Биография атома

Об этом мы и хотим рассказать. Но прежде чем рассказывать о том, что сделал Энрико Ферми, мы должны рассказать еще об одном очень важном факте в биографии атома. Речь пойдет об открытии, сделанном двумя другими советскими учеными — К. А. Петржаком и Г. Н. Флёровым. Это открытие имеет непосредственное отношение к тому, чего добился Энрико Ферми в 1942 г.

1940 год. Сентябрь

Как вызвать пожар?

Итак, цепная реакция, начнется, если обеспечены условия для ее осуществления и если первый нейтрон попал в ядро, вызвав его расщепление. Но сразу возникает вопрос: а где взять первый нейтрон?

Ведь этот нейтрон должен явиться той «спичкой», которая вызовет атомный «пожар».

Можно, конечно, использовать обычные нейтронные источники, которыми пользовались ученые для исследований. Не очень удобно, но можно.

Однако природа и здесь помогла ученым. Она предоставила в их распоряжение «спичку», которая всегда наготове, всегда может начать цепную реакцию. Эту «спичку» и обнаружили молодые советские ученые Петржак и Флёров. Их открытие показало, что искусственные источники нейтронов для начала цепной реакции совсем не нужны.

На станции метро «Динамо»

Петржак и Флёров исследовали в 1939—1940 гг. поведение урана. Тогда было уже хорошо известно, что ядра урана очень непрочны. В самом деле. Попадание в ядро такой маленькой частицы, как нейтрон, имеющей массу в двести с лишним раз меньше, чем масса ядра урана, нарушало равновесие сил в ядре и приводило к его развалу

Молодые советские ученые Флёров (стоит) и Петржак в лаборатории (1940 г.).

Кроме того, мы знаем, что уран радиоактивен. Он непрерывно испускает альфа- и бета-частицы, что также наводило на мысль о неустойчивости ядра урана.

Производя физические исследования, Петржак и Флёров задумались над вопросом: «Нет ли случаев самопроизвольного распада ядер урана?» И они решили это проверить. Молодые ученые предполагали, что если такие случаи возможны, то они происходят очень и очень редко. Поэтому нужно взять для опытов уран, нанесенный тонким слоем на какую-либо большую поверхность.

Осколки деления имеют очень маленький пробег в уране, они сразу задерживаются им. В газах пробег осколков значительно больше. Поэтому заметить можно только те осколки, которые вылетели из разделившегося ядра урана, расположенного на самой поверхности слоя урана. Следовательно, чем больше поверхность, тем большее число распадов ядер урана можно заметить. Кроме того, можно было ожидать маскирующего влияния внешних причин. Например, космических лучей. Эти лучи несутся к нам из космического пространства. Существование этих лучей открыл в 1909— 1910 гг. немецкий ученый Альберт Гоккель. Используя воздушный шар, он установил, что чем выше от Земли, тем интенсивнее это излучение. Сначала Гоккелю никто не верил. Все считали это явление противоестественным. Но постепенно было установлено, что такие лучи есть и их основная часть задерживается земной атмосферой. Некоторая часть космических лучей достигает поверхности Земли. Так что все живое на земле постоянно находится под обстрелом космических лучей. Но это нестрашно, так как вся жизнь на Земле давно уже приспособилась, привыкла к этим лучам. В состав космических лучей входят нейтроны, протоны и другие элементарные частицы. Причем иногда они имеют очень большую энергию. На десятки метров эти частицы могут проникать в глубь Земли — настолько велика их скорость.

Поэтому Петржак и Флёров решили избавиться от космических лучей. Ведь если нейтроны, входящие в состав космического излучения, попадут в уран, то они вызовут деление его ядер. И тогда нельзя будет понять, почему разделились ядра урана— сами по себе или под действием космических лучей.

Значит, нужно чем-то защититься от этих лучей. Самый простой способ — укрыться под толстым слоем земли. Метро как раз и является идеальным местом для таких опытов. Ведь над станцией метро «Динамо» значительная толща земли.

Шли поезда, тысячи пассажиров проходили в день по этой станции. Но никто не знал, что рядом, в служебных помещениях станции, двое молодых советских ученых проводят очень важное исследование свойств атома.

И они установили, что действительно очень небольшое число ядер урана, казалось бы без всякой причины, самопроизвольно, или, как еще говорят, спонтанно, распадается, освобождая при этом те же два-три нейтрона. Замечательное экспериментальное мастерство проявили Петржак и Флёров, доказав реальность очень трудно наблюдаемого явления. Ведь в одном грамме урана каждый час самопроизвольно распадается всего лишь несколько атомов. Насколько же трудно это заметить, если в одном грамме урана содержится 2 500 000 000 000 000 000 000 атомов!

Статья об этом открытии была опубликована в журнале «ЖЭТФ» за сентябрь все того же 1940 г. Она называлась «Спонтанное деление урана». Как мы видим, этот год был поистине урожайным для науки об атоме.

И мы можем гордиться тем, что часть очень важных открытий в 1940 г. принадлежит нашим ученым.