Чтобы еще убедительнее отвергнуть предположение об областях газового усиления, они увеличили напряжение с 360 до 600 вольт. Но и это не привело к заметному увеличению эффекта.
Решили покрыть слой окиси урана бронзовой фольгой. Это сразу вызвало уменьшение величины и числа спонтанных импульсов. Но нового ничего не получили.
Так шаг за шагом исключали исследователи элемент случайных влияний. Опыты проводили на трех различных камерах, чтобы не было сомнения, что сказываются особенности одной из них. Более того: Флеров и Петржак построили камеру с поистине гигантской чувствительностью, площадь пластин которой составляла не тысячу, а 6 тысяч квадратных сантиметров. Она дала в час 25—30 импульсов. Наблюдения с помощью этой камеры позволяли все увереннее предполагать: это — самопроизвольное деление ядер урана.
Правда, осталось еще одно обстоятельство, на которое маловеры, а их было немало, могли сослаться — это влияние космических лучей. Может, они-то, эти потоки частиц, приходящих из космоса, и вызывают деление ядер урана?
Посоветовавшись с Игорем Васильевичем, экспериментаторы решили просить разрешения провести опыты под землей, например на одной из станций Московского метрополитена. В Наркомате путей сообщения препятствовать проведению опыта не стали.
Для экспериментов в Москве была отведена станция «Динамо». Туда, на глубину в 50 метров, в кабинет начальника, на эскалаторах и на плечах научных сотрудников была доставлена аппаратура, весившая 3 тонны. И вот под землей, где интенсивность космического излучения была ниже, чем на поверхности, в 40 раз, были получены результаты, аналогичные тому, что наблюдались в Ленинграде, так сказать, на уровне моря.
Только теперь Курчатов сделал окончательный вывод: открыто спонтанное (самопроизвольное) деление ядер урана! Это мировое достижение нашей науки в самой тонкой, сложной и новой ее области.
И сейчас, где бы ни излагалась история атомной энергии, непременно как ее крупный этап указывается: 1939 год — Г. Н. Флеров, К. А. Петржак — самопроизвольное деление урана.
Когда же Г. Н. Флеров выступил с публичным сообщением о своем открытии, он от имени обоих авторов так сказал в адрес научного руководителя:
«Мы приносим искреннюю благодарность за руководство работой профессору И. В. Курчатову, наметившему все основные контрольные эксперименты и принимавшему самое непосредственное участие в обсуждении результатов исследований».
«Цепь возможна и жизненна»
Самой заветной, самой желанной целью в науке для Игоря Васильевича стала самоподдерживающаяся (цепная) реакция. Он коротко именовал ее «цепью». Выступая на семинарах, он не уставал повторять:
— Цепь возможна и жизненна.
Отысканием условий для нее занимались в физтехе, радиевом, педагогическом и, как мы увидим дальше, в институте химической физики. Л. И. Русинов определял количество нейтронов, вылетающих в результате акта деления каждого из изотопов урана. Уже было ясно, что тепловые нейтроны делят ядра только урана-235 и не делят ядра урана-238. Флеров и Петржак все-таки измерили порог энергии нейтронов, с которого они начинают делить ядра урана-238. Он оказался довольно высоким, этот порог — свыше одного мегаэлектрон-вольта. Значит, только быстрые нейтроны способны делить ядра изотопа, которого в естественном уране намного больше других, — 99,7 процента.
Игорь Васильевич тут же дал задание Татьяне Никитинской — проверить возможность самоподдерживающейся реакции в уране-238 на быстрых нейтронах. Вот его заключение по этой работе:
«Никитинская. „Неупругое рассеяние нейтронов и цепная ядерная реакция“.
Методы ионизационной камеры с урановыми электродами в качестве детектора нейтронов с энергией, большей 1 — 1,5 Мэв. Измерены сечения неупругого рассеяния в С, Al, Cu, Jn, Hg и Pb. Показано, что сечения неупругого рассеяния пропорциональны примерно А 2/3, где А — атомный вес рассеивателя. При помощи этого же метода показано, что цепная реакция на быстрых нейтронах на изотопе уран-238 невозможна».
Значит, нужны системы урана с замедлителями, которые бы давали возможность снизить скорости нейтронов до такой величины, которая необходима для эффективного деления ядер урана-235.
Игорь Васильевич уже не раз рисовал перед слушателями картину цепного процесса на уране-235. Нейтрон, сталкиваясь с ядром урана, вызывает деление, при этом вылетает три новых нейтрона. Пусть один из них будет поглощен примесями или вылетит за пределы данного объема урана и лишь два других вызовут акты деления. Все равно появятся пять нейтронов, из которых уже три вызовут деление, и т. д. Так развивается цепь. Если ее не ограничивать, произойдет гигантский взрыв. Если же не допускать возрастания числа нейтронов в единицу времени выше определенной величины, реакция будет протекать спокойно, она будет управляемой.
Во время одной из лекций, когда Игорь Васильевич рассказывал обо всем этом, его спросили:
— Во что же обошлась бы атомная бомба?
— Создать ее все равно, что построить еще один Волховстрой, — был ответ.
На совещании по физике атомного ядра в Харькове в 1939 году, по свидетельству И. В. Курчатова, наши ученые подробно обсуждали проблему деления тяжелых ядер и связанный с нею вопрос о возможности осуществления цепной ядерной реакции.
На аналогичном совещании в 1940 году этот вопрос снова был стержневым. О том, какой интерес вызывали проблемы ядра, говорит тот факт, что в совещании 1940 года участвовало свыше 200 специалистов. Было заслушано около 50 научных докладов.
Большое место на совещании отводилось теории. В частности, теории сил, действующих между частицами, из которых состоит ядро. Об этом докладывали член-корреспондент Академии наук СССР И. Е. Тамм и профессор Л. Д. Ландау.
Специальное заседание было посвящено изомерии ядер. Изучение этого явления позволило получить данные о различных состояниях атомных ядер. С докладом по этому вопросу выступил помощник Игоря Васильевича Л. И. Русинов, сделавший обзор современного состояния вопроса, а также сообщивший о работах в Ленинградском физико-техническом институте.
Но центральным на совещании был доклад Игоря Васильевича Курчатова. По воспоминаниям М. М. Бредова, доклад Курчатова «подводил черту под ядерной физикой „доделительного“ периода, которая рассматривалась некоторыми как отвлеченная область эквилибристических упражнений виртуозных физиков-экспериментаторов, очень далеких от жизни и техники. Доклад Курчатова указал путь к колоссальному техническому прогрессу, таящемуся в только что открытом явлении деления ядер урана».
Игорь Васильевич напомнил собравшимся все последние достижения в разработке проблемы деления ядра и, в частности, отметил, что за год, прошедший после совещания в Харькове, «...был продвинут вопрос о границах и сечениях деления... С определенностью установлено, что тепловые нейтроны производят деление только урана-235».
Участники совещания вспоминают, что Игорь Васильевич старался аргументировать каждое высказанное положение, показать, что гигантский выход энергии в реакции деления — не догадка, не голое предположение, а реальный факт.
В каждом разделе доклада были новые, самые последние сведения, так что даже специалисты по ядру получали пищу для размышлений. Так, повторив уже известное положение о вылете нейтронов при делении урана, о том, что на каждый акт деления приходится 2—3 нейтрона, Игорь Васильевич сообщил о задержании испускания нейтронов.
Откройте любой современный учебник по ядерной физике. В нем обязательно вы найдете раздел «Запаздывающие нейтроны». Часть нейтронов, которые испускаются ядром в результате делений, как бы запаздывают, испускаются не в момент деления, а некоторое время спустя. Именно благодаря этому явлению управление цепным процессом впоследствии оказалось сравнительно простой задачей. Словно природа нарочно так построила процесс деления ядер, чтобы облегчить приручение реакции. Открывающуюся возможность Игорь Васильевич подметил сразу же.