Штурм атомного ядра

Непонятен и загадочен, говорили мы, тот факт, что вокруг многих (так называемых радиоактивных) атомных ядер замечаются потоки быстро движущихся и неизвестно откуда берущихся, «о явно с атомным ядром связанных электронов. Где их источник? Загадка перестает быть загадкой после того, как мы узнаем, что все пространство, как вокруг, так и внутри атомных ядер, невидимо заполнено «зернистой икрой» оцепенелых дираковских электронов. Мы уже видели, что происходит всякий раз, когда сильный разряд энергии «стряхивает» эту «икру» вне атомного ядра. Тогда в пространстве вокруг последнего появляются пары электронов с позитронами.

Но что произойдет, когда сколько - нибудь мощное выделение энергии совершится внутри ядра? О том, что такие внутренние разряды энергии действительно время от времени происходят в ядрах и сопровождаются выкидыванием из них целых кусков ядерной постройки, а именно альфа - частиц, - об этом подробно рассказывалось в первой статье.

Но эти же самые всплески ядерной энергии должны, очевидно, вызывать и достаточно сильное встряхивание электронной «икры» внутри ядра со всеми вытекающими отсюда последствиями. Должны появиться пары электронов и позитронов.

И вот те бета - лучи, которые наблюдаются вблизи радиоактивных веществ, и составлены, очевидно, из этих электронов, извергнутых из своего подполья мощными разрядами ядерной энергии и разлетающихся затем во все стороны от ядра.

Но тогда немедленно возникает новый вопрос: почему же никогда не видно вокруг радиоактивных веществ потоков позитронов? Куда деваются «дырки», которые должны ведь обязательно образоваться в паре с электронами во время каждой «встряски»?

Глубокий ответ на этот вопрос дает в настоящие дни молодой ленинградский физик, 28 - летний профессор Д. Д. Иваненко.

Суть дела, говорит Д. Д. Иваненко, в том, что место «встряски» электронной «икры» находится теперь не вне, а внутри ядра. И, очутившись внезапно во внутриядерном пространстве, электрон (извлеченный из резервуара отрицательной энергией) вместе с «дыркой» - позитроном - немедленно же подпадает под действие сил, исходящих от «кирпичей» ядерной постройки: от протонов и нейтронов. Протоны тянут к себе электроны (потому что разноименные заряды притягиваются), нейтроны же влекут к себе позитроны. (Под действием каких, собственно говоря, причин положительно заряженная частица - позитрон - притягивается к не имеющему совсем никакого заряда нейтрону, пока еще неясно, и исследование этого вопроса Д. Д. Иваненко ведется сейчас полным ходом. Но что это притяжение так или иначе существует, об этом свидетельствует факт нахождения в ядре дейтонов, частиц, представляющих комок из положительно заряженного протона, тесно слипшегося с нейтроном).

Итак, образовавшаяся внутри ядра пара: электрон - позитрон - тотчас же подхватывается ядерными нейтронами и протонами, и этой паре не так - то легко вырваться теперь из ядра.

При ближайшем рассмотрении оказывается, что вырваться из ядер могут, во всяком случае, только электроны, что же касается до «дырок», то они наверняка будут застревать в ядре.

Вот причина. Все существующие в природе атомные ядра (кроме самого легкого, водородного, которое состоит из одного протона, и кроме 9 ядер других, самых легких элементов, построенных поровну из протонов и нейтронов) имеют в своем составе больше нейтронов, чем протонов. Особенно это относится к самым тяжелым ядрам, в которых как раз и происходят сильные «радиоактивные» разряды энергии. Так, у радия ядро состоит из 88 протонов и 138 нейтронов. Ядро тория имеет 90 протонов и 144 нейтрона. Ядро урана - 92 и 146.

При таком нейтронном засилье ясно, что все образовавшиеся в момент «встряски» позитроны должны прилипнуть к внутриядерным нейтронам. Электронам же, у которых гораздо меньше шансов очутиться под боком у находящихся в меньшинстве протонов, ничто не помешает удалиться прочь от ядра.

Так и происходит на самом деле!

Как только что сказано, радиоактивные ядра разбрасывают вокруг себя (помимо альфа - частиц) только потоки чистых электронов. И никто до последних пор никогда не видывал, чтобы из недр атомных ядер выходили позитроны. Никто не видывал, но значит ли это, что их нельзя увидеть ни при каких условиях?

Предположим, говорит Д. Д. Иваненко, что имеется атомное ядро, в котором больше протонов, чем нейтронов. Спрашивается, что произойдет во время радиоактивного разряда энергии в таком ядре? Так как протонов теперь, повторяем, больше чем нейтронов, то «встряхнутые» в момент заряда дираковские электроны будут наверняка захвачены ядерными протонами, а «дырки» - позитроны, не имея под боком достаточного количества нейтронов и не удерживаемые никем, разлетятся прочь из ядра.

В природе, правда, как это показывает список элементов (таблица Менделеева), не существует ни одного такого атомного ядра, не существует ни одного химического элемента, у которого ядерных протонов было бы больше чем нейтронов. Но кто помешает искусственно, кто помешает вопреки природе, вопреки менделеевской таблице создать на лабораторном столе такие элементы и такие ядра?!

Этот гениальный план, наиболее точно сформулированный советской физической теорией, подхватывается сейчас международной физикой. Работы ведутся важнейшими лабораториями сразу, в нескольких пунктах земного шара.

В Институте академика А. Ф. Иоффе в Ленинграде молодой физик, старый комсомолец И. В. Курчатов в течение долгого срока уже ведет опыты искусственного приготовления несуществующего в природе химического элемента с атомным ядром, состоящим из 2 протонов и 1 нейтрона. Имея столько же протонов, сколько их в ядре газа гелия (но зато на один нейтрон меньше), этот новый элемент должен быть химически неотличим от гелия, будучи лишь легче его (атомный вес не 4 как у гелия, а 3).

План приготовления «гелия 3» таков: надо попытаться сильным ударом вогнать внутрь ядра «лития 6», состоящего из 3 протонов и 3 нейтронов, еще один протон. Полученная таким путем «каша» из 4 протонов и 3 нейтронов, как можно ожидать, распадется вслед за тем на три отдельных куска. Два куска - по 2 протона и 1 нейтрону в каждом (это и будут ядра «гелия 3») и, кроме того, еще один нейтрон.

Если «гелий 3» окажется радиоактивным, то он (как имеющий ядро с перевесом числа протонов над числом нейтронов) станет испускать позитроны.

Эта работа не закончена еще и ведется, сейчас усиленными темпами в Институте Иоффе. Но еще несколько раньше наши товарищи в парижской лаборатории Фредери - Жолио достигают практического успеха, привлекающего сейчас общее внимание международной физики.