Чернобыль. Месть мирного атома - [3]

Эту частицу в 1932 году открывает Джеймс Чедвик. Исследователь получил нейтрон, предсказанный Резерфордом, его учителем по Кембриджу. И едва этот "эффективный инструмент" попал в руки физиков, как открытия стали происходить одно за другим.

Когда у наиболее упорных и талантливых одиночек появились практические результаты с выходом на новый уровень знания физического мира, наступил второй этап развитии атомной науки - этап интенсивного штурма фундаментальных основ физики. В работу сразу включились целые группы их энергичных коллег. Атомная наука стала разрабатываться, как золотой прииск слетевшимися отовсюду старателями.

На втором этапе открытия пошли лавиной. Дмитрий Дмитриевич Иваненко (СССР) и Вернер Гейзенберг (Германия) создают протоннонейтронную модель атомного ядра. Ученики Резерфорда Джон Кокрофт и Эрнест Уолтон расщепляют ядра лития протонами, ускоренными с помощью электростатического ускорителя. В США Гаролд Юри с сотрудниками открывают дейтерий, тяжелый изотоп водорода. Еще один американец, Карл Андерсон, открывает в космических лучах позитрон, положительно заряженный аналог электрона.

В 1933 году Патрик Блэкетт и Джузеппе Оккиалини подтверждают открытие Андерсона. Гилберт Льюис и Р. Макдональд в США открывают тяжелую воду. Практически одновременно - во Франции (Ирэн и Фредерик Жолио-Кюри), в Англии (Блэкетт, Оккиалини и Чедвик), в

США (Андерсон) и в Германии (Л. Мейтнер) - обнаруживают рождение электронно-позитронных пар из жестких гамма квантов вблизи ядер достаточно тяжелых элементов.

В 1934 году Энрико Ферми, добавив гипотезу Вольфганга Паули о нейтрино (безмассовой нейтральной частице, вылетающей при бета-распаде) к протонно-нейтронной модели ядра, создает теорию бета-распада. Тот же Ферми публикует первые работы по облучению урана медленными нейтронами, где приходит к выводу, что ему удалось получить новые элементы номер 93 и 94 (их химическую идентификацию провести Ферми не удалось - не было достаточного количества этих веществ для проведения анализа).

Ирэн и Фредерик Жолио-Кюри экспериментально открывают явление искусственной радиоактивности химических элементов.

Ида Ноддак (Германия) теоретически предсказывает возможность деления ядер урана.

Лео Сциллард в Англии высказывает мысль о цепной ядерной реакции при облучении бериллия нейтронами, что, как он считает, можно использовать для получения мощной взрывчатки нового типа.

Маркус Олифант, Пол Хартек и Резерфорд открывают тритий, сверхтяжелый изотоп водорода.

Прорыв в ядерной физике за эти три года оказался таким значительным, что уже в 1934 году, как это видно из сегодняшнего дня, физики имели все теоретические предпосылки для создания атомной бомбы - деление урана, цепной характер этого деления и, по сути, уже открытый плутоний. Однако потребовалось еще несколько лет исследований физиков в содружестве с химиками, чтобы открыть феномен деления урана с помощью медленных нейтронов.

В 1938 году группа молодых итальянских физиков, возглавляемых Энрико Ферми, в качестве снарядов для бомбардировки ядер урана (92-й порядковый номер в таблице Менделеева) стала использовать нейтроны. И когда они «обстреляли» нейтронами уран, то установили, что после захвата нейтрона ядро урана превращается в совершенно новый, в природе неизвестный элемент с атомным номером 93.

Далее вперед вышли немцы. Отто Ган и Фриц Штрассман уверенно фиксируют расщепление ядра урана под действием медленных нейтронов. А теоретическое объяснение явлению дают Лиза Мейтнер и Отто Фриш. Они же в очередной раз, но теперь не умозрительно, а физически доказательно, указывают на то, что деление ядер должно сопровождаться высвобождением огромных количеств энергии, и Фриш это подтверждает экспериментально [2].

Как подсчитали Лиза Мейтнер и Отто Фриш, при расщеплении одного атома урана должно выделиться энергии в 50 миллионов раз больше, чем при обычном сгорании одного атома водорода в кислороде. Фриш догадался использовать осциллограф для регистрации выделяющейся при делении ядра урана энергии, поэтому сомнения в ее мощности не было -таких всплесков на экране никогда не приходилось наблюдать ранее.

На следующий день Фриш и Мейтнер написали статью «Деление урана с помощью нейтронов - новый тип ядер ной реакции». В статье указывалось на возможность деления ядра урана, после захвата нейтрона, на два ядра других элементов. Так как после деления ядра новые элементы первоначально будут находиться в непосредственной близости друг от друга, и будут нести заряд одного знака (плюс), то последует их взаимное отталкивание с огромной кинетической энергией. И она будет в 20 миллионов раз превосходить взрывчатую силу тротила.

Итак, атом урана расщеплен. Какие это может иметь практические последствия? О том, что при ядерных превращениях выделяется значительное количество энергии, знали еще в 1919 году благодаря экспериментам Резерфорда. Однако именно Резерфорд проявлял до конца дней своих обоснованный скепсис в отношении практического использования этой энергии. По словам Эйнштейна, пытаться разбивать ядро элемента частицами, это все равно, что «стрелять птиц в темноте, к тому же если их вообще немного». Эта фраза Эйнштейна точно характеризовала реальное положение вещей при бомбардировке атома альфа-частицами. В экспериментах Резерфорда из миллиона альфа-частиц только одна попадала в ядро азота и вызывала реакцию превращения.