Проблема 92

ЦЕПЬ

Семинар проходил под нарастающий аккомпанемент грозы. Атмосферное электричество не скупилось на световые эффекты и звуковое сопровождение. Ветер со стороны Финского залива обрушивался неистовыми порывами, и белые, как размочаленные веревки, струи хлестали в окна. Потом наступала относительная тишина. Только ливень шумел по асфальту, хлюпали лужи и грохотали водосточные трубы.

В зале собралась уйма народу, и было душновато. Попробовали отворить форточку, но очередной порыв ветра захлестнул в нее ледяную воду. На мгновение запахло дождем и туманом. Форточку захлопнули, но занавески продолжали ходить ходуном. Они то упруго надувались, как паруса, то, опадая бессильно, льнули к окнам, ломая хрупкие листья всевозможных гераней и бегоний.

Горели все лампы под потолком, все бра, но когда за окнами вспыхивала и пропадала бело-фиолетовая ветвящаяся искра, казалось, что ток отключили и наступила тьма.

— Дает природа! — шепнул Русинов сидящему рядом с ним Флерову. — Какая уймища энергии! И все ведь зазря…

— Как знать, — усомнился Флеров, — возможно, есть скрытые механизмы…

На них сердито зашикали. Флеров сконфузился и притих.

Курчатовские семинары по нейтронной физике всегда были интересными, а сегодняшний — в особенности. На повестке дня стоял только один вопрос: «Расщепление ядер урана нейтронами». Обзор проблемы делал сам Курчатов.

Игорь Васильевич говорил, не заглядывая в лежащие перед ним бумаги. Он старался быть предельно кратким и по возможности избегал специальных терминов, которые могли бы быть непонятны присутствующим.

Ведь, кроме общепризнанных «корифеев» Москвы и Ленинграда, таких, как Френкель, Семенов, Франк, Алиханов, Фок, Зельдович и Харитон, на его семинары приходили и студенты младших курсов, молодые инженеры и техники — все, кого только интересовала ядерная физика.

— Как все вы хорошо знаете, — говорил Курчатов, — еще в тысяча девятьсот тридцать четвертом году Энрико Ферми с сотрудниками обнаружил в облученном нейтронами уране нестабильные вещества, испускавшие бета-лучи. Определить эти вещества Ферми не сумел, хотя и высказал предположение, что они принадлежат к трансуранам. Но так ли это? Действительно ли удалось получить новый элемент экарений с атомным номером девяносто три, подобный по своим химическим свойствам рению? Ида Ноддак из Фрейбургского университета в Бреслау, открывшая в свое время рений, выразила сомнение в том, что итальянцы наблюдали в продуктах реакции девяносто третий элемент. Более того, она даже высказала предположение, что уран способен под действием нейтронов распадаться на крупные осколки. И осколки эти, как пишет Ноддак, должны быть «изотопами известных элементов, но не соседями элементов, подвергнутых облучению». Теперь мы видим, насколько она была близка к истине! Тем не менее идею Ноддак никто не подхватил. К тому же немецкие ученые Хан и Штрассман совместно с австрийкой Мейтнер на опыте проверили выводы Ферми и поддержали их. По мнению немцев, в реакции образуется серия новых заурановых элементов.

— Они разработали даже целую теорию! — не выдержал Флеров.

— Правильно, — кивнул ему Курчатов, — построили и теорию.

— Она чересчур сложна и не полностью описывает явление, — заметил Яков Зельдович, молодой, но уже известный своими работами в области цепных процессов сотрудник Семенова.

— Да, на наш взгляд, — улыбнулся Курчатов, — эксперименты Ферми и немцев можно было бы объяснить много проще.

— И точнее, — добавил сдержанный, всегда очень немногословный Харитон.

— Я хочу обратить ваше внимание на спешку, с которой публиковалось это открытие! — Алиханов поднял над головой знакомый многим том «Натурвиссеншафтен», взятый в институтской библиотеке и ходивший по рукам. — Статья Хана и Штрассмана была получена двадцать второго декабря тридцать восьмого года, а напечатана шестого января тридцать девятого.

— Всего две недели! — привстал с места Флеров, хотя на семинарах все говорили сидя.

Физики уже знали о сенсационной статье в «Натур-виссеншафтен», но все равно по залу прокатилась волна оживления.

— У нас это было бы сложновато, — вздохнул кто-то.

— Э, давайте не будем! — махнул рукой Алиханов и пригладил курчавые непокорные волосы. — Принесите нам свое гениальное открытие и «Папа»… Абрам Федорович напечатает его в два счета в «ДАН»[1] или даже в «Физреве».

Раздался смех.

— Только я что-то пока не вижу у нас открытий, — Алиханов тоже не сдержал улыбки. — А если они все же случаются, мы сами себе не верим и начинаем проверять, перепроверять. И так напроверяемся, что нас опережают с публикацией другие.

— Да будет тебе, — проворчал Арцимович.

Но Алиханов не унимался.

— Для непосвященных, — он хитро прищурился, — я могу развить свою мысль на конкретном примере.

— Просим! Просим! — закричали все, хотя многие знали, о чем собирается рассказать Алиханов.

— Я припоминаю драматическую ситуацию не столь далекого прошлого, — он с нарочитой гримасой покосился на Курчатова. — Она возникла в связи с обнаружением резонансного поглощения нейтронов. Явление заключается, как теперь известно, в резком возрастании поглощения нейтронов определенной узко ограниченной области энергий. В этой работе участвовали наш уважаемый председатель, — жестом присяжного поверенного Алиханов указал на Курчатова, — и Лев Андреевич Арцимович, — последовал столь же мелодраматический жест. — Последний взял на себя роль «адвоката дьявола» и упорно настаивал на том, что их опыты еще не доказывают с полной уверенностью существования резонансного поглощения. Мы с ребятами стали невольными свидетелями их жарких споров, так как все хорошо слышали через стенку. — Как опытный оратор, Алиханов сделал паузу, давая аудитории возможность посмеяться, и, когда все успокоились, спросил: — И как вы думаете, чем обычно кончался спор? Оба противника соглашались провести еще один опыт. Последний! Решающий!.. И так каждый раз. Спасибо Ферми, который положил конец этой жестокой борьбе. В один прекрасный день появилось его сообщение о резонансном поглощении нейтронов, и инцидент, как писал Маяковский, был исперчен.

— Все равно мы были правы, — упрямо буркнул Арцимович.

— Конечно! — Поддержал его Курчатов. — Когда речь идет об открытии, исследователь просто обязан быть самокритичным. Перепроверять нужно. Но вернемся к теме. — Курчатов встал, привычно сунул пальцы под ремень и разогнул спину. Затем решительным шагом направился к доске. Быстро начертил схему:

НЕЙТРОН + УРАН = ОСКОЛОК/ОСКОЛОК + НЕЙТРОНЫ?

— Если это действительно так, — он подчеркнул последний кружок с вопросительным знаком, — то прогноз великого Резерфорда можно считать ошибочным. Эти вторичные нейтроны указывают путь к практическому высвобождению атомной энергии.

— Очень важно, сколько их, — заметил Харитон. — Один или больше.

— В этом все дело! — загорелся Зельдович. — Если нейтронов выделится больше, чем один, то реакция пойдет по цепному механизму взрывообразно.

— Вот это и предстоит нам практически проверить. — Курчатов возвратился к столу.

— И не только это, — подал голос Арцимович. — Прежде всего нужно основательно убедиться в том, что нейтроны действительно выделяются.

— Кто у тебя будет этим заниматься? — наклонившись к Курчатову, тихо спросил Алиханов.

— Видимо, Русинов и Флеров, — шепнул ему Курчатов, отряхнув выпачканный мелом рукав.

— Я тут уточнил немного, — Харитон заглянул в бумажку с расчетами. — Получается, что килограмм делящегося вещества может дать энергию порядка двадцати миллионов киловатт-часов. Это в несколько миллионов раз превышает теплотворную способность обычного топлива.

— Совершенно верно! — Флеров опять вскочил со стула. — Это близко к цифре, которую получили Фриш и Мейтнер. По их подсчетам, реакция деления урана дает энергию двести миллионов электрон-вольт!

— Потрясающе! — воскликнул кто-то.

— Океан энергии! — послышалось в другом конце зала.

— Совершенно новая эра в истории человечества, — заметил еще один.

И пошло. Все заговорили разом. Из общего шума вырывались отдельные возгласы. Короткие реплики.

— А почему только уран? Надо хорошенько приглядеться к протактинию!

— Много ли его на Земле, этого вашего протактиния?

— Не столь важно! Надо будет, получим искусственно, с помощью все тех же нейтронов.

— А торий? Вы забыли про торий!

— Видимо, тепло Земли как раз и проистекает в результате радиоактивного распада. Теперь это совершенно ясно!

— Ясно? Я что-то не слышал, чтобы вулканические выбросы отличались повышенной активностью.

— А думаете, ее измеряли?

— Вас послушать, так там и нейтроны есть.

— Нейтроны вообще еще надо доказать. Пока это только гипотеза, наполовину подтвержденная экспериментом.

— У Хана со Штрассманом другое мнение.

— И все же я подожду. Посмотрим, что получит Курчатов…

— Ну что, все ясно? — потягиваясь, поднялся Фок. — Будем расходиться?

— Это в такую-то грозу? — удивился Алиханов и вместе со стулом повернулся к окну.

Гроза прошла, и ливень тоже. За туманными стеклами блестела мостовая, по которой бежали вспененные потоки. В кромешном зеркале ее дрожали и змеились разноцветные огни.

— Дождя нет! — радостно объявил Алиханов.

— Тогда до следующего четверга, товарищи, — объявил Курчатов. — Спасибо всем. Повестка дня исчерпана. Зайдите ко мне утречком, — кивнул он веснушчатому студенту, который, пробираясь к выходу, уронил незастегнутый портфель и собирал теперь разлетевшиеся по полу карандаши и тетрадки.

Из зала заседаний Курчатов прошел прямо в лабораторию, где уже дожидались его Русинов и Флеров. Усевшись рядом, они прилежно читали ЖЭТФ[2], в котором над одной из статей рукой Иоффе было написано: «Курчатову». Так уж издавна было заведено, что Абрам Федорович, получая очередной номер, размечал, кому из сотрудников что читать. И упаси господь было не прочесть утром в библиотеке указанную статью! Иоффе не кричал, не ругался, но, если верить песенке «капустника», в инфракрасных лучах его сарказма провинившийся чувствовал себя как карась на сковородке. Лучше бы уж «Папа» ругался. По неписаной традиции после завлаба отчеркнутые статьи читали все сотрудники.

На сей раз в ЖЭТФ было отмечено первое сообщение Я. И. Френкеля об электрокапиллярном делении тяжелых ядер. Иоффе счел необходимым, чтоб экспериментаторы-ядерщики познакомились с чисто теоретической работой. И они знакомились с ней.

— Хорошо, что вы здесь! — сказал, входя, Курчатов. — Надо уточнить кое-какие детали. — Он сел за рабочий стол и достал из ящика очередную ученическую тетрадь в клетку. — Чем будем замедлять? Водой или парафином?

— Аквариумом с золотыми рыбками, как Ферми, — пошутил Русинов.

— Ферми и с парафином работал, — напомнил Флеров.

— Мне кажется, что парафин все же лучше. — Курчатов сцепил пальцы и с хрустом размял плечи. — Проходя через воду, нейтроны испытывают время от времени столкновения с протонами, и, ввиду того, что масса обеих частиц примерно равна, энергия нейтронов при каждом столкновении уменьшается. То же, собственно, происходит и в парафине, но с ним, мне кажется, проще работать. Нейтроны достигают тепловых скоростей порядка всего двух километров в секунду уже при толщине парафина в десять сантиметров. Это же очень немного! К тому же с той поры, как Ферми показал, что замедленные нейтроны наводят искусственную радиоактивность в значительно большей степени, чем быстрые, он чаще работал именно с парафином. Не с водой. Это, конечно, не решающий довод, но учесть его следует. Вот, собственно, и все мои соображения. А вы как думаете?

— Можно с парафином, — согласился Русинов.

— Ладно, — откликнулся Флеров.

— Да будет так! — торжественно подытожил Курчатов. — Значит, возьмем ампулу с источником, — он раскрыл тетрадь, — урановую мишень и счетчик. Все как обычно. С той лишь разницей, что ампулу поместим в парафин и направим замедленные нейтроны на уран. Ионизационную камеру — это ваша забота, Юра, — отрегулируем так, чтобы она срабатывала только на медленных нейтронах. Понимаете?

— Ясно, — кивнул Флеров.

— Подсчет числа импульсов в камере, — продолжал Курчатов, делая отметки на схеме установки, — будем вести, поочередно экранируя камеру бором и кадмием и без всякого экрана. Если в обоих случаях число импульсов будет одинаковое — эффекта нет. А ежели присутствие экрана вызовет дополнительные щелчки, то, значит, эффект наблюдается… Почему?

— Да потому, что, кроме как из урана, нейтронам и взяться неоткуда! — Флеров развел руками и даже ногой притопнул.

— Верно, — подпер кулаком подбородок Русинов. — Это будут испущенные ураном и замедленные в боре и кадмии вторичные нейтроны.

— Если будут! — Курчатов поднял палец.

— Обязательно будут! — заверил Флеров. — Весь вопрос в том, сколько…

— Если число вторичных нейтронов хоть в два раза превысит излучение источника, то… — Русинов поцокал языком.

— Не будем гадать, ребята, а будем посмотреть, как говорят в Одессе. Юлий Харитон и Яша Зельдович совершенно правильно сегодня отметили, что механизм ядерной реакции может приближаться к цепному. Недаром они у себя в химфизике занимались фотохимическими процессами. Число нейтронов непрерывно удваивается. Это лавина, могучий энергетический вихрь.

— Как в сказке про изобретателя шахмат, который вместо награды попросил царя положить на первую клетку только одно зерно, — сказал Русинов.

— Совершенно верно, — одобрил Курчатов, — типичное удвоение зерен с каждой новой клеткой, с каждым новым делением.

— А если нейтронов выделяется не два, а больше, — Флеров пододвинул журнал Курчатову, давая понять, что прочел статью, — тогда получится еще более страшная прогрессия: 1, 3, 9, 27… А может, даже: 1, 4, 16, 64…

— Посмотрим, — сказал Русинов.

— Ну давайте, ребята, — Курчатов припечатал ладони к столу. — Все, как говорится, учтено могучим ураганом. Если эффект наблюдается, то логичнее будет назвать реакцию деления цепной. Цепная реакция! И в самом деле неплохо звучит. А еще проще — цепь!