Эффект спонтанного деления
В 1939 году датчанин Нильс Бор и американец Джон Уиллер выдвинули гипотезу, согласно которой ядра тяжёлых элементов могли делиться сами по себе, то есть самопроизвольно. Именно так, делясь спонтанно, исчез с земли радий. Точно такая же участь ожидала и земной уран, которому суждено — в результате всё того же самопроизвольного деления — превратиться в барий или сурьму.
Этот процесс Бор и Уиллер считали вполне естественным. Однако подтвердить их гипотезу на практике никак не удавалось. Все попытки, предпринятые за океаном, потерпели фиаско — приборы оказались слишком малочувствительными.
И тогда за дело решили взяться участники курчатовского «нейтронного семинара». Самопроизвольное деление ядер урана они стали называть на иностранный лад — спонтанным. А проверить справедливость зарубежной гипотезы Игорь Васильевич поручил молодым физикам Константину Петржаку и Георгию Флёрову.
Исследователи принялись за дело с энтузиазмом. Прежде всего, стали создавать измерительную аппаратуру. Ведь приборов, необходимых для предстоящего эксперимента, в их лаборатории просто не существовало. И то, что требовалось, приходилось придумывать самим. А, придумав, самим же и изготавливать.
Константин Петржак в юные годы работал на фарфоровом заводе, где расписывал чашки, блюдца и блюда. Приобретённый навык пригодился, когда потребовалось нанести на пластины создаваемого детектора идеально ровный слой суспензии урана с шеллаком.
После просушки пластины покрыли сверху сусальным золотом. В результате получился весьма чувствительный (по тому времени) измерительный прибор.
Стали его проверять…
И вот тут-то!..
Обратимся к воспоминаниям Флёрова:
«Когда прибор был готов, мы привезли его из Физтеха в Радиевый институт: нейтронные источники были в этом институте.
Ленинградская зима. Жуткие морозы — сорок градусов. День коротенький. Мгла. В городе затемнение — шла война с белофиннами…
Собрались начать эксперимент. Всё приготовили, а никакого эксперимента в привычном смысле этого слова так, собственно, и не провели.
Мы начали, как нас учили, как требовал Игорь Васильевич: прежде чем приступить к эксперименту, посмотри — и внимательно посмотри! — как себя ведёт прибор. Включили. Смотрим. Слушаем — у нас была ещё акустическая система. Видим всякие импульсы: это — от сети, это — от того-то. И вдруг — щелчок: как от деления ядра при облучении нейтронами!».
Откуда этот щелчок?..
Ведь ампулы с источником нейтронов возле прибора не было.
Нейтронному облучению возникнуть было просто не из чего.
Откуда же тогда он взялся — этот выразительный щелчок?
Физики задумались…
«Непонятно. Стали смотреть дальше. Снова щелчок, а на экране — всплеск. Получилось шесть импульсов за час. Ещё час — четыре, затем семь импульсов. И форма этих всплесков на осциллографе всякий раз соответствует именно делению ядер и ничему другому. Решили ещё наблюдать. Посчитали. А в третьем часу ночи позвонили Курчатову.
Он снял трубку, мы спрашиваем:
— Не разбудили?
— Нет, сижу, читаю.
А он один из немногих выписывал тогда журнал «Physical Review», и там была статья Либби из Калифорнийского университета о попытке наблюдать спонтанное деление тяжёлых ядер.
Курчатов спросил, в чём дело. Объяснили. Спросил, что мы думаем. Ответили: спонтанное деление. Он помолчал. Потом говорит:
— Это, скорее всего, какая-то грязь».
И молодые экспериментаторы получили совет: перенести прибор из Радиевого института, где «всё запачкано радиоактивными материалами», в более чистый в радиоактивном отношении Физтех.
Перенесли. Но и там прибор продолжал выразительно щёлкать.
Так выглядит эта история в изложении Георгия Флёрова.
Но есть и другие воспоминания. Например, физика Юрия Лукича Соколова. Из его рассказа следует, что ни о каком «спонтанном делении» речи поначалу не шло. На еле слышимый щёлкающий фон Петржак с Флёровым просто рукой махнули:
«Молодые экспериментаторы сочли, что на столь слабый фон не следует обращать внимания, поскольку он не портил статистику измерений. Но Курчатов решительно воспротивился такой точке зрения. Действительно, импульсы, пусть очень редкие, определённо свидетельствовали о делении ядер урана. Значит, нужно найти, под действием какого агента это деление происходит».
И Курчатов предложил изготовить новый прибор, ещё более чувствительный. Вернёмся к воспоминаниям Георгия Флёрова:
«Он сказал:
— Если действительно так, если у вас наблюдается новое явление, то это… Это бывает раз в жизни, и то не у всех. И нужно бросить всё и заниматься явлением — год, два, десять, сколько понадобится, чтоб доказать…
И принялся рисовать, что именно надо нам доказывать».
Исай Гуревич:
«У него была привычка такая, разбирая опыт, писать на маленьких листочках бумаги схемки: сделано то-то, установлено то-то. Что это может быть: помеха от городской электросети, посторонние нейтронные источники, совпадение одновременно большого числа альфа-частиц и, наконец, космические лучи? Это надо устранить таким-то образом, здесь надо проконсультироваться с космиками, а вот здесь думайте сами, как опровергнуть и отвергнуть возможность влияния столь серьезного источника фона».
Георгий Флёров:
«Он стал для нас настоящим «адвокатом дьявола». Посоветовал сделать новую камеру, ещё более чувствительную».
Курчатов как всегда осторожничал.
Дальше эта история — уже по Юрию Соколову — развивалась так:
«Под контролем Курчатова начались интенсивные поиски агента, вызывающего деление. Было отвергнуто несколько догадок и, в конце концов, осталось единственное предположение, состоявшее в том, что деление происходит под воздействием космических лучей».
Обратились за советом к специалисту по космическому излучению. Этими делами в ЛФТИ занимался Алиханов. Свои исследования он проводил глубоко под землёй — на станции «Кировская» Московского метрополитена. Он и посоветовал направить молодых исследователей в столицу.
Петржак и Флёров поехали в Москву, где по ночам на станции метро «Динамо» продолжили свои наблюдения. Флёров рассказывал:
«Месяц наблюдали — каждый раз всё тот же эффект. Его мы, постепенно смелея, всё чаще стали называть прямо: спонтанное деление.
Но время идёт, а Курчатов заставляет и заставляет нас придумывать и проводить всё новые контрольные опыты. И не торопиться — будто никто в мире кроме нас не может этого же сделать. И всё рисует: «что мы знаем», «чего мы не знаем», «чем это может быть» и «чем это быть не может!».
Курчатов понимал, что любая погрешность в нашей работе сразу обернётся и против нас, и против него и ещё — что гораздо хуже — против Абрама Фёдоровича и Физтеха».
Наконец, московский эксперимент завершился, Петржак и Флёров покинули Москву. О том, как развивались события дальше, — в рассказе Юрия Соколова:
«Буквально через несколько дней после возвращения экспериментаторов в ЛФТИ я стал случайным свидетелем короткого, но очень важного разговора между Флёровым и Курчатовым…
В тот день я устроился за свободным столиком в комнате, где работал Саша Юзефович. Я сосредоточенно занимался своим делом, когда вошёл Курчатов, подсел к Юзефовичу и о чём-то с ним заговорил. Дверь снова отворилась, и в комнату быстро вошёл Флёров. Ни с кем не поздоровавшись, не замечая ни Юзефовича, ни меня, он остановился перед Игорем Васильевичем и, путаясь в словах, заговорил.
— Вот, всё окончательно… это самое… обработали все данные, что были, всё проверили окончательно…
Курчатов помедлил.
— Значит, всё обработали?
— Всё…
— И что получилось в результате?
Флёров развёл руками и как-то виновато улыбнулся:
— Получается так, что он сам собою делится…
Курчатов молчал, пристально на него глядя. Потом тихо, словно размышляя с самим собой, сказал:
— А почему бы и нет…
Флёров пробормотал что-то и выскочил из комнаты. Следом за ним вышел Курчатов.
Годы спустя я напомнил этот эпизод Георгию Николаевичу. Он прекрасно всё помнил и сказал, что это был ключевой момент — именно в тот день стало совершенно ясно, что наблюдается спонтанное деление урана».
