Андрей Сахаров

Иногда говорят о превращении массы в энергию. Это столь же правильно, как сказать о человеке, побывавшем в магазине, что деньги, исчезнувшие из его кошелька, превратились в пакет риса, который появился у него в сумке. Разница в том, что коэффициент между деньгами и количеством зерен — цена одного зерна — может меняться от магазина к магазину. А в физике энергетическая цена одного грамма массы — величина постоянная и огромная. Эта цена всегда равна с², где с — это скорость света, а она так велика, что облететь вокруг Земли свет может за долю секунды. Лебедеву когда-то в своих экспериментах со светом пришлось исхитряться именно потому, что там надо было делить на этот огромный коэффициент. А в ядерных процессах на него надо умножать. Формула Е = тс² действует во всех физических процессах, однако вне ядерной физики — даже при взрыве тротила — уменьшение массы, на которую «куплена» энергия взрыва, меньше одной миллиардной доли.

В ядерных делениях и слияниях эта доля в миллионы раз больше. Во столько же раз, стало быть, ядерная взрывчатка мощнее. Надо лишь придумать способ, чтобы отдельные ядерные «капельки» разделились или слились разом. Такое деление происходит в атомной бомбе, где ядерной взрывчаткой служит вещество с большими ядрами, как, например, уран. А слияние происходит в водородной бомбе, начиненной веществом с маленькими ядрами — например, изотопами водорода.

Но как сделать, чтобы отдельные ядерные капельки разделились или слились не поодиночке, а разом, как по команде — коллективно? Для реакции деления природа подсказала такой способ уже через несколько месяцев после открытия самого деления в 1939 году. Оказалось, что при делении капли уранового ядра вылетает еще и несколько «брызг» в виде нейтронов, каждый из которых способен вызвать деление другого ядра по соседству, и так далее — пойдет цепная реакция. Надо только собрать в одном месте достаточное количество урана, и атомный взрыв, какого не видал мир, обеспечен. Но прежде надо было добыть достаточное количество этого редкого — и потому чрезвычайно дорогого — вещества: найти месторождения урана и очистить его в сложных процессах, на что понадобились миллиарды долларов и несколько лет усилий многих тысяч людей. Летом 1945 года эти усилия увенчались первой взрывной реакцией деления — первой в истории Земли, а может быть и Вселенной.

Что же касается ядерной реакции слияния, то она испокон веков шла перед глазами землян, порождая свет Солнца и других звезд на небе. По прихоти истории в том же 1939 году, когда было открыто деление урана, физики сумели объяснить, как именно энергия звезды рождается в ходе постоянно идущего слияния ядер в солнечных недрах. В звездной энергостанции ядерное горючее — самый распространенный элемент природы, водород. Да и на Земле водорода сколько угодно, в каждой молекуле воды — по два атома водорода. Однако воспроизвести естественный звездный процесс в земных условиях оказалось гораздо труднее, чем устроить неестественный — не встречающийся в природе — процесс коллективного деления. Причина трудностей в том, что ядерные капли, в отличие от обычных, электрически положительно заряжены и поэтому отталкиваются друг от друга. Это помогает делиться большим ядрам, но мешает слиянию маленьких. Соприкоснувшись, маленькие ядра слились бы в «экстазе», но чтобы их «соприкоснуть», требуется огромная сила.

Физикам удалось, разогнав отдельные ядерные капельки на ускорителе, дотронуться ими до ядер мишени и убедиться, что слияние при этом действительно происходит. Однако это лишь поштучно, а не с ощутимым количеством вещества. Звезды, и Солнце в их числе, справляются с этой задачей с помощью гравитации — вещество в центре звезды сжато всем ее огромным звездным весом. А при звездных температурах в миллионы градусов внутризвездные частицы имеют скорости, сравнимые с теми, которые на ускорителе получаются лишь для считаных частиц. Ядерные реакции, происходящие в таких высокотермических условиях, назвали термоядерными. Назвать-то легко, а вот как воспроизвести звездные условия на Земле?

Проще ответить на вопрос, почему физики стали использовать приставку «супер» для термоядерной бомбы задолго до ее появления. Дело в том, что собирать уран в одном месте можно только до определенного предела в несколько килограммов. Этот предел называется критической массой, и если он достигнут, сама собой начинается взрывная цепная реакция деления. Для реакции слияния никаких критических масс нет, и, значит, мощность термоядерного взрыва в принципе может быть бесконечно большой, сколь угодно больше чудовищного взрыва, испепелившего Хиросиму. Это и заставило ученых, а потом и всех остальных говорить о супербомбе.

Специальная энергия в ФИАНе