Люди и взрывы

Катастрофа произошла в 1921 году на химическом заводе около города Оппау в Германии. В годы первой мировой войны на территории завода накопилось много тысяч тонн нитрата и сульфата аммония. Эти соединения использовались как удобрения и никогда не считались взрывчатыми веществами. Слеживаясь, смесь превращалась в большую монолитную твердую массу, а упаковывать в мешки для продажи можно было, только превратив этот монолит в сыпучее вещество. В слежавшейся куче сверлились отверстия, туда закладывали небольшие заряды взрывчатого вещества. Вначале все шло хорошо. Были произведены многие сотни взрывов. Но однажды, когда остались невывезенными около 4500 тонн спекшейся смеси, они полностью продетонировали. Завод был разрушен. Погибло много людей, пострадал город. Если б в это время мы лучше понимали механизм детонации, чувствительность химических соединений к дисперсности, можно было бы предотвратить эту катастрофу».

Позднее соотношение между шириной зоны химической реакции и минимальным диаметром заряда, при котором возможна детонация, стали называть критерием Харитона.

Вернемся к работам Юлия Борисовича тридцатых годов. Классическая работа этого периода — теория разделения газов центрифугированием.

После сообщения о делении урана Лизы Мейтнер и Отто Фриша в январе 1939 года, Харитон вместе с Зельдовичем активно изучают возможность протекания в уране разветвленной ядерной цепной реакции. Юлий Борисович рассказывает о предыстории открытия этого явления: «Дело обстояло так. Вскоре после открытия нейтрона (1932 год) началось широкое исследование взаимодействия нейтронов с различными веществами. Супруги Жолио-Кюри открыли искусственную радиоактивность. Казалось, все в порядке. Много интересных, полезных и вполне понятных результатов. Но при облучении, например, урана возникали какие-то странные явления: как будто образовывались радиоактивные элементы, стоящие в таблице Менделеева слишком далеко от облучаемого материала. А этого не могло быть — ведь добавляется всего один нейтрон, в крайнем случае, выбивается протон. Значит, могут образоваться только близкие соседи.

И вот в одном из химических журналов появляется статья превосходного химика Иды Ноддак. В молодости вместе со своим мужем, тоже химиком, она заполнила одну из еще пустых клеток таблицы Менделеева — открыла новый элемент и назвала его рением в честь Рейна, около которого родилась. Ноддак бывала в СССР на химических съездах. В ее статье, опубликованной в 1934 году, обсуждались результаты некоторых работ по искусственной радиоактивности. В связи с упомянутыми непонятными явлениями там был написан всего один абзац. Но какой! Нельзя ли предположить, писала Ноддак, что атомные ядра могут не только испускать альфа-частицы, т. е. ядра гелия, но и разваливаться на две-три части?

Физики не читают химических журналов, а химики не могли оценить важность идеи Ноддак. Да и сама она, по-видимому, не думала о том, что деление обязательно связано с гигантским выделением энергии. Журнал со взрывчатым абзацем Иды Ноддак тихо пылился на полках, и только в начале 1939 года, когда Отто Ган окончательно убедился, что при облучении урана нейтронами получаются радиоактивные элементы из середины таблицы Менделеева, Лиза Мейтнер и Отто Фриш догадались — и тотчас опубликовали в «Nature», что поглощение нейтрона ураном сопровождается делением ядра на две неравные части с выделением огромной энергии.

Таким образом, эти две женщины — Лиза Мейтнер и Ида Ноддак — стояли у колыбели ядерной энергетики. Своевременное использование этой идеи могло бы коренным образом изменить ход исторических событий.

Результаты своих расчетов Харитон и Зельдович изложили в пяти важнейших статьях, четыре из которых были опубликованы перед самой войной, а пятая увидела свет лишь в 1983 году. В этих работах было показано, что в природном уране нет необходимых условий для поддержания ядерной цепной реакции. Не было условий для развития таких реакций и в смеси урана с обычной водой. Харитон и Зельдович первыми указали на необходимость обогащения урана его легким изотопом. Нужно было научиться разделять изотопы. В этой связи большое значение приобрела работа Харитона по разделению изотопов с помощью центрифуги. Метод получил распространение в промышленности. Таким образом, теория центрифугального разделения, предложенная Юлием Борисовичем в 1937 году, оказалась пророческой.

Заметим, что аналогичная теория позднее была предложена известным английским физиком Полем Дираком.