Цепная реакция идей - [59]

Нейтроны, образующиеся при ядерных реакциях в уранилнитрате, при сравнении с нейтронами, излучаемыми радий-бериллиевым источником, оказались совершенно тождественными — и те и другие были быстрыми нейтронами.

Итак, открытие вторичных нейтронов Фредериком Жолио-Кюри по праву считается одним из важнейших явлений в науке, направленным на отыскание путей использования ядерной энергии. Теперь уже стало совершенно ясно, что вторичные свободные нейтроны могут вызвать деление соседних ядер урана и процесс превратится в самоподдерживающийся, лавинообразный. Сможет осуществиться то, о чем говорил Нильс Бор, а именно: «зажигание» в одном месте приведет к лавинообразному «взрыву» миллиарда миллиардов (~10¹⁸) делящихся с колоссальной скоростью ядер урана и при этом выделится громадная энергия в виде тепла. В ядерных реакторах современных атомных электростанций происходит именно этот процесс, сделавшийся технически доступным благодаря трудам физиков и радиохимиков, среди которых видное место принадлежит Фредерику и Ирен Жолио-Кюри.

Профессор Отто Ган в своем Нобелевском докладе в 1944 году особо подчеркнул роль Ф. Жолио-Кюри в открытии вторичных нейтронов: «Господин Штрассман и я отмечали (в нашем сообщении от 10 февраля 1939 года) возможность того, что в процессе деления также освобождаются нейтроны. Фредерик Жолио был первым, кто нашел, что это действительно имеет место».

Лизе Мейтнер и Отто Фриш решили немедленно сообщить о новом типе ядерной реакции (делении) Нильсу Бору. Но в январе 1939 года Бор отбыл из Дании в США. По прибытии из Европы в Нью-Йорк он нашел полученную на его имя пространную телеграмму, отправление которой из Копенгагена обошлось в 400 долларов. Бор рассказал об открытии процесса деления ядер урана американским физикам, в числе которых было много эмигрантов из Европы, бежавших от фашистского режима Гитлера и Муссолини. Сам Бор очень заинтересовался сообщением своих копенгагенских коллег Л. Мейтнер и О. Фриша и сразу стал изучать процесс нового типа — деление ядра, облучаемого нейтронами, на два осколка, сопровождающееся испусканием нейтронов.

Нильс Бор, в то время профессор Колумбийского университета, первый правильно оценил значение процесса деления ядер урана, обнаруженного Ирен Жолио-Кюри, Ферми, Ганом, Штрассманом, Мейтнер и Фришем. Он увидел в нем важнейший шаг к овладению атомной энергией. Ферми, поселившийся в США после получения им Нобелевской премии, задался целью выяснить, какой изотоп урана обладает способностью делиться под влиянием нейтронов — более распространенный изотоп уран-238, составляющий 99,27 процента всей массы природного урана, или редкий изотоп уран-235, содержащийся в массе природного урана всего в количестве 0,72 процента.

Нильс Бор высказал предположение, что способностью делиться обладает именно уран-235. Ученый исходил из теоретических соображений, согласно которым ядро урана-235 может делиться на два приблизительно равных осколка, в то время как ядро урана-238 обычно поглощает нейтрон и деления не происходит.

Когда физики убедились в правильности этого заключения Бора, возможность использовать ядерную энергию, которая, казалось, приблизилась вплотную после открытия вторичных нейтронов, снова отдалилась, и некоторые ученые даже выразили полное неверие в то, что эту проблему можно решить. Но теперь уже камнем преткновения были не принципиальные соображения, а технический ... На первых порах представлялось невероятным отделить от массы урана редкий изотоп в количестве, достаточном для технического использования. Несмотря на такую сложную «психологическую» ситуацию, экспериментальные исследования продолжались все нарастающими темпами, трудности преодолевались одна за другой и в конце концов проблема использования атомной энергии была блестяще решена. Разумеется, перед физиками стояли многие задачи — не только разработка техники разделения изотопов урана, но и другие не менее сложные, потребовавшие долгой и упорной работы.

Итак, в 1939 году, т.е. к началу второй мировой войны, положение в области ядерной физики казалось двойственным. С одной стороны, было сделано самое главное для решения основной проблемы — использования внутриядерной энергии: открыт важнейший процесс цепного деления атомов урана-235; с другой — трудности разделения изотопов отодвигали решение задачи на неопределенный срок.

В этот период крайне важной оказалась роль физиков-теоретиков. Помимо работ Нильса Бора, в печати появились основополагающие статьи по теории деления ядра советских физиков Я.И. Френкеля, Ю.Б. Харитона, Я.Б. Зельдовича и других. В научных журналах различных стран были также опубликованы работы, авторы которых пытались определить условия для развития самоподдерживающейся (лавинообразной, как говорил Бор) ядерной реакции.

Франциск Перрен, сын профессора Сорбонны Жана Перрена, учившийся в детстве вместе с Ирен, опубликовал первые грубые оценки размеров уранового шара, нагреваемого за счет энергии происходящей в нем цепной ядерной реакции. Многие физики уже были близки к определению величины критической массы урана, при которой возможно осуществить цепной ядерный процесс.