Страница:
Отмечается возможность реакции с использованием тяжелого водорода в качестве замедлителя. Здесь же говорится об изменении природного соотношения изотопов, о трудности этого пути. Вместе с тем Иоффе пишет: «Мы знаем ряд примеров для изменения природного состава изотопов и даже выделения чистых изотопов, но все эти приемы дают ничтожное количество веществ и требуют больших затрат. Возможно, что удастся изобрести еще другие, более дешевые и массовые способы и обогатить уран изотопом 235».
Здесь уместно отметить, что освоение атомной энергии было связано отнюдь не только с задачами ядерной физики как таковой. Эту сторону дела Абрам Федорович Иоффе прекрасно понимал.
«Для новой энергии потребуется и новая энергетическая техника», – писал он в той же статье. Но что еще важнее – это сама структура Физико-технического института и его дочерних институтов в обеспечении нашей страны возможностью подготовки таких кадров, которые могли бы взять на себя решение значительной части соответствующих задач.
В решении большого числа инженерных задач атомной проблемы ученики Абрам Федорович Иоффе, его научные дети, внуки и правнуки, сыграли достойную роль.
Абрам Федорович Иоффе учил своих коллег работать, учил соединять научный подход с энтузиазмом и фантазией. Большую роль в подготовке кадров сыграл организованный А.Ф. Иоффе физико-механический факультет Политехнического института. На протяжении многих лет Иоффе был деканом факультета, тесно связанного с Физико-техническим институтом.
Юлию Борисовичу Харитону выпало счастье прослушать ряд разделов общего курса физики, который Абрам Федорович Иоффе читал первокурсникам нескольких инженерных факультетов Ленинградского политехнического института в 1920–1921 гг.
Лекции читались в большой физической аудитории, в главном корпусе института. Аудитория всегда была набита до отказа. Здание тогда не отапливалось. Студенты сидели в пальто и шапках. Точно, вовремя открывалась боковая дверь и за демонстрационным столом перед огромной доской появлялась высокая стройная фигура лектора в строгом черном костюме со снежно-белым воротничком. Лектору было сорок лет. Воцарялась мертвая тишина и высокий звонкий голос уводил студентов в мир физических образов, имевший очень мало общего с сухим содержанием учебников, которыми можно было пользоваться в библиотеках.
Однажды аудитория встретила лектора бурными аплодисментами – это было в день избрания Абрама Федоровича Иоффе в академики.
Было бы неправильно отделять научно-организаторские заслуги А.Ф. Иоффе от его облика ученого. Вряд ли возможно руководить наукой без прямого, живого, непосредственного интереса к предмету.
В тридцатые годы, когда Абрам Федорович Иоффе на некоторое время сам возглавил работу по ядерной физике в ЛФТИ, он настойчиво пропагандировал одну идею на проводившихся им семинарах. Он считал крайне важным создание камер, которые работали бы не как камера Вильсона – в момент расширения, а непрерывно. На нескольких семинарах он возвращался к этому вопросу, предлагая подумать над некоторыми конкретными вариантами. К сожалению, никто не подхватил тогда его идеи, и они были реализованы значительно поздней.
Абрам Федорович Иоффе принимал активное участие в организации первой всемирной конференции по атомному ядру (1933) и был председателем второй такой конференции (1937). Обе эти конференции были проведены им с большим подъемом.
Конкретные открытия, сделанные в Физико-техническом институте в области экспериментальной и теоретической ядерной физики, общеизвестны. Об этих открытиях и об отношении к ним Абрама Федоровича Иоффе могут лучше всего рассказать те, кто непосредственно работал и работает в ФТИ. Мы сознательно ограничимся самым общим описанием деятельности Абрама Федоровича Иоффе.
Есть свидетельство того, что, будучи директором Института полупроводников, Иоффе продолжал интересоваться развитием ядерных исследований в Физико-техническом институте. За несколько дней до смерти Абрама Федоровича Иоффе к нему приходил Б.П.Константинов (в 1960 г. – директор ФТИ) и обсуждал программу термоядерных исследований.
Восемьдесят лет жизни, шестьдесят лет в физике, тридцать два года во главе Института полупроводников, годы революции и Отечественной войны – эти годы вместили бесконечно много свершений, познания, славы и, порой, противоречивых оценок. Оставалось неизменным то главное, что было характерно для великого гениального ученого Абрама Федоровича Иоффе: его преданность науке и сознание социальной ответственности науки, его преданность делу социалистического строительства и его активность, ответственность за порученное дело.
Служение науке и служение Родине были для Абрама Федоровича Иоффе нерасторжимы.
В генах сынов и дочерей еврейского народа заложены умение и решимость стоять до конца, презирая смерть во имя победы того дела, той идеи, за которые они сражаются. Но там же, в генетической памяти, заложены и выдающиеся способности к тактической гибкости, неутомимому маневрированию, наиболее экономному использованию сил и средств для укрепления обороноспособности страны, в которой они, их дети и внуки живут. Какую роль сыграли евреи-физики в создании ядерного оборонного щита, в престиже страны Советов, на мировой арене?
Кто же эти первые сотрудники, которые были рядом с магом термоядерного оружия?
Это Лев Владимирович Альтшулер – доктор наук, основатель школы газодинамики в нашей стране; Вениамин Аронович Цукерман – доктор наук, один из корифеев импульсной рентгенографии; Диодор Михайлович Тарасов – доктор наук, ведущий специалист по рентгенографии газодинамических процессов; Аркадий Адамович Бриш – доктор наук, в дальнейшем – главный конструктор ВНИИА; Виктор Александрович Давиденко, один из руководителей физических, в том числе, критмассовых исследований в институте; Виталий Александрович Александрович – Батя, кандидат наук, выдающийся специалист-технолог.
А.А. Бриш, В.А. Цукерман, В.А. Давиденко – Герои Социалистического Труда.
Е.И. Забабахин – Герой, а Я.Б.Зельдович – трижды Герой Социалистического Труда.
Эта компания работала в связке с коллегами И.В. Курчатова – руководителя атомного проекта.
Глава 3
Здесь уместно отметить, что освоение атомной энергии было связано отнюдь не только с задачами ядерной физики как таковой. Эту сторону дела Абрам Федорович Иоффе прекрасно понимал.
«Для новой энергии потребуется и новая энергетическая техника», – писал он в той же статье. Но что еще важнее – это сама структура Физико-технического института и его дочерних институтов в обеспечении нашей страны возможностью подготовки таких кадров, которые могли бы взять на себя решение значительной части соответствующих задач.
В решении большого числа инженерных задач атомной проблемы ученики Абрам Федорович Иоффе, его научные дети, внуки и правнуки, сыграли достойную роль.
Абрам Федорович Иоффе учил своих коллег работать, учил соединять научный подход с энтузиазмом и фантазией. Большую роль в подготовке кадров сыграл организованный А.Ф. Иоффе физико-механический факультет Политехнического института. На протяжении многих лет Иоффе был деканом факультета, тесно связанного с Физико-техническим институтом.
Юлию Борисовичу Харитону выпало счастье прослушать ряд разделов общего курса физики, который Абрам Федорович Иоффе читал первокурсникам нескольких инженерных факультетов Ленинградского политехнического института в 1920–1921 гг.
Лекции читались в большой физической аудитории, в главном корпусе института. Аудитория всегда была набита до отказа. Здание тогда не отапливалось. Студенты сидели в пальто и шапках. Точно, вовремя открывалась боковая дверь и за демонстрационным столом перед огромной доской появлялась высокая стройная фигура лектора в строгом черном костюме со снежно-белым воротничком. Лектору было сорок лет. Воцарялась мертвая тишина и высокий звонкий голос уводил студентов в мир физических образов, имевший очень мало общего с сухим содержанием учебников, которыми можно было пользоваться в библиотеках.
Однажды аудитория встретила лектора бурными аплодисментами – это было в день избрания Абрама Федоровича Иоффе в академики.
Было бы неправильно отделять научно-организаторские заслуги А.Ф. Иоффе от его облика ученого. Вряд ли возможно руководить наукой без прямого, живого, непосредственного интереса к предмету.
В тридцатые годы, когда Абрам Федорович Иоффе на некоторое время сам возглавил работу по ядерной физике в ЛФТИ, он настойчиво пропагандировал одну идею на проводившихся им семинарах. Он считал крайне важным создание камер, которые работали бы не как камера Вильсона – в момент расширения, а непрерывно. На нескольких семинарах он возвращался к этому вопросу, предлагая подумать над некоторыми конкретными вариантами. К сожалению, никто не подхватил тогда его идеи, и они были реализованы значительно поздней.
Абрам Федорович Иоффе принимал активное участие в организации первой всемирной конференции по атомному ядру (1933) и был председателем второй такой конференции (1937). Обе эти конференции были проведены им с большим подъемом.
Конкретные открытия, сделанные в Физико-техническом институте в области экспериментальной и теоретической ядерной физики, общеизвестны. Об этих открытиях и об отношении к ним Абрама Федоровича Иоффе могут лучше всего рассказать те, кто непосредственно работал и работает в ФТИ. Мы сознательно ограничимся самым общим описанием деятельности Абрама Федоровича Иоффе.
Есть свидетельство того, что, будучи директором Института полупроводников, Иоффе продолжал интересоваться развитием ядерных исследований в Физико-техническом институте. За несколько дней до смерти Абрама Федоровича Иоффе к нему приходил Б.П.Константинов (в 1960 г. – директор ФТИ) и обсуждал программу термоядерных исследований.
Восемьдесят лет жизни, шестьдесят лет в физике, тридцать два года во главе Института полупроводников, годы революции и Отечественной войны – эти годы вместили бесконечно много свершений, познания, славы и, порой, противоречивых оценок. Оставалось неизменным то главное, что было характерно для великого гениального ученого Абрама Федоровича Иоффе: его преданность науке и сознание социальной ответственности науки, его преданность делу социалистического строительства и его активность, ответственность за порученное дело.
Служение науке и служение Родине были для Абрама Федоровича Иоффе нерасторжимы.
* * *
Время все расставляет по своим местам. Прошло 132 года со дня рождения Абрама Федоровича Иоффе и пятьдесят лет после его смерти – и во всей красоте встает перед нашим мысленным взором дело его жизни, образ самого Абрама Федоровича Иоффе с нимбом седых волос, щетиной седых усов, с ясным проницательным взглядом, с твердой и спокойной уверенностью в могуществе науки, которой он отдал всю свою жизнь, суверенностью в правоте своего славного пути.В генах сынов и дочерей еврейского народа заложены умение и решимость стоять до конца, презирая смерть во имя победы того дела, той идеи, за которые они сражаются. Но там же, в генетической памяти, заложены и выдающиеся способности к тактической гибкости, неутомимому маневрированию, наиболее экономному использованию сил и средств для укрепления обороноспособности страны, в которой они, их дети и внуки живут. Какую роль сыграли евреи-физики в создании ядерного оборонного щита, в престиже страны Советов, на мировой арене?
Кто же эти первые сотрудники, которые были рядом с магом термоядерного оружия?
Это Лев Владимирович Альтшулер – доктор наук, основатель школы газодинамики в нашей стране; Вениамин Аронович Цукерман – доктор наук, один из корифеев импульсной рентгенографии; Диодор Михайлович Тарасов – доктор наук, ведущий специалист по рентгенографии газодинамических процессов; Аркадий Адамович Бриш – доктор наук, в дальнейшем – главный конструктор ВНИИА; Виктор Александрович Давиденко, один из руководителей физических, в том числе, критмассовых исследований в институте; Виталий Александрович Александрович – Батя, кандидат наук, выдающийся специалист-технолог.
А.А. Бриш, В.А. Цукерман, В.А. Давиденко – Герои Социалистического Труда.
* * *
Здесь речь идет о таких видных ученых-теоретиках, как доктор наук Григорий Михайлович Гандельман, академик Евгений Иванович Забабахин, академик Яков Борисович Зельдович, гениальный, по словам А.Д. Сахарова, Николай Александрович Дмитриев.Е.И. Забабахин – Герой, а Я.Б.Зельдович – трижды Герой Социалистического Труда.
Эта компания работала в связке с коллегами И.В. Курчатова – руководителя атомного проекта.
Глава 3
ЛЕНИНГРАДСКИЙ ФИЗТЕХ – «КОЛЫБЕЛЬ СОВЕТСКИХ АТОМЩИКОВ»
Наш век называют атомным. На планете уже работают сотни атомных электростанций и еще больше строится, проектируется. «Атомное» электричество пришло в миллионы домов нашей страны, создавшей первую в мире атомную электростанцию.
Но в сознании миллионов людей сочетание слов «атомный век» связано с трагедией двух японских городов – Хиросимы и Нагасаки, с образом гигантских ядовитых «грибов», унесших тысячи человеческих жизней. Сейчас уже ни для кого не секрет, что США взорвали ядерные бомбы больше для устрашения и атомного шантажа.
Начавшаяся вскоре «холодная война» в любой момент могла перерасти в «горячую». Монопольное владение США атомным оружием представляло большую угрозу для нашей страны и всего социалистического содружества. Поэтому-то в Советском Союзе также были развернуты работы по созданию ядерной технологии и атомной промышленности. И уже в августе 1949 г. с монопольным обладанием США атомным оружием было покончено.
И можно надеяться, что голос разума, в конце концов, победит, ядерное оружие будет уничтожено, а энергия атома станет служить только мирным целям. Великий физик Альберт Эйнштейн справедливо заметил, что «открытие деления урана угрожает цивилизации и людям не более, чем изобретение спички. Дальнейшее развитие человечества зависит от его моральных устоев, а не от уровня технических достижений».
Уровень нынешних технических достижений дает возможность крупномасштабного использования энергетики, основанной на делении урана, множатся мирные «профессии» и ядерных взрывов. С помощью экспериментальных ядерных взрывов ликвидировались аварийные газовые выбросы, которые нельзя было «укротить» никакими другими средствами, увеличивалась производительность нефтяных пластов, создавались подземные газовые хранилища, искусственные водоемы и многое, многое другое. Не надо быть пророком, чтобы предсказать, что в будущем ядерные взрывы станут использоваться там, где в особо крупных масштабах необходимо перемещать огромные массы горных пород или грунта. Мирное поле деятельности у них чрезвычайно широкое.
И надо помнить, что наиболее существенный шаг, для того чтобы повернуть использование ядерной энергии на нашей планете в мирное русло, был сделан в тот момент, когда США утратили монополию на ядерное оружие.
Создание и разработка советской ядерной технологии и промышленности было делом всего народа. Но особенно важную роль сыграли ученые, возглавившие разработку научных и технических принципов проблемы. И рядом с легендарным именем Игоря Васильевича Курчатова мы по праву называем имя другого ученого – трижды Героя Социалистического Труда Юлия Борисовича Харитона. Его заслуги высоко оценило Советское правительство. Кроме трех Золотых Звезд Героя, ему присуждены Ленинская и три Государственные премии.
Ю.Б. Харитон – один из тех физиков, благодаря которым наш век и получил название «атомного».
Родился Юлий Борисович на заре века – 27 февраля 1904 г. в Петербурге. Его отец, Борис Иосифович Харитон, был известным журналистом – главным выпускающим одной из петербургских газет. Мать, Мирра Яковлевна Биренс, была актрисой Московского Художественного театра. Зиму она работала в Москве, и только летом семья имела возможность собраться на даче, которую обычно снимали на Карельском перешейке за Белоостровом.
Атмосфера в семье была гуманитарной. Дядя, в честь которого юного Харитона назвали Юлием, был ученым-историком. Так что не семья способствовала развитию у мальчика интереса к технике. Это было веяние времени. Газеты писали об электрификации и воздухоплавании, и когда отец увидел, что Юлий заинтересовался вопросами воздухоплавания, то выписал ему специальный журнал по авиации. Школу Харитон окончил в 1919 г. – пятнадцати лет от роду. Но в высшие учебные заведения в ту пору принимали только с шестнадцати. Так что когда он попытался поступить в Технологический институт, ему отказали. В 1920 г. Харитон уже студент электромеханического факультета. На втором семестре, весной 1921 г., он перешел на физико-технический факультет, организатором и деканом которого был Абрам Федорович Иоффе.
Этот блестящий ученый, физик с мировым именем, сыграл огромную роль не только в судьбе Харитона, но и многих других выдающихся деятелей науки, которыми по праву гордится наша страна. Среди его учеников академики А.П. Александров, Л.А.Арцимович, И.В.Курчатов, Н.Н.Семенов и многие, многие другие. Его заслуга не только в том, что он вырастил целую плеяду замечательных физиков, но и создал первый Физико-технический институт, который теперь носит имя А.Ф. Иоффе.
Ленинградский Физтех стал «колыбелью советской физики», от него отпочковывались многие институты страны и школа Иоффе питала их кадрами. Абрам Федорович навсегда остался в памяти советских физиков как «папа Иоффе». Он был «крестным отцом» целого поколения советских физиков, а те в свою очередь продолжили начатую им эстафету воспитания новых поколений. Ученик и один из ближайших помощников А.Ф.Иоффе – его заместитель по Физико-техническому институту, профессор Политехнического института Николай Николаевич Семенов (ему тогда было двадцать пять лет, и он стал учителем и наставником Юлия Борисовича Харитона). После первого курса он пригласил к себе Харитона и предложил стать лаборантом в новой лаборатории, которую Семенов организовывал в Физико-техническом институте. Харитон с радостью согласился. Такое же предложение Семенов сделал еще двум его сокурсникам – Виктору Николаевичу Кондратьеву и Александру Филипповичу Вальтеру.
Когда в 1924 г. торжественно отмечался первый выпуск физико-технического факультета (среди выпускников были В.Н.Кондратьев и А.Ф.Вальтер, а Ю.Б.Харитон закончил факультет на год позже), Н.Н. Семенов воздал должное этим троим энтузиастам, ставшим ядром его лаборатории.
– Моя лаборатория в Рентгеновском институте, где сейчас работают семь человек, где поставлено семь работ, где были закончены и напечатаны в Германии за этот год пять работ, – это дело не столько моих рук, сколько их: Вальтера, Кондратьева, Харитона, – сказал тогда Николай Николаевич. – Занятый делом организации Рентгеновского института в целом, я не успевал, не мог уделить достаточно времени, труда и инициативы своей лаборатории. И ее, конечно, не было бы, если бы я не встретил таких людей, как Вальтер, Кондратьев и Харитон. Я видел всегда с их стороны бесконечную преданность, я бы сказал, даже самоотверженность в деле создания лаборатории буквально из ничего. Никогда не было формального отношения к делу. Налицо всегда было сознание общности задач всей лаборатории в целом! Если надо было для нужд лаборатории бросить временно свою научную работу, они бросали ее и все силы направляли на общие задачи организации. Никогда в жизни не приходилось мне испытывать большего наслаждения, чем при этой, в полном смысле слова коллективной работе нас, четверых, они были не моими учениками, но верными, испытанными товарищами. Чтобы лучше оценил деятельность Вальтера, Кондратьева и Харитона, стоит напомнить, в каких условиях нам приходилось начинать строить свою лаборатории: в 1921 г. в маленькой комнате Политехнического института я и три студента второго курса приступили к созданию лаборатории, сложив посередине печку-буржуйку с выводом в окно трубы. Затем был водружен бак, и трое студентов с тремя ведрами ежедневно «изображали» водопровод. В этой комнате или в этом аду, не знаю, как назвать, среди дыма и холода были поставлены три работы. Тесно было ужасно. Так была заложена наша лаборатория. И все-таки в таких тяжелых условиях все три работы сразу пошли в ход. И это сделали три неопытных студента, которым я успевал помочь советом, но почти не успевал помогать руками и примером, так как было это для меня не менее героическое время организации Рентгеновского института. Не забудьте, что в это же время они успевали посещать все лекции и занятия и сдавать максимум экзаменов. Вы спросите, как же это можно было сделать? Очень просто и вместе с тем очень трудно. Недосыпая ночей, забыв обо всех удовольствиях и отдыхе.
Да, только молодость, только энтузиасты могли выдержать такие лишения. Они порой дурачились – играли в «ирокезские игры». Бросали ножики в пол лаборатории – как можно ближе к ногам. Чей ножик оказывался ближе, тот и выигрывал. А работали допоздна. Харитону далеко было добираться до дому, и он частенько оставался ночевать в лаборатории. Спал на столе. Все трое стали впоследствии крупными учеными. В.Н. Кондратьев был академиком, избирался президентом Международного союза теоретической и прикладной химии. Судьба А.Ф. Вальтера, к несчастью, сложилась трагически – он погиб в канун войны. Но вместе с товарищами успел вернуть долг своим учителям не только научными работами, но и преподавательской деятельностью. По задачнику физики Вальтера, Кондратьева, Харитона воспитывалось новое поколение физиков.
Один из философов точно заметил, что «быть человеком – значит не только обладать знаниями, но и делать для будущих поколений то, что предшествовавшие делали для нас». Трое молодых физиков дали, в свою очередь, путевку в жизнь многим замечательным советским ученым.
Оглядываясь на свою длинную плодотворную жизнь, академик Харитон говорит, что, пожалуй, самое большое удовлетворение ему доставила работа в лаборатории:
– Испытываешь необыкновенное возбуждение, подъем всех душевных сил, когда тебе удается подметить какое-то явление, описать, выразить в виде формул и, наконец, понять суть. Такое же чувство тебя охватывает, когда делаешь какой-то эксперимент и вдруг получаешь совсем не то, что ожидал. Это неожиданное столкновение с тайной словно электризует тебя, заставляет собрать все силы, чтобы проникнуть в нее и решить загадку.
Один из этих «моментов истины», по счастью, открылся Юлию Борисовичу в первой же самостоятельной научной работе. Тогда он исследовал явление конденсации металлических паров на холодной поверхности. В эксперименте в сосуде помещалась сильно охлажденная пластинка, которая кверху постепенно теплела, а сбоку с проволочки за счет электрического разогрева испарялся кадмий. Харитона интересовал характер поведения критической температуры, при которой пары металла начинали оседать на холодную поверхность. Было известно, что такая температура существует. В результате опытов Харитона оказалось, что она зависит от плотности паров – чем она больше, тем выше и температура конденсации. Теория этого явления была построена физтеховским теоретиком Я.И. Френкелем. Он обладал поразительной способностью видеть глубину вещей, и общение с ним было очень полезным для начинающего физика. Потом Харитон, слегка «созрев», вместе со своим другом, нынешним академиком А.И. Шальниковым, развил ее дальше. Впоследствии работа оказалась весьма полезной и в практическом плане для разработки технологии производства полупроводников. Но для самого Харитона главным было то потрясение, которое он испытал в момент озарения. Искомая зависимость вдруг зримо открылась ему изящной дугой, протянувшейся от одного края пластинки к другому. Ради таких мгновений стоило жить, стоило становиться физиком.
Вскоре произошла первая встреча Харитона и с загадочным явлением, на первый взгляд казавшимся просто абсурдом. Как-то в разговоре Николай Николаевич Семенов сказал: «Вот, известно, что фосфор светится в темноте, хорошо бы посмотреть, не усилится ли свечение при малом давлении?» Харитон в 1926 г. вместе с аспиранткой Зинаидой Вальта решил проверить это предположение.
В хорошо отвакуумированный сосуд они поместили кусочек фосфора и по тонкому капилляру стали напускать туда кислород. Харитон ожидал, что сначала появится слабое свечение, которое по мере поступления кислорода будет усиливаться. Но сначала… вообще никакого свечения не было. Давление повышается, а света нет?! А потом вдруг свечение появилось и осталось стабильным, хотя кислород в сосуд продолжал поступать.
Это просто поразило экспериментаторов. Чтобы убедиться, что наблюдается не случайность, а закономерность, Харитон и Вальта напустили кислород, чуть-чуть не доведя до критической точки, с которой начиналось свечение. И оставили фосфор в таком положении на два дня. Никакой реакции не произошло. Но затем, как только был открыт кислородный кран, свечение мгновенно появилось. Что это за порог, за которым появлялось свечение, пока оставалось необъяснимой тайной. Удивительным было и то, что, когда до поступления кислорода в сосуд вводился химически инертный газ аргон, который, по идее, не мог оказывать никакого влияния на ход реакции, свечение возникало даже при меньшем давлении кислорода.
Открытые явления были настолько парадоксальны, что один немецкий химик, Боденштейн, напечатал статью, в которой категорически утверждал: Харитон и Вальта ошиблись, такого явления не может быть. А Боденштейн был в то время «столпом» химической кинетики. И авторитет его был весьма высок. Тем не менее, через некоторое время ему пришлось признать, что ошибался он, а не молодые советские физики.
Открытие явления в дальнейшем легло в основу созданной Н.Н. Семеновым теории разветвляющихся цепных реакций, за которую он был в 1956 г. удостоен Нобелевской премии. Тщательная, убедительная, безупречная в экспериментальном отношении работа Харитона и Вальта стала первым толчком к созданию этой весьма важной для современной химии и ядерной физики теории. На своей монографии «Цепные реакции», выпущенной в 1934 г., Николай Николаевич Семенов сделал дарственную надпись: «Дорогому Юлию Борисовичу, который первый толкнул мою мысль в область цепных реакций».
Наличие загадочного «порога» начала свечения фосфора объяснялось тем, что экспериментаторы столкнулись с разветвляющейся цепной химической реакцией. Ход ее регулируется так называемыми активными центрами – промежуточными продуктами реакции. Входе реакции они размножаются, но идет и процесс их гибели, когда активные центры «прилипают» к стенке сосуда. И все дело в очень тонком балансе рождения и гибели активных центров. Как говорил герой Диккенса мистер Микобер: «Если вы зарабатываете двадцать шиллингов и тратите девятнадцать с половиной, то жизнь ваша будет счастлива, а если тратите двадцать с половиной, то кончите в долговой яме».
Так же в эксперименте Харитона: если активных центров в реакции кислорода с парами фосфора рождалось меньше, чем гибло на стенках, то реакция затухала, не разгоревшись – свечения не было. Но стоило чуть увеличить давление газа и тем самым затруднить гибель активных центров, они начинали стремительно размножаться. Цепная теория объясняла загадочный резкий переход от почти полной инертности реакции к быстрому «взрыву».
Заглядывая вперед, скажем, что использование ядерной энергии в атомных реакторах и при ядерных взрывах также основано на цепной реакции. Только здесь активными центрами являются нейтроны.
Сам Харитон вплотную займется такими цепными реакциями позднее. Со временем ядерная физика и техника станут главным делом его жизни. А первый шаг в этом направлении, как потом выяснится, он сделал… еще первокурсником.
После первого курса Абрам Федорович Иоффе многим своим студентам давал задание на каникулы. Харитона он попросил детально разобраться в классических опытах Эрнеста Резерфорда по рассеянию альфа-частиц различными веществами, которые привели его к открытию ядер атомов. Это задание и стало для Харитона своеобразным введением в ядерную физику.
А.Ф. Иоффе сыграл не последнюю роль и в том, что Харитон в 1926 г. был послан на два года в научную командировку в Кембридж в знаменитую Кавендишскую лабораторию, которую в то время возглавлял Резерфорд. Добрые отношения с ним А.Ф. Иоффе и П.Л. Капица установили во время зарубежной поездки в конце 1921 г., когда они посетили многие лаборатории для возобновления контактов, закупки оборудования и научной литературы. Тогда А.Ф. Иоффе попросил Резерфорда принять П.Л. Капицу на стажировку в свою лабораторию. Резерфорд вежливо отказал:
– Рад бы, но, к сожалению, нет свободных вакансий.
На этом, может быть, дело и отложилось бы до более благоприятных времен, если бы не вмешался в разговор сам Капица:
– Простите, профессор, с какой точностью вы делаете свои эксперименты?
– Наверное, процента три, – недоуменно ответил Резерфорд.
– А сколько человек у вас работает в лаборатории?
– Человек тридцать.
– Так не могу ли я находиться в пределах вашей ясности? Тогда вы не заметите, что я у вас работаю, – весело сказал Капица.
Резерфорда, который прекрасно понимал и очень ценил юмор, это пленило и, рассмеявшись, он согласился взять Капицу на стажировку. Это открыло дорогу в Кавендишскую лабораторию и другим советским физикам.
В 1925 г. П.Л. Капица, к тому времени уже ставший любимцем Резерфорда, предложил во время своего приезда в Ленинград молодому Харитону подумать о командировке в Кембридж. Он брался рекомендовать его Резерфорду. А.Ф. Иоффе поддержал эту идею. Так в 1926 г. Харитон очутился в Англии. Кембридж в ту пору был мировым центром зарождающейся ядерной физики, а лаборатория Резерфорда лучшей в этой области.
Сила лаборатории состояла скорее в глубоких передовых идеях, чем в сложном оборудовании. Впервые подвергался атаке атом, казавшийся химикам неразрушимым – вечным, и даже само его ядро. Большая часть опытов производилась путем утомительного подсчета числа световых вспышек, получающихся при попадании альфа-частиц на кристаллик сернистого цинка. И Харитона привлекла именно эта сторона экспериментов. Выполненная им работа заключалась в определении чувствительности человеческого глаза к слабым потокам света. Оказалось, что зрительное ощущение возникает уже при попадании всего около пятнадцати фотонов (квантов) зеленого света. Потом СИ. Вавилов еще более снизил «порог» чувствительности глаза. Была в работе и большая физическая часть. Харитон установил, что в свет переходит четверть энергии, которую альфа-частицы отдают кристаллу сернистого цинка. Но непосредственно свечение исходит из атомов примеси, составляющих гораздо меньшую долю материала кристалла. Отсюда был сделан вывод, что энергия, отданная кристаллу, мигрирует, как-то перемещается по кристаллу, пока не находит атом примеси, где возможно превращение энергии в свет. Этот вывод Харитона, особенно смелый в двадцатых годах, специально отмечен в монографии Резерфорда и его коллег.
Но в сознании миллионов людей сочетание слов «атомный век» связано с трагедией двух японских городов – Хиросимы и Нагасаки, с образом гигантских ядовитых «грибов», унесших тысячи человеческих жизней. Сейчас уже ни для кого не секрет, что США взорвали ядерные бомбы больше для устрашения и атомного шантажа.
Начавшаяся вскоре «холодная война» в любой момент могла перерасти в «горячую». Монопольное владение США атомным оружием представляло большую угрозу для нашей страны и всего социалистического содружества. Поэтому-то в Советском Союзе также были развернуты работы по созданию ядерной технологии и атомной промышленности. И уже в августе 1949 г. с монопольным обладанием США атомным оружием было покончено.
И можно надеяться, что голос разума, в конце концов, победит, ядерное оружие будет уничтожено, а энергия атома станет служить только мирным целям. Великий физик Альберт Эйнштейн справедливо заметил, что «открытие деления урана угрожает цивилизации и людям не более, чем изобретение спички. Дальнейшее развитие человечества зависит от его моральных устоев, а не от уровня технических достижений».
Уровень нынешних технических достижений дает возможность крупномасштабного использования энергетики, основанной на делении урана, множатся мирные «профессии» и ядерных взрывов. С помощью экспериментальных ядерных взрывов ликвидировались аварийные газовые выбросы, которые нельзя было «укротить» никакими другими средствами, увеличивалась производительность нефтяных пластов, создавались подземные газовые хранилища, искусственные водоемы и многое, многое другое. Не надо быть пророком, чтобы предсказать, что в будущем ядерные взрывы станут использоваться там, где в особо крупных масштабах необходимо перемещать огромные массы горных пород или грунта. Мирное поле деятельности у них чрезвычайно широкое.
И надо помнить, что наиболее существенный шаг, для того чтобы повернуть использование ядерной энергии на нашей планете в мирное русло, был сделан в тот момент, когда США утратили монополию на ядерное оружие.
Создание и разработка советской ядерной технологии и промышленности было делом всего народа. Но особенно важную роль сыграли ученые, возглавившие разработку научных и технических принципов проблемы. И рядом с легендарным именем Игоря Васильевича Курчатова мы по праву называем имя другого ученого – трижды Героя Социалистического Труда Юлия Борисовича Харитона. Его заслуги высоко оценило Советское правительство. Кроме трех Золотых Звезд Героя, ему присуждены Ленинская и три Государственные премии.
Ю.Б. Харитон – один из тех физиков, благодаря которым наш век и получил название «атомного».
Родился Юлий Борисович на заре века – 27 февраля 1904 г. в Петербурге. Его отец, Борис Иосифович Харитон, был известным журналистом – главным выпускающим одной из петербургских газет. Мать, Мирра Яковлевна Биренс, была актрисой Московского Художественного театра. Зиму она работала в Москве, и только летом семья имела возможность собраться на даче, которую обычно снимали на Карельском перешейке за Белоостровом.
Атмосфера в семье была гуманитарной. Дядя, в честь которого юного Харитона назвали Юлием, был ученым-историком. Так что не семья способствовала развитию у мальчика интереса к технике. Это было веяние времени. Газеты писали об электрификации и воздухоплавании, и когда отец увидел, что Юлий заинтересовался вопросами воздухоплавания, то выписал ему специальный журнал по авиации. Школу Харитон окончил в 1919 г. – пятнадцати лет от роду. Но в высшие учебные заведения в ту пору принимали только с шестнадцати. Так что когда он попытался поступить в Технологический институт, ему отказали. В 1920 г. Харитон уже студент электромеханического факультета. На втором семестре, весной 1921 г., он перешел на физико-технический факультет, организатором и деканом которого был Абрам Федорович Иоффе.
Этот блестящий ученый, физик с мировым именем, сыграл огромную роль не только в судьбе Харитона, но и многих других выдающихся деятелей науки, которыми по праву гордится наша страна. Среди его учеников академики А.П. Александров, Л.А.Арцимович, И.В.Курчатов, Н.Н.Семенов и многие, многие другие. Его заслуга не только в том, что он вырастил целую плеяду замечательных физиков, но и создал первый Физико-технический институт, который теперь носит имя А.Ф. Иоффе.
Ленинградский Физтех стал «колыбелью советской физики», от него отпочковывались многие институты страны и школа Иоффе питала их кадрами. Абрам Федорович навсегда остался в памяти советских физиков как «папа Иоффе». Он был «крестным отцом» целого поколения советских физиков, а те в свою очередь продолжили начатую им эстафету воспитания новых поколений. Ученик и один из ближайших помощников А.Ф.Иоффе – его заместитель по Физико-техническому институту, профессор Политехнического института Николай Николаевич Семенов (ему тогда было двадцать пять лет, и он стал учителем и наставником Юлия Борисовича Харитона). После первого курса он пригласил к себе Харитона и предложил стать лаборантом в новой лаборатории, которую Семенов организовывал в Физико-техническом институте. Харитон с радостью согласился. Такое же предложение Семенов сделал еще двум его сокурсникам – Виктору Николаевичу Кондратьеву и Александру Филипповичу Вальтеру.
Когда в 1924 г. торжественно отмечался первый выпуск физико-технического факультета (среди выпускников были В.Н.Кондратьев и А.Ф.Вальтер, а Ю.Б.Харитон закончил факультет на год позже), Н.Н. Семенов воздал должное этим троим энтузиастам, ставшим ядром его лаборатории.
– Моя лаборатория в Рентгеновском институте, где сейчас работают семь человек, где поставлено семь работ, где были закончены и напечатаны в Германии за этот год пять работ, – это дело не столько моих рук, сколько их: Вальтера, Кондратьева, Харитона, – сказал тогда Николай Николаевич. – Занятый делом организации Рентгеновского института в целом, я не успевал, не мог уделить достаточно времени, труда и инициативы своей лаборатории. И ее, конечно, не было бы, если бы я не встретил таких людей, как Вальтер, Кондратьев и Харитон. Я видел всегда с их стороны бесконечную преданность, я бы сказал, даже самоотверженность в деле создания лаборатории буквально из ничего. Никогда не было формального отношения к делу. Налицо всегда было сознание общности задач всей лаборатории в целом! Если надо было для нужд лаборатории бросить временно свою научную работу, они бросали ее и все силы направляли на общие задачи организации. Никогда в жизни не приходилось мне испытывать большего наслаждения, чем при этой, в полном смысле слова коллективной работе нас, четверых, они были не моими учениками, но верными, испытанными товарищами. Чтобы лучше оценил деятельность Вальтера, Кондратьева и Харитона, стоит напомнить, в каких условиях нам приходилось начинать строить свою лаборатории: в 1921 г. в маленькой комнате Политехнического института я и три студента второго курса приступили к созданию лаборатории, сложив посередине печку-буржуйку с выводом в окно трубы. Затем был водружен бак, и трое студентов с тремя ведрами ежедневно «изображали» водопровод. В этой комнате или в этом аду, не знаю, как назвать, среди дыма и холода были поставлены три работы. Тесно было ужасно. Так была заложена наша лаборатория. И все-таки в таких тяжелых условиях все три работы сразу пошли в ход. И это сделали три неопытных студента, которым я успевал помочь советом, но почти не успевал помогать руками и примером, так как было это для меня не менее героическое время организации Рентгеновского института. Не забудьте, что в это же время они успевали посещать все лекции и занятия и сдавать максимум экзаменов. Вы спросите, как же это можно было сделать? Очень просто и вместе с тем очень трудно. Недосыпая ночей, забыв обо всех удовольствиях и отдыхе.
Да, только молодость, только энтузиасты могли выдержать такие лишения. Они порой дурачились – играли в «ирокезские игры». Бросали ножики в пол лаборатории – как можно ближе к ногам. Чей ножик оказывался ближе, тот и выигрывал. А работали допоздна. Харитону далеко было добираться до дому, и он частенько оставался ночевать в лаборатории. Спал на столе. Все трое стали впоследствии крупными учеными. В.Н. Кондратьев был академиком, избирался президентом Международного союза теоретической и прикладной химии. Судьба А.Ф. Вальтера, к несчастью, сложилась трагически – он погиб в канун войны. Но вместе с товарищами успел вернуть долг своим учителям не только научными работами, но и преподавательской деятельностью. По задачнику физики Вальтера, Кондратьева, Харитона воспитывалось новое поколение физиков.
Один из философов точно заметил, что «быть человеком – значит не только обладать знаниями, но и делать для будущих поколений то, что предшествовавшие делали для нас». Трое молодых физиков дали, в свою очередь, путевку в жизнь многим замечательным советским ученым.
Оглядываясь на свою длинную плодотворную жизнь, академик Харитон говорит, что, пожалуй, самое большое удовлетворение ему доставила работа в лаборатории:
– Испытываешь необыкновенное возбуждение, подъем всех душевных сил, когда тебе удается подметить какое-то явление, описать, выразить в виде формул и, наконец, понять суть. Такое же чувство тебя охватывает, когда делаешь какой-то эксперимент и вдруг получаешь совсем не то, что ожидал. Это неожиданное столкновение с тайной словно электризует тебя, заставляет собрать все силы, чтобы проникнуть в нее и решить загадку.
Один из этих «моментов истины», по счастью, открылся Юлию Борисовичу в первой же самостоятельной научной работе. Тогда он исследовал явление конденсации металлических паров на холодной поверхности. В эксперименте в сосуде помещалась сильно охлажденная пластинка, которая кверху постепенно теплела, а сбоку с проволочки за счет электрического разогрева испарялся кадмий. Харитона интересовал характер поведения критической температуры, при которой пары металла начинали оседать на холодную поверхность. Было известно, что такая температура существует. В результате опытов Харитона оказалось, что она зависит от плотности паров – чем она больше, тем выше и температура конденсации. Теория этого явления была построена физтеховским теоретиком Я.И. Френкелем. Он обладал поразительной способностью видеть глубину вещей, и общение с ним было очень полезным для начинающего физика. Потом Харитон, слегка «созрев», вместе со своим другом, нынешним академиком А.И. Шальниковым, развил ее дальше. Впоследствии работа оказалась весьма полезной и в практическом плане для разработки технологии производства полупроводников. Но для самого Харитона главным было то потрясение, которое он испытал в момент озарения. Искомая зависимость вдруг зримо открылась ему изящной дугой, протянувшейся от одного края пластинки к другому. Ради таких мгновений стоило жить, стоило становиться физиком.
Вскоре произошла первая встреча Харитона и с загадочным явлением, на первый взгляд казавшимся просто абсурдом. Как-то в разговоре Николай Николаевич Семенов сказал: «Вот, известно, что фосфор светится в темноте, хорошо бы посмотреть, не усилится ли свечение при малом давлении?» Харитон в 1926 г. вместе с аспиранткой Зинаидой Вальта решил проверить это предположение.
В хорошо отвакуумированный сосуд они поместили кусочек фосфора и по тонкому капилляру стали напускать туда кислород. Харитон ожидал, что сначала появится слабое свечение, которое по мере поступления кислорода будет усиливаться. Но сначала… вообще никакого свечения не было. Давление повышается, а света нет?! А потом вдруг свечение появилось и осталось стабильным, хотя кислород в сосуд продолжал поступать.
Это просто поразило экспериментаторов. Чтобы убедиться, что наблюдается не случайность, а закономерность, Харитон и Вальта напустили кислород, чуть-чуть не доведя до критической точки, с которой начиналось свечение. И оставили фосфор в таком положении на два дня. Никакой реакции не произошло. Но затем, как только был открыт кислородный кран, свечение мгновенно появилось. Что это за порог, за которым появлялось свечение, пока оставалось необъяснимой тайной. Удивительным было и то, что, когда до поступления кислорода в сосуд вводился химически инертный газ аргон, который, по идее, не мог оказывать никакого влияния на ход реакции, свечение возникало даже при меньшем давлении кислорода.
Открытые явления были настолько парадоксальны, что один немецкий химик, Боденштейн, напечатал статью, в которой категорически утверждал: Харитон и Вальта ошиблись, такого явления не может быть. А Боденштейн был в то время «столпом» химической кинетики. И авторитет его был весьма высок. Тем не менее, через некоторое время ему пришлось признать, что ошибался он, а не молодые советские физики.
Открытие явления в дальнейшем легло в основу созданной Н.Н. Семеновым теории разветвляющихся цепных реакций, за которую он был в 1956 г. удостоен Нобелевской премии. Тщательная, убедительная, безупречная в экспериментальном отношении работа Харитона и Вальта стала первым толчком к созданию этой весьма важной для современной химии и ядерной физики теории. На своей монографии «Цепные реакции», выпущенной в 1934 г., Николай Николаевич Семенов сделал дарственную надпись: «Дорогому Юлию Борисовичу, который первый толкнул мою мысль в область цепных реакций».
Наличие загадочного «порога» начала свечения фосфора объяснялось тем, что экспериментаторы столкнулись с разветвляющейся цепной химической реакцией. Ход ее регулируется так называемыми активными центрами – промежуточными продуктами реакции. Входе реакции они размножаются, но идет и процесс их гибели, когда активные центры «прилипают» к стенке сосуда. И все дело в очень тонком балансе рождения и гибели активных центров. Как говорил герой Диккенса мистер Микобер: «Если вы зарабатываете двадцать шиллингов и тратите девятнадцать с половиной, то жизнь ваша будет счастлива, а если тратите двадцать с половиной, то кончите в долговой яме».
Так же в эксперименте Харитона: если активных центров в реакции кислорода с парами фосфора рождалось меньше, чем гибло на стенках, то реакция затухала, не разгоревшись – свечения не было. Но стоило чуть увеличить давление газа и тем самым затруднить гибель активных центров, они начинали стремительно размножаться. Цепная теория объясняла загадочный резкий переход от почти полной инертности реакции к быстрому «взрыву».
Заглядывая вперед, скажем, что использование ядерной энергии в атомных реакторах и при ядерных взрывах также основано на цепной реакции. Только здесь активными центрами являются нейтроны.
Сам Харитон вплотную займется такими цепными реакциями позднее. Со временем ядерная физика и техника станут главным делом его жизни. А первый шаг в этом направлении, как потом выяснится, он сделал… еще первокурсником.
После первого курса Абрам Федорович Иоффе многим своим студентам давал задание на каникулы. Харитона он попросил детально разобраться в классических опытах Эрнеста Резерфорда по рассеянию альфа-частиц различными веществами, которые привели его к открытию ядер атомов. Это задание и стало для Харитона своеобразным введением в ядерную физику.
А.Ф. Иоффе сыграл не последнюю роль и в том, что Харитон в 1926 г. был послан на два года в научную командировку в Кембридж в знаменитую Кавендишскую лабораторию, которую в то время возглавлял Резерфорд. Добрые отношения с ним А.Ф. Иоффе и П.Л. Капица установили во время зарубежной поездки в конце 1921 г., когда они посетили многие лаборатории для возобновления контактов, закупки оборудования и научной литературы. Тогда А.Ф. Иоффе попросил Резерфорда принять П.Л. Капицу на стажировку в свою лабораторию. Резерфорд вежливо отказал:
– Рад бы, но, к сожалению, нет свободных вакансий.
На этом, может быть, дело и отложилось бы до более благоприятных времен, если бы не вмешался в разговор сам Капица:
– Простите, профессор, с какой точностью вы делаете свои эксперименты?
– Наверное, процента три, – недоуменно ответил Резерфорд.
– А сколько человек у вас работает в лаборатории?
– Человек тридцать.
– Так не могу ли я находиться в пределах вашей ясности? Тогда вы не заметите, что я у вас работаю, – весело сказал Капица.
Резерфорда, который прекрасно понимал и очень ценил юмор, это пленило и, рассмеявшись, он согласился взять Капицу на стажировку. Это открыло дорогу в Кавендишскую лабораторию и другим советским физикам.
В 1925 г. П.Л. Капица, к тому времени уже ставший любимцем Резерфорда, предложил во время своего приезда в Ленинград молодому Харитону подумать о командировке в Кембридж. Он брался рекомендовать его Резерфорду. А.Ф. Иоффе поддержал эту идею. Так в 1926 г. Харитон очутился в Англии. Кембридж в ту пору был мировым центром зарождающейся ядерной физики, а лаборатория Резерфорда лучшей в этой области.
Сила лаборатории состояла скорее в глубоких передовых идеях, чем в сложном оборудовании. Впервые подвергался атаке атом, казавшийся химикам неразрушимым – вечным, и даже само его ядро. Большая часть опытов производилась путем утомительного подсчета числа световых вспышек, получающихся при попадании альфа-частиц на кристаллик сернистого цинка. И Харитона привлекла именно эта сторона экспериментов. Выполненная им работа заключалась в определении чувствительности человеческого глаза к слабым потокам света. Оказалось, что зрительное ощущение возникает уже при попадании всего около пятнадцати фотонов (квантов) зеленого света. Потом СИ. Вавилов еще более снизил «порог» чувствительности глаза. Была в работе и большая физическая часть. Харитон установил, что в свет переходит четверть энергии, которую альфа-частицы отдают кристаллу сернистого цинка. Но непосредственно свечение исходит из атомов примеси, составляющих гораздо меньшую долю материала кристалла. Отсюда был сделан вывод, что энергия, отданная кристаллу, мигрирует, как-то перемещается по кристаллу, пока не находит атом примеси, где возможно превращение энергии в свет. Этот вывод Харитона, особенно смелый в двадцатых годах, специально отмечен в монографии Резерфорда и его коллег.