Но опускать руки еще рано. Неудача для ученого - только толчок к продолжению поисков.

В 1933 году при расщеплении ядер легкого металла бериллия были найдены новые, ранее неизвестные частицы - нейтроны. Они не обладают электрическим зарядом. Благодаря этому нейтроны легко проникают внутрь ядер атомов и вызывают их разрушение и перестройку.

Однако и это открытие еще не давало никаких практических перспектив. Дело в том, что для получения самих нейтронов необходимо разрушить ядра какого - нибудь элемента, бомбардируя их заряженными частицами. А это, как мы уже видели, приводит к слишком большим потерям энергии. Нейтроны не оправдывают затрат.

Поэтому еще несколько лет тому назад положение вопроса о внутриядерной энергии можно было охарактеризовать следующим образом: физикам удалось доказать, что в ядрах атомов всех элементов сосредоточены громадные количества энергии; по крайней мере часть этой энергии может быть выделена при разрушении некоторых ядер. Но как подступиться к ее использованию, оставалось неизвестным.

Некоторым физикам казалось даже, что использование внутриядерной энергии является безнадежно трудной задачей.

Однако пессимисты ошиблись. В конце 1938 года немецкими учеными Ханом и Штрассманом было открыто совершенно новое явление, существенным образом меняющее положение дела.

Еще с 1935 года было известно, что если облучить нейтронами тяжелый элемент уран, получаются радиоактивные вещества, по своим свойствам отличающиеся от урана, Хан и Штрассман установили, что ядро атома урана, захватившее нейтрон, разваливается на две примерно одинаковые части. Оба эти осколка разлетаются в противоположные стороны с очень большой скоростью. Здесь напечатана фотография следов таких осколков, полученная с помощью так называемой камеры Вильсона сотрудником Ленинградского радиевого института Н. А. Перфиловым. Горизонтальная белая полоска - закрепленная тонкая пленка соли урана, бомбардируемая нейтронами. Две белые черточки в левой части снимка, идущие наклонно вверх и вниз, - следы движения осколков урана. Тонкая косая белая полоска в верхней половине снимка - след движения одного заряженного атома гелия.

Измерения показали, что при одном акте деления ядра урана выделяется в несколько десятков раз больше энергии чем при обычном радиоактивном распаде. Но интересней всего то, что из каждого расколовшегося ядра урана выбрасывается несколько новых нейтронов. Это - то обстоятельство и открывает новые горизонты! Представим себе следующую картину. Пусть у нас имеется большой кусок урана, в который попал извне хотя бы один нейтрон. Этот нейтрон, будучи захвачен ядром урана, вызовет его деление. Выделится определенное количество энергии и сверх того, скажем, 2 новых нейтрона. Каждый из этих 2 новых нейтронов в свою очередь захватится 2 другими ядрами урана, и они вызовут выделение уже в два раза большего количества энергии и 4 новых нейтронов и т. д. Число делений ядер урана будет непрерывно возрастать. Соответственно будет увеличиваться и количество выделенной энергии. Так как эта энергия идет главным образом на нагревание урана, то температура куска урана будет все время возрастать. Этот процесс будет идти до тех пор, пока либо не закончится деление всех ядер урана в куске, либо кусок урана не разлетится от сильного разогрева на мелкие части. Подсчет показывает, что если бы удалось вызвать деление всех ядер урана, то из одного грамма урана можно получить примерно столько тепла, сколь. ко тепла получается при полном сгорании 3 тонн лучшего угля. Совершенно ясно, какой колоссальный переворот произошел бы во всей технике, если бы нам удалось реализовать на практике описанный выше процесс. Поэтому не удивительно, что открытие явления деления урана породило самые радужные надежды в отношении использования внутриядерной энергии.

В действительности, однако, более подробное изучение этого явления показало, что дело обстоит несравненно сложнее. Прежде всего выяснилось, что не в каждом атоме урана нейтроны, движущиеся с небольшой скоростью, могут вызвать деление. Обычный уран состоит из атомов, отличающихся друг от друга по своей массе. 99% атомов урана в 238 раз тяжелее атома водорода и около 1% атомов в 235 раз тяжелее атома водорода. Кроме того в уране есть еще очень небольшое количество атомов с другими массами. Опыт показывает, что нейтроны, движущиеся с небольшими скоростями, вызывают деление только более легких атомов урана, а более тяжелые, хотя и поглощают медленные нейтроны, но при этом не делятся. Кроме того, некоторая часть нейтронов поглощается примесями в уране, также не вызывая деления. Таким образом, только очень небольшая часть нейтронов вызывает деление ядер урана и, следовательно, появление новых нейтронов.

Ясно теперь, что без каких - либо дополнительных ухищрений использовать деление урана для выделения больших количеств внутриядерной энергии невозможно. Но отсюда же следует и более обнадеживающий вывод: если бы нам удалось получить достаточное количество более легких атомов урана отдельно от тяжелых или хотя бы значительно обогатить смесь атомов урана за счет более легких, то такой «цепной» процесс, приводящий к делению неограниченно большего числа атомов, оказался бы возможным.

Физики разработали методы отделения более легких атомов урана от тяжелых. Но таким способом пока можно получать только миллионные доли грамма. Для осуществления же «цепного» процесса деления ядер урана нужно, по меньшей мере, 1/2 тонны легких атомов урана. Ясно, что трудности, стоящие на этом пути, исключительно велики.

Известен и другой путь для осуществления лавинообразного деления ядер урана. Он заключается в следующем. Поскольку для деления наиболее эффективными являются медленные нейтроны, в уран необходимо добавить «замедлитель», который поглощал бы часть энергии быстрых нейтронов. Лучше всего замедляют движение нейтронов протоны. Но, к сожалению, сталкиваясь с обычными протонами, нейтроны часто прилипают к ним и «выбывают из игры». Значительно лучше обстоит дело при использовании для замедления нейтронов ядер так называемого тяжелого водорода. При столкновении с ядрами «тяжелого водорода» нейтроны замедляются меньше чем при столкновении с протонами, но зато почти не прилипают к ним. Поэтому, если смешать обычный уран с «тяжелой водой» (соединение «тяжелого водорода» с кислородом), то «цепное» деление урана окажется теоретически возможным. Для этого нужно смешать металлический уран с 15 тоннами «тяжелой воды». Но в настоящее время во всем мире имеется всего около 1/2 тонны «тяжелой воды». Поэтому сегодня и этот путь лежит за пределами наших возможностей.

На этом пока что история борьбы за овладение внутриатомной энергией обрывается. Но нет сомнения в том, что она не окончена. Наука не признала и никогда не признает себя побежденной.

Оглянитесь на путь, пройденный наукой от реторты алхимика до камеры Вильсона. Если за короткий срок человеческий ум сумел так далеко проникнуть в тайны строения материи, сколько головокружительных открытий предстоит нам еще в будущем! И, может быть, разделение урана или получение боль - шик количеств «тяжелой воды», которое нам кажется непосильным сейчас, через несколько лет будет легко осуществимо... А когда это произойдет, тогда будет решена одна из самых крупных задач, которые когда - либо ставила перед собой наука, тогда произойдет величайшая в истории человечества техническая революция, самые смелые полеты фантазии станут реальностью.

Советская наука активно включилась в работу по изучению деления урана. Достаточно - указать на замечательную работу молодых ленинградских физиков К. Петржака и Г. Флерова, обнаруживших, что деление ядер урана происходит не только под действием нейтронов, но может происходить и самопроизвольно, подобно обычному радиоактивному распаду. Все значение этой работы явствует хотя бы уже из того, что Петржак и Флеров выдвинуты кандидатами на получение сталинской премии по физике в 1940 году.

Наиболее совершенной установкой, дающей мощные пучки заряженных частиц для разрушения атомных ядер, является так называемый циклотрон. В СССР работает всего один сравнительно небольшой циклотрон в Ленинградском радиевом институте. Но уже сейчас заканчивается строительство значительно более мощного циклотрона в Ленинградском физико - техническом институте и начинается строительство еще более крупного циклотрона в Московском физическом институте Академии наук. Нет сомнения в том, что советская ядерная физика уже в ближайшее время выйдет на первое место в мире. Новые открытия стучатся в двери наших лабораторий...

• Страницы:
• предыдущая
• 1
• 2

Представьтесь или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении.