как-то раз ночью он оставил аппарат на окне гостиницы открытым. И когда проявил пластинку, неожиданно обнаружил прекрасный снимок самой высокой из европейских гор.

«Ученый» пытался объяснить это явление тем, что слой льда и снега, покрывающий вершину горы и содержащий в себе известковые соединения, будто бы начал светиться под действием электрического заряда облаков. Поэтому фотопластинка оказалась способной воспринять изображение даже ночью.

Это объяснение лженаучно, и едва ли нужно добавлять, что Рентген был решительно против него. Но Рентгену приходилось отстаивать свой приоритет не только перед жившими с ним в одно время учеными, но и перед умершими. Его как-то даже обвинили в том, что он позаимствовал свое открытие у какого-то покойного немецкого барона Карла Рейхенбара!

.... И практика

В первое время после открытия лучей к ним относились как к чему-то таинственному, колдовскому. Люди со страхом рассматривали сфотографированное изображение «руки без мяса», делая самые нелепые предположения относительно использования новых лучей Газеты печатали карикатуры, показывавшие, что будет, если таинственные икс- лучи найдут себе применение: даже, мол, интимная жизнь людей за толстыми стенами домов станет доступной для наблюдения.

Однако, пока шли газетные споры и кривотолки вокруг открытия Рентгена, ученые думали об использовании этого открытия. Наиболее практичными оказались медики. Им сразу стала ясна громадная польза для медицины свойства икс-лучей просвечивать тела. Впервые медики получили возможность делать операции не вслепую, а с открытыми глазами.

Вот первое сообщение об использовании в медицине икс-лучей.

«На снимках двух больных, подлежащих операции, было ясно видно повреждение левой руки одного мужчины, причиненное выстрелом из пистолета, а также место, где застряла пуля; снимок с девушки указал на местонахождение на ее левой руке уродливости».

Так рентгеновы лучи прочно стали спутником медиков. Рентгеновский аппарат породнился с медициной. Действительно, кто не знает слов «рентгеновский кабинет», «рентгеновский снимок»?

А вот еще пример первого практического использования рентгеновых лучей.

В газете «Русские ведомости» за 1896 г. была опубликована такая заметка'

«В МИРЕ НОВЫХ ЭФИРНЫХ ВИБРАЦИЙ»

НОВЕЙШЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ РАДИОГРАФИИ ПРИ ПОСРЕДСТВЕ ИКС-ЛУЧЕЙ

Как известно, все разновидности углерода — алмаз, графит, аморфный уголь — почти совершенно луче- прозрачны; стекло же, особенно тяжелое, содержащее в себе свинец, преимущественно применяемое для подделки бриллиантов, непрозрачно. Поэтому поддельный бриллиант при экспозиции рентгеновскими лучами дает на фотопластинке густую тень а настоящий — почти совсем незаметную»

Так открытие Рентгена вошло в жизнь людей. И именно с открытием икс-лучей начался новый этап в биографии атома. Сотни ученых всех стран стали лихорадочно повторять опыт Рентгена, изучать открытые им лучи. И ученым стало ясно, что та теория строения вещества, которая начала складываться в умах ученых, не дает ответа на вопрос о природе открытого Рентгеном явления, о характере этих лучей.

Чтобы до конца осмыслить открытие Рентгена, в первую очередь нужны были новые факты.

Как-то раз...

...Вильгельм Рентген получил письмо. Автор письма просил выслать ему несколько икс-лучей и научить, как ими пользоваться. Объясняя причину своей просьбы отправитель письма сообщал, что в его груди застряла револьверная пуля и он хотел бы при помощи икс-лучей выяснить где она находится

Рентген долго смеялся над этим письмом. И, наконец, ответил так: «К сожалению в настоящее время у меня нет в запасе икс-лучей. К тому же пересылка их — дело сложное. Поступим проще: пришлите мне Вашу грудную клетку!»

В законодательную палату американского штата Нью Джерси в 1896 г. депутатом Ридом был внесен на обсуждение

проект закона относительно недавно открытых икс-лучей. Автор законопроекта с полной серьезностью требовал запретить применение икс-лучей в ...театральных биноклях.

Будучи полным невеждой, он предполагал, что лучи Рентгена позволяют «проникать в душу» человека, и боялся за «чистоту нравов».

В этом же году одна из лондонских торговых фирм начала рекламировать белье, которое «предохраняло от проникновения страшных лучей».

1896 год. Февраль

«Явление радиоактивности — самая революционная сила технического прогресса за все время с тех пор, как доисторический человек открыл огонь»

АЛЬБЕРТ ЭЙНШТЕЙН

Что интереснее: строить мосты или изучать физику?

Такой вопрос возник перед молодым французским инженером Анри Беккерелем. когда он в возрасте 25 лет в 1878 г. окончил в Париже школу шоссейных дорог и мостов. И Беккерель после недолгих колебаний и раздумий решил заняться физикой.

Трудно сказать, что повлияло на его выбор. Возможно, это объяснялось тем, что Беккерель происходил из семьи потомственных физиков: отец и дед Беккереля были видными французскими учеными-физиками. А может быть, тем, что в то время исследованиями по физике занимались очень многие ученые. Ведь наука в то время уже заметно выросла.

Широкий размах получили исследования по механике, оптике, электричеству и другим отраслям физики. Велись усиленные теоретические исследования. И Беккерель поступил на должность помощника натуралиста в музей естественной истории в Париже. С этого времени жизнь Беккереля была неразрывно связана с физикой. Он работал на кафедре прикладной физики в училище искусств и ремесел. Затем занимал должность профессора в музее естественной истории и, наконец, стал профессором физики в Парижской политехнической школе. Здесь он работал до конца своей жизни.

В те годы ученые усиленно занимались изучением фосфоресценции Фосфоресценция — это способность некоторых веществ как бы запасать энергию солнечного света, а в темноте— отдавать ее. Беккерель очень интересовался этим явлением. Но его, как и многих ученых того времени, взволновало и заинтересовало открытие немецким ученым Рентгеном икс-лучей.

Беккерелю было хорошо известно, что один конец стеклянной трубки, испускавшей во время разряда невидимые икс-лучи, слабо светился. На это явление, известное многим ученым, никто на обращал особого внимания. В начале 1896 г. над явлением свечения стекла задумался Беккерель. У него возник вопрос: не связаны ли рентгеновы лучи с явлением свечения стекла из которого изготовлена разрядная трубка? Он начал исследования. Эти исследования привели ученого к очень важному открытию. И любопытно то, что это открытие было сделано в результате ошибки Беккереля.

Ошибочное сообщение

Беккерель решил выяснить, не испускают ли фосфоресцирующие вещества лучи, подобные рентгеновым. Ведь он занимался явлением фосфоресценции, и в его лаборатории была богатая коллекция светящихся минералов.

Зная, что рентгеновы лучи засвечивают фотопластинку, Беккерель рассуждал так. Если кусочек фосфоресцирующего вещества, предварительно подвергнутого действию сильного источника света, завернуть в плотную темную бумагу, а затем поместить этот сверток рядом с фотопластинкой. то пластинка должна засветиться испускаемыми

фосфоресцирующим веществом рентгеновыми лучами. Ведь ему было хорошо известно, что рентгеновы лучи свободно проходят через бумагу.

Совершенно случайно Беккерель для первых опытов взял из своей богатой коллекции минералов соль урана, фосфоресцирующую красивым желто-зеленым светом. Теперь эту соль нужно подвергнуть действию солнечного света. В тот февральский день над Парижем ярко светило солнце. Беккерель выставил соль урана за окно и подержал ее там некоторое время. Потом завернул соль в черную бумагу и положил ее на фотопластинку в темный шкаф, а затем проявил пластинку. И на фотопластинке получился четкий отпечаток кристаллов соли урана.

Казалось, все правильно: соль урана, освещенная солнцем и положенная на фотопластинку, действительно ее засвечивает. Он повторил опыт несколько раз. Результат был все тот же. Никаких сомнений в правильности своих опытов и выводов у Беккереля не было, и он решил поставить в известность парижских ученых о сделанном им новом открытии.

На заседании Французской академии наук в конце февраля 1896 г. он сделал сообщение о своих опытах. Все ученые с ним согласились, что фосфоресцирующие вещества испускают невидимые лучи и что эти лучи — рентгеновы. Однако в этом-то и заключалась ошибка Беккереля и его парижских коллег. Выяснить эту ошибку помог случай, происшедший в лаборатории Беккереля через несколько дней после сделанного им сообщения.

Если бы не пасмурный день...

Так как Беккерель использовал для освещения фосфоресцирующих веществ солнечные лучи, то, естественно, в пасмурные дни опыты не производились. В такие дни сотрудники лаборатории Беккереля занимались обычно проявлением тех фотопластинок, которые они не успели проявить в солнечные дни. Однажды один из лаборантов Беккереля случайно проявил пластинку, на которой лежала соль урана, не подвергавшаяся до этого действию солнечных лучей. К большому изумлению лаборанта и Беккереля, на этой фотопластинке получился точно такой же отпечаток соли урана, как и на тех пластинках, с которыми проводилась вся процедура опытов. Это было совсем непонятно.

Ведь было точно известно, что эта соль урана не подвергалась действию солнечных лучей, и тем не менее она засвечивала фотопластинку. Это очень насторожило Беккереля и в то же время сильно его смутило. Ведь он уже сделал сообщение перед парижскими учеными. По-видимому, поспешил. Тем не менее этот случай неопровержимо доказывал, что свечение фосфоресцирующих веществ и возникновение невидимых икс-лучей не связаны друг с другом.

Беккерель был настоящим ученым. И хотя он чувствовал себя немного неловко перед парижскими друзьями- коллегами за свое непроверенное сообщение, этот случай заставил его приняться за исследования с удвоенной энергией. Как говорится, дружба дорога, а истина дороже. Теперь он поставил перед собой задачу, противоположную той, которую решал раньше. Беккерель уже почти не сомневался в том, что невидимые лучи возникают не при облучении солнечным светом, а испускаются все время. Но это нужно было доказать. Для опытов он опять взял соль урана, но уже другую, которая не светилась. Не производя никакого освещения этой соли, он положил ее на фотопластинку. После проявления на пластинке опять получился отпечаток соли урана. Беккерель брал самые разнообразные соединения урана, в том числе и такие, которые годами лежали в темном месте, и получал один и тот же результат — пластинка засвечивалась. Он даже проделал такой опыт: между листком бумаги, на которой лежала соль урана, и фотопластинкой поместил нательный крестик. На проявленной фотопластинке образовались слабые контуры этого крестика. Теперь сомнения не было: соединения урана испускают какие-то невидимые лучи, не похожие на рентгеновы. Ведь последние возникали только при разряде в трубке, а соединения урана испускали эти новые лучи непрерывно. Другими словами, рентгеновы лучи получались искусственно, при помощи приборов, а лучи Беккереля испускались из соединения урана постоянно, в любых условиях, непрерывно.

Продолжая опыты, Беккерель установил, что открытые им лучи не отражаются и не преломляются. Они, так же как и лучи Рентгена, свободно проходят через вещества. При этом он установил, что эти лучи проходят через гораздо большие слои веществ, чем лучи Рентгена. Беккерель также заметил, что интенсивность испускаемых ураном лучей не зависит ни от температуры, ни от освещения и не меняется со временем... Было ясно, что эти лучи (их назвали беккерелевыми) представляют собой совершенно новое явление в природе. За открытие этого явления через несколько лет Беккерелю была присуждена Нобелевская премия.

Внутриатомный процесс

Открытие беккерелевых лучей вызвало не меньшую сенсацию, чем открытие рентгеновых лучей. Многих ученых заинтересовало это явление. В результате многочисленных исследований было установлено, что способность к излучению — это свойство самих атомов урана. Но пока еще ученым не была понятна сущность этого явления. Некоторое время спустя великий английский ученый Резерфорд высказал предположение, что открытое Беккерелем излучение сопровождает процесс распада атомов. Наблюдаемое явление неопровержимо говорило о том, что внутри атома происходят какие-то процессы, пока еще не известные ученым. Науке предстояло изучить эти процессы. Так, февральское сообщение Беккереля о своем ошибочном открытии положило начало новому этапу в биографии атома.

1897год. 29 апреля

Лондонское королевское общество аплодирует

конце апреля 1897 г. члены Лондонского королевского общества съезжались на одно из своих заседаний. Облаченные в мантии, они не спеша входили в мрачный зал с высокими стрельчатыми окнами. Рассаживаясь в старинных креслах с высокими спинками, они негромко переговаривались о теме заседания. Им предстояло выслушать важное сообщение своего коллеги, известного английского ученого Джозефа Джона Томсона. Со сдержанным интересом посматривали они на высокого и худощавого сорокалетнего человека, заканчивавшего последние приготовления к лекции.

Наконец, когда все заняли свои места, председательствующий предоставил слово Джозефу Томсону.

— Уважаемые джентльмены,— начал Томсон,— я имею честь ознакомить вас со своими последними работами, которые позволили мне установить, что мельчайшим носителем электричества является корпускула. Мне было бы весьма лестно, если бы вы разделили мое глубокое убеждение в существовании этой корпускулы и одобрили метод и результаты моих исследований по ее обнаружению. Я призываю вас также поддержать предложение о присвоении этой корпускуле названия «электрон».

И чем дальше рассказывал Томсон о своих исследованиях, тем яснее становилось ученым, что они являются свидетелями очень важного события, разрушающего многовековые представления о строении вещества и элементарности атома.

Ни один из присутствовавших не сомневался в правильности приведенных Томсоном доказательств существования электрона. Слишком очевидны были результаты опытов.

Нечасто в стенах зала заседаний Лондонского королевского общества раздавались аплодисменты. Достоинство и чопорное соблюдение старинных английских традиций не позволяли членам королевского общества шумно выражать свои симпатии докладчику. Но на этот раз традиции были нарушены. Под аплодисменты и шумное одобрение присутствующих Томсон закончил свой доклад.

Снова разрядная трубка

После открытий Рентгена и Беккереля было уже ясно, что атом имеет сложное строение, что он не является простой неделимой частицей, как это раньше предполагалось. Но ученые еще не знали, как устроен атом. Знали, что он сложный, но не знали, из чего он состоит. Первые попытки разгадать эту тайну и были сделаны Томсоном.

Томсона интересовали разряды в газах. В течение многих лет он занимался изучением явлений, протекающих в разрядных трубках, аналогичных тем, которыми пользовался Рентген в своих опытах. Возможности для изучения разряда значительно возросли после открытия рентгеновых лучей. Ведь был уже накоплен довольно большой экспериментальный материал. Томсон проводил опыты с разрядами в знаменитой Кавендишской лаборатории при Кембриджском университете. Под его руководством образовалась группа талантливых и впоследствии знаменитых физиков. В нее входили: Резерфорд, Ланжевен, Вильсон, Астон, Ленгмюр, Кулидж и др. Эта группа сделала много открытий в области газового разряда.

Она установила, что газовый разряд очень хорошо проводит электрический ток. Но было неясно — почему. Надо сказать, что еще в 1881 г. немецким физиком Германом Гельмгольцем было высказано предположение о существовании частицы, которая является носителем электричества. Английский физик Джон Стоней в 1890 г. назвал эту частицу «электрон». И это было не случайное название. «Электрон» по-гречески значит «янтарь». Еще несколько сот лет назад было известно, что если палочку из янтаря потереть сукном, то она начинает притягивать к себе кусочки бумаги. Каждый может проделать такой опыт, если у него найдется янтарная (или стеклянная) палочка. Потому еще с древних времен с янтарем связывали существование электричества. Отсюда и произошло название — электрон. И хотя ученые приняли гипотезу об элементарной частице — носителе электричества,— не было никаких доказательств ее существования.

Томсон проводил изучение газового разряда в так называемой трубке Крукса. Эта трубка представляет собой стеклянный баллон, на обоих концах которого впаяны электроды (отрицательный электрод называется катодом, положительный — анодом). Когда к этим электродам подводилось высокое напряжение, то в трубке возникал разряд. Поскольку через трубку с выкачанным воздухом протекал электрический ток, то было ясно, что есть какие-то носители электричества, переносящие электрические заряды от катода к аноду. В 1879 г. было установлено, что этими носителями являются частицы, летящие от отрицательного электрода к положительному. Их назвали катодными лучами. Томсон решил выяснить, что представляют собой эти лучи. Он сделал такой опыт. Рядом с трубкой, между электродами, параллельно направлению полета катодных лучей он поставил металлическую пластинку. Затем стал подводить к ней то положительное, то отрицательное напряжение и сразу заметил, что когда пластинка была заряжена положительно, то катодные лучи притягивались пластинкой, а когда — отрицательно, то катодные лучи отталкивались пластинкой. Этим опытом Томсон доказал, что катодные лучи представляют собой поток отрицательно заряженных частиц — электронов. Ведь мы знаем, что заряды одного знака отталкиваются, а противоположных знаков притягиваются. Продолжая опыты, Томсон установил, что масса этих частиц меньше одной тысячной массы атома водорода.

Об этом-то открытии Томсон и сделал сообщение в Лондонском королевском обществе. Это было 29 апреля 1897 г. И это было датой открытия первой элементарной частицы, входящей в состав атома.

Такова сила научного предвидения. Создав стройную систему химических элементов, русский ученый Менделеев предсказал существование новых элементов. И он оказался прав. Так и здесь. Существование элементарной частицы электричества -— электрона — было предсказано немецким ученым Гельмгольцем, а его существование доказано Томсоном. В дальнейшем мы еще не раз встретимся с подобными примерами гениального научного предвидения.

Открытие Томсоном электрона было расценено как настоящий триумф физической теории строения вещества. И недаром в 1906 г. Джозефу Томсону была присуждена Нобелевская премия. Исходя из этой теории, Томсон первым объяснил явление электропроводности наличием свободных электронов в веществе. Ряд других явлений, связанных с электропроводностью, он также правильно объяснял существованием свободных электронов.

1898год. Июль. Декабрь

«Является ли познание тайн природы выгодным для человечества, достаточно ли человечество созрело, чтобы извлекать из него только пользу, или же это познание для него вредоносно?

Я лично принадлежу к людям мыслящим, что человечество извлечет из новых открытий больше блага, чем зла».

ПЬЕР КЮРИ

Докторская диссертация

Перенесемся опять в Париж. Шло последнее десятилетие прошлого века. В Парижском институте физики работал молодой французский ученый профессор Пьер Кюри. Он в основном занимался изучением кристаллов. К 90-м годам, когда ему уже было 30 лет, Пьер Кюри выполнил ряд блестящих работ по изучению физических явлений в кристаллах.

В 1892 г. в Париж приехала молодая польская девушка Мария Склодовская. Она окончила в Варшаве гимназию и в течение нескольких лет работала учительницей. Но ее очень интересовала физика, и Мария решила получить высшее физическое образование в Париже. Там она слушала лекции в Сорбонне и посещала собрания физического общества. На одном из заседаний Пьер Кюри и Мария Склодовская познакомились. Вскоре они полюбили друг друга и в 1895 г. поженились.

В 1897 г. перед Марией Склодовской-Кюри встал вопрос о выборе темы для самостоятельного научного исследования. Она уже заканчивала курс обучения, и ей нужно было подумать о докторской диссертации.

Мария была уже знакома с работами Анри Беккереля. Но раньше она не очень задумывалась над этим нашумевшим явлением — испусканием ураном лучей. Под руководством своего мужа Пьера Кюри Мария, как и он, занималась изучением кристаллов, а эта тема не была связана с беккерелевыми лучами.

Но теперь, чем больше она перелистывала страницы научных журналов, подыскивая себе тему для диссертации, тем больше ее увлекало явление, открытое Беккерелем. В самом деле, откуда берется та энергия, которую непрерывно излучает уран? Какова природа этого излучения? Какие тайны природы скрыты за этим явлением? Мария Кюри снова и снова перечитывает статьи Беккереля. Постепенно ей становится ясно, что лучшей темы для докторской диссертации не найти. Ее особенно привлекало то, что, кроме работ Беккереля, о явлении испускания лучей ураном ничего не было опубликовано. Итак, решение принято.

И хотя Мария была не из тех людей, которые меняют свое решение, она все-таки решила посоветоваться со своим мужем. Ведь он старше ее, опытнее и, кроме того, самый близкий человек. Оказалось, что Пьер сам не раз задумывался над явлениями, связанными с беккерелевыми лучами. Поэтому решение жены он сразу же одобрил. Более того, он решил принять участие в этих исследованиях.

Итак, тема диссертации выбрана окончательно, задачи ясны. Теперь за дело.

>

Рождение всем известного термина

Мария Кюри начала опыты в лаборатории Парижского института физики. Прежде всего она стала выяснять, зависит ли излучение, испускаемое ураном, от внешних условий. Мария установила, что это излучение не зависит от вида химического соединения, в котором находится уран. Нагревание и охлаждение препарата с ураном также не влияло на интенсивность испускаемых лучей. Не влияло на него и то, находилось ли вещество с ураном в темноте или при сильном освещении. Интенсивность испускания беккерелевых лучей всегда и при всех условиях была одной и той же. Она зависела от количества урана, находящегося в соединении. Чем больше урана, тем больше интенсивность испускания лучей, и наоборот. И Мария Кюри пришла к выводу, что излучение — это свойство атомов урана.

Естественно, у нее возник вопрос: а нет ли других веществ, испускающих такие же лучи? После упорных поисков она нашла такое вещество. Им оказался торий. Он так же, как и уран, испускал лучи и примерно с такой же интенсивностью. Теперь стало ясно, что это явление присуще не только одному урану. Мария Кюри предложила назвать его радиоактивностью, а излучающие элементы — радиоэлементами.

Так появился новый термин — радиоактивность. И происходит он от латинского слова «радиус», что означает «луч». Этот термин прочно вошел в биографию атома. А термин «беккерелевы лучи» как-то не прижился. Сейчас его уже никто не употребляет.

Излучающий незнакомец

Мария Кюри решила теперь получить уран в чистом виде. Снова проведена серия многочисленных опытов, и почти чистый уран получен. Но странное дело: этот почти чистый уран излучает гораздо слабее, чем руда, из которой он извлекался. Проверили еще и еще раз. Получается то же самое. Супруги Кюри начали проверять интенсивность излучения различных минералов урана. И тут обнаружили, что излучение некоторых из них было сильнее, чем это должно быть, судя по содержанию в них урана.

Эта «ненормальность» в поведении различных минералов урана очень удивила супругов Кюри. Напрашивался вывод: значит, в руде, которую обрабатывала Мария Кюри, присутствовало какое-то другое вещество, излучающее сильнее, чем уран. Что же это за излучающий незнакомец? В том, что это был новый элемент, супруги Кюри не сомневались. Ведь все известные излучающие элементы были ими изучены. И Мария Кюри начала поиски этого незнакомца.

Снова начались многочисленные опыты. А они проводились так. Брали радиоактивное вещество и воздействовали на него различными химическими способами. Получались растворы. Растворы отбирались по степени радиоактивности. С наиболее радиоактивными растворами снова проводили химические реакции и снова производили отбор. Так были получены два разных химических раствора, не содержавших урана, но они, тем не менее, были радиоактивными.

Отсюда супруги Кюри сделали вывод: это был не один таинственный излучающий незнакомец, как раньше предполагалось, а два. Теперь нужно дать им имена. По праву первооткрывателя Мария Кюри предложила назвать один радиоэлемент полонием (в честь ее родины Польши), а другой — радием.

Сообщение об открытии полония супруги Кюри сделали в июле 1898 г., а радия — полгодом позже. Эти даты вошли в биографию атома, как даты большого открытия.

Находка в заброшенном сарае

Итак, полоний и радий открыты. Но их еще никто не видел. Ведь они пока находились только в растворах. А для того чтобы доказать, что они действительно существуют, нужно их выделить в чистом виде. Кроме того, просто было очень интересно увидеть эти элементы. Какие они, каков их цвет, вес, плотность и т. д.? Ведь все это необходимо знать для дальнейших исследований.

Но сразу возникли две проблемы: где найти помещение для этой большой работы и где достать урановую руду?

Первый вопрос разрешился довольно быстро, хотя и не совсем удачно. В одном из парижских дворов подыскали заброшенный дощатый сарай. В нем был асфальтовый пол, крыша стеклянная и к тому же дырявая. Была печка, но она совсем не давала тепла. Позднее Пьер Кюри как-то сделал в дневнике запись о том, что работа проводилась при температуре всего лишь шесть градусов выше нуля! Помещение, конечно, не подходящее для научной работы. Но энтузиазм и настойчивость этих двух скромных тружеников науки были настолько велики, что они без колебаний остановились на этом помещении.

Сложнее оказалось с урановой рудой. Она была очень дорогой, и супруги Кюри не могли купить на свои скромные средства достаточного количества этой руды. Тем более, что руда добывалась в Австрии. Из нее там извлекали уран, который в виде солей применялся для окрашивания стекол и фарфора. Мария и Пьер Кюри обратились с просьбой к австрийскому правительству продать им несколько тонн отходов руды. Этому посодействовала Венская академия наук, и супруги Кюри совсем дешево купили нужное им количество отходов.

Началась титаническая работа по выделению радия и полония в чистом виде. Все дни и вечера в течение долгих четырех лет супруги Кюри почти не выходили из своего жалкого сарая. «Это был изнурительный труд,— вспоминает Мария Кюри,— переносить мешки и сосуды, переливать жидкости из одного сосуда в другой, несколько часов подряд мешать кипящий материал в чугунном тазу».

Но работа продолжалась, несмотря на холод, сырость и неудобства. Через некоторое время стало понятно, что полоний содержится в гораздо меньших количествах, чем радий. И чтобы выделить полоний в чистом виде, потребовалось бы переработать сотни, а может быть тысячи, тонн руды. Это супругам Кюри было не под силу. И они решили выделять радий.

Работа медленно подвигалась вперед. Прозрачные растворы становились все более и более радиоактивными. И что было волнующим — они светились! Они светились красивым бледно-голубым цветом.

«Наши драгоценные продукты,— писала Мария Кюри,— для которых у нас не было хранилища, были разложены на столах и досках, со всех сторон были видны их слабо светящиеся точки, казавшиеся висящими в темноте; они всегда вызывали у нас волнение и восхищение».

И упорный труд ученых был вознагражден. Наконец они получили белый тусклый порошок, очень похожий на поваренную соль. Это был радий в чистом виде. И сколько же его было? Всего лишь одна десятая грамма. И это за четыре года работы!

Недаром Маяковский сравнивал с добычей радия поэзию:

«Поэзия —

та же добыча радия.

В грамм добыча,

в год труды.

Изводишь,

единого слова ради,

Тысячи тонн

словесной руды».

подсчитали, что тепло, которое запасено в одном грамме радия, равно количеству тепла, выделяющегося при сгорании полтонны угля. Откуда же бралась энергия? Пока еще не было ясно. Но было очевидно, что это выделение энергии связано с внутриатомными процессами, внешним проявлением которых была радиоактивность.

Таким образом, только с открытием радия были получены первые данные о том, что внутри атома содержится великая сила. Разгадать ее и научиться ею пользоваться— такова была задача науки.

Как-то раз...

Приехавшие в Лондон после открытия радия и полония Мария и Пьер Кюри были приглашены на блестящий банкет, устроенный в их честь английскими аристократами.

Мария и Пьер, очень скромно одетые, никогда не бывавшие на светских приемах, чувствовали себя очень стесненно. Мария, у которой не было даже обручального кольца, с неподдельным интересом разглядывала драгоценности, украшавшие светских женщин. Но вдруг она с удивлением заметила, что и Пьер внимательно разглядывает эти сверкающие бриллианты, жемчуг, золото.

Когда они вернулись домой, Мария спросила у мужа о причине столь странного поведения его на банкете.

— Не зная, чем заняться,— ответил Пьер,— я придумал себе развлечение: стал высчитывать, сколько лабораторий можно построить за камни, обвивающие шею каждой из присутствующих дам.

1899 год

Чего не заметил Беккерелъ

Открытие явления радиоактивности взбудоражило умы ученых. Во всех физических лабораториях мира только и говорили о таинственных лучах. Но что представляют они собой, было неясно. Путь к открытию тайны лежал через исследование этих лучей. Основные свойства лучей были быстро изучены. Они засвечивали фотопластинки, хорошо проходили сквозь тонкие слои веществ, но задерживались толстыми. Под их действием воздух становился проводником электрического тока.

Но что представляли собой лучи, никто не знал. Попробовали воздействовать на них электрическими и магнитными полями. Оказалось, что под их действием лучи отклонялись в сторону: положительный заряд притягивал, отрицательный — отталкивал. Беккерель, который первым проделал этот опыт в 1899 г., решил, что лучи, испускаемые ураном и радием, состоят из отрицательно заряженных частиц. И он был прав, но только частично: ученый не заметил еще два сорта лучей.

Первая разгадка тайны

В Англии в это время изучением лучей занимался впоследствии знаменитый английский физик Резерфорд. Это был замечательный ученый, вписавший много ярких страниц в биографию атома. Мы о нем еще расскажем. А в тот год (1899) он работал под руководством своего учителя Джозефа Томсона и только еще начинал свою научную деятельность. Учитель и ученик поставили перед собой цель — найти ключ к решению задачи о строении вещества и о природе электричества. Для достижения этой цели они предприняли тщательное изучение лучей.

Резерфорд решил выяснить, чем отличаются друг от друга рентгеновы и беккерелевы лучи. Для этого он воздействовал на лучи магнитным полем. Опыт показал, что беккерелевы лучи под действием магнитного поля отклоняются, а рентгеновы — нет. Затем Резерфорд поставил на пути беккерелевых лучей тонкую алюминиевую пластинку и обнаружил, что интенсивность излучения резко уменьшилась. На пути прошедших через пластинку лучей он поставил опять точно такую же пластинку. Интенсивность лучей еще больше уменьшилась, но в значительно меньшей степени, чем в первом случае. Это навело Резерфорда на размышление: ведь если бы беккерелевы лучи были одного сорта, то после прохождения пластинок одинаковой толщины токи ослаблялись бы в одно и то же число раз. Полученные результаты не подтверждали этого. Значит, решил Резерфорд, в состав беккерелевых лучей входят два сорта лучей. Лучи одного сорта, которые проходят через алюминиевую пластинку, он назвал бета-лучами, а лучи, отсеивающиеся пластинкой,— альфа-лучами. Это и была та часть излучения, которую не заметил Беккерель. Альфа-лучи вели себя противоположно бета-лучам. В то время как бета- лучи притягивались электрическим полем, альфа-лучи отталкивались этим же полем в противоположную сторону. И наоборот. Следовательно, если бета-лучи представляют собой отрицательно заряженные частицы, то альфа-лучи являются потоком положительно заряженных частиц.

Но Резерфорд не заметил еще одну часть беккерелевых лучей. Английский физик Виллард вскоре обнаружил ее. Эти лучи уже не отклонялись ни магнитным, ни электрическим полями. Так же вели себя и рентгеновы лучи. Значит, и те, и другие состояли из незаряженных частиц. Виллард назвал их гамма-лучами.

Итак, завеса над тайной беккерелевых лучей приоткрылась. Ученые установили, что эти лучи сложные. И состоят они из альфа-, бета- и гамма-лучей.

1900 год

Вот так штука!

Резерфорд продолжал изучать радиоактивность.

Но теперь он уже работал с радием. Не без труда ученый достал мизерное количество радиевого W препарата. Великие и бескорыстные труженики науки Мария и Пьер Кюри прислали Резерфорду немного радиевой соли. А ведь у них самих ее было так мало...

Тогда уже стало известно, что лучи радия ведут себя точно так же, как и беккерелевы лучи. Только первые намного интенсивнее. Значит, эти лучи также состояли из альфа-, бета- и гамма-лучей. Но поскольку радиевые лучи намного интенсивнее, то с ними легче проводить опыты.

Теперь Резерфорд стал изучать природу радиевых лучей. И точно установил, что альфа- и бета-лучи состоят соответственно из положительно и отрицательно заряженных частиц.

Потом он заинтересовался возникновением явления проводимости воздуха под действием радиевых лучей. А не собрать ли отдельно воздух из пробирки, в которой находится соль радия, и проверить его? Сказано — сделано. Он отобрал воздух из пробирки и проверил его радиоактивность. Но что это? Радия нет, а воздух продолжает излучать лучи. Вот так штука! Но прошло несколько дней, и этот воздух перестал излучать. Удивительно! Снова загадка.

Если бы знали алхимики...

Но при чем тут алхимики? Ведь мы уже добрались до XX в. А об алхимиках уже тогда вспоминали не более, как о курьезном эпизоде в биографии атома.

Но дело в следующем. Когда Резерфорд обнаружил, что воздух, взятый из пробирки с радием, излучает так же, как и радий, он подумал: а не содержит ли этот воздух какой-то радиоактивный невидимый газ? На эту мысль его натолкнул сразу же вспомнившийся случай, о котором перед этим сообщил американский ученый Оуэнс. Оуэнс изучал радиоактивность радия. Но вдруг неожиданно открылась форточка, подул сквозняк и излучение куда-то пропало. Не мог же легкий ветерок сдуть лучи? Сквозняк мог сдуть только излучающий газ. Значит, надо искать этот газ в воздухе, который взят из пробирки с радием. Целый год бился Резерфорд над поисками таинственного газообразного вещества. Дело осложнялось тем, что после отбора воздуха из пробирки с радием этот газ через несколько дней исчезал. Исчезал без всяких следов, без остатка.

Много раз отбирал Резерфорд воздух из объема, в котором находился радий. И каждый раз этот воздух быстро терял радиоактивность. И Резерфорд почти уже не сомневался в том, что из твердого радия получается какой-то радиоактивный газ.

Терпение и настойчивость пытливого и талантливого ученого победили. Исчезающий газ был обнаружен. Это был новый химический элемент.

Резерфорд доказал, что этот элемент образуется из радия. Он назвал его эманацией (т. е. истечением) радия. Вскоре этот газ получил название — радон. Радий непрерывно выделяет радон, который, как и радий, является радиоактивным.

И еще. Резерфорд в том же 1900 г. высказал правильную мысль о том, что альфа-лучи, испускаемые радием, представляют собой поток несущихся с огромной скоростью атомов гелия — одного из самых легких элементов. Через несколько лет он это доказал простым опытом.

Так впервые было открыто самопроизвольное превращение одного химического элемента — радия — в другие химические элементы — радон и гелий.

Ну, как тут не вспомнить средневековых алхимиков! Ведь они мечтали о превращении одних элементов в другие.

1901год. 3 июля

«Радий я люблю, но сердит на него!»

С этими словами запыхавшийся Анри Беккерель вбежал в квартиру к своим парижским друзьям — Марии и Пьеру Кюри. Что же так взволновало знаменитого французского ученого? Чем мог его обидеть радий?

Дело в том, что накануне Беккерель нес в жилетном кармане пробирку с радием, и на его теле, там, где находилась пробирка, образовался ожог. Это и рассердило ученого. Но он зря обиделся на радий. Радий и не мог вести себя иначе. Это было одно из удивительных свойств излучения радия — воздействовать на живую ткань. Физиологическое воздействие излучения было замечено еще годом раньше немецкими учеными Вальховом и Гизелем, которые тоже изучали явление радиоактивности.

Этим сразу же заинтересовался Пьер Кюри. Еще бы! Ведь радий — детище его и Марии. И если их детище ведет себя столь необычно, следует выяснить причину такого странного поведения! Не обращая внимания на опасность эксперимента, Пьер Кюри привязал к своему предплечью пробирку с радием и проносил ее так в течение десяти часов. И вот что он потом записал: «Кожа покраснела на поверхности в шесть квадратных сантиметров; она имеет вид ожога, но не болит или болезненна чуть-чуть. Через некоторое время краснота, не распространяясь, начинает становиться интенсивнее; на двадцатый день образовались струпья, затем рана, которую лечили перевязками».

Рана зажила только через два месяца.

Анри Беккерель опубликовал результаты своего невольного эксперимента вместе с наблюдениями своего друга Пьера Кюри 3 июля 1900 г. Так эта дата вошла в биографию атома, как начало новой отрасли науки — радиационной биологии, или, сокращенно, радиобиологии. А для супругов Кюри, и особенно для Марии, это открытие имело огромные последствия. И вот почему.

«Его величество радий»

Как, только было обнаружено физиологическое действие лучей радия, этим явлением тотчас же заинтересовались французские врачи. Может быть, эти лучи окажутся полезными для медицины? Пьер Кюри охотно откликнулся на предложение врачей принять участие в исследованиях над животными и даже дал врачам немного радиевых препаратов. После успешно проведенных опытов над животными решили попробовать лечить лучами радия больных.

Оказалось, что лучи радия хорошо вылечивают некоторые кожные болезни, опухоли и даже отдельные формы рака. По имени супругов Кюри такой метод лечения был назван кюритерапией. Только этими лучами нужно пользоваться осторожно. В больших дозах они губительно действуют на здоровую ткань. Ожоги на теле у Беккереля и Пьера Кюри образовались потому, что они подвергались очень сильному облучению радиевыми лучами. В малом же количестве, как было установлено, они действуют губительно только на нездоровые клетки тела. Раковые клетки, например, под действием лучей разрушались значительно быстрее, чем здоровые.

Так было выяснено, что лучи радия могут оказаться полезными для человека.

Ну, а дальше легко себе представить, что получилось. Когда люди узнали, что лучами радия можно лечить ранее трудно излечимые и даже совсем неизлечимые болезни, на радий сразу поднялся спрос. А раз есть спрос, значит, на производстве радия можно крупно заработать.

Начались лихорадочные поиски залежей руды, содержащей радий. Строились обогатительные фабрики, рудники. Как из-под земли, вырастали заводы для выделения радия, изготовления медицинской аппаратуры для кюритерапии, медицинские кабинеты.

Но радия на Земле мало. Очень мало. Десятки тонн руды нужно переработать, чтобы выделить доли грамма радия. Но чем больше радия добывалось, тем дороже он становился. Один грамм радия вскоре стоил 750 тыс. франков. Наживаясь на больных людях, капиталисты непрерывно повышали на него цену. Например, за четыре года цена на радий в Германии поднялась в 30 раз! Один грамм стоил в Германии 300 тыс. марок. Он стал самым дорогим веществом на свете.

Из-за популярности и высокой стоимости радий стал выступать в торговле как самостоятельная личность. На бланках одного из заводов для производства радия, например, было напечатано:

«СОЛИ РАДИЯ — РАДИОАКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА».

Адрес для телеграмм: Радий—Ножан-сюр- Марн».

Ну, просто его величество радий!

>

«Это противно духу науки-..»

Когда возникла потребность в промышленном извлечении радия, оказалось, что никто не знал, как извлекать радий из руды. Никто, кроме Марии и Пьера Кюри. Супруги четыре года потратили на то, чтобы найти способ его извлечения. У них сохранились записи, формулы, наблюдения. Только они могли рассказать секреты получения этого чудесного излучающего вещества. И поэтому только к ним и стали обращаться предприниматели с просьбой за огромные деньги открыть им секрет извлечения радия. Вот что рассказывает об этом Ирен Кюри, дочь Марии и Пьера Кюри, в будущем жена всемирно известного ученого Фредерика Жолио-Кюри.

«Как-то воскресным днем в домике на бульваре Келлермана Пьер излагал своей жене создавшееся положение вещей. Только что почтальон принес ему письмо из Соединенных Штатов. Пьер внимательно прочел его, сложил и бросил на письменный стол.

— Надо бы нам поговорить о нашем радии,— начал он спокойным тоном.— Теперь совершенно ясно, что производство радия широко распространится. Вот как раз послание из Буффало. Тамошние техники намереваются создать завод для добычи радия и просят меня дать им сведения.

—Дальше?—спрашивает Мария, не проявляя большого интереса к теме разговора.

—Дальше — у нас есть выбор между двумя решениями этого вопроса. Описать во всех подробностях результаты наших исследований, включая и способы очистки...

Мария утвердительно кивает головой и быстро говорит:

—Ну да, конечно.

— Или же,— продолжает Пьер,— мы можем рассматривать себя как собственников, как «изобретателей» радия. В таком случае, прежде чем опубликовать то, каким способом ты обрабатывала урановую руду, надо запатентовать эту технику и обеспечить свои права на заводскую добычу радия во всем мире.

Он делает усилие, чтобы вполне объективно уточнить положение. Если, произнося мало ему свойственные слова — «запатентовать», «обеспечить свои права», его голос звучал в тоне едва заметного презрения, то это не вина Пьера.

Несколько секунд Мария раздумывает. Потом говорит:

—Нельзя. Это противно духу науки.

Пьер сознательно настаивает:

—Я тоже так думаю... но не хочу, чтобы мы приняли это решение легкомысленно. Жизнь у нас тяжелая, и надо опасаться, что она всегда такой и будет. А у нас есть дочь. Возможно, что у нас будут еще дети. Для них, да и для нас патент — это деньги, богатство. Это обеспеченная жизнь в довольстве, отсутствие забот о заработке.

С легким смешком он указывает еще на одну вещь, от которой ему тяжело отказываться.

—Мы могли бы иметь отличную лабораторию.

Мария смотрит в одну точку. Она практически обдумывает вопрос о выгоде, о материальном вознаграждении... И почти тотчас отвергает его:

—Физики публикуют результаты своих исследований всегда бескорыстно. Если наше открытие будет иметь коммерческое значение, то как раз этим не следовало бы пользоваться. Радий будет служить для лечения больных людей. И мне кажется невозможным извлекать из этого выгоду.

Мария не пытается убеждать мужа. Она хорошо понимает, что о патенте Пьер заговорил лишь для очистки совести».

И нужно ли после этого рассказывать, как поступили эти бескорыстные труженики науки. Секрет добычи радия был ими обнародован.

Трагический конец

Но печальна дальнейшая судьба Пьера и Марии Кюри. Талантливый ученый-физик, гордость французского народа и мировой науки, трагически погиб весной 1906 г. в расцвете своего таланта. Переходя улицу в Париже, он, увлеченный новыми идеями и потому рассеянный, не заметил, как на него двигалась тяжелая повозка. А когда заметил, было поздно. Пьера Кюри не стало.

Тяжелое горе не сломило Марию Кюри. Она стала всемирно известной ученой, дважды лауреатом Нобелевской премии и лауреатом других почетных премий, почетным членом многих академий. Но Мария по-прежнему была скромной, обаятельной женщиной, женщиной, «влюбленной в физику». Не одно поколение ученых воспитала она. И среди ее учеников — Фредерик Жолио-Кюри. Но о нем позже.

Долголетнее обращение Марии с радиоактивными веществами и особенно четыре года титанической работы в заброшенном сарае дали о себе знать. У нее развилась лучевая болезнь, от которой она скончалась 3 июля 1934 г. Это был первый в истории человечества случай смерти от страшной лучевой болезни.

Записная книжка

В 1958 г. на Всемирной выставке в Брюсселе посетители французского павильона задерживались у одного совсем незаметного стенда. Они подолгу стояли перед ним в полном молчании.

Перед ними лежала записная книжка Марии Кюри. Рядом с книжкой находился счетчик радиоактивности. Почти шестьдесят лет прошло с тех пор, как Мария заполняла формулами эти, теперь уже пожелтевшие и пришедшие в ветхость, листки. А счетчик все считает и считает огромное количество частиц, испускаемых радием. Не зная еще смертоносного действия лучей, Мария Кюри, заполнявшая страницы записной книжки, была не осторожна с радием. И постепенно книжка загрязнялась небольшим количеством этого элемента. Она будет излучать многие сотни лет. Ведь только через 1600 лет радиоактивность радия уменьшается вдвое. Еще через 1600 лет — опять вдвое. Таков так называемый период полураспада радия.

В 1955 г. зять Марии и Пьера Кюри всемирно известный французский ученый Фредерик Жолио-Кюри решил послать листок из записной книжки Марии Кюри на Международную выставку по радиоактивности. Ему пришла в голову мысль приложить фотобумагу к одной из страничек книжки. Он это сделал. После проявления фотобумага оказалась густо усыпанной черными точками. Это были места радиоактивных загрязнений на странице записной книжки Кюри! Но в правом нижнем углу черные точки четко образовывали овал, по форме напоминающий отпечаток пальца человека. С глубоким волнением разглядывал Жолио Кюри этот отпечаток пальца. Размер его был мужской. Значит, этот след пальца Пьера Кюри. Как же сильно были заражены радиоактивными веществами руки Пьера Кюри, если даже через шестьдесят лет радиоактивный след на бумаге от прикосновения его пальца дает ясный и четкий отпечаток!

Поэтому еще для многих и многих поколений людей записная книжка Марии Склодовской-Кюри будет служить символом бескорыстного труда во имя использования энергии атома на благо человека.

Как-то раз...

...Мария Кюри получила письмо. В нем лежало извещение, что супругам Кюри и Анри Беккерелю за открытия в области радиоактивности присуждается по половине Нобелевской премии — 70 тыс. франков.

Несмотря на громкую славу, приглашения на банкеты, газетную шумиху вокруг их имени и сотни опубликованных фотографий, супруги Кюри были очень бедны. Девизом Марии было помогать до конца своей жизни всем, кто нуждается. Она помогала многим, даже незнакомым. И в результате у супругов Кюри никогда не было денег.

Поэтому она решила расходовать деньги из Нобелевской премии только на самое необходимое. И первое, что она сделала,— заменила в одной комнатке их скромной квартиры выцветшие обои на новые.

1903 год

«Каждое новое открытие не является пределом, дальше которого идти нельзя, а наоборот, служит проспектом, ведущим в новые, еще не исследованные страны. И пока наука будет существовать, будет существовать великое множество великих проблем, исключая всякую опасность наступления когда-либо эпохи безработицы для физиков».

ДЖОЗЕФ ТОМСОН

Пудинг с изюмом

Причем здесь пудинг с изюмом?» — спросите вы. Немного терпения, и все станет ясно. Прошло шесть лет с того момента, как Томсон доказал существование мельчайшей отрицательно заряженной частицы электрона. За эти шесть лет было сделано много новых открытий о тайнах мира атомов. Все эти годы английский ученый Томсон внимательно следил за открытиями других физиков, думал, анализировал, сопоставлял.

Уже было неопровержимо доказано, что одна часть излучения, испускаемого ураном, торием, радием и другими радиоактивными элементами, состоит из электронов, тех самых электронов, которые открыл Томсон в 1897 г. Раз электроны вылетают из атомов, значит, они входят в состав атомов. Это было еще одно подтверждение сделанного Томсоном в 1897 г. вывода о том, что электроны входят в состав атома любого элемента, т. е. что атом представляет собой сложное образование.

Но электроны, как утверждал Томсон, не связаны неразрывно с атомом. При некоторых условиях они могут оторваться от него и существовать самостоятельно. Такие оторвавшиеся электроны, которые, в частности, имелись в газовых разрядах, и называются свободными электронами. Продолжая исследования строения атома, Томсон предложил

Автор первой модели атома Джозеф Джон Томсон со своими учениками Ленгмюром (слева) и Кулиджем (справа), впоследствии известными физиками.

свою модель атома. Эта модель долгое время называлась моделью атома по Томсону. В чем же она заключалась?

Он предположил, что атом представляет собой облако материи, имеющей положительный заряд. Это облако имеет форму сферы, в которую вкраплены электроны. «Что- то вроде пудинга с изюмом», как сказал однажды Томсон, когда его спросили о строении атома. Сумма всех положительных зарядов равна сумме отрицательных, а в целом атом нейтрален. При этом электроны, как предполагал Томсон, расположены в атоме симметрично, но под действием внешних условий, например под действием электрического поля, они могут смещаться в сторону, колебаться около некоторого положения равновесия. Однако через несколько лет было доказано, что модель атома Томсона неправильна. Уже в то время, когда Томсон создавал свою модель, наблюдались явления, которые противоречили теории Томсона. Но все-таки, несмотря на свою неправильность, модель строения атома по Томсону сыграла важную роль в биографии атома.

Прежде всего Томсон впервые экспериментально доказал, что атом — это сложная система. Он разрушил многовековое представление об элементарности и о неразложимости атома. Большое значение также имело то, что модель Томсона с физической точки зрения объяснила периодическую систему элементов Менделеева, объяснила химические реакции. Томсон показал, что химические реакции происходят за счет электронов. Но мысль Томсона шла дальше. По своим воззрениям он был материалистом. Он считал, что процесс познания природы есть процесс бесконечный и что никогда не будет конца познаниям тайн атома.

Его слова, приведенные в качестве эпиграфа к этому разделу в биографии атома, очень правильные слова.

Развитие науки об атоме после создания модели строения атома Томсоном и современные исследования атома говорят о том, что в этом Томсон был глубоко прав.

1905 год. 30 сентября

«Всю свою жизнь он работал неутомимо в интересах приложения науки к мирным целям. Он был деятелем науки во имя мира».

ЧЖОУ ЭНЬ-ЛАЙ

«... Величайший ученый нашей эпохи, искавший истину и не знавший компромиссов с неправдой и злом».

ДЖАВАХАРЛАЛ НЕРУ

Референт патентного бюро

Многим жителям швейцарского города Берна весной 1902 г. неоднократно попадалось на глаза небольшое объявление, написанное на клочке бумаги и расклеенное на заборах: «Альберт Эйнштейн, окончивший политехникум, дает уроки физики всем желающим по три франка за час».

Такое объявление мог дать только очень нуждающийся человек. Три франка за час — это совсем немного. Но, даже несмотря на эту небольшую плату, никто не приходил. Правда, когда тебе 23 года и ты здоров и полон энергии, еще не очень утомительно вновь и вновь ходить по узким улицам столицы Швейцарии в поисках работы. Альберт стучался в двери многих контор, школ, учреждений. Все было напрасно — учитель физики никому не требовался. Но все-таки нужно же на что-то жить! Родители его, жившие в Италии, уже не могли присылать ему денег. Дела отца сильно пошатнулись, родители сами бедствовали. Да и гордость не позволяла просить у их помощи. Как-никак он уже взрослый человек; в его кармане диплом об окончании политехникума.

Наконец счастье улыбнулось. В учреждении под вывеской «Бернское патентное бюро» Альберту предложили работу. Нужен был референт или официально «эксперт третьего класса». Оклад 120 франков в месяц. В обязанность

Референт патентного бюро в Берне А. Эйнштейн.

эксперта входило рассмотрение заявок на изобретения, рассылка сделанных по ним заключений. Пожалуй, это даже интересно. Да и нет другого выбора. Итак, решено. Референт так референт.

Сидя за конторкой патентного бюро, почти механически записывая краткие заключения на многочисленные проекты о создании «перпетуум мобиле» — вечного двигателя,—молодой Эйнштейн по-прежнему напряженно размышлял о проблемах физики.

Обладая выдающимися математическими способностями, проявившимися у него еще в школьные годы, Эйнштейн приучил себя к напряженному мышлению. И та, во многом механическая, работа, которую он выполнял в патентном бюро, почти не мешала его размышлениям.

А поразмыслить было над чем. Не проходило года, чтобы не было сделано нового открытия в физике. Давно уже прошло то время, когда представления ученых о строении мира носили только характер предположений или догадок. Теперь мысли ученых облекались в форму строгих математических доказательств и тончайших физических экспериментов.

Крупнейшие открытия, связанные с явлением радиоактивности, дали толчок к развитию физической теории строения вещества.

Об этом и думал Эйнштейн, сидя за конторкой патентного бюро. Формула за формулой ложилась на листки бумаги после того, как у него в голове складывалась какая- либо законченная, сформировавшаяся мысль.

Несколько своих небольших работ он послал в научный журнал «Анналы физики». Их опубликовали. 30 сентября 1905 г. вышел очередной номер берлинского журнала «Анналы физики». В заголовке одной из статей стояло: «К электродинамике движущихся тел». Под статьей была подпись — Альберт Эйнштейн. Эта дата стала днем рождения знаменитой теории относительности, совершившей величайший переворот в представлении человека о природе вещей.

Новая теория заставила ученых по-иному взглянуть на проблемы, которые казались давным-давно решенными.

Так повседневные наблюдения сделали для нас несомненным закон сложения скоростей. В чем он заключается?

Предположим, вы едете в поезде. Если вы пройдете по вагону в направлении движения поезда, то ваша скорость движения относительно вагона сложится со скоростью вагона относительно Земли. Если же пойдете вдоль вагона в противоположном направлении, то вычтется. Это очевидно каждому. Однако не следует забывать, что мы имеем дело с очень небольшими скоростями. Ведь даже самые быстрые ракеты пролетают всего лишь несколько километров в секунду, в то время как скорость заряженных частиц, испускаемых радиоактивными веществами, измеряется тысячами километров в секунду. А скорость света равна 300 тысячам километров в секунду. Возникает, естественно, вопрос: будет ли закон сложения скоростей справедлив при скоростях, близких к скорости света? Ответ на него и содержится в ставшей знаменитой статье Альберта Эйнштейна, оказалось, что при таких больших скоростях законы считавшейся незыблемой механики, в том числе и закон сложения скоростей, перестают быть верными. Величайшая заслуга Эйнштейна состояла в том, что он открыл законы, которыми объясняются процессы, происходящие при любых скоростях. Естественно, закон сложения скоростей в механике Эйнштейна стал значительно более сложным, чем в классической механике. Как и следовало ожидать, оказалось, что в случае малых скоростей новая механика Эйнштейна совпадает с классической.

Трудно переоценить значение этой работы Эйнштейна. Дальнейшее развитие атомной физики тесно связано с изучением взаимодействия вещества с частицами, обладающими громадными скоростями. Ученые получили возможность не только правильно описывать такого рода взаимодействия, но и рассчитывать гигантские установки для получения высокоскоростных частиц. Такие установки, называемые ускорителями, используются для бомбардировки атомов, и расчет этих установок связан в первую очередь с теорией относительности Эйнштейна.

Основная формула атомного века

В том же 1905 г. Эйнштейн опубликовал в журнале «Анналы физики» еще одну статью. Она называлась «Зависит ли инертность тела от содержания в нем энергии?» Всего три страницы журнального текста занимала статья, но она стоила многих томов этого старого физического журнала.

Статья явилась продолжением работы Эйнштейна над теорией относительности и содержала очень важный для биографии атома вывод из этой теории. Он касался взаимосвязи между массой любого тела и содержащейся в нем полной энергией.

Эйнштейн писал тогда: «...Я пришел к выводу, что масса является мерилом всей содержащейся в телах энергии. Заметным образом убыль массы в связи с выделением энергии должна наблюдаться у радия...»

До Эйнштейна физики рассматривали вещество и энергию отдельно друг от друга. Веществом считали все существующие в природе тела, а энергией — все то, что может сообщать телу способность совершить какую-то работу (свет, тепло и т. п.).

Великий русский ученый Ломоносов открыл закон, что вещество не может исчезать или возникать вновь. Это был закон сохранения вещества. Значительно позднее, а именно в 40-х годах XIX в., было установлено, что существует закон сохранения энергии. Энергия не может исчезать или возникать из ничего. Она только переходит из одной формы в другую.

Эйнштейн связал воедино два понятия — вещество и энергию. Каждому количеству вещества соответствует определенное количество энергии Е. Между ними существует зависимость, определяемая формулой

Е = mс^2.

Это и есть основная формула атомного века. За пять лет до создания теории Эйнштейна, в 1900 г., замечательный русский физик Николай Петрович Лебедев опытным путем пришел к выводу о взаимосвязи между энергией света и его массой.

Но Лебедев рассматривал только частный случай, а Эйнштейн получил универсальную зависимость. Энергия Е, содержащаяся в теле, пропорциональна его массе т. И множителем пропорциональности является скорость света, взятая в квадрате.

Мы знаем, как велика скорость света —300 тысяч километров в секунду. Как же велика должна быть энергия, заключенная даже в маленьком кусочке вещества? Расчет показывает, что в одном грамме вещества содержится энергия, равная примерно двадцати триллионам калорий. Насколько велика эта величина, вы можете судить из следующего. Электроэнергия, вырабатываемая в настоящее время в год всеми электростанциями во всех странах мира, эквивалентна энергии, содержащейся всего в нескольких десятках килограммов вещества. Другими словами, если бы можно было выделить и целиком использовать энергию, скрытую в веществе, то для удовлетворения потребностей человечества в энергии потребовалось бы всего несколько десятков килограммов вещества.

Научиться использовать эту колоссальную внутриатомную энергию — такова была дальнейшая задача науки после Эйнштейна. Как ученые начали решать эту задачу, мы расскажем дальше. Но только оговоримся сразу. Наука пока не в силах до конца использовать энергию, содержащуюся в веществе. Даже использование атомной энергии в наше время — это в сущности использование только очень небольшой, почти ничтожной части этой энергии. А как использовать ее полностью — пока неясно.

Жизнь, достойная подражания

Долгую и трудную жизнь прожил Альберт Эйнштейн. Его жизнь служит примером не только беззаветного служения науке, но и примером борьбы ученого-материалиста за использование достижений науки только для блага человечества.

После публикации первых статей молодого и никому неизвестного ученого-самоучку сразу заметили видные ученые. Особое внимание на него обратил немецкий ученый Макс Планк. Познакомившись с работами Эйнштейна, Планк назвал Эйнштейна «величайшим физиком нашего времени».

Но признание и широкая известность к Эйнштейну пришли не сразу. Только через три года Эйнштейн получил возможность читать необязательный курс лекций по теории излучения в Бернском университете. Необязательный курс лекций не оплачивался. И Эйнштейн был вынужден продолжать службу в патентном бюро. Через год он был приглашен в Цюрихский университет, где читал лекции о роли атомной теории в новейшей физике. Затем последовало приглашение занять кафедру в Пражском университете, потом опять Цюрих и, наконец, уже надолго, Берлин.

Уступив уговорам Планка, Эйнштейн принял приглашение возглавить физический институт в Берлине. Это было перед самым началом первой мировой войны. Так Эйнштейн попал в кайзеровскую Германию, страну военных казарм, страну, развязавшую первую мировую бойню, страну, где в головы простых людей усиленно вдалбливалась идея об исключительной роли и превосходстве немецкого народа над другими народами.

Еще находясь в Праге, где в то время хозяйничали немецкие чиновники и немецкая военщина, Эйнштейн не раз убеждался, что означает проведение в жизнь идеи о превосходстве одной нации над другой. Еврейские погромы, издевательство над национальными чувствами чешского народа, чешский мальчик, избиваемый немецким офицером только за то, что он ответил офицеру по-чешски, а не по-немецки,— все эти факты глубоко врезались в сознание Эйнштейна.

И единственное, что привело его в кайзеровскую Германию,— это страстное желание продолжить свою работу над важнейшими проблемами физики. Прусской академии наук, возглавляемой Планком, «Обществу кайзера Вильгельма» было лестно иметь в списке своих членов гениального ученого. Эйнштейну предлагали возглавить научное руководство Берлинским институтом физики.

Начало первой мировой войны вызвало разброд среди немецких ученых. Подавляющее большинство их, включая Планка, известного ученого Оствальда, стало говорить «о долге», «фатерланде», «патриотизме» и т. д. Эйнштейн решительно осудил их поведение и не примкнул к этой группе ученых. Он отказался подписать в сентябре 1914 г. воззвание представителей двадцати немецких университетов к «цивилизованным народам». В этом воззвании провозглашалось «величие Германии» и ученые призывались к принятию «истинно германского духа». Но он с готовностью подписал другое воззвание, составленное очень немногочисленной группой немецких ученых. Эти ученые осуждали войну, они провозглашали, что Германия Шиллера и Гете не имеет ничего общего с кайзеровской Германией.

Поэтому неудивительно, что такой страстный противник войны, как Эйнштейн, приветствовал Великую Октябрьскую социалистическую революцию. Ведь первым декретом советской власти был декрет о мире. До и после революции Эйнштейн был другом русских и советских ученых. Он внимательно следил за их успехами и не раз восхищался их работами и открытиями. В 1922 г. Эйнштейн был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР. Получив об этом извещение, Эйнштейн тут же собственноручно отпечатал на машинке ответ, в котором были такие слова: «С радостью и благодарностью я принимаю избрание меня членом-корреспондентом Вашей знаменитой корпорации. С чувством восхищения слежу я за тем, как успешно и любовно поддерживается научный труд в Вашей, перенесшей столь тяжелые испытания стране...». В 1926 г. Эйнштейн был избран почетным академиком Академии наук СССР.

В январе 1933 г. в Германии установилась фашистская власть. Стало невозможно работать. Эйнштейну угрожали расправой, и он эмигрировал в Америку. Поселившись в Принстоне, он прожил там до конца своих дней. Продолжая напряженную научную работу, Эйнштейн не мог оставаться в стороне от происходящих политических событий.

Эмиграция А. Эйнштейна в США. Встреча в нью-йоркском порту.

Он знал, что такое фашизм, что такое немецкая военщина. И поэтому, правда после долгих раздумий, в конце 1939 г. Эйнштейн согласился подписать письмо президенту Рузвельту с просьбой о поддержке работ по созданию атомной бомбы для борьбы с гитлеровской Германией. Ведь он хорошо понимал, какое это страшное оружие. И опасался, что оно попадет в руки людей, которые пожелают использовать это оружие для уничтожения многих тысяч ни в чем неповинных людей, для устрашения народов, для завоевания мирового господства.

Единственное, что заставило Эйнштейна подписать письмо, это глубокое убеждение его друзей, что бомба будет использована только против фашизма. Кроме того, было известно, что Германия тоже работает над созданием атомной бомбы.

Но случилось то, чего и опасался Эйнштейн. Атомная бомба попала в руки бесчеловечных политиканов. Как это случилось, мы расскажем после. «Если бы я знал наверняка тогда, в тридцать девятом, что немцам не удастся изготовить бомбу, я воздержался бы от совета Рузвельту»,— сказал потом Эйнштейн.

В послевоенные годы Эйнштейн стал страстным противником атомного шантажа народов, раздуваемого американскими империалистами. Он не мог молчать, видя как великое открытие науки — атомная энергия — используется для черных дел. И ученый боролся за мир всеми доступными ему средствами. Смерть Эйнштейна в 1955 г. была большой потерей для науки, для движения сторонников мира.

Вся жизнь Эйнштейна — пример, достойный подражания. Ученый, изменивший представление людей о природе, и стойкий борец за мир навсегда вошел в биографию атома.

Как-то раз...

...Корреспондент одной из американских газет попросил Эйнштейна высказать свое мнение по поводу нашумевшего испытания американской водородной бомбы в Бикини. Дело в том, что в результате этих испытаний в марте 1954 г. пострадали жители Маршалловых островов, в которые входит остров Бикини. Это происшествие вызвало возмущение всей мировой общественности. Председатель Комиссии по атомной энергии США Страусс был вынужден вылететь на место происшествия якобы для «расследования». После возвращения, игнорируя известные факты преступления американской военщины против туземных жителей, Страусс бессовестно заявил, что жители Маршалловых островов чувствуют себя неплохо. У них счастливый и довольный вид... Так как они не нуждались в деньгах, я подарил им десять свиней!»

На просьбу корреспондента, возмущенный высказыванием Страусса, Эйнштейн ответил:

— Спросите об этом одиннадцатую свиныо.

* * *

...Во время поездки из Германии в США Эйнштейн, уступив просьбе Чарли Чаплина, с трудом согласился присутствовать на банкете, устроенном в его честь. Не в силах более выслушивать все высокопарные и льстивые речи, Эйнштейн решил прервать этот поток красноречия и пустых фраз. Он встал и сказал: «Благодарю вас за все те вещи, которые вы обо мне сказали. Если бы я поверил в их правильность, я был бы сумасшедшим, но поскольку я точно знаю, что я не сумасшедший, я в них не верю».

Воцарилось гробовое молчание.

...Во время войны испанских республиканцев против фашистов Франко в 1938 г. к Эйнштейну обратились с просьбой отдать оригинал рукописи теории относительности, написанной им около 34 лет назад. Члены Американского комитета друзей испанской свободы предполагали за эту рукопись выручить деньги, которые были необходимы для снаряжения батальона добровольцев «Авраам Линкольн». Эйнштейн, услышав эту просьбу, очень расстроился, так как у него не было этой рукописи. Она осталась в редакции журнала «Анналы физики» и, по-видимому, затерялась. Однако, желая помочь испанским республиканцам, он по памяти записал текст статьи, опубликованной более 30 лет назад, и отдал ее. Рукопись была продана коллекционерам за немалую сумму. Позднее библиотека конгресса США приобрела эту рукопись за шесть миллионов долларов.

1909 год. Май

«Я признаю, что по-настояшему понял историю физики лишь после того, как усвоил основные идеи диалектического материализма».

ПОЛЬ ЛАН ЖЕВЕН

Заблуждение науки

Что бы вы сказали, если бы кто-нибудь из ваших знакомых стал утверждать, что никаких законов природы не существует? Что все законы природы не что иное, как результат соглашения ученых?

Что ученые просто договорились так считать, а на самом деле никаких законов нет и в помине? Можно не сомневаться в том, что вы, вероятно, посоветовали бы вашему знакомому обратиться к психиатру. Ведь в наше время подобные рассуждения были бы расценены, как свидетельство психической ненормальности человека. Но так было не всегда. Подобные рассуждения очень часто мелькали на страницах научных и философских журналов в начале XX в.

Великие открытия науки, сделанные на рубеже XIX— XX вв., коренным образом изменили взгляды ученых на природу. Период химической атомистики кончился. Атомистика вступила в новый период своего развития. Этот период — физическая, или современная, атомистика. Сделанные физиками открытия разрушали все привычные представления о строении вещества.

Физика до этого времени в толковании тех или иных открытий опиралась на результаты повседневного опыта. Внутреннее строение вещества представлялось по образу и подобию доступного наблюдению окружающего нас мира. Поэтому предполагалось, что полученные в результате этих наблюдений закономерности справедливы и для мира атома. Когда же эти закономерности при наблюдении микромира не подтверждались, под сомнение ставилась не применимость этих закономерностей к явлениям микромира, а существование закономерностей в окружающем нас мире вообще.

Но одно дело сделать открытие, а другое — сделать из него правильные выводы. Причем правильные не только с научной, но и с философской точки зрения. А вот этого и не могли сделать некоторые ученые-физики того времени. Например, теория относительности Эйнштейна совершенно справедливо утверждала, что понятия времени и пространства существуют только в связи с существованием материи, т. е. того реального мира, в котором мы живем. Пространство и время есть формы существования материи, и они неотделимы друг от друга.

Утверждать противоположное — значит согласиться с тем, что существуют какие-то предпосланные «свыше» часы, которые отстукивают время. Такое измерение времени, вне существования материи, может производить только сверхъестественное существо, т. е. бог.

Или явление радиоактивности. Не зная законов сохранения вещества и энергии, легко можно впасть в ошибку, считая, что при радиоактивных излучениях материя «исчезает». А это идеалистический вывод.

Такие и аналогичные, философски неправильные, выводы стали делать из открытий науки некоторые ученые. К ним относились француз Пуанкаре, немец Мах, русский Богданов и др. Идеалистические толкования великих открытий физики получали все большее и большее распространение. И в сущности это было не что иное, как протаскивание поповщины во взгляды на природу, как желание увести ученых, исследователей от решения насущных проблем. Так возник кризис в физике. И разрешить его мог только тот, кто с правильных идейных позиций объяснит ученым, в чем они заблуждались, истолковывая открытия атомной физики. Такой человек нашелся. Это был Владимир Ильич Ленин.

Пророческие слова

В мае 1909 г. вышла эта книга. Изданная с большим трудом в России на плохой бумаге и всего лишь тиражом 2000 экземпляров, она ничем внешне не привлекала к себе внимания. Книга называлась «Материализм и эмпириокритицизм». Несколько месяцев напряженно трудился над ней Владимир Ильич. Находясь в эмиграции в Швейцарии, куда он вынужден был уехать от преследований царского правительства, Ленин напряженно работал над книгой. Более 200 трудов по философским и научным проблемам ему пришлось прочитать и изучить.

Своей книгой Ленин нанес сокрушительный удар по идеалистическим толкованиям открытий атомной физики. Кризис в физике, по Ленину, связан с тем, что прежние представления о строении материи меняются, по мере того как знания человека о природе вещей становятся богаче и глубже. Однако, как бы ни менялись наши представления о строении материи, неизменным остается тот факт, что материя существует независимо от нашего сознания.

Бесконечно сложна материя, но так же бесконечны способности человека познавать тайны окружающего нас мира.

В этой книге Ленина есть пророческие слова о неисчерпаемости атома и электрона. Последующее развитие науки блестяще подтвердило гениальное высказывание Ленина. Ленин также показал, что понимание явлений природы, дальнейшее развитие науки немыслимо без правильного диалектического взгляда на природу вещей. Путь развития атомной физики был философски освещен Лениным на целую эпоху вперед. Так великое материалистическое учение позволило Ленину разобраться в сложных научных проблемах атомной физики и наметить пути выхода ее из кризиса. Этим самым в биографию атома были вписаны новые страницы.

1911 год

«Эрнест Резерфорд... произвел величайшую перемену в нашем взгляде на материю со времен Демокрита».

Английский физик АРТУР ЭДДИНГТОН

Что волновало ученых?

Наступление на атом продолжалось с новой силой.

Вспомним «пудинг с изюмом» — модель атома, которую создал Томсон в 1903 г. Ведь он предположил, что атом представляет собой сферу, равномерно заряженную положительным электричеством, в которую вкраплены отрицательно заряженные электроны. Сумма всех положительных зарядов равна сумме отрицательных. В целом атом нейтрален.

Но многое было неясно в этой модели.

Что представляет собой положительно заряженная масса атома?

Как связать между собой модель атома Томсона и наблюдаемые явления испускания из атома бета-частиц, т. е. электронов, положительно заряженных альфа-частиц и гамма-лучей, не имеющих заряда?

Есть ли в атоме положительно заряженные частицы?

Наконец, правильна ли модель атома, созданная Томсоном?

Ведь он создал модель на основе предположений. А их надо подтвердить опытом.

Все эти вопросы волновали ученых. И постепенно атом раскрыл свои тайны. Особенно много сделал в этом отношении знаменитый английский ученый Эрнест Резерфорд.

Важнейшая дата

1911 год вошел в биографию атома, как год создания новой модели атома, модели, положившей начало современному представлению об атоме. И эта модель ничего общего не имела с моделью «пудинг с изюмом» Томсона. Ее создал Резерфорд, ученик Томсона.

Доказательства правильности новой модели были неопровержимыми. И модель атома Томсона постепенно была отвергнута учеными. На смену ей пришла модель атома Резерфорда, о которой мы и хотим рассказать.

Студент делает важное предположение

Рассказывая биографию атома, мы уже несколько раз упоминали о Резерфорде. Это он впервые сделал предположение, что радиоактивность — внутриатомный процесс, а в 1899 г. обнаружил в составе излучения, испускаемого ураном, два сорта лучей: альфа- и бета-лучи. Это он в 1900 г. установил, что альфа-лучи представляют собой поток атомов гелия и что радий непрерывно превращается в другой элемент—радон.

Но еще значительно раньше (в 1891 г.), когда Резерфорд только учился в Кембриджском университете, на заседании студенческого научного общества он выступил с одним докладом. Название доклада для того времени звучало очень странно: «Эволюция элементов». В этом докладе Резерфорд высказал мысль, что все атомы состоят из одинаковых элементарных частиц. Такая мысль для того времени была очень необычной. Ведь господствовавшая тогда теория Дальтона говорила о том, что атомы элементарны, т. е. неделимы. Поэтому никто и не обратил внимания на высказывание какого-то студента. Но это было прозорливое высказывание. Потом оно блестяще подтвердилось, когда Томсон открыл электрон и разработал первую модель атома, в состав которого входили электроны.

Незадачливый преподаватель

После окончания Кембриджского университета Резерфорд поступил преподавателем в среднюю школу. Но эта деятельность для Резерфорда оказалась неудачной: ему мешало увлечение физикой.

Преподаватели школы, в которой работал Резерфорд, проходя по коридору, не раз обращали внимание на шум в классе, где вел урок Резерфорд. И среди этого шума выделялся громкий голос учителя, который с увлечением рассказывал о новых открытиях в физике, не обращая никакого внимания на шум в классе. Когда преподаватели прислушивались к тому, что говорил учитель, им казалось, что Резерфорд читает лекцию не ученикам школы, а по крайней мере научным работникам. В ней было столько непонятных терминов и объяснений, что не только ученикам, но и преподавателям было неясно содержание лекции. Резерфорд слишком увлекался и забывал о подготовке своих слушателей. Поэтому ученики и шумели.

Однажды в дом к Резерфорду пришло письмо. В нем сообщалось, что ему, как лучшему бывшему студенту университета, присвоена премия. Эта премия давала возможность продолжить образование в лучших английских университетах. Мать немедленно сказала об этом сыну, копавшему картошку на огороде. Резерфорд бросил лопату и воскликнул: «Это последняя картошка, которую я выкапываю». Он ни минуты не раздумывал. Решение пришло сразу: в Кембриджский университет, к известному физику Джозефу Томсону.

Ученик опровергает учителя

Начались годы работы под руководством Томсона. Учитель сразу обратил внимание на своего талантливого ученика.

Вначале Резерфорд занимался исследованиями в области радио. Впоследствии Томсон даже сказал, что он чувствовал себя виноватым, когда посоветовал Резерфорду заняться изучением беккерелевых лучей. Ведь успехи Резерфорда в области радиотелеграфии были очень велики.

Учитель и ученик начали наступление на атом. Последовал ряд блестящих открытий Резерфорда, о которых мы уже рассказали. Наступил 1911 год. В этом году Резерфорд произвел исключительный по своему значению эксперимент, доказавший существование ядра атома.

Эксперимент заключался в следующем. Резерфорд изучал рассеяние альфа-частиц при прохождении их через очень тонкие металлические пластинки. К своему большому удивлению, он заметил, что некоторые альфа-частицы при прохождении пластинки резко изменяли свой путь. Более того, некоторые даже отскакивали назад. Было ясно, что альфа-частицы сталкивались с атомами вещества пластинки. Но почему они при этом резко изменяли направление своего полета? Ведь согласно модели Томсона атом представляет собой сферу с равномерно распределенными положительными зарядами и вкрапленными в сферу электронами.

Схема опыта Резерфорда по пропусканию альфа-частиц через очень тонкие металлические пластинки. Этот опыт показал, что атом имеет ядро, заряженное положительно, и, следовательно, отрицательные заряды атома располагаются отдельно от положительных на электронных оболочках. А в целом атом нейтрален.

В целом он нейтрален. И такую сферу альфа-частицы, несущиеся с огромной скоростью, должны были бы пробивать, по выражению Резерфорда, «как пуля бумагу».

Но они не пробивали сферу. Над этим непонятным явлением долго ломал голову Резерфорд. И наконец пришел к чрезвычайно важному выводу. Раз положительно заряженные частицы резко изменяют свой путь и даже отскакивают назад, значит, они наталкиваются на какую-то положительно заряженную преграду: ведь одноименные заряды отталкиваются. Такой преградой мог быть только атом. Но это опровергает модель Томсона, согласно которой атом в целом нейтрален. Значит, решает Резерфорд, модель атома Томсона неправильна! Весь положительный заряд атома сосредоточен в его центре, отдельно от отрицательно заряженных электронов. Только в таком случае для альфа-частиц он может служить преградой.

Так ученик опроверг своего учителя.

Планетарная модель

Продолжая исследования, Резерфорд постепенно создал свою знаменитую планетарную модель атома.

Согласно этой модели, весь положительный заряд атома сосредоточен в его центре—ядре. А отрицательно заряженные электроны вращаются по своим орбитам вокруг этого

Слева — модель атома, созданная Томсоном. Положительные и отрицательные заряды распределены равномерно. Справа — модель атома, созданная Резерфордом. Положительные заряды атома сосредоточены в центре ядра атома.

ядра. Примерно так же, как планеты вокруг Солнца. Отсюда и произошло название — планетарная модель.

При этом, как установил Резерфорд, ядро в 10 000 раз меньше всего атома. Заряд ядра уравновешивается зарядами вращающихся вокруг ядра электронов, которые находятся в так называемой электронной оболочке. Поэтому в целом атом нейтрален. Сколько электронов, столько и положительных зарядов в ядре.

Загадка положительных зарядов

Действительно, что это за таинственные положительные заряды в ядре? Об этом и спросил себя Резерфорд после

создания своей планетарной модели атома. И он решил разгадать эту загадку. Бомбардируя электронами атомы водорода, ученый обнаружил, что нейтральные атомы водорода превратились в положительно заряженные. Но было известно, что атомы водорода имеют один электрон и один положительный заряд в центре. Значит, решил Резерфорд, этот один положительный заряд и является ядром атома водорода. Он назвал частицу, несущую положительный заряд, протоном.

Это произошло в 1914 г., через три года после создания планетарной модели и спустя 17 лет после открытия Томсоном первой элементарной частицы, входящей в состав атома. Теперь их стало две — электрон и протон.

Учитель и ученик: Томсон (слева) и Резерфорд,

Тяжелый карлик

Когда Резерфорд определил массу протона, то оказалось, что он неимоверно «тяжел». Разумеется, по отношению к другой элементарной частице — электрону. Масса протона примерно в 1840 раз больше массы электрона. В то же время заряды у них равны. Отрицательный заряд маленького электрона полностью нейтрализует положительный заряд протона.

1919 год

Триумф Резерфорда

В 1919 г. Резерфорд сделал еще одно открытие, которое смело может считаться триумфом его научной деятельности. Он осуществил, казалось бы, фантастическую мечту средневековых алхимиков о превращении одних элементов в другие: из азота получил кислород.

Открытие протона во многом прояснило картину строения атома и расположение элементов в таблице Менделеева. Через год после открытия протона, т. е. в 1915 г., один из учеников Резерфорда, Генри Мозли, установил, что числом положительных зарядов в ядре, т. е. числом протонов, определяется порядковый номер элемента в таблице Менделеева. Водород имеет один протон в ядре. Он и стоит на первом месте в таблице. Уран стоит в таблице на последнем, 92-м месте. Значит, он имеет 92 протона. Числом протонов в ядре определяется, какой это элемент.

Значит, рассуждал Резерфорд, если каким-либо способом изменить число протонов в ядре, то один элемент превратится в другой! Но как изменить число протонов в ядре атома? Нужен какой-то снаряд, который ударился бы в ядро и отколол от него протон. В то время такими снарядами могли быть только альфа-частицы, т. е. ядра атомов гелия. Скорость этих частиц, испускаемых радием, составляет 19 200 километров в секунду. Эта скорость очень велика, и можно было надеяться, что некоторые из альфа-частиц, испускаемых в огромном количестве радием, проникнут внутрь атомов азота и столкнутся с его ядром. В результате изменится число протонов в ядре и, следовательно, один элемент превратится в другой.

Резерфорд так и сделал. После тщательных опытов он установил, что при обстреле альфа-частицами атомов азота число протонов в их ядрах изменяется на единицу. Новый получившийся элемент был кислородом, а это элемент, стоящий в таблице Менделеева в соседней клетке с азотом. Предположение Резерфорда блестяще подтвердилось.

Нет нужды говорить о том, какая это была сенсация. Впервые в истории человек искусственно превратил один элемент в другой. В течение нескольких лет Резерфорд таким же путем осуществил искусственное превращение 17 других элементов! Это были бор, фтор, натрий, алюминий, литий, фосфор и др.

Поэтому не случайно много лет спустя Резерфорд одну из своих лекций студентам назвал «Современная алхимия».

Учитель и ученики

Рассказывая о Резерфорде, нельзя не сказать еще об одной стороне его деятельности. Он вырастил целую плеяду талантливых физиков. Резерфорда невозможно представить без его учеников. «Ученики заставляют меня быть молодым»,— говорил Резерфорд. Насколько неудачной оказалась для него роль преподавателя средней школы, настолько исключительные педагогические способности он проявил в обучении и подготовке научных работников, стажировавшихся в его лабораториях.

Молодые физики съезжались к нему из всех стран мира. Многие из них потом сделали замечательные открытия, вписавшие не одну блестящую страницу в биографию атома. Среди учеников Резерфорда есть и советские ученые: академики Ю. Б. Харитон, П. Л. Капица, действительный член АН УССР А. И. Лейпунский.

Особенно ценил Резерфорд в своих учениках смелость в идеях и инициативу в опытах, оригинальность мышления, законченность в выводах и четкость в изложении мыслей.

Вот что о нем рассказывает Ю. Б. Харитон: «Резерфорд был учителем в самом высоком смысле слова. Он никогда не навязывал ученикам свои идеи и точки зрения и всячески поддерживал все проявления самостоятельного образа мышления. Многие работы, не носящие его имени, обязаны ему своим происхождением.

Резерфорд не любил входить в детали работы молодых учеников, считая, что слишком глубокое участие в работе подавляет инициативу. Но он чрезвычайно внимательно анализировал и обсуждал результаты, проявляя ко всем вопросам неисчерпаемый интерес и увлекал каждого, кто имел с ним дело».

Академик П. Л. Капица вспоминает: «Он был подвижен, голос у него был громкий, он плохо умел его модулировать, вполголоса он говорить не мог. Когда профессор входил в лабораторию, все знали об этом, и по интонации можно было судить, в духе он или нет. Во всей его манере обращаться с людьми сразу, с первого слова, бросались в глаза его искренность и непосредственность. Своей приветливостью он быстро располагал к себе людей. Проводить время в его обществе было исключительно приятно».

Резерфорд умер в 1937 г. в возрасте 66 лет. Он похоронен в Вестминстерском аббатстве рядом с Ньютоном, Фарадеем и Дарвином.

Как-то раз...

...Резерфорд делал обход лабораторий института. По укоренившейся привычке, при хорошем настроении он напевал очень энергично песню «Вперед, солдаты Христа» (у Резерфорда был очень плохой музыкальный слух, и он безбожно перевирал мотив песни). Услышав голос Резерфорда, один из его учеников, впоследствии неплохой физик, немедленно спрятался под стел и просидел там до окончания посещения лаборатории профессором.

Дело в том, что у этого ученика долгое время не ладилась работа. А он знал, что Резерфорд считает неспособным к дальнейшей научной деятельности человека, который в течение двух-трех лет не выработал собственной линии в исследованиях. Поэтому, чтобы не портить Резерфорду хорошего настроения и не давать лишнего повода к плохому мнению о себе, ученику пришлось прибегнуть к такой форме «общения» со своим учителем.

...Резерфорд зашел вечером в одну из своих лабораторий. Несмотря на позднее время, в лаборатории склонился над приборами один из его многочисленных учеников.

—Что вы делаете так поздно?— спросил Резерфорд.

—Работаю,— последовал ответ.

—А что вы делаете днем?

—Конечно, работаю,— отвечал ученик.

—И рано утром тоже работаете?

—Да, профессор, и утром работаю,— с подобострастием подтвердил ученик, рассчитывая на похвалу знаменитого ученого.

Но Резерфорд помрачнел и коротко бросил:

—Послушайте, а когда же вы думаете?

И, недовольный учеником, вышел из лаборатории.

1932 год

Почему была пауза?

И вот наступил 1932 год — дата следующего важного открытия в биографии атома. Прошло 13 лет Я/Ш с последнего крупного открытия, сделанного Резерфордом в 1919 г. Пауза в открытиях, как видите, большая. Если период с 1895 по 1919 г. был густо насыщен очень важными открытиями в ядерной физике, то после 1919 г., казалось, развитие экспериментальной науки об атоме затормозилось. И это было не случайно.

Вспомним, что для исследования атома физики использовали явление радиоактивности. Вернее, альфа-частицы, испускаемые радиоактивными веществами. Альфа-частицы были теми снарядами, которыми ученые бомбардировали атом, пытаясь проникнуть в его тайны.

Но подходящие ли это снаряды для зондирования глубин атома? Нет, не очень. И главным образом потому, что альфа-частицы заряжены положительно. Ядро атома, как мы уже знаем, тоже заряжено положительно. Вот это-то и не позволяло продвинуться ученым дальше в исследованиях.

Лишь очень немногие альфа-частицы достигали ядра и производили изменения в его строении. Подавляющее же большинство альфа-частиц отталкивалось электрическими зарядами ядра. Из многих миллионов альфа-частиц, которые испускаются радиоактивными веществами, только считанные единицы достигали цели. Другими словами, обстрел ими ядер атомов был очень неэффективен.

Нужен был какой-то другой снаряд, который мог бы свободно проникать в глубь атома. Но таким снарядом ученые не располагали. И они были вынуждены пользоваться для исследований по-прежнему альфа-частицами. Однако в эти годы значительно продвинулось вперед теоретическое обоснование ранее обнаруженных явлений. Но скачка, в смысле открытия новых закономерностей в строении вещества, не было. Поэтому наступил период относительного затишья, затишья перед бурей. 1932 год принес такое открытие, которое в конечном итоге и привело к практическому использованию атомной энергии.

Расчеты не сходятся

Итак, ученые установили, что порядковый номер элементов в таблице Менделеева определяется числом протонов в ядре атома. Например, у углерода шесть протонов в ядре, он и стоит на шестом месте. А атомный вес, т. е. вес атома по отношению к атому водорода, равен двенадцати. Это было непонятно. Еще пример. Гелий стоит на втором месте. Значит, в ядре атома гелия два протона. Но атомный вес гелия в четыре раза больше, чем атомный вес водорода, содержащего один протон. Почему же атомный вес гелия в четыре раза больше, чем атомный вес водорода? Никаких объяснений этому не было. И такая кажущаяся ненормальность наблюдалась по отношению к атомам всех элементов, кроме водорода.

Первые предположения

Оставалось предположить, что в ядре атома имеются еще какие-то неизвестные частицы, которые и утяжеляют ядро. Впервые такое предположение сделал все тот же Резерфорд еще в 1920 г. Доклад об этом ученый сделал на одном из заседаний Королевского общества. Он сообщил, что в ядре атома должны существовать нейтральные частицы с массой, равной массе протона.

Правда, Резерфорд сделал сообщение на основе работ своего талантливого ученика Генри Мозли, исследованиями которого он руководил. В то время Мозли уже не было в живых. Во время первой мировой войны он был призван в армию и погиб в одном из сражений.

Странное поведение бериллия

Двое немецких физиков, Боте и Беккер, однажды облучали альфа-частицами ряд элементов. Когда они взяли для этой цели бериллий, то обнаружили, что из бериллия исходят какие-то лучи, обладающие огромной проникающей способностью. Проницаемость лучей Рентгена, альфа- и гамма-лучей по сравнению с ними была просто ничтожной. Если известные до сих пор ученым лучи целиком задерживались относительно небольшим слоем свинца, то лучи, исходящие из бериллия, свободно проходили через самые толстые стены лаборатории. Так появилась новая загадка — бериллиевое излучение.

Ученые предположили, что бериллиевые лучи, или, как их еще назвали, излучение Боте—Беккера, есть новый вид электромагнитных волн.

Великое открытие

В 1931 г. излучением Боте—Беккера заинтересовались двое молодых французских ученых. Оба они незадолго до этого начали работать в Институте радия в Париже под руководством Марии Кюри. Это были Ирен Кюри, дочь Марии и Пьера Кюри, и ее муж Фредерик Жолио. Когда они поженились, то решили, чтобы не прерывать знаменитую родословную, принять двойную фамилию — Жолио- Кюри.

Фредерик и Ирен Жолио-Кюри попробовали пропускать лучи Боте—Беккера через вещества, содержащие водород (например, парафин). Они обнаружили, что под действием этих лучей ядра атомов водорода, т. е. протоны, начинают двигаться так быстро, что величина их скорости не может быть объяснена воздействием электромагнитных волн. Об этом явлении они и сообщили на заседании Парижской академии наук 18 января 1932 г.

Сообщением супругов Жолио-Кюри очень заинтересовался английский ученый Джеймс Чедвик, работавший в лаборатории Резерфорда в Кембридже. Он чувствовал, что стоит на пороге нового великого открытия. Немедленно были поставлены опыты, проведены измерения, проверены и повторены опыты Жолио-Кюри. И вот через пять недель, 27 февраля 1932 г. Чедвик делает сообщение о результатах своих экспериментов.

Он утверждает, что излучение Боте—Беккера — совсем не электромагнитные волны. Это новые виды элементарных

частиц. И главный вывод — эти частицы не имеют электрического заряда. Они нейтральны.

Теперь стало понятным, почему они свободно проходят сквозь толстые слои веществ. Ведь электрические заряды ядра и электронные оболочки атомов на них не действуют. Следовательно, они свободно проходят сквозь атом.

Так была открыта еще одна элементарная частица — нейтрон — с массой, примерно равной массе протона. Теперь ученые получили в свои руки снаряд, которым они могли с гораздо большей эффективностью обстреливать атом.

Джеймс Чедвик, доказавший 27 февраля 1932 г. существование нейтрона, стал днем рождения новой отрасли физики — нейтронной физики. Развитие ее привело в конечном итоге к практическому использованию атомной энергии.

Теперь расчеты сошлись

В этом же знаменательном году советский физик Дмитрий Иваненко и независимо от него немецкий физик Вернер Гайзенберг разработали теорию атомного ядра. Основным выводом их теории было то, что нейтроны входят в состав ядра атома.

Теперь все оказалось на своем месте. Стал понятен атомный вес элемента. Он определяется суммой нейтронов и протонов в ядре атома. Гелий стоит на втором месте в таблице Менделеева. Значит, в его ядре два протона. Но атом гелия вчетверо тяжелее атома водорода и его атомный вес равен четырем. Значит, в его ядре, кроме двух протонов, имеются

еще два нейтрона, масса которых примерно такая же, как и масса протонов. Теперь расчеты сошлись.

Стало также понятным странное поведение излучения бериллия. Альфа-частицы при попадании в его ядра выбивали из них нейтроны. Эти нейтроны и были замечены учеными.

С 1932 г. все дальнейшие достижения в области изучения атома неразрывно связаны с изучением и использованием свойств нейтронов. Поэтому в биографию атома 1932 год вошел как одна из самых важных дат.

1934 год. 15 января

«Великое научное событие — открытие в 1934 г. господином и госпожой Жолио-Кюри искусственных радиоэлементов — было одним из решающих и крупнейших по своему значению этапов в развитии современной физики»

Французский физик МОРИС де БРОЙЛЬ

Удивительный магазин

Тот, кто въезжал в Москву со стороны Внуковского аэропорта, наверно, обратил внимание на магазин с очень необычным названием, расположенный по дороге к центру Москвы. На вывеске магазина огромными буквами выведено:

И З О Т О П Ы

Этот магазин открылся недавно, в конце 1959 г. Но он уже приобрел широкую известность во всем мире. Здесь все необычно. Начнем с того, как покупаются товары в этом магазине. В обычном магазине вас никто не спрашивает, кто вы, где вы работаете и имеете ли право покупать ту или иную понравившуюся вам вещь. А здесь вас обязательно спросят. Более того, потребуют справку о том, что вы имеете право покупать товары в этом магазине. Не бюрократизм ли это? Нет, все правильно; иначе и не может быть.

А покупатели? Они тоже необычные. Это представители заводов, фабрик, научно-исследовательских институтов. Нередко здесь можно встретить и иностранных покупателей. Они тоже приехали в СССРза продукцией, продаваемой в магазине.

А сотрудники магазина? Ни в каком другом магазине вы не встретите такую должность, как научный руководитель магазина. А здесь она есть. Подавляющее большинство продавцов — инженеры и техники. И это тоже необычно.

Так что же такое изотопы? Рассказывая биографию атома, мы пока о них не упоминали. Но, даже не зная еще, что это такое, можно с уверенностью сказать, что раз существует магазин, значит, существует и рынок сбыта его товаров. Значит, продукция, продаваемая в магазине, широко используется потребителями. Ведь бессмысленно же открывать магазин без уверенности, что будут покупатели! Другими словами, только один факт существования такого магазина говорит о широком использовании изотопов в Советском Союзе и других странах.

Но при чем здесь магазин? И какое он имеет отношение к биографии атома? Самое непосредственное. Существование этого магазина, широкое использование человеком изотопов стало возможным благодаря следующему в биографии атома открытию, сделанному за 25 лет до открытия магазина, в 1934 г. Это открытие принадлежит знаменитому французскому ученому-физику, пламенному борцу за мир — Фредерику Жолио-Кюри. Об этом открытии мы и хотим рассказать.

Почему не целые числа?

Мы уже знаем, что атомный вес элементов определяется суммой нейтронов и протонов в их ядрах. А в таблице у большинства элементов атомные веса не целые, а дробные. Например, у калия точный атомный вес 39,1, у урана— 238,07. На первый взгляд это непонятно. Ведь не может же быть в ядре, например, одна десятая протона или семь сотых нейтрона?

Этот вопрос давно уже мучил ученых. Даже когда они не знали о существовании нейтронов и протонов, дробные атомные веса элементов вызывали у них недоумение. Химики, определявшие атомные веса элементов, вначале думали, что дробные числа объясняются неточностью опытов по определению атомного веса элементов. Но постепенно они убедились в том, что дело не в точности измерений, а в чем-то другом.

Современник Менделеева, выдающийся русский ученый Бутлеров, выдвинул предположение, что у каждого химического элемента имеется несколько разновидностей атомов, отличающихся только атомным весом. Поскольку эти разновидности атомов встречаются с разной вероятностью, то в среднем и получаются у элементов дробные числа. Химические же свойства у этих разновидностей элементов абсолютно одинаковые. Поэтому они и стоят в одной клетке в таблице Менделеева.

Предположение Бутлерова было правильным. Но объяснить и доказать его Бутлеров не мог. Ведь тогда не знали о существовании нейтронов и протонов.

Позднее, в 1910 г., ученик Резерфорда английский ученый Содди, изучавший явление радиоактивности, высказал фактически ту же мысль, что и Бутлеров. Он предложил эти разновидности атомов называть изотопами (по-гречески изотоп означает «занимающий то же место»). Так родился этот термин, который в настоящее время прочно вошел в наш язык.

Но загадка дробных чисел у атомных весов элементов стала ясной только после того, как советский ученый Дмитрий Иваненко разработал теорию нейтронно-протонной структуры ядра атома. Исходя из этой теории, все можно было объяснить очень просто. Если разновидности элементов стоят в одной клетке таблицы Менделеева, значит, число протонов в ядре у этих элементов одинаковое. Следовательно, и химические свойства, определяемые зарядом ядра, у них одинаковые. Но каждая разновидность данного элемента — изотоп — имеет отличное от остальных изотопов число нейтронов в ядре. Поэтому каждый элемент, состоящий из смеси изотопов, и имеет дробный атомный вес.

Например, хлор. В ядре атома хлора 17 протонов. Он поэтому и стоит на 17-м месте в таблице Менделеева. Но атомный вес хлора в точности равен 35,457, а не 35, как мы раньше для простоты писали, рассказывая о Дальтоне. Это получается потому, что есть две разновидности ядер хлора. В одних ядрах 18 нейтронов, а в других — 20 нейтронов. Число же протонов в обоих сортах ядер одинаково. Вот и получается, что атомный вес хлора в среднем 35,457.

Так теория советского ученого Дмитрия Иваненко о нейтронно-протонной структуре атомных ядер позволила разгадать еще одну загадку атома.

Радиоактивность можно создать!

Мы уже говорили о том, что радиоактивность — это внутриатомный процесс. Замедлить или ускорить излучение радиоактивных элементов невозможно ни теплом, ни холодом, ни химическими реакциями, ни светом, ни звуком, ни механическим воздействием. И тем более никто из ученых не предполагал, что радиоактивность можно создать, вызвать искусственно.

Но вот открытие Чедвика дало в руки ученых идеальный снаряд для обстрела атомных ядер — нейтрон. Он свободно проникал в глубь атомного ядра.

Пауза в развитии ядерной физики кончилась. Началась новая волна интенсивных исследований, но уже при помощи нейтронов. Это был «бег на стартовой дорожке исследований», как сказал Резерфорд. И лидировали в этом стремительном беге науки все те же супруги — Фредерик и Ирен Жолио-Кюри. Они продолжали работать в Институте радия под руководством уже всемирно известной Марии Кюри.

Конечно, им было немного досадно, что в очень важном открытии нейтрона, которое, как говорится, было у них уже «на носу», их опередил, причем буквально на несколько дней, Чедвик. Но имеет ли это какое-нибудь значение, если наука от этого только выигрывает! А только так, а не иначе относиться к научной работе их научила Мария Кюри, и они продолжали исследования при помощи нейтронов.

Все новые и новые статьи об исследованиях нейтронов появлялись во французских научных журналах в 1932— 1934 гг. Под статьями стояли подписи Фредерик и Ирен Жолио-Кюри. Ими была точно измерена масса нейтрона, изучены условия, при которых возникает нейтронное излучение, и проведен большой ряд других исследований. И, наконец, 15 декабря 1934 г. они представили во Французскую академию наук новый доклад о еще одном замечательном открытии. Молодые супруги Кюри опрокинули устоявшееся мнение, что явление радиоактивности не подчиняется воле человека. Своим открытием они доказали, что радиоактивность можно создать.

Что случилось с алюминием?

Однажды Фредерик и Ирен Жолио-Кюри работали с радиоактивным элементом, открытым еще давно Марией и Пьером Кюри,— полонием. В ходе опытов нужно было на пути лучей, испускаемых полонием, поставить тонкую алюминиевую пластинку, чтобы отсеять альфа-лучи, испускаемые полонием. Пластинку поставили. Как и следовало ожидать, альфа-лучи задерживались пластинкой, а бета-лучи, также входящие в состав излучения полония, проходили через пластинку.

Но вот полониевый источник убрали. Что за чудо? Излучение продолжается, алюминиевая пластинка сама стала радиоактивной! Было над чем задуматься. И пока Фредерик и Ирен размышляли над непонятным явлением, излучение алюминия через несколько минут прекратилось. Новая загадка.

Опыт повторили. И снова возникало излучение из алюминия, которое пропадало через несколько минут. Что же происходит с алюминием? Почему он начинает сам излучать, причем его таинственное излучение довольно быстро пропадает?

>

Вот в чем дело

Было совершенно ясно, что причиной появления кратковременной радиоактивности у алюминия является облучение его излучением полония. Значит, решают супруги

Фредерик и Ирен Жолио-Кюри в 1930-х годах,

Жолио-Кюри, это излучение действует на атомы алюминия так, что они сами становятся радиоактивными. Но только на несколько минут, а не на тысячи лет, как атомы радия, урана, тория, полония и других естественных радиоактивных элементов.

Раз альфа-лучи полностью поглощались алюминиевой пластинкой, значит, только они и «ответственны» за радиоактивность алюминия. Это ясно. Но каков механизм возникновения радиоактивности? И супруги Жолио-Кюри делают смелое предположение: при захвате альфа-частиц ядрами алюминия происходит ядерная реакция, в результате которой эти ядра сами делаются способными испускать радиоактивное излучение. Но раз ядро поглотило альфа- частицу, то оно уже не является ядром атома алюминия, а становится ядром другого элемента—фосфора.

Но это надо доказать. И супруги Кюри идут к химикам. Они просят рекомендовать им такой способ обнаружения фосфора в веществе, чтобы его присутствие можно было обнаружить в течение нескольких минут. Ведь радиоактивность пропадает очень быстро. Но химики только разводили руками — способа такого молниеносного анализа они не знают. Вот если в течение нескольких часов, то пожалуйста!

Ничего не оставалось делать, как самим превратиться на время в химиков и разработать такой способ. Прошло немного времени, и такой способ Фредерик и Ирен Жолио- Кюри разработали. Они научились менее чем за три минуты определять присутствие фосфора и доказали, что радиоактивные ядра, возникающие в алюминии, действительно являются ядрами атомов фосфора.

Но супруги Жолио-Кюри шли еще дальше. Они доказали, что под действием альфа-частиц из ядер атомов алюминия образуются не встречающиеся в природе ядра атомов фосфора— новый, радиоактивный изотоп фосфора. Так впервые появился хорошо известный нам термин — радиоактивный изотоп.

Количество искусственно полученных радиоактивных атомов фосфора в результате радиоактивного распада уменьшалось вдвое примерно через каждые три минуты: излучение довольно быстро прекращалось.

Сделанное открытие чрезвычайно заинтересовало Фредерика и Ирен Жолио-Кюри. Они решили выяснить: а нельзя ли создать радиоактивные изотопы других элементов? Попробовали облучать альфа-частицами и нейтронами другие элементы и получили новые искусственные элементы. Стало ясно, что радиоактивные изотопы элементов, никогда не существовавшие в природе, могут быть созданы руками человека.

И супруги Жолио-Кюри записали в своем докладе представленном 15 января 1934 г. во Французскую академию наук: «Впервые и окончательно была установлена возможность создать вызванную внешней причиной радиоактивность определенных атомных ядер, которая сохранялась в течение измеримого времени и после устранения возбудившей ее причины».

Изотопный ассортимент

Уже через год после открытия искусственной радиоактивности учеными было получено более пятидесяти радиоактивных изотопов. Их стали получать главным образом путем облучения различных веществ нейтронами. Ведь для этой цели нейтроны более эффективны, так как они свободно проникают в глубь ядер.

Радиоактивные изотопы стали широко использоваться учеными для исследований по ядерной физике. По желанию можно было получить изотопы, испускающие различные виды излучений: нейтроны, альфа-, бета- и гамма-излучение,— причем любой интенсивности и с различными энергиями испускаемых частиц.

Количество радиоактивных изотопов, получаемых учеными, становилось все больше и больше. Были получены радиоактивные изотопы для разных целей и с самыми разнообразными свойствами. В настоящее время количество их достигает нескольких сотен. Настоящий изотопный ассортимент!

Это открытие принесло Фредерику и Ирен Жолио- Кюри мировую славу. Они были награждены орденами Почетного легиона, почетными премиями Французской академии наук и, наконец, в 1935 г.—Нобелевской премией.

Замечательное открытие искусственной радиоактивности привело к широкому использованию радиоактивных изотопов в науке и технике. Сейчас можно уже говорить о существовании целой изотопной промышленности, т. е. промышленности, занимающейся производством изотопов для самых разнообразных целей.

Эти изотопы и продаются в магазине на Ленинском проспекте в Москве — столице страны, которая широко использует замечательное открытие Фредерика и Ирен Жолио-Кюри для благо человека.

Но как и для чего используются радиоактивные изотопы?

Невидимки-помощники

Если бы пришлось рассказывать о всех сторонах применения радиоактивных изотопов, то описание этого составило бы несколько толстых томов. В настоящее время, пожалуй, нет ни одной отрасли науки и техники, в которой не использовались бы радиоактивные изотопы. Они широко применяются в металлургии, машиностроении, приборостроении, медицине, сельском хозяйстве, биологии, химии, геологии и многих, многих других отраслях знаний благодаря основному своему свойству — радиоактивности. Атомы радиоактивных изотопов — это невидимые радиостанции, которые все время посылают сигналы о своем местонахождении. Эти сигналы — альфа-, бета- и гамма-лучи и нейтроны, испускаемые радиоактивными атомами,— фиксируются специальными приборами — дозиметрами или счетчиками частиц. Этими приборами и обнаруживают местонахождение радиоактивных атомов.

И это очень удобно. Понадобилось, например, металлургам узнать, как быстро изнашиваются стенки домны. Делают очень просто. В стене домны закладывают немного радиоактивного вещества. После того как домна начала работать, пробы металла из каждой плавки проверяют на радиоактивность. Присутствие радиоактивных атомов в чугуне служит признаком износа стен домны. Удобно, не правда ли? И совсем не нужно прерывать работу печи, лезть в нее для проверки состояния стен домны. Это можно знать, находясь в лаборатории.

Или в медицине. Понадобилось, например, узнать, как распределяется какое-либо лекарство в организме человека. В состав этого лекарства, допустим, входит фосфор. Тогда для приготовления лекарства используют фосфор, содержащий немного радиоактивных атомов (радиоактивный изотоп фосфора). Приложив счетчик к разным участкам тела человека, принявшего такое лекарство, можно точно узнать, где оно задержалось. Или в сельском хозяйстве. Нужно, например, узнать, хорошо ли усваивается удобрение растением. В удобрение добавляют немного радиоактивных атомов и затем поливают растение раствором этого удобрения. Если через некоторое время это растение сорвать и приложить к фотобумаге, а фотобумагу затем проявить то по степени почернения ее можно судить, как распределились радиоактивные атомы удобрения в растении. А вот еще пример. Газовая магистраль, проходящая под улицами города, дала трещину. Газ теряется, но где место повреждения — неизвестно. Можно, конечно, вырыть траншею вдоль трубы и найти место повреждения. Но это дорого и долго. Вместо этого в газ, проходящий по трубе, добавляют газ с радиоактивными атомами. А затем со счетчиком радиоактивного излучения идут вдоль места расположения трубы. В том месте, где газ просачивается через землю, счетчик сразу дает показание. Место повреждения трубы определяется очень точно, и отрывать газовую магистраль нужно только в одном месте. Быстро, удобно и дешево.

Подобных примеров можно привести тысячи. Такой способ использования радиоактивных изотопов называется методом «меченых» атомов. Атомы «метят», делая их радиоактивными, а затем определяют их местонахождение, которое характеризует ход того или иного исследуемого процесса.

Кроме метода меченых атомов, применяются другие многочисленные методы использования радиоактивных изотопов. Особенно широко они применяются в медицине для так называемой лучевой терапии. Этот термин пришел на смену известному нам термину — кюритерапия. При кюритерапии лечение больных производилось при помощи излучения радия, а в лучевой терапии — при помощи излучения искусственно созданных радиоактивных изотопов. При том широком применении лучевой терапии, как, сейчас, потребовалось бы огромное количество радия. Тех нескольких килограммов радия, которые имеются сейчас во всем мире, конечно, не хватило бы для многочисленных современных лечебных установок. А искусственных радиоактивных веществ можно создать сколько угодно. И стоят они во много раз меньше радия.

Широко применяется излучение для контроля различных процессов. Например, по степени ослабления излучения можно легко и просто контролировать толщину материалов — стальной ленты, бумаги, искусственной кожи и т. д. Небольшой приборчик, называемый толщиномером, ставят рядом с лентой, сматываемой в рулон, и он безошибочно фиксирует в ее отклонения толщины ленты от заданного размера.

Или еще. Недавно разработан прибор для почти мгновенного определения влажности почвы. Ведь содержание влаги в почве очень важно знать для того, чтобы вовремя начать сев. Устройство прибора основано на изменении плотности почвы в зависимости от содержания в ней влаги. Чем больше влаги, тем сильнее земля поглощает радиоактивное излучение. Такой прибор состоит из двух заостренных палочек. На конце одной находится радиоактивный источник, а на конце другой — детектор излучения. Втыкают в почву эти две палочки на определенном расстоянии одна от другой и по прибору определяют прохождение излучения через землю, находящуюся между источником и детектором, а по излучению — содержание влаги в земле.

Таких примеров использования искусственных радиоактивных изотопов можно привести очень много. Потребность в изотопах очень велика. Поэтому и открыт в Москве магазин «Изотопы».

Однако обращаться с радиоактивными изотопами нужно осторожно. Ведь излучение в больших дозах вредно действует на здоровье людей. Поэтому изотопы перевозят и хранят в специальных контейнерах с толстыми стенками, полностью поглощающими излучение. Работают с радиоактивными изотопами только специально подготовленные люди. Вот поэтому не каждому продают изотопы в магазине на Ленинском проспекте, а только тем, кто является представителем организации, использующей эти изотопы.

Рассказывая об открытии искусственной радиоактивности, сделанном Фредериком и Ирен Жолио-Кюри в 1934 г., нам пришлось забежать вперед, в нынешние времена. Теперь мы вернемся назад, к 30-м годам нашего века, к следующему этапу в биографии атома.

Как-то раз...

В лаборатории одного из московских научно-исследовательских институтов пропал радиоактивный источник. Этот источник, использовавшийся для физических исследований, представлял собой металлический патрончик величиной с наперсток, внутри которого помещался радиоактивный источник малой мощности.

Сотрудники лаборатории называли его просто «пулька». Источник стоил дорого, и пропажа его грозила серьезными неприятностями для сотрудников лаборатории. Никто, конечно, не сомневался в том, что в пропаже «пульки» не было злого умысла. Такой источник ведь нельзя использовать ни для каких целей, кроме физических исследований. Начали искать. «Пулька» маленькая, могла закатиться в любую щель, и увидеть ее среди многочисленных приборов и оборудования лаборатории было почти невозможно. Поэтому «пульку» начали искать при помощи прибора, регистрирующего радиоактивное излучение. Но все было безрезультатно: признаков радиоактивности ни в одном месте лаборатории не обнаруживалось. Тогда решили, что уборщица, не заметив «пульки», просто вымела ее при уборке лаборатории и вместе с мусором унесла на институтскую свалку. И как ни было неприятно сотрудникам лаборатории идти на свалку и «обследовать» ее, им пришлось это сделать. В течение нескольких часов под иронические замечания и смех сослуживцев незадачливые сотрудники лаборатории «обследовали» весьма солидное количество мусора и отбросов. Однако добились своего. Действительно, в одном из ящиков было обнаружено присутствие радиоактивности: на дне ящика, под мусором, лежала разыскиваемая «пулька». Однако «искатели» считали себя все-таки удачниками: если бы мусор успели вывезти на городскую свалку, то поиски «пульки» там могли бы не увенчаться успехом или уж, во всяком случае, потребовали бы значительно большего и не очень приятного «труда».

1939 год

18 дней

18 дней отделяют 18 февраля от 30 января. Это новые, И очень важные даты в биографии атома, относящиеся к 1939 г. В эти дни было сделано два научных сообщения. Одно из них, представленное во Французскую академию наук, называлось «Экспериментальное доказательство взрывного расщепления ядер урана и тория под действием нейтронов». Другое сообщение было опубликовано в английском научном журнале «Природа» под названием «Распад урана под действием нейтронов: новый вид ядерной реакции». Автором первого сообщения был Фредерик Жолио-Кюри, авторами второго — немецкие ученые Отто Фриш и Лиза Мейтнер.

И хотя сообщения ученых имели разные названия, в них говорилось об одном и том же: о новом, доселе не известном явлении, происходящем с ядром самого тяжелого в природе элемента — урана. Об этом открытии наш рассказ.

Наблюдения «мальчуганов»

Не удивляйтесь, «мальчуганами» называли группу молодых физиков, образовавшуюся в 1934 г. в Римском университете. В нее входили Сегре, Д’Агостино, Амальди, Разетти, Понтекорво. Возглавлял эту группу Энрико Ферми, будущий великий Ферми, как его потом называли.

Кумиром этих ученых была нейтронная физика. Сколько нового и неизведанного видели они в ней!

Например, облучение элементов нейтронами. Удивительные превращения происходят при этом. Уже было замечено, что, если облучать элементы нейтронами, то в результате поглощения нейтронов ядрами одного элемента, как правило, получаются ядра другого элемента, стоящего на одну клеточку дальше в таблице элементов Менделеева. Это очень интересно.

А что если облучать нейтронами последний элемент — уран? Тогда должен получиться элемент, стоящий уже на 93-м месте. Элемент, которого нет в природе, искусственный элемент! Какой он, как выглядит, как ведет себя? Разве это не заманчиво? Молодым ученым не терпелось это узнать.

Сказано — сделано. Уран облучен нейтронами. Как и следовало ожидать, он приобрел искусственную радиоактивность. Но эта радиоактивность была какая-то странная: после облучения в уране появился не один элемент, как ожидалось, а по крайней мере десяток. И Энрико Ферми, пославший сообщение об этом в научный журнал, писал, что здесь налицо какая-то загадка поведения урана. Возможно, что появился 93-й элемент, но точных доказательств этому нет. С другой стороны, есть доказательства, что появились какие-то другие элементы. Но какие? Это пока неясно.

Совершенно непонятно!

Физики очень заинтересовались сообщением Энрико Ферми. Заинтересовались этим Ирен и Фредерик Жолио- Кюри. Ирен, имеющая большой опыт по химическим исследованиям, решила точно выяснить, прав ли Ферми, высказывая предположение, что после облучения урана нейтронами в нем появляются какие-то новые радиоактивные элементы.

Она повторила опыты Ферми и тщательно исследовала химический состав кусочка урана. И получила невероятный результат. В уране появился элемент лантан! Откуда он взялся? Ведь до облучения в уране его не было, и это было проверено. И вдруг лантан, элемент, стоящий в середине таблицы Менделеева?!

У Фредерика и Ирен сомнений не было. То, что появился новый элемент, это безусловно. Но почему? Это неясно. Значит, надо продолжать исследования.

Ирен Жолио-Кюри права!

Двое известных немецких физиков Отто Ган и Фридрих Штрассман никак не хотели согласиться с результатами опытов Ирен Жолио-Кюри. Откуда было взяться лантану? Нужно как можно тщательнее проверить опыты Ирен

Жолио-Кюри и доказать ей, что она ошиблась. Так они и решили.

Но произошло невероятное! Когда Ган и Штрассман сделали тщательный химический анализ урана (а они и химиками были отличными) после его облучения нейтронами, то убедились, что в уране появился не только лантан, но и барий. А барий также стоит примерно в середине таблицы Менделеева. Снова загадка. Но пришлось признать, что Ирен Жолио-Кюри права.

Догадка Лизы Мейтнер

Отто Ган.

Ган и Штрассман сообщили о своих наблюденияхв научный журнал. Написали они письмо и известному физику, их другу Лизе Мейтнер. Может быть, она поможет разгадать эту загадку? Лиза Мейтнер в то время была уже немолодой женщиной, известным ученым. С ее мнением считались многие. Но тяжелые жизненные испытания выпали в то время на долю Лизы Мейтнер. Преследуемая германским фашизмом, она была вынуждена бежать из Германии в Данию. В Копенгагене она стала работать вместе с другим знаменитым физиком, Нильсом Бором.

Письмо друзей очень заинтересовало Лизу Мейтнер. Действительно, в чем дело? Ферми, Кюри, Ган, Штрассман — замечательные ученые, превосходные экспериментаторы— не могли ошибаться. В облученном нейтронами уране действительно появляются элементы, имеющие примерно вдвое меньший атомный вес, чем уран.

И у Лизы Мейтнер мелькает догадка. А что если... Нет, это невероятно. Это чудовищно смело и необычно.

Ну, а все-таки? А что, если предположить, что при попадании нейтрона ядро урана разваливается на части?

Скажем, пополам. Ведь тогда можно объяснить появление в уране элементов с весом, примерно вдвое меньшим, чем уран.

Но это так необычно.

Снова и снова Лиза Мейтнер думает над этим. И чем больше думает, тем больше убеждается в том, что иначе и не может быть. Да, несомненно, ядро урана разваливается пополам. А образовавшиеся осколки и являются лантаном и барием.

И Лиза Мейтнер пишет сообщение в английский научный журнал. Опубликовано оно было 18 февраля 1939 г.

Фредерик Жолио-Кюри опережает Лизу Мейтнер

Но сообщение Лизы Мейтнер запоздало на две недели, Вы помните, что после обнаружения лантана в уране Фредерик Жолио-Кюри поставил перед собой задачу разгадать тайну появления этого элемента. Продолжая исследование, он пришел к такому же выводу и экспериментально доказал, что под действием нейтронов ядра урана разваливаются на два осколка. Об этом Жолио-Кюри и сообщил во Французскую академию наук двумя неделями

раньше, чем появилась статья Лизы Мейтнер. Но Фредерик Жолио-Кюри, этот замечательный ученый, шел дальше. Он по-прежнему лидировал на «дорожке исследований».

Это можно заметить, внимательно вчитавшись в заголовки сообщений Лизы Мейтнер и Фредерика Жолио- Кюри.

Прочитайте внимательно. Лиза Мейтнер пишет о распаде урана, а Жолио-Кюри — о взрывном расщеплении ядер урана. Лиза Мейтнер пишет более спокойно, фиксируя только факт деления ядра, а Фредерик Жолио-Кюри пишет более эмоционально, более широко. Он не только фиксирует факт расщепления, но и подчеркивает взрывной характер этого расщепления.

Следовательно, уже только из заголовков сообщений можно сделать вывод о том, что Фредерик Жолио-Кюри шел дальше Лизы Мейтнер в своих исследованиях. Так оно и было в действительности.

Он не только доказал факт деления ядра урана, но и первым пришел к главнейшему, необычайно важному для дальнейшего развития науки об атоме, выводу: при делении ядра урана выделяется огромная энергия! Ядро распадается на два осколка не как-нибудь, потихоньку, а носит характер взрыва. Осколки деления с необыкновенной скоростью разлетаются в разные стороны. Их огромная энергия постепенно распределяется между соседними ядрами, и весь кусок урана нагревается. А если число таких делений велико, то и выделяющаяся в результате торможения этих осколков тепловая энергия будет огромной.

Это и есть атомная энергия

Еще в 1935 г. при получении Нобелевской премии Фредерик Жолио-Кюри сказал прозорливые слова:«...мы вправе сказать, что искатели, создавая или расщепляя по своей воле элементы, смогут осуществить настоящие цепные реакции взрывного типа и перерождение элементов. Если такое перерождение распространится, можно предвидеть огромное освобождение энергии, способной быть использованной». Этим словам было суждено сбыться через несколько лет. Но тогда на них никто не обратил внимания: большинство ученых считало, что использование атомной энергии — дело далекого будущего. Даже Резерфорд считал разговоры об этом «вздором». Однако в 1939 г. ученым стало ясно, что они близки к заветной цели. Эффект нагревания куска урана при облучении нейтронами — это и есть искусственно выделенная атомная энергия. Ну, а если все ядра атомов развалятся одновременно? Что произойдет при этом — каждому понятно. Будет колоссальный взрыв. Когда подсчитали эту энергию, то оказалось, что если бы все ядра урана, содержащиеся только в одном грамме урана, разделились, то выделилось бы столько же энергии, сколько выделяется при сжигании нескольких тонн самого лучшего угля!

Но где взять нейтроны?

Когда Фредерик Жолио-Кюри сделал такой расчет, у него просто захватило дух. Действительно, каким неистощимым источником энергии может стать уран. Нужны только нейтроны, много нейтронов. И чтобы каждый нейтрон попал в ядро.

Вот в этом-то и была загвоздка. Все известные ученым источники нейтронов давали их во много миллиардов раз меньше, чем требовалось. Где взять нейтроны? И не мало, а огромное количество.

Но на этот раз природа помогла людям. И эту помощь первым заметил все тот же неутомимый исследователь— Фредерик Жолио-Кюри.

Природа помогает ученым

Сообщение Жолио-Кюри, представленное 30 января во Французскую академию наук, давало ответ и на вопрос о том, откуда взять большое количество нейтронов для деления большой массы урана. Сама природа позаботилась об этом. Фредерик Жолио-Кюри заметил, что в тот момент, когда ядро урана разваливается на два осколка, из него вылетают новые нейтроны! Правда, немного, но все-таки больше, чем расходовалось на деление ядер.

Тогда сразу стал ясен вопрос о принципиальном пути выделения внутриатомной энергии. Нейтрон, попавший в ядро атома урана, вызовет его деление. При этом освободятся из ядра два-три новых нейтрона. Эти нейтроны вызовут деление новых ядер урана и т. д. А поскольку деление ядер и освобождение новых нейтронов происходит почти мгновенно, то такой процесс будет происходить очень быстро. При этом выделится колоссальная энергия, которая должна все смести со своего пути.

Такой процесс называется цепным процессом или цепной ядерной реакцией.

Как будто принципиально все просто. Но почему тогда кусок урана, если его облучать нейтронами, не взрывается? На это Фредерик Жолио-Кюри ответить пока не мог. Но и то, что было рассказано им в январском сообщении 1939 г., навеки обессмертило его имя. Стало ясно, что есть возможность для выделения атомной энергии.

«Прометеем науки» назвал французский ученый Поль Ланжевен атомную энергию. Удастся ли ее расковать, вот в чем был вопрос. Какие условия для этого необходимы, с чего нужно начинать? Это оставалось загадкой. Разгадать эту загадку помогли советские ученые.

1940год. Январь. Май

«ЖЭТФ»

Странное слово, не правда ли? Но все объясняется просто. Это начальные буквы слов «Журнал экспериментальной и теоретической физики». Внешне это не очень заметный журнал. Серая обложка, никаких украшений. Внутри журнал сплошь заполнен формулами, схемами, вычислениями. Журнал рассчитан на неширокий круг читателей — только специалистов-физиков.

Но, как говорится, не красна изба углами, а красна пирогами. И вот такие «пироги» и появились в январском и майском выпусках журнала «ЖЭТФ» за 1940 г.

Это были статьи двух видных советских ученых—Я. Зельдовича и Ю. Харитона. Назывались они: «О цепном распаде урана под действием медленных нейтронов» и «Кинетика цепного распада урана».

Советская школа физиков

Прежде чем говорить об этих статьях, как о новом этапе в биографии атома, заглянем немного в прошлое.

Тяжелое наследство досталось советским ученым от царской России. Империалистическая война, разорительная гражданская война, иностранная интервенция, период восстановления народного хозяйства — трудные были годы. Но даже в это время советское правительство делало все возможное для обеспечения работы физиков. Владимир Ильич Ленин внимательно следил за работой советских ученых и всемерно помогал им. Несмотря на трудности, недостаток самых элементарных приборов и материалов, советские физики постепенно разворачивали работы по исследованию тайн атома.

Исследованиями в области ядерной физики занимались ныне всемирно известный академик Д. Скобельцын, Д. Иваненко, о котором мы уже упоминали, и другие ученые. Наиболее талантливые молодые физики посылались за границу для изучения опыта иностранных ученых по овладению тайнами атома. Так, например, к знаменитому английскому ученому Резерфорду в 20-х годах были посланы Ю. Харитон, Л. Капица, А. Лейпунский. Сейчас они видные советские ученые, академики.

Начались годы пятилеток. По всей стране сооружались новые заводы, фабрики, институты, новые лаборатории. В высших учебных заведениях стали готовить все больше и больше специалистов по физике, в том числе и по ядерной физике. В лаборатории и научно-исследовательские инсти туты начало поступать первоклассное электронное и электрическое оборудование, необходимое для ядерных исследований. Начали проводиться научные съезды и конференции, на которых зачитывались доклады советских ученых об открытых ими явлениях ядерной физики. К научным сообщениям советских ученых-ядерщиков все больше и больше прислушивались видные иностранные ученые.

Группа советских ученых-физиков в лаборатории (1934 г.). Слева направо: Фок, Гуревич, Курчатов, крайний справа — Скобельцын.

На одном из научных заседаний. Справа налево: Фок, Алиханов,Курчатов.

Забота советского правительства о нуждах науки не замедлила сказаться. 1932 год принес теоретическое обоснование нейтронно-протонной структуры атомных ядер. Это сделал Дмитрий Иваненко.

Исследования с нейтронами интенсивно стали проводиться и советскими учеными. Их тоже интересовал замечательный металл нашего века — уран. Они внимательно следили за работами Резерфорда, Ферми, Гана, Штрассмана, Мейтнер, Жолио-Кюри. И не только следили, но и активно участвовали в экспериментальных и теоретических исследованиях.

Таким образом, в предвоенные годы в Советском Союзе образовалась отечественная школа опытных физиков-ядерщиков. Вот несколько имен видных советских ученых: Иоффе, Скобельцын, Капица, Фок, Иваненко, Мысовский, Курчатов, Зельдович, Харитон, Лейпунский, Флёров, Петржак, Векслер, Черенков, Тамм, Ландау, Алиханов. Ими был сделан ряд важных исследований, значительно обогативших знания ученых о мире атомов.

Советская школа физиков была способна самостоятельно разрешать важные и сложные проблемы, стоящие перед ядерной физикой. Как мы узнаем потом, они это успешно доказали. Советские ученые видели в атомной энергии великую силу технического прогресса. Огромное количество энергии, заключенное в атомном ядре, позволило бы создать новые, невиданные источники энергии. А такие источники энергии крайне нужны быстро развивающемуся народному хозяйству СССР.

Поэтому цепная реакция деления ядер урана, при которой освобождается огромное количество энергии, и была предметом пристального внимания советских физиков.

Два условия

Теперь вернемся к статьям, опубликованным в советском научном журнале «ЖЭТФ».

В этих статьях двое замечательных советских ученых теоретически обосновали возможность осуществления цепной реакции деления. Фредерик Жолио-Кюри, обнаружив вылет нескольких нейтронов из делящегося ядра урана, сразу пришел к выводу, что именно эти нейтроны и помогут осуществить цепной процесс. Но какие должны быть условия для того, чтобы начался такой процесс?

Статьи Зельдовича и Харитона давали ответ на этот вопрос. Авторы статей в заключение писали: «Можно думать... что, создавая большую массу металлического урана либо... обогащая уран изотопом 235, окажется возможным создание условий цепного распада урана... причем это приведет к развитию ядерной реакции».

Разберем это утверждение. Во-первых, почему нужна большая масса металлического урана? Ведь ядра урана делятся одинаково независимо от того, в каком куске урана они находятся — большом или малом. Но, оказывается, для цепной реакции это не все равно. Вспомним, какие соображения были у Жолио-Кюри. В ядро урана попал нейтрон, и ядро развалилось на две части. Одновременно вылетело два-три нейтрона. Эти нейтроны могут попасть в новые ядра и вызвать их деление. Тогда освобождаются новые нейтроны и т. д. В том случае, когда число получаемых вновь нейтронов не убывает со временем, идет, как говорят, цепная реакция. Основным условием для протекания такой реакции должно быть то, чтобы определенная доля освобождающихся нейтронов обязательно попала в другие ядра урана.

Ну, а если эти нейтроны вылетят наружу из куска урана, не попав в новые ядра? (Ведь они не имеют заряда и свободно проходят сквозь вещество; только прямое попадание нейтрона в ядро вызовет его деление.) Каждому понятно, что в таком случае цепная реакция не пойдет. А что нужно сделать? Зельдович и Харитон установили две возможности поддержания цепной реакции. Первая — нужно увеличить размеры куска урана, чтобы возросла вероятность попадания освободившихся нейтронов в новые ядра. Ведь чем большее расстояние пролетят нейтроны в уране, тем больше шансов, что они попадут в цель, тем меньше вероятность того, что нейтроны будут бесполезно улетать наружу. По мере увеличения размеров куска урана увеличивается доля нейтронов, поглощаемых в уране, пока наконец не создадутся необходимые условия для возникновения цепной реакции. Такой минимальный размер куска урана, при котором осуществляется цепная реакция, называется критическим.

Это один путь осуществления цепной реакции. Но есть еще и другой путь, о котором также говорилось в статье. Этот путь — обогащение урана изотопом 235.

Что это значит? Здесь нужно рассказать об изотопах урана. Мы уже знаем, что изотопами называются ядра атомов, которые имеют одинаковое число протонов, но разное число нейтронов. У природного урана два изотопа. В ядре одного 235 нейтронов и протонов, в ядре другого—238, т. е. на три нейтрона больше. Но в природном уране ядер первого изотопа в 140 раз меньше, чем второго. А он-то оказывается самым полезным для цепной реакции. И вот почему.

Этот изотоп обладает удивительным свойством. Он жадно поглощает нейтроны. Гораздо сильнее, чем изотоп 238. Стоит только нейтрону приблизиться к ядру изотопа 235, как почти наверняка нейтрон поглотится ядром и ядро тут же развалится, освобождая новые нейтроны. А изотоп 238 ведет себя гораздо пассивнее. Он нехотя поглощает нейтроны и при определенных условиях даже не делится. Просто поглотит нейтрон и превратится в другой элемент. Потом мы увидим, что это тоже очень полезное свойство, но для развития цепной реакции оно не требуется.

Значит, было бы очень хорошо, если бы ядер изотопа 235 было побольше, а ядер изотопа 238 поменьше. Если «жадных» по отношению к нейтронам ядер будет больше, значит, больше будет и делений и, следовательно, больше будет новых нейтронов. Тогда не нужно сильно увеличивать размеры куска урана, чтобы уменьшить потерю нейтронов, т. е их вылет наружу.

Следовательно, для осуществления цепной реакции главное — увеличить число попаданий нейтронов в ядра урана. А уж как это сделать — путем ли увеличения размеров куска урана или путем увеличения в уране количества «жадных» ядер изотопа 235—не так важно.

Это и был основной вывод статей Зельдовича и Харитона. «Подобный процесс,— писали они,— мог бы представлять значительный интерес, так как теплота ядерной реакции деления урана в пятьдесят миллионов раз превышает теплотворную способность угля; распространенность и стоимость урана вполне допустила бы осуществление некоторых применений урана».

Сила научного предвидения двух талантливых советских ученых позволила им записать и такие слова: «Несмотря на всю трудность путей, можно ожидать в ближайшее время попыток осуществления процесса».

Такая попытка была предпринята очень скоро. И она увенчалась блестящим успехом. Всего через два года, в 1942 г., цепная реакция была осуществлена. Это сделал итальянец Энрико Ферми.

Об этом мы и хотим рассказать. Но прежде чем рассказывать о том, что сделал Энрико Ферми, мы должны рассказать еще об одном очень важном факте в биографии атома. Речь пойдет об открытии, сделанном двумя другими советскими учеными — К. А. Петржаком и Г. Н. Флёровым. Это открытие имеет непосредственное отношение к тому, чего добился Энрико Ферми в 1942 г.

1940 год. Сентябрь

Как вызвать пожар?

Итак, цепная реакция, начнется, если обеспечены условия для ее осуществления и если первый нейтрон попал в ядро, вызвав его расщепление. Но сразу возникает вопрос: а где взять первый нейтрон?

Ведь этот нейтрон должен явиться той «спичкой», которая вызовет атомный «пожар».

Можно, конечно, использовать обычные нейтронные источники, которыми пользовались ученые для исследований. Не очень удобно, но можно.

Однако природа и здесь помогла ученым. Она предоставила в их распоряжение «спичку», которая всегда наготове, всегда может начать цепную реакцию. Эту «спичку» и обнаружили молодые советские ученые Петржак и Флёров. Их открытие показало, что искусственные источники нейтронов для начала цепной реакции совсем не нужны.

На станции метро «Динамо»

Петржак и Флёров исследовали в 1939—1940 гг. поведение урана. Тогда было уже хорошо известно, что ядра урана очень непрочны. В самом деле. Попадание в ядро такой маленькой частицы, как нейтрон, имеющей массу в двести с лишним раз меньше, чем масса ядра урана, нарушало равновесие сил в ядре и приводило к его развалу

Молодые советские ученые Флёров (стоит) и Петржак в лаборатории (1940 г.).

Кроме того, мы знаем, что уран радиоактивен. Он непрерывно испускает альфа- и бета-частицы, что также наводило на мысль о неустойчивости ядра урана.

Производя физические исследования, Петржак и Флёров задумались над вопросом: «Нет ли случаев самопроизвольного распада ядер урана?» И они решили это проверить. Молодые ученые предполагали, что если такие случаи возможны, то они происходят очень и очень редко. Поэтому нужно взять для опытов уран, нанесенный тонким слоем на какую-либо большую поверхность.

Осколки деления имеют очень маленький пробег в уране, они сразу задерживаются им. В газах пробег осколков значительно больше. Поэтому заметить можно только те осколки, которые вылетели из разделившегося ядра урана, расположенного на самой поверхности слоя урана. Следовательно, чем больше поверхность, тем большее число распадов ядер урана можно заметить. Кроме того, можно было ожидать маскирующего влияния внешних причин. Например, космических лучей. Эти лучи несутся к нам из космического пространства. Существование этих лучей открыл в 1909— 1910 гг. немецкий ученый Альберт Гоккель. Используя воздушный шар, он установил, что чем выше от Земли, тем интенсивнее это излучение. Сначала Гоккелю никто не верил. Все считали это явление противоестественным. Но постепенно было установлено, что такие лучи есть и их основная часть задерживается земной атмосферой. Некоторая часть космических лучей достигает поверхности Земли. Так что все живое на земле постоянно находится под обстрелом космических лучей. Но это нестрашно, так как вся жизнь на Земле давно уже приспособилась, привыкла к этим лучам. В состав космических лучей входят нейтроны, протоны и другие элементарные частицы. Причем иногда они имеют очень большую энергию. На десятки метров эти частицы могут проникать в глубь Земли — настолько велика их скорость.

Поэтому Петржак и Флёров решили избавиться от космических лучей. Ведь если нейтроны, входящие в состав космического излучения, попадут в уран, то они вызовут деление его ядер. И тогда нельзя будет понять, почему разделились ядра урана— сами по себе или под действием космических лучей.

Значит, нужно чем-то защититься от этих лучей. Самый простой способ — укрыться под толстым слоем земли. Метро как раз и является идеальным местом для таких опытов. Ведь над станцией метро «Динамо» значительная толща земли.

Шли поезда, тысячи пассажиров проходили в день по этой станции. Но никто не знал, что рядом, в служебных помещениях станции, двое молодых советских ученых проводят очень важное исследование свойств атома.

И они установили, что действительно очень небольшое число ядер урана, казалось бы без всякой причины, самопроизвольно, или, как еще говорят, спонтанно, распадается, освобождая при этом те же два-три нейтрона. Замечательное экспериментальное мастерство проявили Петржак и Флёров, доказав реальность очень трудно наблюдаемого явления. Ведь в одном грамме урана каждый час самопроизвольно распадается всего лишь несколько атомов. Насколько же трудно это заметить, если в одном грамме урана содержится 2 500 000 000 000 000 000 000 атомов!

Статья об этом открытии была опубликована в журнале «ЖЭТФ» за сентябрь все того же 1940 г. Она называлась «Спонтанное деление урана». Как мы видим, этот год был поистине урожайным для науки об атоме.

И мы можем гордиться тем, что часть очень важных открытий в 1940 г. принадлежит нашим ученым.

Открытие Петржака и Флёрова показало, что для начала цепной реакции совсем не нужны нейтронные источники. Первые нейтроны для цепной реакции всегда найдутся. Их дадут самопроизвольно разваливающиеся ядра урана.

1942 год. 2 декабря

Опыт в бассейне с золотыми рыбками

Прежде чем рассказать о декабрьском событии 1942 г., вернемся на несколько лет назад (1934 г.) в солнечную Италию, в Римский университет.

Помните, мы говорили об опытах группы «мальчуганов», возглавляемых Энрико Ферми? Облучая нейтронами различные элементы, они пытались получить 93-й элемент и получили неожиданный результат.

Немного раньше двое ученых из той же группы, Бруно Понтекорво и Эдуардо Амальди, облучая нейтронами различные материалы и испытывая их радиоактивность, обнаружили большую странность в их поведении. Оказывается, величина приобретенной веществами радиоактивности зависела от того, какие предметы находились рядом с облучаемым материалом. Если облучаемый образец находился в свинцовом ящике, то у него наблюдалась радиоактивность гораздо меньшая, чем если он облучался на деревянном столе. Ферми, руководитель «мальчуганов», сразу же обратил на это явление самое серьезное внимание. Тот факт, что чем легче вещество, находящееся рядом с облучаемым образцом, тем сильнее становится радиоактивность, приобретенная образцом, навел его на некоторые размышления. Но ученый предпочитал пока о них не рассказывать. Он только посоветовал своим друзьям поместить облучаемый образец в парафин и посмотреть, что получится.

Так и сделали. Взяли кусок парафина, выдолбили в нем ямку и в нее поместили облучаемый образец—серебряный стаканчик, внутри которого находился источник нейтронов. После облучения проверили радиоактивность серебряного стаканчика. Произошло чудо: парафин в сто раз увеличил радиоактивность стаканчика!

Этот опыт убедил Ферми в правильности его догадки. А рассуждения Ферми были такие. Когда быстрый нейтрон сталкивается с ядром, то поведение нейтрона после столкновения сильно зависит от того, с каким ядром столкнулся нейтрон—легким или тяжелым. Если ядро тяжелое, то нейтрон ударится о него, как о неподвижную стенку, и отскочит почти с той же энергией, которую он имел до столкновения. Подобно тому, как бильярдный шар, ударяясь о бортик бильярда, отскакивает от него с такой же скоростью. Если же ядро легкое, то нейтрон передаст ему часть своей энергии и отскочит от ядра уже с меньшей энергией. Чем легче ядро, тем больше энергии потеряет нейтрон.

Предельный случай, когда ядро имеет массу, равную массе нейтрона. Например, ядра атомов водорода. Ядро водорода содержит единственную частицу — протон. Его масса примерно равна массе нейтрона. Ударившись о такое ядро, нейтрон может совсем потерять свою энергию. Вспомним бильярдные шары. При лобовом столкновении двух одинаковых шаров налетающий шар останавливается, а другой отскакивает со скоростью налетевшего на него шара.

А что происходит, если нейтрон пролетает через вещество с меньшей скоростью? Тогда он с большей вероятностью может быть захвачен каким-либо ядром. Ведь время нахождения нейтрона вблизи ядра при уменьшении скорости увеличивается, и, следовательно, увеличивается время взаимодействия между ними. Значит, чем легче ядра атомов вещества, тем большее количество пролетающих через него нейтронов потеряет энергию и будет захвачено ядрами. И тем больше будет радиоактивность облучаемого вещества.

Поэтому и наблюдались на первый взгляд странные явления в опытах Амальди и Понтекорво. Когда облучаемый образец находился в свинцовом ящике, то нейтроны, ударяясь о ядра атомов свинца, почти не изменяли своей энергии и направления полета. А если образец помещался на деревянный стол, то дерево, содержащее много легких ядер водорода и углерода, сильно замедляло и рассеивало нейтроны. Некоторые из них после нескольких соударений возвращались назад уже сильно замедленными. Они-то и захватывались очень охотно ядрами атомов серебра. Поэтому и увеличивалась его радиоактивность. В парафине еще больше атомов водорода. И, как и ожидал Ферми, радиоактивность серебра, облученного в парафине, увеличилась еще больше.

Но Ферми хотел окончательно убедиться в правильности своей теории, которую он изложил своим друзьям. Для проверки выбрали бассейн с золотыми рыбками, находившийся рядом с лабораторией, в которой они работали. По теории Ферми, вода, содержащая много водорода, должна еще лучше замедлять нейтроны, чем парафин. Опять провели опыт с серебряным стаканчиком. И что же? Радиоактивность серебра стала еще больше. Теперь сомнений не было — поведением нейтронов можно управлять, используя вещества с разным атомным весом. Так было открыто явление замедления нейтронов.

Это открытие «мальчуганов» Ферми было очень важным. Первая цепная реакция, которую осуществил Ферми через восемь лет, в 1942 г., была бы невозможна без явления замедления нейтронов.

Эмигранты

Шли годы. Ферми продолжал свои исследования по искусственной радиоактивности элементов. Руководимая им группа молодых ученых открывала все новые и новые явления, происходящие с веществами, обстреливаемыми нейтронами. И Ферми решил навести порядок в наблюдаемых явлениях искусственной радиоактивности. Облучая последовательно элементы таблицы Менделеева, он классифицировал их по степени радиоактивности. Это была первая систематизация искусственных радиоактивных изотопов.

Наступил 1938 год. Он принес мировую славу Энрико Ферми. Шведская академия наук постановила: «Профессору Энрико Ферми, проживающему в Риме, за идентификацию новых радиоактивных элементов, полученных нейтронной бомбардировкой, и за сделанное в связи с этой работой открытие ядерных реакций под действием медленных нейтронов присуждается Нобелевская премия». Это было признание больших заслуг талантливого итальянца. У Ферми рождались все новые и новые идеи. Хотелось работать, двигаться дальше, в глубь нового, неизведанного.

Но вспомним, какое это было время. По Европе расползалась коричневая чума. Гитлер и Муссолини готовились к войне. Раздувались антисемитизм и человеконенавистничество. Единственным признаком ценности ученых для фашизма были не их заслуги в науке, а принадлежность к «высшей расе», приверженность идеям нацизма.

Фашистское засилье проникло и в тишину лабораторий физического корпуса Римского университета. Ректором университета был назначен псевдоученый, заядлый фашист, мракобес. Начались гонения на прогрессивных ученых. Стало трудно работать. В такой обстановке, конечно, невозможно было с прежним воодушевлением отдаваться научным исследованиям.

И группа «мальчуганов» начала постепенно распадаться. Уехал в Америку Разетти, стал думать об эмиграции в Америку и Ферми. Так было со многими европейскими учеными. Один за другим потянулись они в Америку. Из Германии бежали Лива Мейтнер и великий Эйнштейн, из Дании — Нильс Бор, из Венгрии — Лео Сциллард, Эуген Вигнер, Эдвард Теллер, из Италии — Ферми, Сегре, Понтекорво...

Наступил сентябрь 1935 г. Гитлер напал на Польшу. Началась вторая мировая война. У многих бежавших от ужасов гитлеризма ученых остались дома родные, близкие. Оставлена своя родина, в которой бесчинствовали фашисты. Как помочь ей, как помочь родным и близким? Как помочь уничтожить фашизм?

Блестящая плеяда европейских ученых-физиков, собравшаяся в те годы в Америке, располагала знаниями того, что энергия, скрытая в ядре атома, может стать огромной разрушающей силой. Ведь к тому времени работами Жолио-Кюри, Зельдовича и Харитона, Ферми, Лизы Мейтнер было уже установлено, что можно осуществить цепную реакцию деления ядер урана — ядерный взрыв. Если бы это удалось осуществить, то цепная реакция могла бы стать мощным оружием против гитлеровских полчищ. И Ферми, которого особенно занимала эта мысль, решил действовать.

Но действовать нужно было немедленно. Нельзя было терять ни минуты. Ферми знал, что в Германии остались известные ученые — Ган и Штрассман. Стало также известно, что гитлеровцы заинтересовались работами Гана по урану. Значит, и Германия работает над новым оружием. Итак, нужно спешить.

Историческое письмо

Но для работы нужны деньги. Много денег. Как заинтересовать американское правительство в необходимости проведения работ по атомному оружию? Ведь на эмигрантов-ученых смотрели как на нежелательных иностранцев. И ученые-эмигранты обратились к Эйнштейну. Иного выхода не было. Только ему, ученому с мировым именем, может быть, поверят американские толстосумы.

Мы уже писали о том, после каких мучительных раздумий Эйнштейн согласился подписать письмо Рузвельту. И только горячее убеждение друзей, что бомба будет использована против фашизма, заставило Эйнштейна сделать это.

Письмо начиналось так: «Сэр! Последняя работа Э. Ферми и Л. Сцилларда, с которой я ознакомился в рукописи, позволяет надеяться, что элемент уран в ближайшем будущем может быть превращен в новый важный источник энергии...»

Письмо призывало американское правительство начать финансирование работ по исследованию урана, как источника энергии. В нем предлагался план работ и излагалось состояние проблемы. Рузвельт получил письмо. Серьезность международной обстановки, огромный авторитет Эйнштейна нельзя было игнорировать. «Надо действовать»,— сказал Рузвельт своему помощнику.

Манхеттенский проект

Американские генералы сразу почувствовали, какую «золотую рыбку» они могут поймать, используя знания эмигрантов-физиков. Доллары потекли рекой. Так родился Манхеттенский проект, т. е. огромный комплекс организационных мероприятий, исследовательских и промышленных работ, направленных на создание атомной бомбы. Два миллиарда долларов было израсходовано на эти работы.

Работы велись по двум направлениям. Каждое из этих направлений преследовало цель получить делящийся материал для атомной бомбы. Таких материалов было два — уран-235 и плутоний. Каждое из направлений ставило своей целью получение одного из этих материалов.

Вспомним, что уран-235 жадно поглощает нейтроны, разваливаясь при этом на два осколка и освобождая огромную энергию. Ученые подсчитали, что если бы можно было получить кусок урана, состоящий только из атомов урана-235, то в таком куске была бы возможна цепная реакция взрывного характера. Для этого нужно несколько килограммов такого изотопа. Но ядер урана, содержащих 235 нейтронов и протонов, в 140 раз меньше, чем ядер урана, содержащих 238 нейтронов и протонов. В этом-то и заключалась основная трудность выделения в чистом виде ура- на-235. Химическими способами разделить уран-235 и уран-238 невозможно. Ведь изотопы любого элемента имеют одинаковые химические свойства, присущие данному элементу. Для этого нужны новые способы. В частности, диффузионный метод разделения изотопов. В чем он заключается?

Ядро урана-235 немного, всего лишь на три единицы, легче атомного веса ядра урана-238. Легче — значит, немного подвижнее. И если какое-либо газообразное химическое соединение урана пропускать через пористую перегородку, то молекулы этого газообразного химического соединения будут по-разному себя вести. Молекулы, в состав которых входит легкий изотоп урана, более подвижны, и они быстрее пройдут через перегородку. Тогда на одной стороне перегородки количество ядер легкого изотопа урана в смеси изотопов уже станет не в 140, а, скажем, в 139,5 раза меньше. Другими словами, смесь изотопов урана немного обогатилась ураном-235. Если полученную смесь еще раз пропустить через перегородку, то количество легких ядер станет еще больше. Повторяя этот процесс несколько тысяч раз, можно получить чистый изотоп — уран-235. Остается только выделить такой уран в чистом виде из газообразного химического соединения, и делящийся материал для бомбы готов.

Таков один путь получения делящегося материала. А другой путь? Он заключается в получении делящегося материала — плутония — в результате осуществления замедленной цепной реакции в специальном устройстве, называемом ядерным реактором. Этот путь, выбранный Энрико Ферми, и был вторым направлением работ грандиозного Манхеттенского проекта.

Под трибунами чикагского стадиона

В конце 1941 г. жители Чикаго, проживавшие рядом с футбольным стадионом, могли наблюдать необычное оживление, царившее на территории стадиона. К массивным воротам, ведущим к западным трибунам, один за другим подкатывали грузовики с грузом, тщательно укрытым от постороннего взгляда. Многочисленная охрана,

Первый реактор, построенный Энрико Ферми.

выставленная вокруг стадиона, не разрешала даже приблизиться к его ограде. По всему было видно, что за оградой стадиона ведется какая-то таинственная работа. Об этой работе, проводимой в строжайшей тайне, знали очень немногие. На территории стадиона, под западными трибунами, в помещении теннисного корта Энрико Ферми вместе с группой ученых готовил необычный и опаснейший эксперимент — осуществление первой в мире контролируемой цепной реакции деления ядер урана.

В ящиках, которые привозили грузовики, лежали тщательно упакованные бруски какого-то черного материала. Это был графит, тот самый графит, из которого делают грифели для карандашей. Груда пустых ящиков из-под графита росла, и вместе с ней росло необычайное сооружение на площадке теннисного корта. Это был огромный черный куб с длиной граней несколько метров.

Сооружение из графитовых кирпичей назвали «пайл» (по-русски — «груда», «куча»). Действительно, это была

Сборка графитовой кладки первого реактора, сооруженного Энрико Ферми (1942 г.).

груда, куча сложенных в определенном порядке графитовых кирпичей. В Советском Союзе сооружение такого рода стали называть также «котлом». Слово «котел» хорошо отражает сущность работы этого сооружения. Это действительно котел, в котором «варится» ядерный «суп». В котле в результате сложных ядерных превращений получается новый делящийся элемент — плутоний.

В графитовых кирпичах были высверлены отверстия на строго определенном расстоянии одно от другого, куда помещались бруски урана. Таким образом, графитовый куб был, как батон с изюмом, начинен небольшими брусками урана. И, наконец, еще одна деталь. Сверху вниз через всю графитовую кладку проходило несколько каналов — всего несколько штук. В каналах располагались стержни, сделанные из кадмия.

Вот и все. Не правда ли, простое сооружение для осуществления цепной реакции? Но скольким поколениям ученых пришлось трудиться для того, чтобы своими открытиями подготовить возможность создания вот такого, в сущности, совсем несложного сооружения, которое выросло под трибунами чикагского стадиона к концу 1942 г.

«Итальянский мореплаватель добрался до Нового Света...»

Ученые-эмигранты спешили. В Европе, Африке, Азии бушевала война. Гитлеровские армии рвались к Сталинграду, японские армии оккупировали многие страны восточной Азии. 1942 год был годом наибольших успехов германо-итальянско-японской военщины. Нельзя было терять ни минуты. Работы по сооружению первого в мире ядерного реактора велись день и ночь.

Наконец наступило 2 декабря 1942 г. В ночь на это число ученые под руководством Ферми работали, не отдыхая ни одной минуты. Все устали. Однако, когда подошло время завтрака, никто не решился напомнить об этом: слишком велико было нетерпение увидеть результаты своего напряженного труда.

Но нужна была разрядка. Очень опасен и ответствен эксперимент, который будет произведен днем. И хотя в который раз проверены расчеты, говорившие, что цепная реакция в котле будет замедленной, что она не будет носить взрывного характера, на душе у Энрико Ферми было неспокойно. А вдруг ошибка в расчетах? Тогда случится непоправимое. Стадион расположен в самом центре города. Сотни тысяч людей живут в непосредственной близости к стадиону. Цепная реакция, вышедшая из-под контроля ученых, уничтожит город с многомиллионным населением! Нет, нельзя злоупотреблять энтузиазмом ученых. Нужно дать людям отдохнуть, еще и еще раз все взвесить и обдумать. Осторожность и еще раз осторожность. И Ферми произносит свою знаменитую фразу: «Идемте-ка завтракать!»

Наконец все снова заняли свои места. Ферми, как адмирал, командовал с самого высокого места. Его так и прозвали «адмиралом». Кадмиевые стержни начали медленно, очень медленно извлекать из котла. И все следили за приборами. Вот извлечены уже все стержни, кроме одного. Приборы пока ничего не показывают. Напряжение нарастало. Начали извлечение последнего стержня. Взгляды всех прикованы к приборам. Еще дюйм, еще. И вдруг чуть заметно дрогнула стрелка прибора. Послышалось щелканье счетчиков. Еще немного поднят стержень. Стрелки приборов отклонились сильнее, счетчики нейтронов защелкали часто и быстро. Теперь звук их работы напоминал непрерывную пулеметную очередь. Последний из стержней поднят еще немного. Счетчики нейтронов защелкали, как одержимые. Они словно захлебывались от огромного количества нейтронов, они не успевали их считать! Цепная реакция началась. Счастливые и возбужденные участники этого эксперимента поздравляли друг друга.

Один из помощников Энрико Ферми подходит к телефону и сообщает начальству о результатах заранее условленной фразой: «Итальянский мореплаватель добрался до Нового Света!» Это означало, что Ферми, итальянский эмигрант, бежавший от фашистов, добился своего. Он осуществил первую в мире цепную реакцию деления ядер урана. Это случилось в 15 часов 30 минут 2 декабря 1942 г.

Как же он работает?

Итак, впервые в мире цепная реакция осуществлена. Но предназначалась она не для того, чтобы стать новым, невиданным источником энергии для человечества. Нет, не для этого. Она предназначалась для получения смертоносного плутония для атомной бомбы.

Как происходило образование плутония при цепной реакции? Мы уже знаем, что уран-238 обладает значительно меньшей способностью поглощать медленные нейтроны. Кроме того, при поглощении таких нейтронов он не делится, а через некоторое время превращается в плутоний.

Эти особенности поведения изотопов урана и решил использовать Ферми. В ядерном реакторе, который он создавал, каждый изотоп урана должен был выполнять свою роль. Уран-235 хорошо делится и дает новые нейтроны. Пусть он и будет источником нейтронов для цепной реакции. Уран-238 поглощает нейтроны, которые дает уран-235, и превращается в плутоний. Он и будет сырьем для получения плутония. Нужно только каждому изотопу создать соответствующие условия, чтобы он получше выполнял свою роль. Такие условия и создавались в ядерном реакторе, сооружаемом под трибунами чикагского стадиона.

Освобождающиеся при делении ядер урана-235 нейтроны имеют очень большую энергию. С такой энергией они плохо поглощаются другими ядрами урана-235. Значит, нужно эти нейтроны замедлить. А как замедлить? Вот тут-то и пригодилось открытие, сделанное Ферми восемь лет назад в бассейне с золотыми рыбками. Ведь тогда Ферми обосновал теорию замедления нейтронов на ядрах легких элементов. Одним из таких легких элементов является графит. Ядра атомов графита хорошо замедляют нейтроны. Кроме того, что очень важно, они почти не поглощают замедленные нейтроны. Значит, потерь их почти не будет.

Энрико Ферми у пульта управления реактора

И по мере того как Ферми со своими сотрудниками работал над проектом ядерного реактора, все четче и определеннее вырисовывалась его конструкция. Уран нужно брать в виде небольших цилиндриков, которые следует расположить в массе графита на строго определенном расстоянии один от другого. Это расстояние выбиралось таким образом, чтобы количество графита, находящегося между цилиндриками урана, было достаточно для замедления нейтронов до энергии, при которой происходит интенсивное поглощение нейтронов ядрами урана-235. Эти ядра при делении дадут новые нейтроны, которые опять замедлятся на графите, окружающем кусок урана. Они снова поглотятся ядрами урана-235 и опять дадут новые нейтроны. Так осуществится цепная реакция.

Но часть нейтронов поглощается и ядрами урана-238. Такие ядра будут превращаться в плутоний. После того как в уране накопится достаточно много ядер плутония, уран можно извлечь из реактора и заменить его свежим. Извлеченный из реактора уран отправляется на химическую переработку с целью выделения из него нового делящегося материала—плутония. Плутоний имеет химические свойства, отличные от химических свойств урана, и поэтому отделить его химическими способами от урана не так уж трудно.

Это и был второй путь, который избрал Ферми для получения материала для атомной бомбы.

Вернемся к ядерному реактору. В процессе замедления рождающихся быстрых нейтронов часть их, хотя и небольшая, бесцельно поглощается графитом, часть вылетает за пределы реактора и, следовательно, теряется безвозвратно. Значит, нужно уменьшить эту потерю нейтронов, чтобы как можно больше их поглощалось ядрами атомов урана-235 и урана-238. Для этой цели графитовая кладка реактора с расположенными в ней кусками урана со всех сторон окружалась слоем чистого графита. Благодаря этому слою часть нейтронов, вылетающих из зоны, где происходит цепная реакция (она получила название активной зоны), в результате многократных соударений с ядрами графита отражается обратно в активную зону. Кроме того, размеры реактора брались большими. Ведь чем больше его размеры, тем меньше вероятность того, что нейтроны, родившиеся в его активной зоне, вылетят наружу. Этим самым также уменьшалась потеря нейтронов.

А как регулировать работу реактора? Ведь нарастание количества нейтронов происходит очень быстро, и если не управлять их поведением, то тепла, выделяющегося при делении ядер, будет так много, что уран расплавится. Значит, нужно в реактор ввести стержни из какого-либо материала, поглощающего избыточные нейтроны. В качестве такого материала Ферми взял кадмий. Погружая в реактор стержни из кадмия или извлекая их, можно увеличивать или уменьшать количество нейтронов, принимающих участие в цепной реакции, в реакторе. Если количество рождающихся нейтронов в каждый данный момент времени превышает количество поглощаемых и теряющихся нейтронов, то мощность реактора нарастает, и наоборот. Если же количество рождающихся нейтронов точно равно количеству поглощаемых и теряемых нейтронов, то мощность реактора поддерживается на одном уровне. Такое регулирование числа нейтронов и осуществляется стержнями из хорошо поглощающего нейтроны материала. Их так и называют — регулирующие стержни.

Но как пустить реактор? Где взять первые нейтроны, которые дали бы начало развитию цепной реакции? Этот вопрос разрешался очень просто. Ведь советские ученые Петржак и Флёров установили в 1939 г., что ничтожная доля ядер урана постоянно распадается самопроизвольно, выделяя нейтроны. Этих нейтронов вполне достаточно для начала цепной реакции.

Когда регулирующие стержни погружены в реактор, цепная реакция не может начаться, так как поглощение нейтронов стержнями слишком велико. Но как только начинают извлекать стержни, в какой-то момент число рождающихся нейтронов станет равно числу теряемых и цепная реакция начнется. При дальнейшем извлечении стержней число рождающихся нейтронов будет превышать число теряемых и реактор, как говорят, начнет разгоняться.

Все эти соображения и были положены в основу конструкции реактора Ферми. И они блестяще подтвердились, когда 2 декабря 1942 г. первый в мире реактор начал действовать.

Многими поколениями ученых разных стран была подготовлена эта победа науки. Но эта победа преследовала отнюдь не гуманные цели. Цепная реакция рассматривалась только как источник получения делящегося материала для атомной бомбы.

1945 год. 6 августа

«Я ни капли не горжусь проделанной нами работой... Единственный смысл ее состоит в том, чтобы заставить человечество быть миролюбивым. Теперь невозможно представить себе что-нибудь другое, кроме мира. Но, к несчастью, всегда находится некто, кто не раздумывает...»

ВИЛЛИ ХИДЖИНБОТТЭМ,

американский ученый, участник работ по созданию атомной бомбы.

Преступление свершилось

то произошло утром 6 августа 1945 г. Над большим японским городом Хиросима показался американский бомбардировщик — один из трех американских военных самолетов, приблизившихся в то ужасное утро к берегам Японии. За несколько минут до этого был дан сигнал воздушной тревоги. Но, когда выяснилось, что самолетов только три, тревогу отменили. Ведь три самолета не могли нанести серьезного бомбового удара. Поэтому десятки тысяч жителей Хиросимы спешили на работу, перед открывающимися продовольственными магазинами выстраивались очереди. На улицах города было полно народа.

Только один человек, командир отряда американских самолетов, знал, какая трагическая судьба ожидает жителей Хиросимы. От остальных пилотов американское военное командование скрыло, какое смертоносное оружие было погружено на один из американских бомбардировщиков.

И командир отряда дал команду сбросить это оружие — атомную бомбу. Бомба взорвалась на высоте 500 метров. Вот что рассказывают об этом событии очевидцы — художники Ирии Тосико Маруки:

«Ослепительная зеленоватая вспышка, взрыв, сознание подавлено, волна горячего ветра, и в следующий момент все вокруг загорается. Тишина, наступившая вслед за грохотом ни с чем не сравнимой, дотоле неслыханной силы,

Каждый сразу скажет, что это авиационные бомбы. Называются они «Малыш» и «Толстяк» В августе 1945 г. такие бомбы были погружены на самолеты Курс первого самолета — Хиросима, второго — Нагасаки. Итог — сотни тысяч убитых и раненых беззащитных людей.

нарушается треском разгорающегося огня. Под обломками рухнувшего дома лежат оглушенные люди, в пламени гибнут женщины, гибнут в огненном кольце очнувшиеся и пытающиеся спастись люди...

Миг — и с людей свалилась вспыхнувшая одежда, вздулись руки, лицо, грудь: лопаются багровые волдыри, и лохмотья кожи сползают на землю... Это привидения. С поднятыми руками они движутся толпой, оглашая воздух криками боли. На земле грудной ребенок, мать мертва. Но ни у кого нет сил прийти на помощь, поднять. Оглушенные и обожженные люди, обезумев, сбились ревущей толпой и слепо тычутся, ища выхода...

...Ни с чем не сравнимая, трагическая картина: люди утратили последние признаки человеческого разума...

...На искалеченных людей хлынули черные потоки дождя. Потом ветер принес удушающий смрад...»

Так свершилось ужасное преступление. Атомная бомба, сброшенная на Хиросиму, была изготовлена из урана-235.

Прошло три дня. 9 августа та же участь постигла другой большой японский город — Нагасаки. Бомба, сброшенная на этот город, была из плутония. Так цепная реакция, впервые осуществленная Энрико Ферми, по воле бесчеловечной американской военщины свершила свое черное дело.

И вот результат взрыва первой бомбы:

78 150 убитых,

13 983 пропавших без вести,

9 428 тяжелораненых,

27 997 легкораненых.

Но этим не исчерпывается список пострадавших. Прошло более 16 лет после взрывов атомных бомб в Хиросиме и Нагасаки. Но до сих пор в Японии умирают люди от страшной лучевой болезни. Тысячи японцев унесла в могилу эта болезнь. Многие навсегда остались калеками, жертвами радиоактивного излучения, возникающего при взрыве.

«Охотники за головами»

Когда летом 1944 г. войска союзников высадились во Франции, среди офицеров американских войск изредка встречались такие, у которых на левом рукаве была загадочная нашивка: белая греческая буква а (альфа), перечеркнутая красной стрелой. Деятельность этих офицеров была также загадочной. У них не было в подчинении солдат, они не участвовали в боевых операциях, но всегда держались поближе к передовым частям, особенно к тем, которые вели бои за крупные промышленные центры или в местах, где располагались немецкие научные учреждения.

Эти офицеры появлялись вслед за передовыми американскими частями, и первое, что они делали,—набирали воду из всех естественных водоемов в бутылки, тщательно их запечатывали, приклеивали этикетки с точным указанием места взятия воды и затем срочно эти бутылки куда-то отправляли. Когда на занятой территории оказывалось какое-либо научное учреждение, таинственные офицеры прежде всего стремились добыть списки сотрудников этого учреждения.

Это были офицеры особо секретного американского подразделения «Алсос» или «Охотники за головами». В его задачу входило следить за достижениями ядерной физики в гитлеровской Германии, устанавливать наличие атомных центров (поэтому, в частности, и брались пробы воды из водоемов с целью проверки этой воды на радиоактивность), а главное — находить и отправлять в США немецких ученых-физиков, захватывать документы и материалы.

Создание такого подразделения отражало беспокойство и опасения американских генералов, что немецкие ученые далеко продвинулись в работах по созданию атомного оружия.

Американские ученые, работавшие над проектом атомной бомбы, также опасались германских успехов в ядерной физике. В декабре 1942 г., когда работы по Манхеттенскому проекту были сосредоточены в основном в Чикаго, среди ученых распространился слух, что в рождественские дни Германия предпримет бомбардировку именно их города. Утверждалось также, что эти бомбы будут не обычные, а начиненные радиоактивной пылью, которая сделает невозможной жизнь людей в городе. Слухи были настолько упорны, что некоторые ученые стали спешно вывозить свои семьи из города, а командование гарнизона снабдило воинские подразделения приборами для обнаружения радиоактивности.

Опасения, вызванные предполагаемыми успехами Германии в области ядерных исследований, не были лишены некоторого основания, хотя и сильно преувеличивались. В действительности дело обстояло так.

Тщетные усилия

Сразу после оккупации Чехословакии в 1938 г. Германия прекратила продажу чешской урановой руды. В 1942 г. в Германии был создан государственный комитет по контролю за исследованиями урана. Известные физики Отто Ган и Фридрих Штрассман продолжали работы по ядерной физике, и им создали необходимые условия для исследований.

Однако, как потом узнали, немецкие ученые значительно отставали от американских. Это объяснялось двумя причинами.

Первая заключалась в том, что «теория» расового превосходства арийцев, культивируемая Гитлером, разнузданный антисемитизм, преследования и физическое уничтожение всех тех, кто не был активным сторонником фашизма, привели к тому, что большое число видных немецких ученых бежало из Германии. Главным для фашизма был не талант и знания человека, а его приверженность к идеям фашизма и соответствие «арийским стандартам». Характерно, что в список «великих людей науки», изданный в гитлеровской Германии, например, не вошел Вильгельм Рентген только потому, что он иронически относился к идее «Великой Германии». В этот список также не были включены, например, Резерфорд, Мечников, Пьер и Мария Кюри.

Могла ли в таких условиях в Германии сформироваться сильная группа физиков, способная решить и охватить многочисленные и сложные проблемы, связанные с созданием атомного оружия? Конечно, нет. Физическая наука в Германии фактически была обезглавлена.

Вторая причина заключалась в близорукости и тупости Гитлера. Надеясь на легкую победу, он в 1942 г. издал приказ о том, что никакие научные исследования не должны широко поддерживаться, если они не дают военной продукции в течение шести недель. Поэтому немецким ученым было рекомендовано даже не упоминать перед гитлеровским руководством о возможности создания атомного оружия. Иначе Гитлер немедленно установил бы крайне сжатый срок работ, и горе было бы ученым, если бы они не уложились в этот срок. Поэтому ядерные исследования в Германии не получили широкой правительственной поддержки. И работы велись в относительно небольших масштабах.

Тем не менее оставшиеся в Германии физики усиленно работали над осуществлением цепной реакции. Среди них были крупные ученые Гейзенберг, Вейцзакер, Ган, Лауэ. Однако, стремясь создать ядерный реактор, они делали ставку не на графит, как замедлитель нейтронов (что сделал Ферми), а на тяжелую воду. Ядра атомов водорода, входящих в состав такой воды, содержат не одну элементарную частицу—протон, а две — протон и нейтрон. Тяжелая вода очень хорошо замедляет нейтроны и почти их не поглощает.

Ставку на тяжелую воду немецкие физики сделали не случайно. Измерения ядерных свойств графита, сделанные в Германии, привели немецких ученых к ошибочному выводу, что графит не может быть использован для замедления нейтронов. Если бы не произошло этой ошибки в измерениях, то немецкие ученые значительно дальше продвинулись бы в работах по созданию атомного оружия. Ведь графит намного легче получить, чем тяжелую воду. Он приготовляется из обычного нефтяного кокса, в то время как тяжелая вода, содержащаяся в ничтожном количестве в обычной воде, получалась немцами путем дорогостоящего процесса разложения обычной воды электрическим током.

Производство тяжелой воды немцы организовали в оккупированной Норвегии. Союзники узнали об этом. В 1943 г. английскими истребительными отрядами «командос» и норвежскими патриотами был взорван завод по производству тяжелой воды. С большим трудом гитлеровцы его восстановили. Но 20 февраля 1944 г. они опять лишились большого количества драгоценной тяжелой воды: паром, на котором везли 10 тонн тяжелой воды в Германию, был потоплен норвежскими патриотами.

К 1943 г. у Германии было только около двух тонн тяжелой воды. Гестапо, в частности, знало, что великий французский ученый Фредерик Жолио-Кюри, который остался в оккупированной Франции, также имеет тяжелую воду В 1939 г. Жолио-Кюри с громадным трудом собрал около двухсот литров этой воды. У него был почти весь ее мировой запас того времени. Жолио-Кюри вызвали в гестапо и предложили сдать тяжелую воду. Ему также предложили сотрудничать с немецкими учеными в работах по ядерной физике. И нужно ли говорить о том, что французский патриот, пламенный борец против фашизма, коммунист, с негодованием отверг это предложение. Все запасы тяжелой воды Жолио-Кюри еще в июне 1940 г. отправил со своими верными помощниками Гальбаном и Коварским в Англию.

Стремительное наступление советских армий сорвало работы немецких ученых по сооружению реактора. Ядерная лаборатория Института кайзера Вильгельма в Берлине была эвакуирована в феврале 1945 г. в местечко Хайгер-лох в Альпах. Сотрудники лаборатории разместились в неподалеку расположенном городке Эхингене. Глубоко под землей, в горах, немецкие физики во главе с Гейзенбергом, Ганом и Вейцзекером начали вновь налаживать работы по сооружению ядерного реактора.

Но время было потеряно. Советские войска начали бои за Берлин. На Эхинген и Хайгерлох двигались французские войска. Подразделение «Алсос» решило опередить французов. Была наскоро собрана небольшая моторизованная ударная группа, которая прибыла без всяких боев в Эхинген и Хайгерлох за 18 часов до того, как туда вступили французские войска. Группа немецких физиков была захвачена. Когда американцы проникли в подземную ядерную лабораторию, они увидели недостроенный ядерный реактор. Через несколько дней этот реактор был взорван, хотя никакой необходимости в этом уже не было.

Зачем они это сделали?

Но как ни спешили ученые-эмигранты во главе с Ферми, занятые работами по грандиозному Манхеттенскому проекту, создать оружие против Гитлера, они опоздали. Советский народ, ведя фактически один на один героическую борьбу против гитлеровской Германии, сломал хребет фашистскому зверю. Германия капитулировала. Народы мира праздновали победу.

Но не радовались этому американские генералы, вдохновлявшие работы по созданию атомной бомбы. Им не терпелось ее проверить на практике. В июле 1945 г. в США в пустыне Нью-Мексико, недалеко от местечка Аламаг-ордо, было произведено первое испытание атомной бомбы. Испытание показало, что бомба обладает огромной разрушительной силой. Но как быть, ведь война с Германией кончилась? Остается Япония.

Особенно неистовствовал генерал Гровс — непосредственный административный руководитель работ по созданию атомной бомбы. Ведь бомба, можно сказать, его детище. Он делал все возможное, чтобы доказать необходимость применения бомбы против японского народа. Американские генералы и военный министр Стимсон также настаивали на использовании атомного оружия. Они рассчитывали, что демонстрация разрушительного действия атомной бомбы позволила бы устрашить народы военной мощью Америки. Позволила бы шантажировать народы угрозой применения этого оружия, если народы пожелают устраивать послевоенную жизнь не так, как хочется американским милитаристам. Демонстрация этого оружия, по расчетам правительства Трумэна, помогла бы устрашить Советский Союз и уменьшить его международный авторитет, который необычайно возрос в результате героической борьбы советского народа против гитлеровской Германии. Атомное оружие, как надеялись американские монополисты, помогло бы им осуществить мечты о мировом господстве Америки. Так было положено начало холодной войне.

И правительство Трумэна приняло решение сбросить две единственные имевшиеся атомные бомбы на Хиросиму и Нагасаки. К чему это привело, мы уже знаем. В огненном смерче погибли тысячи ни в чем не повинных людей.

Военной необходимости в этом не было никакой. Не в Хиросиме и Нагасаки решалась судьба войны. К тому же бомбы были сброшены на жилые кварталы города. Судьба войны с Японией решалась в эти дни на полях и сопках Манчжурии, где советские армии, верные союзническому долгу, в течение нескольких дней разгромили отборную Квантунскую армию Японии. Даже сами американские генералы признавали за Советской Армией решающую роль в разгроме Японии: «Вступление Советского Союза в войну против Японии явилось решающим фактором, ускорившим окончание войны на Тихом океане, что произошло бы даже в том случае, если бы не были применены атомные бомбы»,— заявил американский генерал-майор Ченнолт. Бомбы были сброшены прежде, чем Япония ответила на Потсдамский ультиматум. К тому же в те дни идея капитуляции получила широкое распространение в Японии; за капитуляцию выступали многие высокопоставленные лица в Японии, и она, в сущности, была вопросом нескольких дней.

Наиболее гуманные американские ученые, создавшие это оружие, испытывали чувство вины. Не такого финала своей напряженной работы они ожидали. За несколько месяцев до того, как было совершено это ужасное преступление, уже после окончания войны с Германией, в июне 1945 г. в специальном письме на имя военного министра США они призывали американское правительство не применять это оружие. Ученые писали тогда, что если Соединенные Штаты Америки окажутся первыми, кто применит это новое средство слепого уничтожения, они потеряют поддержку мирового общественного мнения. Но правительство Трумэна не прислушалось к их голосу. Бомбы были сброшены. «Мы это сделали,— сказал президент Трумэн до радио,— и мы повторим это, если понадобится...»

Как-то раз...

...Офицеры американского подразделения «Алсос», охотившиеся за немецкими физиками, захватили в Бремене одного чело века, якобы «известного немецкого ученого-атомника». Его перевезли в США и подвергли усиленному допросу. Допрос велся с целью проверки его знаний в области ядерной физики В противоположность другим немецким ученым, захваченным американцами в Германии, этот человек отказывался сообщить что-либо о работах по ядерной физике в Германии. В то же время он упорно твердил, что он портной. Его упорство озадачило допрашивавших. Наконец кто-то догадался дать ему иголку с ниткой. Высокое искусство ремонта рубашек и брюк, показанное этим «известным ученым-атомником», заставило усомниться допрашивающих в том, что перед ними ученый. В конце концов выяснилось, что этот человек просто носит имя и фамилию действительно известного немецкого ученого-атомника Паскуаля Йордана.

1946 год

В трудные годы

В это время на другой стороне земного шара, в Советском Союзе, происходили события, которые в 1946 г. открыли новую блестящую страницу в биографии атома, но уже советского атома.

Шла тяжелая и опустошительная Великая Отечественная война. Советский народ напряг все силы для разгрома гитлеровских полчищ. «Все для фронта, все для победы!» — под таким лозунгом жили советские люди. Казалось, до того ли было, чтобы заниматься научными проблемами, не относящимися к той задаче, которая стояла в военные годы перед советским народом.

Но это было не так. Несмотря на трудные военные годы, наступление советских ученых на атом продолжалось. Особенный размах это наступление приобрело в 1943 г., в том самом году, когда наступление советских армий происходило почти по всему огромному фронту. Наступление на фронте сокрушало наиболее темные силы отживающего свой век империализма — германский фашизм, наступление на атом было наступлением советских ученых на темные силы природы. Было что-то общее в этих двух наступлениях: как то, так и другое велось во имя светлого будущего человечества.

Советское правительство предоставило всю возможную в то трудное время помощь советским ученым, поставившим перед собой задачу осуществить контролируемую цепную реакцию. Работы велись под руководством всемирно известного замечательного советского физика, академика Игоря Васильевича Курчатова. В довоенные годы им были выполнены важные работы и сделан ряд открытий по ядер ной физике. Они принесли ему мировую известность. Наиболее талантливый представитель советской школы физиков-ядерщиков, ученый с мировым именем, И. В. Курчатов был, кроме того, и блестящим организатором.

Правильная организация работ и исследований по осуществлению контролируемой цепной реакции была решающим фактором в достижении успеха. Прошло то время, когда наиболее крупные открытия в науке могли делаться отдельными учеными. Перед ядерной физикой встали такие задачи, решение которых могло быть под силу только большому коллективу ученых, располагающему к тому же арсеналом всех необходимых технических средств. Поэтому особенно важно было правильно распределить силы ученых, каждому поручить определенный участок работы.

А работа предстояла огромная. По своему размаху она не уступала работам Манхеттенского проекта, однако с той разницей, что если целью работ по Манхеттенскому проекту было создание атомного оружия и только, то конечной целью работ большой группы советских ученых было обуздание цепной реакции с целью ее мирного применения. Правда, когда началась холодная война и из-за океана стали размахивать атомной бомбой, шантажируя Советский Союз, советские ученые не могли оставаться в стороне. По заданию правительства они в короткий срок создали такое оружие. Уже в 1947 г. американская монополия на секрет атомного оружия кончилась.

Советским ученым можно было надеяться только на собственные силы: всякие публикации и обмен научной информацией по вопросам ядерной физики прекратились в 1939 г. Но это не повлияло на ход работ. Талантливые советские ученые успешно разрешили все теоретические и практические вопросы осуществления цепной реакции. Было налажено производство графита, металлического урана и других материалов. Было разработано и внедрено в производство изготовление многочисленных специальных приборов и аппаратуры. В короткий срок наша промышленность, несмотря на большую загрузку военными заказами, изготовила все необходимые материалы и оборудование.

А заказы для создаваемой советской атомной техники были далеко не обычные. Особые, невиданные до сего времени жесткие требования предъявлялись к чистоте материалов. Ведь малейшее количество примесей, поглощающих нейтроны, делало такие материалы, как уран и графит, совершенно непригодными для использования в ядерном реакторе. Достаточно сказать, что присутствие в графите бора в количестве всего лишь нескольких миллионных долей процента не позволило бы осуществить ядерную реакцию. Поэтому немало усилий было приложено, чтобы наладить производство и контроль материалов такой необычной чистоты. Кончилась война. Работы советских ученых вступили в завершающую фазу сборки первого в Советском Союзе и Европе ядерного реактора.

Первый в СССР и в Европе

Европейский собрат американского ядерного реактора собирался не в случайном помещении, как это было с американским реактором, а в специально выстроенном здании. После того как закончились все расчеты и стали поступать изготовленные заводами графит и уран, было решено приступить к сборке реактора.

Активную зону реактора решили сделать сферической. Это обусловливалось тем, что сфера по сравнению с телами другой формы, но одинакового объема имеет наименьшую поверхность. А чем меньше поверхность активной зоны, тем, следовательно, меньше утечка, т. е. потеря, нейтронов из реактора. По расчетам, сфера должна была иметь диаметр шесть метров. Это критический размер; при меньшем размере активной зоны цепная реакция не могла осуществиться. Сфера должна была помещаться внутри графитового цилиндра. Наружные слои его толщиной около метра являлись отражателем нейтронов.

В графитовых кирпичах активной зоны на расстоянии 20 сантиметров друг от друга просверливались отверстия, в которые вкладывались урановые цилиндрики.

Пока поступали графит и уран, было решено сложить несколько моделей реактора. Эти модели были значительно меньше, чем реактор; реакция в них не могла идти. Но они позволили произвести дополнительные физические измерения, > то шить некоторые физические характеристики большого реактора и «набить руку» в кладке графитовых кирпичей.

Сборка первого советского реактора.

Но вот, наконец, весь графит на месте. А его потребовалось немало — несколько сотен тонн. Завезено также около 50 тонн металлического урана в виде небольших цилиндриков. Можно начинать сборку. На плоском полу выложен первый слой графитовых кирпичей. За ним второй, третий, четвертый... Это основание гигантской графитовой призмы диаметром около восьми метров. После восьмого слоя в центральную часть графитовой кладки начали укладывать графитовые кирпичи с отверстиями. В них помещали урановые цилиндрики. Гигантское сооружение черного цвета росло. Вот уложен тридцатый слой, сороковой, пятидесятый. Непрерывно и с большой точностью проводятся физические измерения. После укладки пятидесятого слоя стало ясно, что критического размера система достигнет примерно на 55-м слое. Напряжение нарастало. Последние слои укладывалось с большими предосторожностями. Для безопасности в реактор были введены поглощающие стержни из кадмия. Вот что пишет об этих исторических и волнующих минутах доктор физико-математических наук, участник пуска реактора В. С. Фурсов: «Было обращено особое внимание на контроль за величиной нейтронного поля, для чего в активной зоне, в отражателе и около реактора располагалось достаточное количество измерительных приборов. В течение всего времени построения реактора велось тщательное наблюдение за нарастанием величины потока нейтронов, причем это наблюдение велось как визуально, так и на слух по частоте ударов в громкоговорителе, который был подключен к одной из ионизационных камер. Вначале рост величины нейтронного потока происходил медленно, затем, по мере приближения к критичности, рост величины нейтронного потока с каждым выложенным слоем ускорялся. Не всегда все шло гладко, некоторые измерения не давали ожидаемого увеличения, поэтому пришлось пережить много тревожных минут».

Но расчеты оказались правильными. Критическая масса реактора образовалась чуть раньше, чем ожидалось. Реактор «пошел» уже на 54-м слое. Ученые поздравляли друг друга. Да, это был торжественный момент. Волей советского человека цепная реакция была осуществлена.

Это случилось через три с лишним года после пуска Энрико Ферми чикагского реактора. Трудные военные годы не могли не повлиять на сроки работ.

Но что любопытно. Несмотря на полную разобщенность двух групп физиков — советской и американской,— реакторы, создававшиеся совершенно независимо один от другого, были близнецами. Оба они работали на природном металлическом уране, складывались из графитовых кирпичей, имели примерно одинаковые размеры и цепная реакция в них контролировалась кадмиевыми стержнями. Оба эти реактора также не имели искусственного охлаждения урана, так как количество тепла, выделявшегося в них, было ничтожным. Так мысли ученых разных стран независимо друг от друга развивались в одном и том же направлении. Этим еще раз подтвердилось, что наука носит интернациональный характер. «Научное наблюдение выражается одинаковыми реакциями мысли, независимо от географической широты и долготы»,— говорил Фредерик Жолио- Кюри.

>

Два финала

Итак, две грандиозные по размаху и трудности работы были закончены. Одна в Америке, другая в Советском Союзе. Обе они привели к осуществлению цепной реакции. Но какие разные у них были конечные цели и какое разное отношение было у ученых к результатам своих трудов!

Финалом американских работ была гибель двух больших японских городов. Великое достижение науки оказалось в грязных руках. Разброд, уныние и раскаяние царили среди американских ученых-атомников. Во весь рост перед ними встал вопрос: что же дальше? Продолжать совершенствовать ядерное оружие, создавать еще более ужасные средства уничтожения людей? Другими словами, стать безропотными исполнителями злой воли, участниками подготовки к уничтожению материальных и духовных ценностей человечества в ядерной войне? Может ли быть что- нибудь страшнее для ученого — творца этих ценностей!

Другой финал у нас. Этой проблемы не было и не могло быть у советских ученых. Осуществление цепной реакции для них было только лишь этапом на пути к конечной цели. Эта цель — мирное применение атомной энергии. Колоссальная энергия, выделяющаяся при цепной реакции, должна быть использована для блага человека. Только так представляли себе дальнейшую задачу советские ученые. А раз так, нужно, засучив рукава, приступать к осуществлению следующей задачи — энергетическому использованию цепной реакции, т. е. строить атомную электростанцию.

1950 год. 19 марта

«Мы вступаем в атомную эру, которая должна принести человечеству много полезного Речь идет не об обещании каких-то благ в другом мире, а о реальных благах в нашем мире Но для того, чтобы использовать все эти блестящие открытия и изобретения нужно, чтобы весь мир жил в мире»

ФРЕДЕРИК ЖОЛИО-КЮРИ

Четыре фразы

1950 г. Четыре с половиной года прошло с того черного дня в биографии атома, когда рука американского летчика, исполняя преступный приказ, нажала над Хиросимой рычаг спускового механизма, освободившего атомную бомбу. Великое открытие науки в руках алчных людей, мечтающих о мировом господстве, стало страшной угрозой для человечества.

Но прошло то время, когда народы мира были послушными исполнителями чужой воли. Неизмеримо выросли их сознательность и уверенность в своих силах. Народы мира не хотели новой мировой бойни. Они понимали, что принесет с собой война с применением атомного оружия. Этого нельзя допустить. Нельзя допустить, чтобы в атомных пожарах погибли величайшие завоевания человечества.

С этими мыслями и собрались в марте 1950 г. в Стокгольме видные общественные деятели, деятели науки и культуры разных стран мира — члены Комитета сторонников мира. В его состав входили французский ученый Фредерик Жолио-Кюри, американский художник Рокуэл Кент, общественный деятель Канады Джеймс Эндикот, советские писатели Илья Эренбург и Николай Тихонов и многие другие прославленные деятели науки и культуры.

Председатель Всемирного Совета Мира французский ученый Фредерик Жолио-Кюри.

Комитет сторонников мира установил прежде всего серьезность опасности войны и в соответствии с этим обсуждал дальнейшие задачи движения за мир. Настало время конкретных мер, и такой мерой в первую очередь должно стать запрещение атомного оружия. Стало ясно, что движение за мир имеет огромные резервы. Дело мира является общим делом всех честных людей независимо от рода их занятий и мировоззрения.

Заседания проходили в ресторане-погребе. Его в шутку называли катакомбами. Председательствовал Фредерик Жолио-Кюри. Кому, как не этому виднейшему ученому- атомнику, было ясно, что такое ядерная война! Гуманное сердце ученого не могло молчать. Жолио-Кюри предложил обратиться с воззванием к каждому человеку на земле. Именно к каждому, а не к организациям и народам. О тексте воззвания спорили долго. Каждый вносил свои предложения, а единого, согласованного текста так и не получалось. Время уже было далеко за полночь. Наконец кто-то внес предложение — взять несколько фраз из речи Жолио-Кюри. Так и решили. Взяли три фразы и к ним добавили четвертую. Так родилось Стокгольмское воззвание Комитета сторонников мира. Вот оно:

«Мы требуем безоговорочного запрещения атомного оружия — оружия запугивания и массового уничтожения.

Мы требуем установления строгого международного контроля для проведения в жизнь этого запрещения.

Мы считаем, что правительство, которое первым применит против какой-либо страны атомное оружие, совершит преступление против человечества. Такое правительство следует считать военным преступником.

Мы призываем всех людей доброй воли во всем мире подписать это воззвание.

Стокгольм, 19 марта 1950 г.»

С этого дня борьба народов за мир вступила в новую фазу. От агитации и пропаганды она перешла в фазу действия, активной борьбы за мир.

Требование миллионов

Еще в 1720 г. великий французский мыслитель Монтескье предсказывал возможность изобретения ужасных орудий истребления людей. Но он глубоко верил в гуманность и мудрость человеческого рода. «Если бы обнаружилось такое роковое открытие, оно вскоре было бы запрещено человеческим правом и по единодушному соглашению народов было бы похоронено»,— сказал Монтескье.

Сейчас такое время наступило. Создано оружие массового уничтожения — атомные и водородные бомбы. И это оружие должно быть запрещено. Таково единодушное требование всех простых людей на земле. Накопление этого оружия — страшная угроза для человечества. Вот почему призыв Вроцлавского конгресса деятелей культуры в 1948 г., с которого началось движение сторонников мира— «Мир в опасности — объединимся для борьбы за мир и свободу!» — нашел горячий отклик среди простых людей земного шара. Сбор подписей под Стокгольмским воззванием в 1950 г. явился могучей демонстрацией сил сторонников мира. К осени 1950 г. под ним подписалось 300 миллионов человек.

Теперь биографию атома стали творить не только ученые. «Атомная энергия только для мира» — таково единодушное требование народов. Народы сами становятся организаторами борьбы за то, чтобы наша планета никогда не знала атомной войны.

И нужно ли рассказывать о том, как советский народ, народ-созидатель единодушно подписался под Стокгольмским воззванием! Советский Союз всегда стоял и стоит за запрещение атомного и водородного оружия. Слова «Атом для мира» у советских людей не просто лозунг, а смысл и содержание работ в области атомной энергии. И подтверждением этому служит историческое событие, которое произошло четыре года спустя после выпуска Стокгольмского воззвания. Случилось это в маленьком подмосковном городке...

1954 год. 27 июня

Начало атомной эры

Вечером 27 июня 1954 г. московское радио в «Последних известиях» передало исключительно важное для биографии атома сообщение. Оно начиналось так: «В настоящее время в Советском Союзе усилиями советских ученых и инженеров успешно завершены работы по проектированию и строительству первой промышленной электростанции на атомной энергии полезной мощностью 5000 киловатт».

На весь мир разнеслись слова об этой новой, замечательной победе советского народа. Много этапов было в биографии атома, важных и менее важных. Но никогда еще ученые не достигали такой исключительно важной и грандиозной победы. Советские люди вдвойне радовались этой победе: ведь только в их стране неисчерпаемая энергия атома впервые стала служить человеку. Победу над атомом ознаменовал шум станков и моторов, которые стали работать от электроэнергии, поставляемой первой в мире атомной электростанцией, а не грохот атомных взрывов, испепеливших два больших японских города.

Иностранные газеты запестрели сенсационными текстами: «Ньюс Кроникл» — «СССР пуском первой промышленной атомной электростанции обогнал на два года Англию, которая лишь через два года сможет пустить в ход первую промышленную электростанцию на атомной энергии...»

«Дейли Мейл» — «Складывается впечатление, что русские создали эту станцию за очень короткий срок...»

«Трибуна Люду» — «Мы запомним эту дату. Она будет определена как начало великой промышленной и технической революции, значение которой сейчас даже невозможно себе представить».

«Дейли Уоркер» — «Это историческое событие имеет неизмеримо большее международное значение, чем сброс первой атомной бомбы на Хиросиму...»

Все взоры в те дни были обращены к маленькому подмосковному городку, в котором произошло это историческое событие. Здесь, в относительно небольшом здании, покрашенном светлой краской, помещалось чудо советской атомной техники — первый в мире энергетический ядерный реактор.

В лексикон людей всего мира вошел новый термин: «атомная электростанция». Началась новая, атомная эра в истории человечества.

И с какой радостью в книге почетных посетителей этой атомной электростанции сделали бы записи Ломоносов и Менделеев, Дальтон и супруги Кюри, Рентген и Беккерель, Резерфорд и Томсон и многие, многие другие ученые, пролагавшие новые пути в науке об атоме! И они сделали бы такую запись как полноправные участники создания этой замечательной электростанции. Ведь без их самоотверженного труда, без их открытий в истории овладения человека атомной энергией была бы невозможна эта победа.

Советские ученые, использовав весь арсенал технических достижений советской и зарубежной науки, успешно выполнили ответственное задание партии и правительства о создании в нашей стране первой в мире атомной электростанции.

А нужна ли она?

В самом деле, может возникнуть вопрос: а нужно ли было строить атомную электростанцию? Ведь в Советском Союзе построены и строятся обычные электростанции мощностью в сотни тысяч и миллионы киловатт. И мощностью всего пять тысяч киловатт нас не удивишь. И потом, разве у нас нет обычного топлива и еще не использованной энергии рек? Запасов их хватит надолго. Стоило ли поэтому преодолевать большие трудности, тратить время и деньги, чтобы построить такую маленькую электростанцию?

Такой вопрос имеет основания, но он неправилен. Действительно, запасов обычных источников энергии у нас много и их хватит надолго. Но ведь эти запасы небесконечны. Человечество с исключительной быстротой расходует эти запасы. Подсчитано, что даже при нынешнем темпе расходования их хватит всего лишь для нескольких поколений людей. А дальше что? Наступит «энергетический голод»? И это действительно случится так, если человек не научится широко использовать другие, отличные от обычных, источники энергии. Есть много источников энергии, которые еще очень мало применяются. Это энергия солнца, ветра, тепла Земли, морских волн и приливов. Конечно, все они будут использоваться.

Но главное место среди таких источников энергии занимает атомная энергия. Урана на Земле довольно много. В земной коре его содержится в четыре раза больше, чем ртути или, например, йода. К сожалению, уран сильно рассеян. Но извлечение его — технически разрешимая задача.

Поэтому овладение способами наиболее дешевого и удобного превращения атомной энергии в электрическую — задача, которую рано или поздно человечество будет вынуждено решать. Особенно важна она для Советского Союза. Советский народ — рачительный хозяин. Он не может тратить природные запасы, не заботясь о будущем. Особенно при нашем гигантском росте потребления энергии. Поэтому нужно подумать и о будущем. Вот тут-то и понадобится атомная энергетика.

Но превращение атомной энергии в электрическую — далеко не простое дело. Чтобы хорошо освоить этот способ получения энергии, научиться строить надежные и экономичные атомные электростанции, нужен не один год, не пять и даже не десять лет. Необходимо исподволь, задолго до того, как на плечи атомной энергетики ляжет основная нагрузка в энергоснабжении страны, хорошо подготовиться к этой ответственнейшей задаче. Вот поэтому и потребовалось начать работы по созданию атомной электростанции.

И еще. До исторического события 27 июня 1954 г. упоминание об атомной энергии у большинства людей связывалось только с ее военным применением, только с несчастиями, которые она может принести. Нужно было рассеять эти опасения. Доказать, что в гуманных руках атомная энергия может стать великим другом человека. Это можно было сделать, только построив атомную электростанцию.

Четыре года творческих исканий

Вначале очень многое было неясно. Правда, советские ученые, приступавшие к работам по созданию атомной электростанции, уже имели опыт работы по осуществлению цепной реакции. Но этого было мало. Крайне мало. Ведь одно дело — осуществить реакцию, а другое дело — использовать ее для получения электроэнергии. Между ними — огромные трудности. Такие же трудности, какие нужно было преодолеть, чтобы перейти от доказательства Фредериком Жолио-Кюри освобождения нейтронов при делении ядер к осуществлению цепной реакции Энрико Ферми.

Какой тип реактора должен быть взят в качестве источника тепла, как отводить это тепло из реактора, какие должны быть использованы материалы, как проводить физические расчеты, какие нужно провести эксперименты и исследования? Эти и многие сотни других вопросов возникли уже в первые дни работы над проектом.

И по мере того как продвигались работы, вопросов становилось все больше. Решались одни, но возникали другие. И это было понятно, так как работы над проектом расширялись; в них включались все новые и новые научно- исследовательские институты, проектные бюро, заводы, изготовлявшие оборудование и материалы.

Принципиальная схема станции представлялась очень простой. Источником тепла является реактор с графитовым замедлителем. Графитовую кладку реактора пронизывают каналы, в которых помещаются длинные стержни с ядерным горючим — ураном Эти стержни называются рабочими каналами. Когда в реакторе начинается цепная реакция, то осколки деления ядер, разлетаясь с огромной скоростью в разные стороны от разделившегося ядра, постепенно разменивают свою энергию между соседними атомами урана. Уран нагревается до высокой температуры. Тепло от урана отводится жидкостью — теплоносителем, протекающим через рабочие каналы. В качестве теплоносителя решено было использовать воду. А чтобы вода не закипела при нагревании до температуры выше 100° С, ее держат под давлением. Нагретая до высокой температуры вода поступает в теплообменники, а оттуда обратно в реактор. Это так называемый первый контур. В теплообменниках вода первого контура отдает тепло воде второго контура, которая превращается в пар. Пар подается в турбину и, пройдя ее и снова превратившись в воду, возвращается в теплообменник.

Вот и все. Казалось бы, просто. Схема станции действительно проста, но далеко не просто было ее осуществить. Для этого пришлось решить тысячи больших и маленьких

вопросов. Все четыре года, в течение которых создавалась станция, были годами непрерывных творческих исканий.

Работа по созданию атомной электростанции, можно сказать, явилась экзаменом нашей промышленности и большего числа специалистов на техническую зрелость. Ведь в создании атомной электростанции принимали участие многие отрасли промышленности: металлургическая, машиностроительная, приборостроительная, химическая, цветных металлов, стекольная, электротехническая и ряд других. Все узлы, агрегаты и оборудование, которые создавались для станции, должны были отвечать новым, небывало высоким требованиям. И наша промышленность успешно справилась с этой задачей.

Большой талантливый коллектив специалистов возглавляли видные советские ученые. Почетность задачи, которая была возложена на этот коллектив, воодушевляла его. Каждый из специалистов, выполнявший даже самую второстепенную и незначительную работу, трудился с сознанием того, что она является частью огромной и очень важной работы.

Основные компоненты ядерного реактора.

Первая в мире.

Когда строительные работы по сооружению были почти закончены, сюда пришли монтажники. Это был один из самых ответственных периодов.

Ведь от того, как будут собраны, сварены и установлены узлы и агрегаты станции, во многом зависела ее работоспособность. Готовые части реактора тщательно проверялись, регулировались, отлаживались.

Наконец монтажные и строительные работы были закончены и началась тщательная проверка и регулировка огромного и сложного механизма атомной электростанции. Ответственная, почти ювелирная по точности и тонкости работа шла день и ночь.

А в это время руководители работ по созданию станции и виднейшие советские физики тщательно разрабатывали и подробно обсуждали вопросы пуска атомной электростанции, перехода с одного режима ее работы на другой. Нужно было все учесть, ничего не оставить без внимания.

Много дней на станции в пусковой ее период провел Игорь Васильевич Курчатов. Занятый другими важнейшими проблемами использования атомной энергии в нашей стране, проводя большую общественную работу, Игорь Васильевич тем не менее постоянно был в курсе работ по созданию станции. Находясь на станции в заключительный период монтажа, Игорь Васильевич внимательно вникал во все тонкости ее конструкции, нередко помогая ученым и инженерам советом и замечаниями. Несмотря на огромный авторитет, всемирную славу и высокое служебное положение, Игорь Васильевич был скромным и обаятельным человеком. Никто не чувствовал себя стесненным в его присутствии. Игорь Васильевич был настоящим ученым. Он не только учил, но и сам с большим интересом расспрашивал монтажников об устройстве той или иной неизвестной ему детали атомной электростанции.

Любил Игорь Васильевич, поднявшись по лестнице почти к самому верху центрального зала атомной электростанции, смотреть вниз на работу по монтажу реактора. Он подолгу сидел там в глубоком раздумье. Кто знает, о чем он думал в эти минуты. Может быть, он думал о том, что усилия и дела многих поколений ученых сконцентрировались теперь здесь, в этом зале, в котором рождалось замечательное творение советской научной мысли — первая в мире атомная электростанция...

Наконец все готово. Опробованы и проверены отдельные узлы. Каждый из эксплуатационников тщательно изучил доверенный ему участок или агрегат. Можно пускать станцию.

Пуск атомной электростанции — тоже не простое дело. Тем более — первой. Ведь никто в мире никогда не управлял подобной установкой. Поэтому пуск атомной электростанции осуществляли постепенно. Вначале реактор был выведен на очень маленькую мощность, т. е. интенсивность цепной реакции в нем поддерживалась на минимальном уровне. В нем почти не выделялось тепло. Значит, и турбины не могли работать. На этой мощности он работал в течение нескольких дней. Снова и снова проверяли работу механизмов. Устраняли обнаруженные неисправности, вносили необходимые изменения в инструкции по эксплуатации, проверяли

работу механизмов и приборов. Вели тщательные записи всех особенностей работы станции.

Потом мощность реактора стали понемногу поднимать. Увеличение мощности реактора производили ступеньками. Поработают на одном уровне мощности несколько дней, и если все в порядке, то увеличивают мощность еще немного. И так несколько раз. До тех пор, пока тепловая мощность реактора не стала такой, что тепла, отводящегося от него, хватало для образования в парогенераторах пара, достаточного для вращения ротора турбины. Ну, а раз турбина начала вращаться, значит, генератор, соединенный с ней, стал вырабатывать электрический ток. Этот этап пуска и был достигнут 27 июня 1954 г. Этот день считается днем пуска первой в мире атомной электростанции.

Советское правительство очень высоко оценило заслуги ее создателей. Большая группа специалистов была награждена орденами и медалями, а непосредственные руководители работ — видные советские ученые члены-корреспонденты АН СССР Д. И. Блохинцев и Н. А. Доллежаль, доктор физико-математических наук А. К. Красин и доктор технических наук В. А. Малых — были удостоены звания лауреатов Ленинской премии.

Значение первой в мире

Вот что рассказывает об этом один из руководителей проекта атомной электростанции лауреат Ленинской премии, доктор физико-математических наук Андрей Капитонович Красин:

«Чем дальше мы отдаляемся от того момента, когда была пущена первая атомная электростанция, тем больше мы ощущаем значительность этого исторического события. Мы, конечно, гордимся тем, что первая в мире атомная электростанция была построена в Советском Союзе. Этим было доказано, что атомная энергия может служить не для военных целей, а для целей мира и созидания. Пуск атомной электростанции, сугубо мирного сооружения, отражает неуклонное стремление Советского Союза использовать энергию атома для мирных целей.

Но не только в этом заключается значение пуска первой в мире. Этот факт имеет важнейшее научно-техническое значение. Работа станции позволяет не только оценить ее как один из вариантов решения проблемы энергетического использования атомной энергии, но и сделать надежные выводы из опыта ее эксплуатации. Опыт ее работы является весьма ценным для решения вопросов, связанных с созданием других, более мощных атомных электростанций.

Конструкция атомной электростанции оказалась очень надежной. За все время ее эксплуатации не было ни одного серьезного нарушения в ее работе. Очень надежными оказались рабочие каналы реактора, в которых помещается ядерное горючее. Отдельные каналы выработали столько энергии, сколько ее получается при сжигании 320 тонн высококачественного угля, т. е. в шесть раз больше, чем предполагалось проектом.

Работа станции и оценка перспектив атомных станции также показали, что экономически атомные электростанции вполне успешно могут конкурировать с обычными тепловыми электростанциями. Это значит, что получаемая от них анергия будет не дороже энергии, получаемой от тепловых электростанций.

Далее работа станции также показала, что она является полностью безопасной для персонала и населения окружающих районов. Дело в том, что работа любого ядерного реактора неизбежно сопровождается вредными для здоровья интенсивными радиоактивными излучениями как из собственно реактора, так и из некоторого оборудования, в частности первого контура. Кроме того, неизбежны «отходы» работы атомной электростанции в виде утечки радиоактивной воды, радиоактивных воздуха, аэрозолей и паров. Поэтому задача проектировщиков заключалась в том, чтобы обеспечить надежную защиту от излучений и тщательную герметизацию и локализацию всех радиоактивных утечек. Эта задача была успешно выполнена. Станция оказалась полностью безопасной для здоровья людей...

Работа по созданию станции, ее эксплуатация явилась также незаменимой школой по подготовке специалистов для большой ядерной энергетики, сооружаемой в нашей стране.

Наконец пуск атомной электростанции явился толчком к сооружению атомных электростанций в различных странах мира — США, Англии, Франции, Италии, Швеции, Норвегии. Сейчас уже ни у кого нет сомнения в том, что сложные технические задачи развития ядерной энергетики являются вполне преодолимыми. Таким образом, пуск нашей первой атомной электростанции положил начало развитию новой отрасли техники — ядерной энергетики. И ей принадлежит великое будущее».

1956 год. 25 апреля

Сенсация в Харуэлле

Утром 25 апреля 1956 г. в конференц-зале английского атомного центра в Харуэлле, который находится в 60 милях к западу от Лондона, царило необычное оживление. К подъезду одна за одной подкатывали автомашины, из которых выходили виднейшие английские ученые-атомники. Они входили в зал, оживленно переговариваясь между собой о предстоящем событии. Фоторепортеры занимали наиболее удобные позиции для съемки, еще и еще раз проверяли свою аппаратуру. Журналисты, представлявшие крупнейшие газеты мира, держали наготове блокноты и авторучки.

Все присутствовавшие время от времени поглядывали на часы, и можно было сразу понять, что ожидается приезд какой-то знаменитости.

Наконец у подъезда остановилась автомашина, и из нее вышел высокий бородатый человек с живыми и проницательными глазами. Он неспеша поздоровался со встречающими, вошел в конференц-зал и поднялся на кафедру. Это был виднейший советский физик Игорь Васильевич Курчатов. Он прибыл в Англию в составе советской правительственной делегации и собирался прочитать английским коллегам лекцию о советских атомных исследованиях.

На лицах всех присутствовавших был вопрос: что нового скажет этот знаменитый русский ученый?

Но вот шум утих, и Курчатов начал лекцию. Он начал ее так: «Среди важнейших проблем современной техники особое место по своему значению занимает проблема энергетического использования термоядерных реакций. Необычайно интересная и вместе с тем очень трудная задача управления термоядерными процессами привлекает в настоящее время внимание физиков всех стран мира...»

Более полутора часов продолжалась эта лекция. С напряженным вниманием выслушали ее присутствовавшие ученые. А когда она окончилась, раздались аплодисменты. Журналисты бросились к ученым с просьбой прокомментировать лекцию Курчатова.

Вот что писали на следующий день газеты.

Английская газета «Дейли Экспресс»:

«Курчатов поразил аудиторию, сообщив, во-первых, что русские закончили эксперименты, которые в Харуэлле находятся только в стадии планирования, во-вторых, тем, что юн привел все подробности использования методов, иллюстрируя это цифрами и формулами, которые считали бы совершенно секретными в Англии и США. Он отвечал на все вопросы подробно, не пытаясь уклоняться от ответа... Ученые Харуэлла устроили ему овацию».

Американская газета «Нью-Йорк Таймс»:

«Курчатов поразил 300 самых видных ученых в Англии».

Это был новый этап в биографии атома, и о нем нужно рассказать подробнее.

Ядерная и термоядерная энергия

Посмотрим на таблицу Менделеева. Она начинается водородом, кончается ураном. Начинается с легких элементов, кончается тяжелыми. Все, что до сих пор рассказывалось о выделении и использовании внутриатомной энергии, касалось преобразований, происходящих с тяжелыми элементами — ураном, торием, плутонием.

Но есть и другой путь освобождения и использования внутриядерной энергии. Этот путь основан на преобразованиях ядер легких элементов, расположенных в начале таблицы Менделеева. Только энергия, выделяющаяся при этих преобразованиях, называется не ядерной, а термоядерной энергией.

Приставка «термо» определяет способ освобождения этой энергии. «Термос» по-гречески означает тепло. Значит,

Игорь Васильевич Курчатов.

термоядерная энергия — это энергия, получаемая при помощи тепла. Не кажется ли это странным? Тепло получается при помощи тепла. Как же это может быть? А вот как.

Оказывается, если два ядра атомов легких элементов сблизить между собой вплотную, то между ними произойдет ядерная реакция. В результате этой реакции из двух легких ядер образуется более тяжелое ядро и выделится энергия; причем этой энергии на единицу массы выделится значительно больше, чем при делении тяжелых ядер. Такая ядерная реакция называется реакцией синтеза (т. е. слияния), а энергия— энергией синтеза ядер. Это и есть термоядерная энергия.

Как будто все просто. Нужно только сблизить ядра легких элементов между собой и использовать выделяющуюся при этом колоссальную энергию. Но в этом-то и заключается основная, казавшаяся вначале ученым непреодолимой, трудность. Как сблизить ядра между собой? Ведь они все заряжены положительно и при сближении между ними действуют электрические силы отталкивания, т. е., как говорят физики, частицам нужно преодолеть кулоновский барьер. Чем сильнее сближаются ядра, тем больше сила отталкивания. Чтобы произошла реакция синтеза, нужно преодолеть эту силу отталкивания, вплотную сблизить ядра между собой. Но как это сделать?

Нужна спичка

Нетрудно догадаться, как сблизить ядра. Их нужно посильнее разогнать, чтобы летящие ядра преодолели силу электрического отталкивания и соприкоснулись друг с другом. Тогда и произойдет реакция. А как разогнать ядра? Есть несколько способов. Например, можно разогнать их под действием электрических и магнитных полей в специальных машинах, называемых ускорителями. Пучок летящих с огромной скоростью ядер легких элементов можно направить в мишень, также содержащую легкие ядра. Но термоядерная энергия, выделяющаяся при этом, будет ничтожной, во много раз меньше энергии, расходуемой на разгон ядер.

Для выделения заметной энергии нужно, чтобы термоядерная реакция происходила во всем объеме вещества. А как разогнать все ядра вещества до огромной скорости? Нетрудно догадаться — нагреванием. Ведь каждый школьник знает, что при нагревании тела скорость движения атомов (следовательно, и ядер) увеличивается. Значит, если нагреть вещество, состоящее из ядер легких элементов, до достаточно высокой температуры, то начнется термоядерная реакция. Энергии, выделяющейся при этой реакции, хватит и для поддержания реакции, и для полезного использования. А энергия выделится огромная. Если при делении одного грамма урана выделяется энергия, эквивалентная энергии, получаемой при сгорании двух с половиной тонн угля, то при синтезе одного грамма легких ядер выделится энергия, эквивалентная энергии уже десятков тонн каменного угля.

Итак, нужна только «спичка», которая должна вызвать «термоядерный пожар» в веществе.

>

Чудовищные требования

Обычная спичка, конечно, не подходит. Она дает температуру всего лишь в несколько сотен градусов. А нужны сотни миллионов градусов! Или, во всяком случае, десятки миллионов градусов, чтобы реакция пошла достаточно интенсивно. Все достигнутые в технике температуры очень малы. Они не превышают пяти-шести тысяч градусов. Даже при такой ничтожно низкой температуре по сравнению с той, которая необходима для термоядерной реакции, все вещества превращаются в пар. А ведь нужно удержать эту температуру в ограниченном объеме. Из какого же материала сделать стенки, ограничивающие объем? Кроме того, при таких температурах возникает чудовищное давление на стенки от летящих с огромной скоростью ядер. Это выдвигает еще одно, казалось бы непреодолимое, требование к материалу стенок — он должен иметь непомерную прочность.

Материалов, удовлетворяющих этим требованиям, нет и не может быть в природе. Это очевидно. Но выход все-таки есть.

Снова разряд

Нет пределов для ухищрений человеческого ума. И в 1950 г. двое советских ученых — академики Сахаров и Тамм — впервые предложили один из способов получения сверхвысоких температур в земных условиях.

Этот способ — использование газового разряда. Да, того самого разряда, который мы видим в многочисленных трубках реклам. Того самого, который позволил Вильгельму Рентгену начать очень важный этап в биографии атома, связанный с открытием икс-лучей, испускаемых разрядной трубкой.

Газовый разряд — очень интересное явление. Каждый день нам приходится иметь дело с тремя состояниями вещества: газообразным, жидким и твердым. А при газовом разряде мы сталкиваемся с плазмой,—четвертым

Плазма под действием электродинамических сил при пропускании через нее электрического тока сжимается в тонкий шнур, имеющий огромную температуру. В этом и заключалась идея Сахарова и Тамма.

состоянием вещества. В этом состоянии у атомов вещества оторваны электроны. Электроны и положительно заряженные атомы свободно плавают в плазме. Поэтому любое вещество в состоянии плазмы обладает очень хорошей электропроводностью. Теперь вспомним школьный опыт с параллельными проводниками, по которым в одну и туже сторону течет электрический ток. Известно, что такие проводники притягиваются один к другому под влиянием кругового магнитного поля, которое охватывает эти два проводника. А если вместо проводников будет плазма?

В этом-то и заключалась идея Сахарова и Тамма. Они предложили через плазму пропускать электрический ток очень большой силы — в десятки тысяч ампер. Пропускать такой ток можно только импульсами длительностью в доли секунды. Ведь никакие проводники не выдержат тока в десятки и сотни тысяч ампер: они расплавятся. Но

в момент пропускания тока под действием возникающих электродинамических сил плазма сожмется в тонкий шнур, имеющий огромную температуру. Этим самым автоматически решается также проблема тепловой изоляции плазмы от стенок трубки. Таким образом, если плазма получена из атомов легких элементов, то можно ожидать возникновения термоядерной реакции при пропускании через нее электрического тока.

Вот об этих опытах большого коллектива советских ученых и рассказал в Харуэлле Игорь Васильевич Курчатов.

Солнце на Земле

Но неимоверные трудности стоят на этом пути осуществления контролируемой термоядерной реакции. Именно контролируемой, потому что неконтролируемая, взрывная термоядерная реакция осуществляется при взрыве водородной бомбы.

Проблема использования термоядерной энергии по праву считается проблемой номер один современной науки. Ее решение позволит навсегда избавить человечество от угрозы энергетического голода. Ведь моря и океаны содержат громадные запасы тех самых легких ядер, которые необходимы для термоядерной реакции. Каким же неисчерпаемым источником энергии располагает человек! Заставить служить эту энергию людям — что может быть благороднее и почетнее!

Именно этими мотивами и руководствовалось Советское правительство, поручив И. В. Курчатову полностью рассказать иностранным ученым о советских работах по осуществлению контролируемой термоядерной реакции. Этим самым снималась завеса секретности вокруг термоядерных исследований. Советский Союз проявил благородную инициативу, и результаты этого не замедлили сказаться: хлынул поток публикаций по термоядерным исследованиям.

В 1955 г. в Женеве по решению Организации Объединенных Наций состоялась Первая международная конференция по мирному использованию атомной энергии. На эту конференцию не было представлено ни одного доклада по термоядерным исследованиям. Через три года (в 1958 г.) на вторую такую же конференцию было представлено уже сто пятьдесят докладов на эту тему. И среди наиболее полных и интересных были советские.

Советская установка для изучения термоядерных реакций «Огра».

Стелларатор — установка в виде восьмерки для изучения термоядерных реакций.

В настоящее время ученые многих стран работают над этой проблемой. Публикуется огромное количество работ, строятся новые экспериментальные установки, проводятся исследования, устраиваются конференции. Ученые ведут наступление на термоядерную реакцию. Не будем гадать, через сколько времени термоядерная энергия станет на службу человеку: слишком трудны проблемы, стоящие на этом пути. Но когда они будут решены, человек зажжет Солнце на Земле. Ведь Солнце потому и светит непрерывно миллиарды лет, что на нем непрерывно происходят термоядерные реакции. Иначе оно бы давно потухло.

Созданное руками человека, это солнце зальет электрическим светом нашу планету. Вместе с атомной энергией термоядерная энергия создаст человеку такие блага, о которых он не мечтал. Но когда бы это ни случилось, из биографии атома никогда не выпадает дата 25 апреля 1956 г. Ибо в этот день идея мирного применения термоядерной энергии впервые получила конкретное воплощение в виде подробного и обстоятельного сообщения о новых замечательных достижениях советских ученых-атомников.

1959 год. 12 сентября

Необычный корабль

Около полудня 12 сентября 1959 г. многие ленинградцы, находившиеся в это время на набережной Невы, недалеко от моста «Лейтенанта Шмидта», стали свидетелями необычного зрелища: по реке в сторону Зимнего дворца буксиры медленно вели огромный корабль с корпусом, окрашенным в черный цвет, и с ослепительно белыми надстройками. Корабль остановили на том самом месте, где когда-то легендарная «Аврора» сделала первый выстрел по Зимнему дворцу, возвестив о начале Великой Октябрьской социалистической революции.

Что же было необычного в этом зрелище? Ленинград — портовый город, в него заходят корабли со всех стран мира, и ленинградцев не удивишь видами судов. Тем не менее на этот раз, уже через несколько часов после того, как корабль встал на якоря, на набережных собрались тысячи и тысячи людей. Они приветствовали этот корабль, слышались восхищенные возгласы: «Вот это да!», «Какой красавец!», «А какая громадина!»

Бросалось в глаза то, что корабль не имел труб. Да, да, он не имел огромных труб, из которых, как мы привыкли видеть, должен был бы идти дым. Ведь судя по размерам корабля, на нем должны быть установлены очень мощные машины, сжигающие немалое количество топлива. А где же трубы, через которые выбрасывается дым, образующийся при сгорании топлива? Не массовая ли это галлюцинация?

Но нет. Все правильно. Труб и не должно быть, они просто не нужны. Почему? Узнаем позже. Десятки тысяч ленинградцев, заполнившие набережные Невы, в тот день присутствовали при историческом событии. Красавец корабль, который они видели, был первый в мире атомный корабль- ледокол. И не случайно ему присвоили имя «Ленин». Это действительно выдающееся произведение науки и техники, с которым мы и собираемся познакомить читателя.

Что лучше: атомное или обычное топливо?

Перенесемся на несколько лет назад, к тому времени, когда только что была пущена первая в мире советская атомная электростанция.

Пуском этой электростанции было впервые в мире доказано, что атомная энергия может приводить в движение турбины, что она может использоваться для энергетических целей. Вот тогда-то и возникла мысль использовать атомную энергию для приведения в движение судна.

В самом деле. Ведь при работе атомная силовая установка потребляет мизерное количество ядерного горючего — урана. Его требуется считанные килограммы, а хватает на долгие месяцы. А на обычных судах? Сотни и даже тысячи тонн топлива везет с собой такое судно. Вот, например, крупнейший в мире пассажирский теплоход «Куин-Мери», совершающий рейсы между Европой и Америкой через Атлантический океан. За один рейс из Лондона в Нью- Йорк, расстояние между которыми составляет 5500 километров, этот теплоход сжигает пять тысяч тонн мазута. Пересекая океан за четыре с половиной дня, он каждый час сжигает около 50 тонн топлива. А если бы этот теплоход работал на атомном горючем? На этот же рейс ему потребовалось бы немногим больше двух килограммов такого топлива. Вот и судите сами — два с небольшим килограмма вместе пяти тысяч тонн! Разве это не заманчиво?

Советский Союз — великая морская держава. Особенно длинен у нас Северный морской путь. Например, расстояние от Архангельска до Владивостока по этому пути составляет более одиннадцати тысяч километров. Бурно развиваются промышленность и народное хозяйство в районах, связанных этим путем. За годы пятилеток здесь возникли и выросли новые города и поселки. Десятки советских кораблей бороздят воды Северного Ледовитого океана во время навигации. Но плавание в Арктике ограничено коротким полярным летом, всего два — три месяца. Зимой движение судов прекращается. Слишком тяжелы и непроходимы льды для обычных судов. Прекращается подвоз промышленных грузов, товаров и продуктов питания для населения. Правда, есть самолеты. Они доставляют туда грузы и зимой, но много ли доставишь на них? И это очень дорого. Кроме того, бессмысленно на самолетах возить, скажем, уголь или руду. Поэтому с началом навигации вдоль Северного морского пути спешат караваны судов, во главе которых идут ледоколы. Даже в летнее время без ледоколов не обойтись. Нередко бывает, что некоторые участки пути закрыты тяжелыми льдами, вот тогда-то и нужен ледокол.

Ну, а если караван задержался в пути и начинается зима? Тогда возникает угроза, что суда вмерзнут в лед и будут дрейфовать по Северному Ледовитому океану до тех пор, пока не кончится долгая полярная зима. Нужные для народного хозяйства грузы не будут доставлены. И так было не раз.

Есть еще одна неприятность. Трудно предугадать, какая будет ледовая обстановка на пути каравана судов. Может случиться так, что на пути каравана встретятся очень тяжелые льды и для борьбы с ними ледокол, ведущий караван судов, израсходует все топливо. Чтобы этого не случилось, приходится экономить топливо, и, следовательно, двигаться медленнее. А это значит, что нужные грузы доставляются на место позднее, чем это необходимо. Но даже и при строжайшей экономии топлива его требуется очень много. Тысячи тонн угля и нефти везут в своих трюмах ледоколы. Оно занимает много места, и если бы в нем не было необходимости, тысячи тонн полезных грузов могли бы быть доставлены ледоколами дополнительно. Вот тут-то и обнаруживаются заманчивые преимущества ядерного топлива.

Теперь мы видим, что в качестве первой попытки использования атомной энергии для приведения в движение судов было наиболее правильно создать у нас в СССР судно именно ледокольного типа. Великому открытию науки — атомной энергии — подстать и великая задача.

Поэтому вскоре после пуска первой в мире атомной электростанции Центральный Комитет нашей партии поставил перед советскими учеными и инженерами другую очень важную и благородную задачу — создать атомный ледокол!

Они его создатели

Задача построить ледокол была возложена на старейший в нашей стране Адмиралтейский завод в Ленинграде. Весть об этом всколыхнула многотысячный коллектив завода. Ведь задача была очень почетная, необычная, и ее следовало выполнить с честью.

В то же время это была очень трудная задача. Никто и нигде в мире не сооружал атомных судов. Все нужно было разрабатывать и создавать впервые, заново. Это задача стояла не только перед коллективом Адмиралтейского завода, но и перед учеными-физиками, которым было поручено совместно с работниками завода создать атомный ледокол.

Надо сказать, что выбор пал на Адмиралтейский завод не случайно. Коллективу завода не раз за его историю приходилось строить и ремонтировать ледоколы.

Однако как ни велик был опыт адмиралтейцев в сооружении ледоколов, весь коллектив отчетливо представлял себе, что ему придется столкнуться с задачами, какие до сих пор никогда перед ним не возникали.

Аналогичное положение было и у группы физиков и конструкторов, которым поручалось разработать проект атомного двигателя. Этот участок работы был, пожалуй, самым трудным.

Работы в этом направлении возглавлял академик Анатолий Петрович Александров.

Основными руководителями проекта атомного двигателя ледокола были видные советские специалисты И. И. Африкантов, А. И. Брандаус, Г. А. Гладков, Б. Я. Гнесин, В. И. Неганов, Н. С. Хлопкин, А. Н. Стефанович и др. Под их руководством трудился большой коллектив создателей атомного двигателя.

Сложные и трудные задачи стояли и перед создателями проекта корпуса ледокола и его оборудования. Ведь совершенно новый вид двигателя требовал принципиально новых решений, не имеющих себе подобных в обычных ледоколах.

Кроме всего прочего, надо было разработать совершенно новую технологию изготовления деталей корабля и их сборки на стапелях.

Поэтому до начала сборки была создана специальная комиссия, возглавляемая опытным инженером В. Гуревичем. Комиссия разрешила сложные проблемы разбивки корпуса ледокола на секции, выполнения стапельных работ и т. п.

Коллективом строителей ледокола руководили талантливые инженеры Б. Е. Клопотов и В. И. Червяков. В решении многих вопросов принимали участие деятели науки — академик Ю. А. Шиманский, профессора А. А. Курдюмов, Н. Е. Путов и многие другие ученые.

Исключительно большое внимание строительству ледокола уделяли Центральный Комитет партии, Совет Министров СССР, местные партийные и государственные органы.

Ленинградский обком и горком КПСС постоянно обсуждали все возникающие в ходе строительства ледокола вопросы. Принимались все меры к тому, чтобы заказам для ледокола давалась «зеленая улица».

Ледокол строила вся страна. В его создании участвовало более 500 предприятий. Вот поэтому вместе с непосредственными строителями ледокола — адмиралтейцами — сооружением ледокола гордятся многие тысячи специалистов.

Весь советский народ гордится атомным гигантом. Никакая страна в мире не могла создать подобного корабля. Только на основе высокоразвитой науки, мощной и хорошо оборудованной промышленности, только благодаря самоотверженному труду наших ученых, инженеров и техников, замечательных специалистов своего дела, стало возможным создание ледокола.

Пройдемся по чудо-кораблю

Прошло несколько лет напряженного труда. Ледокол готов. Вот он стоит перед нами, огромный, красивый. Поражают его размеры — длина 134 метра, ширина около 30 метров, высота с пятиэтажный дом.

Обратим внимание на корпус ледокола. Название корабля — ледокол — означает, что он колет лед. Для этого у него особая форма носа — сильно скошенная. Ледокол при помощи скошенной носовой оконечности заползает на лед и наваливается на него своим весом. Лед ломается, и ледокол двигается дальше.

Ну, а если льды будут столь толсты и прочны, что даже огромного веса ледокола «Ленин» не хватит, чтобы их сломать? Тогда на помощь приходит вода, а точнее — ее вес. На ледоколе в носовой и кормовой части и по бортам устроены большие баки. Накачивая морскую воду, например, в носовой бак, можно значительно увеличить его вес. Тогда даже самый тяжелый лед сломается.

Атомный ледокол «Ленин» во льдах.

Необычайна прочность корпуса ледокола. Корпус изготовлен из листов специальной вязкой стали. Эта сталь хорошо сваривается и обладает повышенной сопротивляемостью распространению трещин при низких полярных температурах. Живучесть и непотопляемость корабля обеспечиваются герметичными переборками, которые разделяют корпус ледокола на отдельные части.

Теперь давайте пройдемся по главным помещениям корабля. С чего же начать? Начнем с атомного двигателя. Это сердце корабля. Ведь именно поэтому он и называется атомным.

Что же такое атомный двигатель? Главной частью атомного двигателя является ядерный реактор. Он представляет собой толстостенный бак, в котором расположено ядерное топливо — урановые стержни. Стержни омываются водой. Когда начинается цепная реакция деления ядер урана, в стержнях выделяется огромное количество тепла, которое и отводится водой. А чтобы вода не закипела, ее держат под давлением.

Выйдя из активной зоны, горячая вода направляется в парогенератор, где отдает тепло другой воде. Эта вода кипит и превращается в пар. А пар приводит в движение турбину. Турбина вращает генератор электрического тока, который и используется для различных нужд корабля, главным образом для приведения во вращение гребных винтов. Теперь понятно, почему атомный ледокол не имеет труб. Ведь топок в нем нет, следовательно, не нужны и трубы.

Мощность атомного двигателя ледокола 44 000 лошадиных сил. Ни один ледокол в мире не имеет такого мощного двигателя. Благодаря такой мощности ледокол «Ленин», способен двигаться непрерывным ходом в сплошном льду толщиной более двух метров.

Осмотрев атомный двигатель, мы поднимемся наверх в центральную надстройку корабля. Здесь находится ПЭЖ— пост энергетики и живучести — мозг управления ледоколом.

Войдем в это помещение. Нас поражает обилие приборов. Куда бы мы ни посмотрели, везде приборы, приборы,

Пульт управления атомного ледокола.

приборы. Отсюда осуществляется управление атомным двигателем. Никогда еще морские суда не имели таких помещений. Да и специальность людей, работающих здесь, тоже необычна для морских судов — инженеры-физики. Подавляющее большинство их — молодые специалисты, выпускники специальных факультетов. Родина доверила им новую, сложнейшую технику, и они успешно оправдывают это доверие.

Операторы в белых халатах сидят в удобных вращающихся креслах за пультами управления. Помещение освещается люминесцентными лампами. Тишина. Только изредка загораются сигнальные лампочки или раздается телефонный звонок. Спокойно и деловито передаются команды.

При взгляде на эту обстановку, на множество приборов невольно приходят в голову мысли о том, какой огромный путь проделал мирный атом. Из лабораторий он переместился на морские суда, на атомные электростанции. Он работает, он укрощен и служит человеку. И все это сделано руками советских людей.

Но не будем мешать операторам. Пройдем в другие помещения центральной надстройки ледокола.

Вот ходовая рубка. Отсюда ведется управление ледоколом. Здесь находится капитан. Длинный ряд широких окон позволяет вести наблюдение за окружающими ледокол льдами. Эта рубка расположена в верхней части надстройки, и с нее видно далеко вокруг. Здесь также много приборов, и отсюда подаются команды во все службы огромного и сложного хозяйства корабля.

В центральной надстройке находятся и жилые помещения команды. Атомоход долгое время находится в море. Поэтому нужно создать максимум удобств экипажу. Этому придавалось очень большое внимание.

Мы проходим по длинным и светлым коридорам. Вдоль них расположены каюты, в основном одноместные, остальные двуместные. Судно, даже самое большое,— не наземное сооружение. Здесь приходится считаться с недостатком площади. И, несмотря на это, жилые помещения атомохода по своим удобствам не уступают даже самой комфортабельной гостинице. Мягкие кресла, диваны, убирающиеся в нишу письменные столы, полки для книг, люминесцентное освещение, горячая и холодная вода, кондиционированный воздух, телефон, радио, шкафы для одежды, зеркала, часы, красивая отделка, выдержанная в спокойных тонах,— все располагает к хорошему и полноценному отдыху. После напряженной трудовой вахты приятно отдохнуть в такой малогабаритной квартире.

Не менее уютны кают-компания, столовая, клуб, библиотека, читальня, курительный и музыкальный салоны (даже с телевизорами). Члены команды ледокола, свободные от вахты, всегда могут выбрать себе занятие по вкусу: и посмотреть кино, и почитать книгу, и послушать музыку, и поиграть на музыкальных инструментах или в настольные игры. Полярная непогода и отдаленность от берега не помешают советским людям — членам команды корабля — жить полнокровной и содержательной жизнью. Всегда и в любое время суток можно послать телеграмму домой, родным и близким. Для этого на ледоколе имеются мощные радиостанции.

Обходя внутренние помещения ледокола, нельзя, конечно, пройти мимо медицинского блока. Это плавучая поликлиника. В ней есть физиотерапевтический, зубоврачебный и рентгеновский кабинеты, операционная, аптека, лаборатория, лазарет, изолятор. За здоровьем полярников следят высококвалифицированные врачи, вооруженные передовой медицинской техникой.

Имеются даже бытовые мастерские — сапожная и портновская, есть парикмахерская, механическая прачечная, бани-душевые, ванные, пекарня. И все это оборудовано самыми современными механизмами, приборами и приспособлениями.

Не так-то просто обойти все помещения корабля — их больше тысячи. Чем же это не плавучий город?

Выйдем из помещений ледокола и пройдемся по его палубам. Их четыре. На них можно увидеть также массу интересных вещей. Здесь помещаются мощные и быстроходные катера, вместительные шлюпки, взлетно-посадочная площадка и ангар для вертолета, предназначенного для ледовой разведки и связи с береговыми пунктами и другими судами. Грузовые операции производятся тремя электрическими подъемными кранами.

Наша небольшая прогулка по ледоколу завершена.

Теперь понятно, почему десятки тысяч ленинградцев восторженно приветствовали этот необычный корабль 12 сентября 1959 г. Многие из них побывали на корабле, и это посещение оставило у них незабываемое впечатление.

На ледоколе как во Время его сооружения, так и после окончания строительства побывали десятки зарубежных делегаций, в числе которых были и специалисты по атомному судостроению. И все сходились в одном — Советский Союз идет впереди других стран в области мирного использования атомной энергии.

Любопытно в этом отношении посещение ледокола американским адмиралом Риковером — крупным специалистом по атомному судостроению. Он является одним из руководителей атомного судостроения США и ему хорошо известны особенности атомных судов и трудности их сооружения. Риковер далеко не является другом Советского Союза, но даже он, осматривая помещения и оборудование атомного ледокола, был вынужден неоднократно произнести: «О кей!» (Хорошо!)

Таков наш корабль— гордость советской науки и техники. Поэтому Родина славит его создателей, наших замечательных ученых, инженеров, техников и рабочих. Поэтому, провожая в далекий путь ледокол «Ленин», один из его славных строителей, механик И. Алексахин, разделяя мысли и чувства всех советских людей, писал в заводской газете:

«И ветры, и бури, и штормы,

И Арктики льды, как гранит, Под флагом Отчизны любимой, Гигант ледокол победит...

Путь добрый тебе, наш красавец, Свершение смелых идей!

И атом нам служит для мира, Для счастья советских людей».

Что же дальше?

Мы закончили рассказ об атомном ледоколе. Теперь этот могучий корабль выполняет важную народнохозяйственную задачу — проводит караваны судов по Северному морскому пути. Это наш первенец. Ну а дальше?

Каковы перспективы использования могучей энергии атома на судах? Может быть, достаточно одного такого мощного ледокола? Конечно, нет.

Использование атомной энергии на морском транспорте приносит громадные преимущества. Постройка атомного ледокола — только начало. Бесценный опыт, который накоплен при сооружении атомного ледокола, позволит широко развить в СССР работы по созданию атомного гражданского флота.

Сотни советских кораблей бороздят воды земного шара. Они перевозят грузы между портами Советского Союза и осуществляют торговые связи между СССР и многими странами мира. Многие тысячи километров по морю отделяют, например, Одессу от Владивостока, Ленинград от Индонезии, Китая, Индии, Южной Америки. Сотни тысяч тонн высокосортного топлива вынуждены сжигать обычные суда на этих путях, терять много дней на заправку топливом в пути.

А наши китобои или исследователи, работающие в Антарктиде! Далек их путь в Антарктиду, огромное количество топлива приходится туда везти судам. Ведь нужно запастись на оба конца. Вот и везут корабли на себе топливо, занимают им место и не могут взять больше полезных грузов.

Другое дело — атомный корабль. Ему не страшна угроза израсходования запасов топлива. Он может быстро, без задержки доставлять грузы на любое расстояние. Поэтому во многих странах мира уделяется большое внимание созданию атомных судов. Такие работы ведутся в США, Англии, ФРГ, Норвегии, Швеции.

Много особенностей у атомных кораблей, и большие трудности связаны с их сооружением. Однако недалеко то время, когда множество атомных судов начнет бороздить моря и океаны. И нет сомнения, что над многими и лучшими из них будет развиваться флаг Страны Советов, страны, которая первой применила атомную энергию на мирном морском транспорте.

1961 год

Промышленный эксперимент

1961 год — третий год семилетки. Вся наша необъятная страна в лесах новостроек. Советский народ под руководством партии строит коммунизм. Но коммунистическое общество немыслимо без изобилия энергии. «Коммунизм — это есть советская власть плюс электрификация всей страны»,— говорил В. И. Ленин. Поэтому, выполняя заветы великого Ленина, наша партия уделяет чрезвычайно большое внимание энергетике, рассматривает ее как основу основ народного хозяйства, как основной стержень всего коммунистического строительства.

Рассказывая о первой в мире атомной электростанции, мы уже говорили о том, какую основную задачу должны выполнять советские специалисты по ядерной энергетике. А задача такая: хорошо подготовиться к тому времени, когда ядерная энергетика должна будет взять на себя обеспечение значительной доли потребности страны в электроэнергии. Задача чрезвычайно важная и ответственная, и она требует, чтобы к этому времени (а это время не за горами) советский народ имел в своем распоряжении экономичные и надежные атомные электростанции, на которые можно было бы положиться.

Именно эта задача — по выявлению наилучших типов реакторов путем их постройки и сравнительной эксплуатации в промышленном масштабе — и выполняется сейчас в Советском Союзе. И называется эта задача — полномасштабный промышленный эксперимент. Но почему мы говорим о типах реакторов? И что определяет тип реактора?

Почему так много?

Мы уже знаем устройство реактора первой в мире атомной электростанции. Успешная работа ее позволила приступить к сооружению на Урале гораздо более мощной атомной электростанции, основанной на типе реактора, в котором замедлителем нейтронов служит графит, теплоносителем — вода под давлением, горючим — обогащенный уран. Строительство этой станции заканчивается.

Совсем иной тип реактора используется в другой, не менее мощной атомной электростанции, сооружаемой под Воронежем. Здесь реактор так называемого водо-водяного типа, т. е. замедлителем нейтронов и одновременно теплоносителем служит вода под давлением. Такой тип реактора установлен на ледоколе «Ленин».

В США работает небольшая атомная электростанция, в реакторе которой замедлителем служит графит, а теплоносителем — расплавленный металл (натрий).

В Англии широкое распространение получили реакторы с графитовым замедлителем и теплоносителем в виде углекислого газа под давлением.

Примеров разнообразного применения видов теплоносителя, замедлителя, горючего, способов его размещения и прочих характеристик реактора можно привести множество.

Почему же такое разнообразие?

Составим несложную таблицу, в которой перечислим виды ядерного горючего, используемого в реакторах, замедлителя, теплоносителя, энергии нейтронов, под действием которых делятся ядра атомов урана, и способы размещения горючего (см. стр. 198).

Пользуясь алгебраическими правилами, можно было бы легко подсчитать число возможных комбинаций из перечисленных в таблице характеристик реакторов. Столько, казалось бы, должно быть и типов реакторов. На самом деле это не так. Некоторые комбинации невозможно осуществить, поскольку входящие в них характеристики взаимно исключают друг друга. Например, в реакторе, работаю щем на быстрых нейтронах, не нужен замедлитель нейтронов, а вода в таком реакторе не может быть использована в качестве теплоносителя, так как она замедляет нейтроны. В таком реакторе замедлителем могут быть только расплавленные металлы (натрий, калий, ртуть), так как они плохо замедляют нейтроны.

Однако даже если исключить из алгебраически возможного числа комбинаций число комбинаций, невозможных по физическим причинам, то и тогда число возможных типов реакторов будет довольно велико — от двух до трех десятков. И, к сожалению, об экономичности и надежности в работе большинства из них нельзя судить до тех пор, пока они не будут построены и испытаны. Кроме того, в разных странах у ученых существуют свои взгляды на перспективность того или иного реактора. Поэтому и наблюдается в настоящее время такое большое разнообразие в типах реакторов.

Время покажет, какие из типов реакторов окажутся наиболее жизнеспособными. Тогда на них и будут ориентироваться при широком развитии ядерной энергетики.

Заманчивая цель

Вспомним принципиальную схему современной атомной электростанции. В ядер ном реакторе в результате цепной реакции выделяется тепло. Это тепло отводится теплоносителем от реактора и в турбине превращается в механическую энергию ротора турбины. Ротор турбины вращает ротор генератора, который и вырабатывает электрический ток.

Три вида электростанций — гидростанция, атомная и тепловая.

Все-таки это сложно. Много промежуточных ступеней превращения энергии: атомная в тепловую, тепловая в механическую, механическая в электрическую.

А нельзя ли проще? Прямо из атомной энергии получить электрическую? Тогда не будет громоздких и сложных агрегатов, дорогостоящего оборудования. Из реактора будут прямо идти провода. Вот так:

Просто, не правда ли? И такая принципиальная возможность непосредственного превращения атомной энергии в электрическую имеется.

Например, установлено, что некоторые химические соединения урана, как карбид урана, при нагревании начинают испускать электроны. Но ведь уран является ядерным горючим, и если в нем протекает цепная реакция, он сильно нагревается. Таким образом, если карбид урана поместить в электрически изолированную металлическую капсулу с откачанным из нее воздухом, а также капсулу расположить в реакторе, то испускаемые нагревающимся карбидом урана электроны будут собираться металлической капсулой. Если соединить карбид урана (катод) и стенки капсулы (анод) внешней электрической цепью, то в ней появится электрический ток. Вот и все.

Конечно, осуществить такое превращение чрезвычайно трудно, но все-таки легче, чем осуществить управляемую термоядерную реакцию. Этому способу получения электроэнергии учеными уделяется сейчас большое внимание. Проведены уже первые обнадеживающие опыты. Имеются и другие способы непосредственного преобразования атомной энергии в электрическую. И надо думать, что создание атомных электростанций, работающих по такому принципу, явится делом недалекого будущего.

Все дальше в глубь атома

В марте 1961 г. произошло одно очень знаменательное событие: исполнилось пять лет работы Объединенного института ядерных исследований.

В небольшом подмосковном городке Дубне расположился этот крупнейший научный ядерно-физический центр. Там среди сосен векового леса высятся здания лабораторий и уникальных установок, уютные коттеджи и жилые дома ученых. Здесь живет и работает значительный отряд выдающихся ученых-физиков всего мира. В прекрасно оборудованных лабораториях рука об руку трудятся ученые стран демократического лагеря.

Задачи, стоящие перед институтом, сложны и многообразны. Но основной девиз работ института — дальше в глубь атома! Центр тяжести научной работы института сосредоточен на изучении элементарных частиц и физических процессов, происходящих с элементарными частицами высоких энергий. Сейчас это передний фронт исследований тайн атома.

Ученым института приходится иметь дело с совершенно новыми явлениями и закономерностями и с необычайно малыми масштабами измерений. Невообразимо мал атом. А ученым приходится иметь дело с размерами в сто тысяч раз меньшими! Сколько же ухищрений, изобретательности и скрупулезной точности требуется при проведении подобных измерений.

Чрезвычайно интересна работа института по получению новых элементов. Мы знаем, что в природе 92 элемента. Последний в таблице элементов Менделеева—уран. Мы рассказывали уже о том, что задачу получить искусственно элементы, имеющие больший атомный номер, чем уран, ставил перед собой Энрико Ферми. Правда, тогда он не добился этого и его работы привели к неожиданному открытию деления ядер урана и в конечном итоге к практическому использованию атомной энергии. Но в дальнейшем физики добились своего. Они получили новые, не встречающиеся в природе элементы, так называемые трансурановые элементы. Для того чтобы увеличить атомный номер элемента, нужно «вогнать» в ядро атома этого элемента нуклоны. Этот метод является основным в получении трансурановых элементов. Получены следующие элементы: 93-й — нептуний, 94-й — плутоний, 95-й — америций, 96-й — кюрий, 97-й — берклий, 98-й — калифорний, 99-й — эйнштейний, 100-й— фермий, 101-й — менделевий.

Чем больше атомный номер элемента, тем труднее его получать, потому что все эти элементы радиоактивные и чрезвычайно быстро распадаются. Например, элемент менделевий «живет» всего лишь несколько часов, и за это время нужно определить его физические и химические свойства. Задача трудная.

Но еще труднее получить 102-й элемент, который пока не имеет названия. Большая группа ученых Объединенного института ядерных исследований, возглавляемая членом- корреспондентом АН СССР Г. Н. Флёровым, в 1957 г. получила один из изотопов этого элемента. Несколько позднее в США было опубликовано сообщение о получении другого изотопа этого элемента. Хотя имеющиеся данные о получении этого «ускользающего» от наблюдений элемента требуют уточнений, можно считать, что десятый искусственный элемент создан!

Примеров захватывающе интересных работ Объединенного института можно привести много. И все эти работы преследуют одну цель — проникнуть в тайны атомного ядра, увеличить власть человека над природой.

Только для мира

Итак, наша книга заканчивается. Но биография атома, конечно, не кончилась. Эстафета открытий продолжается. «Раскованный Прометей науки», как назвал атомную энергию французский физик Поль Ланжевен, друг и учитель Жолио-Кюри, теперь уже служит человеку. Труд одиночек- ученых, скромных и преданных энтузиастов науки, постепенно сменился трудом больших коллективов специалистов. Атомная энергия стала настолько широкой отраслью знаний, настолько большое место она заняла в жизни человечества, что для решения связанных с ней задач требуется труд многих и многих людей.

А эти задачи ширятся и растут. Но теперь уже на «дорожке исследований» уверенно лидируют советские ученые. И можно не сомневаться — ими будет вписана не одна блестящая страница в биографию атома.

Не будем гадать, какие новые даты появятся в календаре атомных открытий. Может быть, это будет дата пуска первой термоядерной электростанции или дата первого полета атомной ракеты. Может быть, это будут даты новых удивительных открытий тайн микромира, которые приведут к окончательной победе человека над природой. Но эта победа будет тем быстрее, чем быстрее человечество забудет слова «военный атом». Поэтому вместе с советским народом все передовое и прогрессивное человечество решительно требует:

Атом только для мира!

Содержание

Почему мы так говорим? 3

Однажды в доисторическое время 6

V век до нашей эры

Атом получает имя 7

Он так считал... и был прав 9

Средние века

Шаг назад 12

Помогли ли заклинания? 14

XVIIвек

Пришлось выдумать флогистон 17

Что легче невесомого? 18

XVIIIвек

У истоков русской науки 20

Все ближе к истине 22

1802 год

Учитель математики 24

Правильный вывод 25

Но все-таки он ошибался 26

В чем же дело? —

1869 год. 6 марта

Был или не был порядок? 28

Мартовская сенсация 29

Можно ли случайно сделатьвеликое открытие? —

Первые результаты 31

Мысли Менделеева о структуреатома 33

На пороге XX века

Подведем итог 34

1895 год. 28 декабря

Сообщение Рентгена 35

Лучший экспериментатор вГермании 36

Неизвестное «ничто» 37

Приоритет 38

...И практика 39

1890 год. Февраль

Что интереснее: строить мосты или изучать физику? 42

Ошибочное сообщение 43

Если бы не пасмурный день 44

Внутриатомный процесс 46

1897год. 29 апреля

Лондонское королевское общество аплодирует 47

Снова разрядная трубка 48

1898год. Июль. Декабрь

Докторская диссертация 51

Рождение всем известного термина 52

Излучающий незнакомец 54

Находка в заброшенном сарае 55

Первые данные о великой силе 57

1899год

Чего не заметил Беккерель 59

Первая разгадка тайны —

1900год

Вот так штука! 61

Если бы знали алхимики 62

1901год. 3 июля

«Радий я люблю, но сердит на него!» 63

«Его величество радий» 64

«Это противно духу науки...» 65

Трагический конец 67

Записная книжка —

1903 год

Пудинг с изюмом 69

1905 год. 30 сентября

Референт патентного бюро 72

Основная формула атомного века 75

Жизнь, достойная подражания 77

1909 год. Май

Заблуждение науки 82

Пророческие слова 83

1911 год

Что волновало ученых? 85

Важнейшая дата 86

Студент делает важное предположение —

Незадачливый преподаватель —

Ученик опровергает учителя 87

Планетарная модель 89

Загадка положительных зарядов 90

Тяжелый карлик 92

1919 год

Триумф Резерфорда 93

Учитель и ученики 94

1932 год

Почему была пауза? 97

Расчеты не сходятся 98

Первые предположения —

Странное поведение бериллия 99

Великое открытие

Теперь расчеты сошлись 100

1934 год. 15 января

Удивительный магазин 102

Почему не целые числа? 104

Радиоактивность можно создать! 105

Что случилось с алюминием? 106

Вот в чем дело —

Изотопный ассортимент 109

Невидимки-помощники 110

1939год

18 дней 114

Наблюдения «мальчуганов» —

Совершенно непонятно! 115

Ирен Жолио-Кюри права! 116

Догадка Лизы Мейтнер —

Фредерик Жолио-Кюри опережает Лизу Мейтнер 117

Это и есть атомная энергия 118

Но где взять нейтроны? 120

Природа помогает ученым —

1940год. Январь. Май

«ЖЭТФ» 122

Советская школа физиков —

Два условия 125

1940 год. Сентябрь

Как вызвать пожар? 128

На станции метро «Динамо» —

1942 год. 2 декабря

Опыт в бассейне с золотыми рыбками 132

Эмигранты 134

Историческое письмо 136

Манхеттенский проект —

Под трибунами чикагского стадиона 138

«Итальянский мореплаватель добрался до Нового Света...» 140

Как же он работает? 141

1945 год. 6 августа

Преступление свершилось 145

«Охотники за головами» 147

Тщетные усилия 149

Зачем они это сделали? 151

1946 год

В трудные годы 154

Первый в СССР и в Европе 156

Два финала 158

1950 год. 19 марта

Четыре фразы 160

Требование миллионов 162

1954 год. 27 июня

Начало атомной эры 164

А нужна ли она? 165

Четыре года творческих исканий 167

Значение первой в мире 173

1956 год. 25 апреля

Сенсация в Харуэлле 175

Ядерная и термоядерная энергия 176

Нужна спичка 178

Чудовищные требования 179

Снова разряд —

Солнце на Земле 181

1959 год. 12 сентября

Необычный корабль 184

Что лучше: атомное или обычное топливо? ....185

Они его создатели 187

Пройдемся по чудо-кораблю 188

Что же дальше? 194

1961 год

Промышленный эксперимент 196

Почему так много? 197

Заманчивая цель 198

Все дальше в глубь атома 201

Только для мира 203

Юрий Иванович Корякин

БИОГРАФИЯ АТОМА

Научный редактор В. Н. Артамкин Редактор А. Ф. Алябьев Художник М. К. Шевцов Худож. редактор А. С. Александров Техн. редактор С. М. Попова Корректоры Т. А. Галахова, М. В. Пословская

Сдано в набор 19/VII 1961 г. Подписано в печать 27/IX 1961 г. Бумага 84х 108/32> Физич. печ. л. 6,5. Привед. п. л. 10,66. Уч.-изд. л. 9,42. Заказ изд. 436. Тираж 60 000 экз. Т-08780. Цена 43 коп. Заказ тип. 1146 Госатомиздат, Москва, В-180, Старомонетный пер., 26а.

Московская типография № 5 Мосгорсовнархоза. Москва, Трехпрудный пер., 9.

Content

Корякин Юрий Иванович Биография атома

Почему мы так говорим

Однажды в доисторическое время....

V век до нашей эры

Атом получает имя

Он так считал... и был прав

Средние века

Шаг назад

Помогли ли заклинания?

XVIIвек

Пришлось выдумать флогистон

Что легче невесомого?

XVIII век

У истоков русской науки

Все ближе к истине

1802 год

Учитель математики

Правильный вывод

Но все-таки он ошибался

В чем же дело?

1869 год. 6 марта

Был или не был порядок?

Мартовская сенсация

Можно ли случайно сделать великое открытие?

Первые результаты

Мысли Менделеева о структуре атома

На пороге XX века

1895 год. 28 декабря

Сообщение Рентгена

Лучший экспериментатор в Германии

Неизвестное «ничто»

Приоритет...

.... И практика

1896 год. Февраль

Что интереснее: строить мосты или изучать физику?

Ошибочное сообщение

Если бы не пасмурный день...

Внутриатомный процесс

1897год. 29 апреля

Лондонское королевское общество аплодирует

Снова разрядная трубка

1898год. Июль. Декабрь

Докторская диссертация

Рождение всем известного термина

Излучающий незнакомец

Находка в заброшенном сарае

Как-то раз...

1899 год

Чего не заметил Беккерелъ

Первая разгадка тайны

1900 год

Вот так штука!

Если бы знали алхимики...

1901год. 3 июля

«Радий я люблю, но сердит на него!»

«Его величество радий»

«Это противно духу науки-..»

Трагический конец

Записная книжка

Как-то раз...

1903 год

Пудинг с изюмом

1905 год. 30 сентября

Референт патентного бюро

Основная формула атомного века

Жизнь, достойная подражания

1909 год. Май

Заблуждение науки

Пророческие слова

1911 год

Что волновало ученых?

Важнейшая дата

Студент делает важное предположение

Незадачливый преподаватель

Ученик опровергает учителя

Планетарная модель

Загадка положительных зарядов

Тяжелый карлик

1919 год

Триумф Резерфорда

Учитель и ученики

1932 год

Почему была пауза?

Расчеты не сходятся

Странное поведение бериллия

Великое открытие

Теперь расчеты сошлись

1934 год. 15 января

Удивительный магазин

Почему не целые числа?

Радиоактивность можно создать!

Что случилось с алюминием?

Вот в чем дело

Изотопный ассортимент

Невидимки-помощники

1939 год

18 дней

Наблюдения «мальчуганов»

Совершенно непонятно!

Ирен Жолио-Кюри права!

Догадка Лизы Мейтнер

Но это так необычно.

Фредерик Жолио-Кюри опережает Лизу Мейтнер

Это и есть атомная энергия

Но где взять нейтроны?

Природа помогает ученым

1940год. Январь. Май

«ЖЭТФ»

Советская школа физиков

Два условия

1940 год. Сентябрь

Как вызвать пожар?

На станции метро «Динамо»

1942 год. 2 декабря

Опыт в бассейне с золотыми рыбками

Эмигранты

Историческое письмо

Манхеттенский проект

Под трибунами чикагского стадиона

«Итальянский мореплаватель добрался до Нового Света...»

Как же он работает?

1945 год. 6 августа

«Охотники за головами»

Тщетные усилия

Зачем они это сделали?

1946 год

В трудные годы

Первый в СССР и в Европе

Два финала

1950 год. 19 марта

Четыре фразы

Требование миллионов

1954 год. 27 июня

Начало атомной эры

А нужна ли она?

Четыре года творческих исканий

Значение первой в мире

1956 год. 25 апреля

Сенсация в Харуэлле

Ядерная и термоядерная энергия

Нужна спичка

Чудовищные требования

Снова разряд

Солнце на Земле

1959 год. 12 сентября

Необычный корабль

Что лучше: атомное или обычное топливо?

Они его создатели

Пройдемся по чудо-кораблю

Что же дальше?

1961 год

Промышленный эксперимент

Почему так много?

Заманчивая цель

Все дальше в глубь атома

Только для мира