Цепная реакция. Неизвестная история создания атомной бомбы

Все началось с теоретического семинара по актуальным проблемам атомной физики, который организовал весной 1932 года заведующий теоретическим отделом Украинского физико-технического института/УФТИ/Дмитрий Дмитриевич Иваненко. Самой важной темой докладов было обсуждение открытия новой элементарной частицы – нейтрона, сделанное кембриджским экспериментатором Чедвиком. Эта необычная микрочастица по массе была почти равна протону, но не имела электрического заряда.

Вот тут-то Иваненко и предположил в своем выступлении, что именно нейтрон является недостающим звеном в модели атомного ядра. Харьковский теоретик прямо доказывал, что радиоактивность тяжелых ядер связана не только с их неустойчивостью, но и сложностью. Это подтверждали потоки протонов, электронов, альфа-частиц и гамма-лучей, сопровождавшие процессы радиоактивного распада. Однако все попытки построить ядро из протонов, электронов и альфа-частиц неизменно заканчивались неудачами. В модели Иваненко атомное ядро состояло всего из двух компонент – протонов и нейтронов, а вылетающие из ядра электроны и гамма-лучи возникали как продукты неизвестных ядерных реакций.

Иваненко оппонировал австро-немецкий физик-теоретик Виктор Фредерик Вайскопф, которому модель протонно-нейтронного ядра поначалу показалась совершенно необоснованной. Несмотря на массу возражений Иваненко все же опубликовал краткую статью в престижном журнале Nature. Через полтора года на первой Всесоюзной конференции по ядерной физике, проходившей в конце сентября в Ленинграде, Вайскопф был вынужден публично признать правоту харьковского физика, поскольку уже никто не сомневался в правильности протонно-нейтронной модели ядра. К тому же ее не только поддержал, но и развил сам Вернер Гейзенберг, так что многие западные физики стали эту модель считать вообще теорией Гейзенберга.

К сожалению, политика все настойчиво вмешивалась в жизнь международного научного сообщества, и после прихода нацистов к власти Гейзенберг не смог принять приглашение на конференцию, проходившую в Советском Союзе. Не приехали также Бор, Чедвик и Резерфорд, которые готовились к VII Всемирному Сольвеевскому конгрессу, а Ферми находился в лекционном туре по американским университетам.

Исследования Иваненко позволили объяснить «азотную катастрофу», сформулированную итальянцем Разетти. Дело в том, что ядро азота считалось состоящим из нечетного числа элементарных частиц, включая 7 электронов и 14 протонов, а эксперименты римских физиков доказали, что ядра атомов азота ведут себя как содержащие четное число частиц. Протонно-нейтронная модель Иваненко предполагала, что всего в ядре азота должно быть именно четное количество ядерных частиц – 14 нуклонов.

Этим же летом новый руководитель теоретического отдела Харьковского физтеха Лев Давидович Ландау, которого все знакомые называли исключительно Дау, на очередном общеинститутском коллоквиуме подвел итоги еще одной «паритетной истории», до сих пор не имеющей однозначной интерпретации. Тут надо вспомнить, что УФТИ в то время был одним из немногих научных центров, где целенаправленно развивалась экспериментальная и теоретическая ядерная физика. В этом была большая заслуга тогдашнего директора УФТИ А. И. Лейпунского, который уделял очень много внимания развитию экспериментальной базы, широко применяя свой опыт и знания, полученные во время предыдущей работы в Ленинградском физтехе при разработке высоковольтных трансформаторов. Подобная техника широко применялась именно в экспериментальных атомных исследованиях, о чем их главный исполнитель Кирилл Дмитриевич Синельников прекрасно знал, проведя два года на стажировке в кембриджской лаборатории одного из основателей экспериментальной атомной науки – Резерфорда. Там он внимательно наблюдал за работой английских ученых Джона Кокрофта и Эрнста Уолтона, которые сооружали установку для расщепления атомного ядра с помощью высоких напряжений.