Атомная крепость

Атака в лоб не удалась. Тогда ученые пошли в обход – решили вообще избавиться от необходимости идти только по пути увеличения мощности «прямого» напряжения электрического тока, а заставить ускоряемые частицы много раз подвергаться воздействию одного и того же электрического напряжения. Дело было в том, чтобы, обращаясь по почти замкнутой орбите, частицы с каждым оборотом накапливали все большую скорость. Так был создан циклотрон Лоуренса, позволивший, не прибегая к высокому напряжению, сообщать частицам энергию, равную 10-20 миллионам электрон-вольт. Однако этого было совершенно недостаточно, ибо чем выше скорость частиц, тем больший эффект получают ученые при изучении ядра атома. Но и позволив опередить молнию, природа снова не хотела открывать своих тайн: 20 миллионов вольт стали пределом на целое десятилетие – при попытке дальнейшего ускорения частиц циклотрон вместо того, чтобы способствовать их ускорению, наоборот, замедлял их движение. И вот ученые одержали новую победу: Векслер в Советском Союзе, а затем Макмиллан в Америке нашли выход из тупика. Векслер предложил принцип автофазировки, открывший дорогу для колоссального повышения энергии ускорителей ядерных частиц. На этом принципе в Советском Союзе и был построен мощный ускоритель – синхроциклотрон, дающий пучки прогонов с энергией в 680 миллионов вольт, нейтронов – с энергией в 600 и альфа-частиц с энергией в 840 миллионов вольт. В синхроциклотроне «элементарные» частицы ускоряются ритмическими толчками электрического поля. По спирали частицы заставляет двигаться сильное магнитное поле – только магнит установки весит 7 тысяч тонн, ширина его полюса достигает шести метров. Между полюсами магнита помещена камера для разгона частиц размером с большую комнату. Воздух из камеры выкачан. В стенке камеры – «окна» из алюминия, через которые поток частиц проходит так же легко, как свет через стекло.

Но для развития советской науки об атоме и этого оказалось недостаточно. Ведь чем выше будет скорость частиц, тем больший эффект получают ученые при изучении ядра атома. И вот советские ученые и промышленность создали и ввели в 1957 году в строй крупнейший в мире ускоритель ядерных частиц – синхрофазотрон, дающий протоны с энергией… в 10 миллиардов электрон-вольт! Вес магнита новой установки – 36 тысяч тонн, а диаметр его достигает почти шестидесяти метров. Потребляемая синхрофазотроном электроэнергия составляет почти четверть мощности Днепрогэса. Ускорение протонов в синхрофазотроне происходит всего за 3,3 секунды. За это время они успевают совершить в камере ускорителя четыре с половиной миллиона оборотов и проходят путь в два с половиной раза больший, чем расстояние от Земли до Луны.

Полковник Соколов с любопытством смотрел на пронзившие восьмиметровую бетонную стену стальные трубы, похожие на орудийные стволы, – через них мощные потеки частиц высоких энергий выбрасываются в соседний зал, на экспериментальные установки – в одних приборах они пролетают через пар и за ними остается туманный след, в других – они вторгаются в доведенную почти до кипения жидкость, и след их обозначается полосой из крошечных пузырьков. Поток частиц падает на твердые тела и проникает в них, разбивая ядра атомов.

Почему ученым нужно изучать именно «элементарные» частицы? Потому, что они – эти «элементарные» частицы – активные участники сложнейших процессов, происходящих в глубине атома. Да, в глубине. Чтобы вникнуть в смысл этого слова, достаточно сказать, что входящий в оболочку атома электрон легче входящего в ядро атома протона в 1836 раз. А только протонов в ядре, например, урана 92 штуки. А сам-то атом – величина, находящаяся вне досягаемости микроскопа!

И вот с помощью синхрофазотрона, который академик сейчас показывал иностранцам, в Институте ядерных исследований удалось искусственно, в лабораторных условиях, получить ряд таких «элементарных» частиц, которые до этого были обнаружены только в космических лучах, да и то в мизерном количестве.