Снегов Александрович - Творцы
Померанчук кивал так серьезно, словно Зельдович подтверждал какую-то его очень важную мысль и он во всем согласен с другом. А сказал он совсем иное:
— Работы у Перрена интересны, Яша. Я слышал его, когда он приезжал в Ленинград на конференцию по ядру. Спросите Исая Гуревича, Исай тоже был на конференции. Перрен только что опубликовал статью о вулканизме. Он считает, что происхождение вулканической деятельности надо искать в цепной реакции деления урана, самопроизвольно возникающей в недрах земли.
Зельдович вспомнил, что такую же идею о причинах вулканической деятельности высказал и Георгий Флеров. Ну и что? Все сочли идею фантастичной. Померанчук как бы не услышал возражений. Он продолжал говорить о статье Перрена. У Перрена не голая идея, но и расчет. Сейчас уже известно, что под действием очень быстрых нейтронов делятся оба изотопа урана. Перрен вводит новые понятия — критический объем и критическую массу. И показывает, что если масса урана меньше критической, то цепная реакция в нем не разовьется. Зато если спрессовать порошкообразную массу окиси урана, то в шаре из такой массы с радиусом всего в 130 сантиметров и весом всего в 42 тонны непременно вспыхнет цепная реакция. В природе возможны условия, когда при рудообразовании потоки урановых минералов сольются где-нибудь в объем, допускающий цепную реакцию. Если поискать около вулканов, то, может быть, найдут продукты распада урана — это было бы доказательством в пользу уранового происхождения вулканизма.
По мере того как Померанчук излагал соображения Перрена, в Зельдовиче пробуждался интерес. Померанчук закончил:
— Я вспомнил о вас, Яша, когда читал Перрена, потому что вы же специалист по цепным реакциям. Ваша докторская диссертация — это же сплошная химическая кинетика! У вас в институте все занимаются цепными реакциями — разве не так? Я даже скажу, Яша, у вас появился такой научный снобизм: ценятся только те работы, где упор делается на кинетику процесса, а не на окончательные результаты реакции. Или не так? А что такое урановая цепная реакция? Разновидность того же кинетического процесса, что и ваши горение и взрывы! Нет, Яша, не говорите, вам эти понятия ближе, чем Френсису Перрену.
Зельдович не мог не согласиться, что друг во многом прав. В их институте, точно, значение работ оценивалось по тому, насколько глубоко разработана химическая кинетика, — это можно было назвать и своеобразным научным снобизмом. Дух увлечения химической кинетикой привил своим сотрудникам Николай Николаевич Семенов, именно таким направлением работ сам он обязан своей нынешней всемирной научной известностью. Кстати, Юлий Борисович Харитон, один из крупнейших их специалистов по кинетике горения и взрывов, интересуется и ядерными проблемами, это старое его увлечение.
— Правильно, он! — обрадовался Померанчук. — Я так скажу, Яша. Идите к Юлию Борисовичу. Если вы с Ю-Бе займетесь ураном, плохого не получится, будет только хорошее. Больше не надо убеждать, Яша?
Зельдович уже был убежден, что стоит заняться проблемой ядерных цепных реакций. «Урановая лихорадка», трепавшая физиков мира, докатилась наконец и до него. Померанчук улыбался: он привил другу хорошую болезнь.
Они вместе вышли из автобуса. Померанчука вдруг охватили угрызения совести. Они давно не виделись, а он не поинтересовался, как у друга дома. Зельдович был не только молодой доктор наук, но и молодой муж и еще более молодой отец. Два года назад он женился на Варваре Павловне Константиновой, физике, как и он, в прошлом году у них родилась дочь Оля. Смущаясь от того, что разговор пошел не о науке, а о «жизни». Померанчук спросил, как жена и ребенок. С женой и ребенком было все хорошо. Померанчук успокоенно кивнул головой и пошел по своим делам.
В институте Зельдович не мешкая направился к Харитону. Они не были близкими друзьями: мешала разница опыта и возраста — Харитон, на десять лет старше, руководил большой лабораторией, редактировал на правах заместителя Вавилова физический журнал. Но они часто встречались в институте и на семинарах, беседовали и спорили.
Юлий Борисович Харитон начинал с физики: стажировался в Англии у Резерфорда, изучал ядерные реакции, был удостоен степени доктора Кембриджского университета. Казалось тогда, все его научные поиски связаны с ядром. Курчатов в это время работал с карборундовыми выпрямителями. Они почти одновременно сделали крутой поворот: Курчатов углубился в ядро, Харитон отошел от ядра. С приходом Гитлера в мире зловеще запахло порохом. Харитон раньше своих друзей понял, что изменившаяся обстановка накладывает отпечаток на науку. Война неотвратимо надвигалась, надо было к ней готовиться.
Харитон углубился в быстро протекающие химические реакции. Горение, пламя, взрыв стали в его лаборатории темой научных исследований. Но старый интерес к ядерным проблемам сохранился — на него и рассчитывал молодой доктор физико-математических наук, торопясь к старшему товарищу.
Оба склонились над статьей Перрена. Французский физик задался целью вычислить ту минимальную массу, при которой возможна цепная реакция распада урана. В малом куске урана много вторичных нейтронов вылетает наружу, это не позволит цепной реакции развиться. Нужен такой объем, чтобы вторичные нейтроны, почти полностью поглощаясь внутри, тратились только на разжигание «цепи». Физиков до сих пор интересовали константы отдельной ядерной реакции — сколько вторичных нейтронов возникает на один извне, какова скорость вторичных нейтронов? Перрен от единичной ядерной реакции переходил и к суммарным процессам. Это было исследование кинетики деления ядер в большой массе урана — процесс, порождающий ядерный взрыв. Микрофизика ядра становилась макрофизикой больших масс и объемов.
Перрен наполнил свою статью математическими расчетами, математика у него была убедительная. Но оба физика сразу увидели, что о кинетике цепных процессов он имел представление туманное. Перрен затронул интересную тему, решение ее было недоказательно.
— Мне кажется, Перрен плохо учитывает, сколько нейтронов поглощается, не вызывая деления, — сказал Харитон. — Начнем с того, что выпишем константы, без которых не произвести вычисления.
Все известные константы были сведены в таблицу. Расчет показал, что цифры Перрена не реальны. В шаре окиси урана весом в 42 тонны деление гасло, едва начавшись. Если легкий изотоп урана и распадался, выбрасывая около трех нейтронов, то тяжелый поглощал их, не допуская нового деления. Правда, при делении выбрасывались очень быстрые нейтроны, они делили и тяжелый изотоп. Но энергия четырех из пяти таких нейтронов быстро опускалась ниже порога деления, не вызывая распада, а замедленные активно поглощались тяжелым изотопом. Цепная реакция могла бы еще пойти, если бы при делении выделилось больше пяти нейтронов. Но их было меньше трех. Последние эксперименты говорили о 2,5–2,7 нейтрона в среднем.
Оба физика долго рассматривали цифры, убивавшие лихорадившую научный мир «урановую сенсацию». Проекты быстрого приручения гигантской энергии распада ядра были не больше, чем мечтами.
— Мы взяли сравнительно небольшой объем урана, — попытался раскритиковать результаты Харитон. — Часть нейтронов вылетает наружу, это усложняет ситуацию.
— Возьмем бесконечный объем, Юлий Борисович! Учтем все нейтроны. Сомневаюсь, чтобы это изменило ситуацию.
Новое вычисление показало, что цепная реакция в натуральном металлическом уране — тем более в окиси — могла возникнуть лишь при средней энергии вторичных нейтронов около трех миллионов электрон-вольт.
— Пойдемте к Курчатову, — предложил Харитон.
Курчатов сразу оценил важность короткого вычисления.
Флеров с Петржаком, чуть начав совместные работы, установили, что нейтроны с энергией ниже одного миллиона электрон-вольт, не делят тяжелый изотоп. Американцы считали порогом деления полтора миллиона. И эксперименты показывали, что средняя энергия вторичных нейтронов колеблется около двух миллионов. Цепная реакция на быстрых нейтронах в натуральном уране была невозможна.
В крупнейших лабораториях мира в эти минуты вновь и вновь с лихорадочной поспешностью, с неослабевающей настойчивостью ставились опыты, чтобы практически обнаружить цепное деление урана. Все эти без конца повторяющиеся опыты были неизбежно обречены на неудачу.
Радостно блестя глазами, Курчатов напомнил о недавнем споре:
— Ваш расчет гарантирует и от того, что кусок урана в лаборатории вдруг взорвется, превратив в радиоактивную пыль все окружающее!
Его и огорчало, что легкое высвобождение энергии урана нереально, и радовало, что отпадала и вторая возможность: где-то агрессоры воспользуются открытиями физиков для разработки истребительного оружия. Курчатов посоветовал проделать такие же вычисления для медленных нейтронов. Если в смеси урана и замедлителя нейтронов быстро уменьшать энергии вторичных нейтронов ниже резонансной области, то они будут делить только легкий изотоп, а тяжелый останется пассивной массой. Не пойдет ли тогда цепная реакция? Уран и на одном легком изотопе будет топливом, потенциально в 100 тысяч раз более эффективным, чем уголь. Замедлители нейтронов — вода, тяжелая вода, гелий, углерод, бериллий.
