Цепная реакция. Неизвестная история создания атомной бомбы

Выдающийся английский физик-экспериментатор, родился 30 августа 1871 г. в семье новозеландского фермера вблизи Спринг-Гроув, Новая Зеландия. Окончив среднюю школу в Хавелоке, получил стипендию для продолжения образования в колледже провинции Нельсон, куда поступил в 1887 г., а через два года сдал экзамены в Кентерберийский колледж в Крайчестере, являвшийся филиалом Новозеландского университета. Окончив колледж с отличием и получив степень магистра по физике и математике в 1893 г., Резерфорд занялся изучением магнитного действия электромагнитных волн и разрядов. В 1894 г. опубликовал свою первую научную статью «Намагничивание железа высокочастотными разрядами» в «Известиях философского института Новой Зеландии».

В 1895 г. Резерфорд получил стипендию для стажировки в Кембриджском университете и в Кавендишской лаборатории под руководством Д. Д. Томпсона продолжил свою работу над магнитным детектором электромагнитного излучения. В 1896 г. вышла совместная работа Томсона и Резерфорда «О прохождении электричества через газы, подвергнутые действию лучей Рентгена», а через год – статьи Резерфорда «Магнитный детектор электрических волн и некоторые его применения» и «Об электризации газов, подверженных действию рентгеновских лучей, и о поглощении рентгеновского излучения газами и парами».

С 1898 г. он начинает исследование «урановых лучей», в результате чего появляется обширная работа «Излучение урана и созданная им электропроводность». В это же время Резерфорд переезжает в Канаду, где вступает в должность профессора кафедры теоретической физики Монреальского университета. В Монреале Резерфорд пробыл с 1898 по 1907 г. Здесь им была открыта радиационная эманация тория, раскрыта природа индуцированной радиоактивности, открыты совместно с Ф. Содди законы радиоактивного распада и начаты исследование прохождения через вещество альфа-частиц. Все эти достижения были им описаны в книге «Радиоактивность».

Огромный размах научной работы Резерфорда в Монреале (им было опубликовано как лично, так и совместно с другими учеными 66 статей, не считая книги «Радиоактивность») принес ему славу первоклассного исследователя. Он получает приглашение занять кафедру в Манчестере.

Весной 1907 г. Резерфорд возвращается в Европу, начиная исследования на кафедре физики Манчестерского университета. В Манчестере с Резерфордом работали Э. Марсден, К. Фаянс, Г. Мозли, Д. Хевеши и другие физики и химики. В 1912 г. туда приехал Нильс Бор, который позже вспоминал об этом периоде: «В это время вокруг Резерфорда группировалось большое число молодых физиков из разных стран мира, привлеченных его чрезвычайной одаренностью как физика и редкими способностями как организатора научного коллектива».

В этой атмосфере совместного научного творчества родились крупные достижения Резерфорда, из которых в первую очередь следует отметить разгадку природы альфа-частиц и открытие ядерного строения атома. Здесь им были заложены экспериментальные основы атомной и ядерной физики. Сюда же следует присоединить и знаменитые статьи Бора по квантовой теории планетарного атома. В Манчестере было положено начало квантовой и ядерной физике. В 1908 г. Резерфорду была присуждена Нобелевская премия по химии «за исследования по превращению элементов и химии радиоактивных веществ».

Плодотворная работа резерфордовской группы в Манчестере была прервана Первой мировой войной, которая разбросала дружный коллектив по разным, враждующим друг с другом странам. Сам Резерфорд был привлечен к военным исследованиям, Мозли, только что прославивший свое имя крупным открытием в спектроскопии рентгеновских лучей, был убит, а Чедвик томился в немецком плену. Лишь по окончании войны Резерфорд смог возобновить свои исследования, но уже в другом месте.

Начиная с 1919 г. и всю оставшуюся жизнь Резерфорд провел на посту директора Кавендишской лаборатории в Кембридже. Здесь ему удалось впервые осуществить искусственную ядерную реакцию, в результате бомбардировки атомов азота быстрыми альфа-частицами получив кислород.

В 1933 г. Резерфорд опытным путем доказал справедливость взаимосвязи массы и энергии в ядерных реакциях, а через год провел ядерную реакцию синтеза дейтерия с образованием трития. Все это вместе с сенсационным открытием искусственного превращения элементов необычайно стимулировало развитие атомной физики. В начале 30-х гг. Резерфорд предсказал существование нейтральной ядерной частицы, близкой по массе ядру водорода, и в 1932 г. его учениками и сотрудниками Чедвиком (1891–1974) и Ф. Астоном (1877–1945) был открыт протон, а также осуществлена под его руководством реакция расщепления лития протонами, разогнанными с помощью высоковольтного ускорителя.