Глава вторая
Загадки атомного ядра

Физика начала 30-х

Начало тридцатых годов ХХ столетия ознаменовалось бурным всплеском открытий в ядерной физике.

Ещё в 1919 году, расщепив атомное ядро, Эрнест Резерфорд обратил внимание на то, что при столкновении альфа-частиц с ядром азота оно раскалывается на два осколка. Один был явно протоном – имел положительный заряд, у другого заряд отсутствовал. Это означает, предположил англичанин, что возможно существование незаряженных частиц.

Более десяти лет предположение Резерфорда оставалось простой гипотезой. Учёные по-прежнему рассматривали атом состоящим из положительных и отрицательных частиц – в полном соответствии с планетарной моделью атома, предложенной тем же Резерфордом: отрицательно заряженные электроны вращаются вокруг положительно заряженного ядра, состоящего из протонов.

В 1931 году австрийский физик Вольфганг Паули неожиданно заявил, что возможно существование элементарной частицы, не только лишённой электрического заряда, но и с массой, равной нулю, когда частица находится в покое. Серьёзные учёные подобное утверждение встретили в штыки:

– Как это так, массы нет, заряд отсутствует, а частица есть?

Однако после основательных раздумий в этот казавшийся совершенно немыслимым парадокс пришлось не только поверить, но и дать загадочной частице имя. Её стали называть «нейтрино».

Год 1932-ой был наконец-то ознаменован открытием предсказанной Резерфордом незаряженной частицы. Её окрестили «нейтроном». Немецкий физик Вернер Гейзенберг тотчас провозгласил его ядерным партнёром протона.

В том же 1932-ом американский физик Гарольд Юри (вместе с Бриккведе и Мэрфи) открыл тяжёлый водород, который был назван «дейтерием». Его ядро – в полном соответствии с теорией, выдвинутой Дмитрием Иваненко, – состояло из одного протона и одного нейтрона.

В следующем году Эрнест Лоуренс с помощью циклотрона сумел получить (выделить) этот тяжелый водородный изотоп.

Тем временем на научный небосклон взошла ещё одна яркая звезда – Энрико Ферми. Талантливый итальянский физик в 26 лет возглавил кафедру теоретической физики Римского университета. Случилось это в 1927 году. А спустя два года сам Бенито Муссолини назначил Ферми членом вновь созданной Королевской академии наук.

Энрико Ферми славился необыкновенной энергичностью и точно такой же ироничностью. Увлекался альпинизмом и теннисом. Но больше всего на свете любил физику. Это Ферми придумал слово «нейтрино» и с ликованием воспринял открытие нейтрона.

Радость экспансивного итальянца понять можно – полтора десятилетия спустя Лев Ландау напишет с неменьшей восторженностью:

«Открытие нейтрона произвело переворот в ядерной артиллерии. Ведь они не отталкиваются, и поэтому ничто не препятствует им проникнуть в ядро. Они путешествуют по материи до тех пор, пока не влетят в какое-нибудь ядро и не застрянут в нём, либо поглотившись, либо вызвав другую ядерную реакцию. Нейтроны во всех случаях безотказно вызывают ядерные превращения. Это заговоренные пули, которые всегда находят намеченную жертву.

Нейтрон открыл вход в зачарованный замок, где хранится внутриатомная энергия. Но здесь осталась ещё более прочная дверь, как бы окованная железом. Когда нейтрон производит реакцию, из ядра вместо нейтрона вылетает заряженный протон или альфа-частица. Они застревают в материи, и реакция останавливается. Надежда на успех казалось обманчивой. Но главное всё же было сделано: мысль о доступности внутриатомной энергии стала крепнуть».

Размышляя над новыми атомными парадоксами, Энрико Ферми и его коллеги-физики из лаборатории Римского университета принялись бомбардировать нейтронами элементы периодической таблицы. Все подряд – от первого до девяносто второго. По порядку. Один за другим. В надежде присоединить нейтрон к атомному ядру и получить в результате новый радиоактивный изотоп.

В это же время в парижской лаборатории не менее энергично взялись за аналогичные исследования французские физики Ирен Кюри и Фредерик Жолио.

Такие же опыты ставились в ту пору во многих странах. Свойства материи изучались с огромным энтузиазмом. При этом исследователей не покидало предчувствие, что человечество стоит на пороге величайших открытий.

И вот тут-то (точно так же, как и два десятилетия назад) вдруг выяснилось, что мир, окружавший погружённых в свои искания физиков, тоже обуревают предчувствия. Именно в середине 30-х годов человечество обнаружило, что Европа снова стоит на пороге кровавой мировой катастрофы.

Один из очагов политической напряжённости по-прежнему находился в СССР. Более полутора десятка лет страна Советов распространяла по планете красные лучи марксистско-ленинского мировоззрения в надежде, что они поднимут народы на мировую революцию.

Второй очаг возник в 1933 году в Германии, где к власти пришли фашисты. Они породили лучи другого цвета – коричневого и стали пытаться окрасить ими весь земной шар.

Человеческое сообщество неумолимо шло по направлению к войне. И это «движение» не могло не отразиться на сугубо мирных научных исследованиях.

Профессия – ядерный физик

Почему в самом начале 30-х годов Курчатов переключился на ядерную физику, чем так заинтересовал его атом, сказать трудно. Доподлинно известно лишь то, что в ту пору Курчатов, будучи весёлым и энергичным молодым человеком, много двигался, много читал. И много курил. Всё свободное время пропадал на кортах Дома учёных. Один из учеников Курчатова, Георгий Флёров, рассказывал:

«Он бил азартен. Любил играть в теннис, как и Ферми. Не так уж часто выигрывал, но, когда выигрывал, торжествовал, радовался самозабвенно и всерьёз».

Шахматы Курчатова не привлекали. Предпочтение отдавалось играм коллективно-застольным, таким как преферанс.

Так же азартно Курчатов относился и к работе. Узнав из журналов, что Ферми в своей лаборатории бомбардирует нейтронами все элементы подряд, Игорь Васильевич занялся тем же самым. В воспоминаниях Георгия Флёрова есть фраза, начинающаяся так:

«Чуть ли не подряд облучая нейтронами элементы, числящиеся в Менделеевской таблице, Курчатов наткнулся…»

Он мечтал получить что-то необыкновенное. Как и Энрико Ферми. Но все опыты неизменно приводили к результатам вполне тривиальным.

Тем временем началась подготовка к проведению всесоюзного совещания по атомному ядру. Игоря Курчатова как молодого энергичного «ядерщика» тотчас выдвинули в состав инициативной группы, занимавшейся организацией этого мероприятия. И даже доверили возглавить подготовительный процесс.

А в курчатовской автобиографии появилась фраза:

«Был председателем Оргкомитета 1-ой Всесоюзной Конференции по Атомному ядру».

И всё же вновь возникает вопрос: в чём причина столь непонятных метаний молодого учёного: от диэлектриков – к полупроводникам, от полупроводников – к физике атомного ядра?

Вопрос не праздный, не риторический. Даже через сорок с лишним лет после описываемых событий он будет волновать коллег Курчатова, которые станут пытаться найти хоть какое-то мало-мальски убедительное объяснение.

Георгий Флёров прямо заявил:

«Понимаете, у Курчатова была особая способность вдруг круто переворачивать свою жизнь. Весь Физтех занимался твёрдым телом. Над сегнетоэлектричеством можно было ещё работать и работатъ, как продолжали работать другие, начинавшие вместе с ним».

Физик Исай Израилевич Гуревич осторожно предположил:

«Курчатов, как человек чуткий к новому, любящий новое, понимающий новое, просто должен был оставить свою прежнюю, хотя и необычайно успешную деятельность. Он услышал глас судьбы и глас истории, звучавший со страниц научных журналов».

Флеров, однако, полагал, что этот «глас» вовсе не являлся каким-то зовом «судьбы» или «истории». Он прозвучал из уст…

«… из уст Абрама Фёдоровича Иоффе, который ездил на все Сольвеевские конгрессы и подробно о них рассказывал. И, кстати, одновременно с Курчатовым заслышав этот глас, в ядерную физику там же, в Физтехе, перешли А.И. Алиханов и Л.А. Арцимович, которые до этого так же успешно занимались рентгеновскими лучами, как он – твёрдым телом. Ведь предполагались интереснейшие вещи – изучение внутренних ядерных взаимодействий. И никакого давления на них всех никто не оказывал. Ведь Иоффе не пришёл и не распорядился: "Занимайтесь ядерной физикой!" Всё это было свободное волеизъявление, которое показывает, что «и на учёных действуют силы истории».

К этим высказываниям современников и соратников Курчатова можно было бы с пиететом прислушаться. И даже согласиться с ними, если бы не один удивительный нюанс. А, точнее, привычка, которой славился А.Ф. Иоффе. Будучи директором Физтеха, он с особым вниманием присматривался к своим ученикам и сотрудникам. Стоило в ком-то из них заметить искру способности или таланта, как Абрам Фёдорович тотчас стремился отправить подающего надежды юношу за границу. На стажировку.

Вспомним тех, кто по рекомендации директора ЛФТИ набирался ума и опыта в иностранных лабораториях?

В 1921 году «папа Иоффе» взял с собой в зарубежную поездку молодого Петра Капицу. И представил его на Британских островах Эрнесту Резерфорду. В результате Пётр Леонидович на долгие годы остался работать в Англии.

Яков Ильич Френкель с благословения директора Ленинградского физтеха провёл 1925-26 годы на стажировке в Германии, Франции и Великобритании.

Два года (1926–1928) пробыл в Кавендишской лаборатории у Резерфорда Юлий Борисович Харитон. Ему там была присвоена почётная степень доктора Кембриджского университета.

Вслед за Харитоном в Англию на два года поехал Кирилл Дмитриевич Синельников (тот самый, с которым Курчатов окончил Крымский университет, а затем работал в ЛФТИ).

Владимир Александрович Фок в 1926-ом был командирован в Гётингенский университет.

Александр Ильич Лейпунский в 1928 году стажировался в Берлинском университете.

Для аспиранта Ленинградского физико-технического института Льва Давидовича Ландау в 1929 году Иоффе устроил командировку от Наркомпроса в Англию, Данию и Швейцарию.

В том же году в Гёттингенский университет был направлен ещё один подававший надежды физик – Георгий Антонович Гамов.

Исаака Константиновича Кикоина, который не успел ещё ничем себя зарекомендовать – в 1930-ом ему было всего 22 года – тоже послали за рубеж! Сам он рассказывал об этом так:

«В 1930 году, когда я только что окончил институт и получил звание инженера-физика, по рекомендации А.Ф. Иоффе меня направили в командировку в Германию, чтобы ознакомиться с физическими лабораториями Запада. Я пробыл в Германии около трёх месяцев и смог познакомиться с работами физических лабораторий Лейпцига, Мюнхена, Гамбурга… Около месяца работал в лаборатории в Мюнхене, в бывшей лаборатории Рентгена».

Вот таким (мудрым и дальновидным) наставником молодых был «папа Иоффе». Даже вчерашнего студента поощрил зарубежной поездкой.

А Игоря Курчатова в заграничные лаборатории Иоффе не направлял.

Почему?

Попытку дать ответ на этот вопрос предпринял Феликс Щёлкин в книге «Апостолы атомного века»:

«20 сотрудников Физтеха удалось отправить за границу на сроки от полугода до двух лет. И каждый раз, когда Курчатову надо было выезжать, у него шёл интересный эксперимент, который он предпочитал поездке. Это символично: судьба, видимо, "держала" Игоря Васильевича в "детском садике папы Иоффе"».

Объяснение более чем неубедительное.

Не было случая, чтобы хотя бы один советский физик отказался поехать в те годы за рубеж. И лишь один Курчатов демонстративно оставался дома, предпочитая всем вояжам свои «интересные эксперименты».

Поверить в подобное утверждение сложно.

А может быть, всё было гораздо проще? Иоффе просто не верил в наличие у Курчатова каких-либо способностей. Считал, что исследователь, не сумевший разобраться с тонкослойной изоляцией, никакого «пороха» не выдумает никогда. И звёзд с неба достать не сможет. Зачем же тратить народные деньги, посылая бесталанного физика за рубеж?

Могло быть такое?

Вполне!

Есть ещё одно обстоятельство, которое тоже требует объяснений.