Цепная реакция идей

Ученики Резерфорда Кокрофт и Уолтон, вдохновленные идеями своего учителя и при его большой поддержке построили в Кевендишской лаборатории высоковольтную установку для разгона заряженных частиц — протонов. Протоны разгонялись до энергии 600 тысяч электрон-вольт, что для того времени было большим достижением.

Патрик Блеккет по этому поводу писал: «Инженерные масштабы таких экспериментов, как работы Кокрофта и Уолтона, для большинства физиков того времени были недостижимы. Подобно академику Капице, Кокрофт был инженером-электриком, превратившимся в физика. Работы Кокрофта и Уолтона и американского физика Лоуренса в Беркли (США) положили начало Машинного века в ядерной физике, высшим достижением которого сегодня является Серпухов, Брукхейвен и Женева (имеются в виду крупнейшие в мире ускорители. — Ф. К.)».

Резерфорд, поддерживая Кокрофта и Уолтона, прекрасно понимал неизбежность перехода к «Машинному веку» в ядерной физике, где исследователю невозможно обходиться обычными методами доядерной экспериментальной физики.

Но заметим, что открытие Чадвиком в Кевендишской лаборатории нейтронов было результатом экспериментальной работы, проделанной в старых традициях Резерфорда. Для этого сенсационного открытия исследователю потребовалась простая аппаратура, но зато большое вдохновение и физическая интуиция.

Однако, несмотря на создание новых методов ускорения частиц, Резерфорд не менял своего мнения о невозможности практического использования внутриядерной энергии. Он говорил, что атом всегда склонен вести себя не как источник энергии, а как «прорва», поглощающая энергию. Нужно израсходовать больше энергии на расщепление атома, чем можно получить ее в результате этого. Правда, это предположение Резерфорд высказывал главным образом до открытия нейтрона. Появление на сцене нейтрона оживило перспективы использования внутриядерной энергии. Успехи ядерной физики в тридцатых годах нашего века были вдохновлены работами Резерфорда в области осуществления ядерных реакций.

В исследования включились экспериментаторы и теоретики различных стран. Исключительно важные результаты в этот период были получены Ирен и Фредериком Жолио-Кюри в Париже, Энрико Ферми в Риме, Отто Ганом и Лизе Мейтнер в Берлине. В Советском Союзе были опубликованы важные работы Я.И. Френкеля, И.В. Курчатова, Ю.Б. Харитона, Я.Б. Зельдовича.

Вскоре после открытия нейтрона, за которое Чадвик получил Нобелевскую премию, Резерфорд в одной своей лекции проанализировал это крупнейшее открытие. Ученый показал, что нейтральная незаряженная частица может сыграть большую роль в использовании ядерной энергии.

Резерфорд также говорил, что открытие нейтрона и экспериментальное доказательство его эффективности в осуществлении ядерных реакций создают огромные перспективы. Но нужно найти способ производства большого количества медленных нейтронов при малой затрате энергии для этого.

Резерфорд не дожил всего несколько лет до того, как Отто Ган и Лизе Мейтнер открыли деление урана. Это открытие, по словам Патрика Блеккета, «в известном смысле явилось последним из великих открытий в собственно ядерной физике, отличающейся от физики элементарных частиц. Резерфорд не дожил до кульминационного пункта развития направления, которое фактически было областью всей его научной деятельности».

Но сбылось предсказание Резерфорда о том, что с помощью бомбардировки нейтронами можно будет освобождать внутриядерную энергию. После ряда выдающихся открытий физики осуществили, наконец, путем нейтронной бомбардировки определенной критической массы урана такую ядерную реакцию, которая была названа цепной. Цепная реакция дает непрерывное выделение колоссальной внутриядерной энергии. Именно цепной процесс имел в виду Резерфорд, говоря о нем за 13 лет до того, как Энрико Ферми на основе этого процесса построил в Чикаго первый ядерный реактор.

В огромном числе идей и достижений Резерфорда одна его работа, выполненная в конце жизни, имеет непосредственное отношение к использованию термоядерного синтеза.

Резерфорд вместе со своим учеником Марком Олифантом (который, по наблюдению Нильса Бора, и общим складом характера, и необыкновенной работоспособностью напоминал самого Резерфорда) занимался бомбардировкой ускоренными частицами — протонами и дейтронами — мишеней из изотопа лития. Эти эксперименты теперь считаются классическими. Они привели к открытию изотопа водорода Н3 — дейтерия и изотопа гелия Не3 — трития. Эти изотопы впоследствии позволили поставить на реальные рельсы проблему термоядерного синтеза. Открытие трития позволило создать водородную бомбу. Дейтерий и тритий — возможные исходные материалы для термоядерного синтеза в термоядерных реакторах будущего. Об этом говорил академик И.В. Курчатов во время посещения в 1956 году Британского Научно-исследовательского центра ядерных исследований в Харуэлле.

Всего лишь через два года после смерти Резерфорда работы по овладению ядерной энергией приняли гигантский размах, особенно в США, где сконцентрировались многие европейские физики. Вырисовывались контуры сверхмощной атомной бомбы, в которой цепное деление урана происходило в виде гигантского взрыва, несравненно более мощного, чем любой взрыв, произведенный обычными взрывчатыми веществами.

Ученик и последователь Резерфорда Марк Олифант писал о распространенном мнении, что Резерфорд был величайшим физиком-экспериментатором после Фарадея. От себя же он добавлял к этому, что в некоторых отношениях вклад Резерфорда в науку более значителен, нежели вклад Фарадея и Эйнштейна. Фарадей работал в одиночку; Эйнштейн имел лишь несколько ближайших сотрудников. Резерфорд всегда был окружен учениками и поэтому оказал громадное влияние на развитие физики во всем мире.

Особенно много учеников работало вместе с Резерфордом в Кевендишской лаборатории. Многие из них впоследствии сделались известными учеными, лауреатами Нобелевской премии. Среди них были и советские физики.

Петр Капица был первым советским ученым, принятым Резерфордом в Кевендишскую лабораторию для стажировки. У Резерфорда в разное время работали советские физики-атомники: Ю.Б. Харитон, А.И. Лейпунский, К.Д. Синельников. В Кевендишской лаборатории побывали теоретики Я.И. Френкель и Л.Д. Ландау, а также Н.Н. Семёнов и другие выдающиеся ученые.

Главе крупнейшей научной школы физиков первой половины XX века Эрнесту Резерфорду были присущи весьма привлекательные черты, характеризующие его и как педагога, и вообще как человека. Вот как вспоминает о нем П.Л. Капица: «К людям он относился исключительно заботливо, особенно к своим ученикам. Приехав работать к нему в лабораторию, я сразу был поражен этой заботливостью. Резерфорд не позволял работать дольше 6 часов вечера в лаборатории, а по выходным дням не позволял работать совсем. Я протестовал, но он сказал: „Совершенно достаточно работать до 6 вечера, остальное время вам надо думать. Плохи люди, которые слишком много работают и слишком мало думают“.

Проявляя большую заботу о своих учениках и с исключительным тактом воспитывая в них интерес к научным исследованиям, Резерфорд никогда не отступал от своих педагогических принципов. Этих принципов было много. Один из них заключался в постоянном стремлении выработать в молодом человеке способность к самостоятельному мышлению. Капица писал о Резерфорде: „Он многим готов был пожертвовать, чтобы только воспитать в человеке независимость и оригинальность мышления, он окружал его всевозможными заботами и всячески поощрял его работу. Он заботился о том, чтобы, если у человека есть свое, это было бы отмечено. Сам он это всегда отмечал на своих лекциях. Если кто-нибудь при опубликовании своей работы забывал оговорить, что данная идея собственно не его, Резерфорд моментально это отмечал. Он всячески следил, чтобы была полная справедливость, чтобы был соблюден точный приоритет“.

Высокий авторитет Резерфорда в научном мире с исключительной силой привлекал к нему исследователей. На стажировку к Резерфорду в Англию приезжали молодые физики — уроженцы всех континентов.