Асташенков Тимофеевич - Курчатов

Знакомясь с именами тех, кто работал с Игорем Васильевичем, мы не можем не заметить, что число их год от году росло. Академик А. П. Александров справедливо писал по этому поводу: «Создание „задела“ на будущее, расширение фронта работ, привлечение новых сил – вот стиль Игоря Васильевича. В новую область физики И. В. Курчатов входил, как в битву, собирая силы на главном направлении, создавая резервы для будущего».

Если «затормозить» нейтроны...

Вскоре после открытия наведенной радиоактивности Энрико Ферми начал исследования взаимодействий нейтронов с веществом не только на той большой скорости, с которой вылетали нейтроны из радон-бериллиевого источника, а и на других, меньших скоростях. Было известно, что нейтроны вылетают из бериллия со скоростью 30 тысяч километров в секунду. Если их «затормозить», то как они будут взаимодействовать с ядрами?

В 1934 году к подобным же исследованиям приступил и Курчатов. Он писал:

«Согласно нашим представлениям большие скорости вовсе не обязательны для того, чтобы нейтрон мог проникнуть в ядра элементов, расщеплять должны были и более медленные нейтроны».

Чтобы проверить это утверждение практически, следовало найти замедлители нейтронов.

И первое, что пришло в голову исследователям, применить воду.

Игорь Васильевич так рисовал механизм замедления нейтронов в воде: «Нейтроны, проходя через воду, испытывают время от времени столкновения с протонами, и ввиду того что масса обеих частиц примерно одинакова, при каждом столкновении энергия нейтрона... уменьшается. Вместо быстрых нейтронов мы получим, таким образом, медленные, со скоростью в 1000 километров в секунду».

Опыты подтвердили предположения, но кое-что и уточнили:

«Детальное исследование свойств замедленных (водой или парафином) нейтронов показало, что их скорости еще меньше, чем мы... рассчитывали... Нейтроны, проходя через воду или парафин, испытывают большее число столкновений, чем это было указано выше, и должны достигать по расчету в конце концов (в толщинах парафина всего лишь в 10 см) тепловых скоростей... порядка двух километров в секунду».

Ну хорошо, медленные нейтроны получены. Как они взаимодействуют с ядрами? Результат исследования искусственной радиоактивности, возбуждаемой замедленными нейтронами, полученный Э. Ферми, оказался совершенно неожиданным: медленные нейтроны вызывали искусственную радиоактивность в еще большей степени, чем быстрые. В этом немедленно убедился и Игорь Васильевич.

«Полученные с медленными нейтронами результаты настолько поразительны, – писал в те годы И. В. Курчатов, – что первое время казалось, будто мы имеем дело вовсе не с нейтронами, а с какими-то новыми частицами».

Потребовалось пересмотреть прежние взгляды. Игорь Васильевич отмечал: «Мы видим, что основные условия возможности ядерных реакций, которые мы ранее указывали (наличие большой скорости у взаимодействующих частиц), не всегда обязательны. Оказывается, что наоборот – при малых скоростях нейтронов ядерные расщепления проходят с максимальной интенсивностью».

Но со всеми ли ядрами происходит такое? Выяснению характера взаимодействия медленных нейтронов с ядрами разных элементов и были посвящены эксперименты 1935 года.

Работы велись и в физтехе и в радиевом институте. Много сил отнимало налаживание приборов. Нередко они все же подводили в самый горячий момент. Борис Васильевич Курчатов вспоминает, как Игорь Васильевич выручил однажды из «беды» академика Хлопина и его супругу, экспериментировавших в одной из лабораторий радиевого института. У них уже все было готово к опыту, как вдруг... щелкнули переключатели, а приборы молчат.

– Проклятый счетчик! – с досадой произнес женский голос.

Курчатову, находившемуся в соседней комнате, стало ясно – счетчик Гейгера «закапризничал». Игорь Васильевич с лаборантом отключили свой исправный счетчик и внесли в комнату, где работали Хлопины.

– Вот спасибо, – благодарили супруги, – сами ведь знаете, как тяжело откладывать уже готовый эксперимент!

Игорь Васильевич понимающе кивнул – тем более что свой эксперимент он вынужден был действительно отложить...

...От эксперимента к эксперименту, как по своеобразным ступеням, Курчатов шел к более полному познанию взаимодействия ядер с нейтронами. Будет ли расщепляться литий медленными нейтронами? Игорь Васильевич вместе с ленинградскими и харьковскими учеными ставит опыты. Замедлителем служит вода. Ампулу, излучающую нейтроны, опускают в бак, а сверху, на крышке бака, помещают мишень – пластинку лития, запаянную в алюминиевую коробочку. Сравнивать эффективность воздействия быстрых и медленных нейтронов можно, выпуская воду из бака и впуская ее. Когда воды между ампулкой и мишенью нет – действуют быстрые нейтроны, когда они разделены водой – медленные. «Мы убедились, – записали авторы в отчете, – что активность мишени обусловлена главным образом действием замедленных нейтронов».

Но мало установить этот факт. Надо определить, что за реакция происходит. Камеры отметили: вылетают две частицы. Одна из них – ядро трития, сверхтяжелого изотопа водорода с массовым числом 3. Итог определился так: поглощение ядром лития нейтрона приводит к образованию ядра трития и альфа-частицы.

Но это, так сказать, качественная сторона явления. А нельзя ли дать количественную оценку взаимодействия ядра лития с нейтроном? Нельзя ли, например, определить площадь круга, пролетая через который нейтрон будет захвачен ядром, расположенным в центре этого круга?

Произведя расчеты, Курчатов и его сотрудники установили, что «сечение захвата» (так именуется площадь этого воображаемого круга) у лития тем больше, чем медленнее пролетает нейтрон.

Но в дальнейшем обнаружились и аномалии. При определенной скорости нейтронов поглощение их вдруг резко возрастало, а при дальнейшем уменьшении скорости – опять падало. Испробовав в качестве мишени множество веществ, Курчатов пришел к выводу: некоторые из них способны резко увеличить поглощение нейтронов со строго определенными скоростями. Такое «резонансное поглощение», как его стали называть, оказалось особенно велико у лития, бора, кадмия, редкоземельных элементов и некоторых других веществ.

Обсуждение этих экспериментов вызывало в лаборатории оживленные споры.

«Я припоминаю драматическую ситуацию, – рассказывает академик А. И. Алиханов, – которая возникла в связи с обнаружением резонансного поглощения нейтронов. Явление заключалось в резком возрастании поглощения нейтронов в веществе в определенной, узкоограниченной области скоростей нейтронов. В этой работе участвовал и Л. А. Арцимович.