Глава 4. Харьковский период развития физики
Как известно, согласно последним данным физики, в достаточно больших количествах урана (именно в том случае, когда размеры уранового блока значительно больше свободного пробега в нем нейтронов) может произойти взрыв колоссальной разрушительной силы. Это связано с чрезвычайно большой скоростью развития в уране цепной реакции распада его ядер и с громадным количеством выделяющейся при этом энергии (она в миллион раз больше энергии, выделяющейся при химических реакциях обычных взрывов).
Тридцать третий довоенный год вошел в историю науки не только спорами на последнем предвоенном VII Сольвеевском конгрессе вокруг открытия искусственной радиоактивности, но и амбициозным объявлением тремя молодыми советскими физиками начала нового, «Харьковского периода развития физики», который должен был сменить затянувшийся «Кембриджский период». Все они стали выдающимися учеными прошлого века, а началось все с одного из первых теоретических семинаров по актуальным проблемам атомной физики.
Это мероприятие организовал весной 1932 года заведующий теоретическим отделом Украинского физико-технического института (УФТИ) Дмитрий Дмитриевич Иваненко. Самой важной темой докладов было обсуждение открытия новой элементарной частицы – нейтрона, сделанное кембриджским экспериментатором Чедвиком. Эта необычная микрочастица по массе была почти равна протону, но не имела электрического заряда. Вот тут-то Иваненко и предположил в своем выступлении, что именно нейтрон является недостающим звеном в модели атомного ядра. Харьковский теоретик прямо доказывал, что радиоактивность тяжелых ядер связана не только с их неустойчивостью, но и сложностью. Это подтверждали потоки протонов, электронов, альфа-частиц и гамма-лучей, сопровождавшие процессы радиоактивного распада. Однако все попытки построить ядро из протонов, электронов и альфа-частиц неизменно заканчивались неудачами. В модели Иваненко атомное ядро состояло всего из двух компонент – протонов и нейтронов, а вылетающие из ядра электроны и гамма-лучи возникали как продукты неизвестных ядерных реакций.
К сожалению, политика все настойчивее вмешивалась в жизнь международного научного сообщества, и после прихода нацистов к власти Гейзенберг не смог принять приглашение на конференцию в Советском Союзе. Не приехали также Бор, Чедвик и Резерфорд, которые готовились к очередному Сольвеевскому конгрессу, а Ферми находился в лекционном туре по американским университетам.
Исследования Иваненко позволили объяснить «азотную катастрофу», сформулированную итальянцем Разетти. Дело состояло в том, что ядро азота считалось состоящим из нечетного числа элементарных частиц, включая 7 электронов и 14 протонов, а эксперименты римских физиков доказали, что ядра атомов азота ведут себя как содержащие четное число частиц. Протонно-нейтронная модель Иваненко предполагала, что всего в ядре азота должно быть именно четное количество ядерных частиц – 14 нуклонов. Этим же летом новый руководитель теоретического отдела Харьковского физтеха Лев Давидович Ландау, которого все знакомые называли исключительно Дау, на очередном общеинститутском коллоквиуме подвел итоги еще одной «паритетной истории», до сих пор не имеющей однозначной интерпретации. Тут надо вспомнить, что УФТИ в то время был одним из немногих научных центров, где целенаправленно развивалась экспериментальная и теоретическая ядерная физика. В этом была большая заслуга тогдашнего директора УФТИ А. И. Лейпунского, который уделял очень много внимания развитию экспериментальной базы, широко применяя свой опыт и знания, полученные во время предыдущей работы в Ленинграде при разработке высоковольтных трансформаторов. Подобная техника широко применялась именно в экспериментальных атомных исследованиях, о чем их главный исполнитель Кирилл Дмитриевич Синельников прекрасно знал, проведя два года на стажировке в кембриджской лаборатории одного из основателей экспериментальной атомной науки Резерфорда. Там он внимательно наблюдал за работой английских ученых Дж. Кокрофта и Э. Уолтона, которые сооружали установку для расщепления атомного ядра с помощью высоких напряжений.
Возвратившись в Харьков, Синельников стал руководителем «высоковольтной бригады» института, как тогда называли соответствующие отделы, и с середины 1931 года начал интенсивную подготовку технической базы для исследования атомов элементарными частицами, разогнанными электрическим полем. Любопытно, что в это же время Харьковский физтех посетили сами Джон Кокрофт и Эрнест Уолтон, которых Синельников несколько необдуманно ознакомил с перспективной схемой каскадного генератора высокого напряжения, разработанного его сотрудниками. Считается, что именно на прообразе подобного харьковского оборудования уже через год «кембриджские мальчики Крокодила» смогли осуществить эксперимент по протонному расщеплению ядра атома лития.