3. Радиоактивность снега

На работу в Слуцкую (Павловскую) магнитно-метеорологическую обсерваторию (ММО) И. В. Курчатов поступил в качестве наблюдателя в сентябре 1923 г. по рекомендации одного из профессоров Политехнического института. Этот шаг был продиктован простой необходимостью зарабатывать себе средства на существование. Однако, начав работать в ММО, Курчатов увлекся порученным ему исследованием, причем в какой-то степени даже в ущерб занятиям на кораблестроительном факультете и несомненно с большой пользой для всей его дальнейшей деятельности.

Забегая вперед, заметим, что к концу года Игорь Васильевич был отчислен из Политехнического института за. . . неуспеваемость. Этот эпизод, в свое время очень огорчивший молодого Курчатова, ныне может вызвать лишь улыбку. В одном из документов 20-х годов он специально разъяснял причины отчисления, оправдываясь перегруженностью работой в ММО.

Слуцкая обсерватория, научным руководителем которой был видный советский метеоролог В. Н. Оболенский, была отделением Главной физической обсерватории^* и находилась в ведении Наркомпроса. Одним из направлений исследований в ММО было изучение атмосферного электричества. Эти работы велись под руководством П. Н. Тверского; изучались, в частности, выход радона из почвы и электрический заряд выпадавших на землю осадков.

^* (Ныне Главная геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова.)

В ММО Курчатов проработал около одного года и выполнил в ней свое первое научное исследование. Оно было посвящено изучению радиоактивности снега и ее колебаний [4]. Исследование радиоактивности осадков, связанной с наличием в атмосфере радона и продуктов его распада, давно интересовало специалистов по физике атмосферы. Первое наблюдение радиоактивности дождевой воды и снега было выполнено в 1902 г. изобретателем "туманной камеры" Ч. Т. Р. Вильсоном. Одна из причин, по которым представляет интерес наблюдение за радиоактивностью осадков, заключается в следующем. Взвешенные в воздухе радиоактивные ионы (продукты распада радона) ведут себя как центры конденсации; поэтому представлялось возможным, что часть попадающих на землю осадков образуется непосредственно путем конденсации водяных паров на этих центрах. Систематически изучая радиоактивность осадков, можно было попытаться объяснить механизм их образования [3, с. 103].

Курчатов в статье [4] дал критический анализ прежних работ, в которых радиоактивность осадков измерялась по α-частицам, и отметил их существенные методические недостатки. От многих таких недостатков была свободна работа В. Н. Оболенского, который измерял β-радиоактивность снега. Однако этот метод, как писал Курчатов, не позволял установить, каково соотношение количеств атомов RaA, RaB и RaC (продуктов распада радона) в осадках. Поэтому Курчатов вернулся к методу измерения активности снега по α-частицам, поставив своей целью разработать более совершенный его вариант. В статье [4] дано математическое обоснование предложенной методики измерений, причем в отличие от своих предшественников Игорь Васильевич учитывал распад короткоживущих активностей (продуктов распада радона), происходящий за время собирания снега (10 мин). Курчатов показал, что учет этого обстоятельства изменяет результат измерений в несколько раз. Кроме того, он вывел формулу, позволяющую учесть поглощение α-частиц в воде (талом снеге). В прежних работах поглощение α-частиц не учитывалось, а между тем введение поправок на этот эффект изменяет вычисленную величину активности примерно в 20 раз (в данной геометрии опыта).

В итоге измерений было установлено, что радиоактивность снега в момент попадания его на почву составляет в среднем 5.5⋅10^-11 Ки/г. Наибольшая активность наблюдается в начале снегопада, что представляется вполне естественным, поскольку первые "порции" выпавшего снега "выметают" активные продукты из нижних слоев атмосферы, нарушая установившееся равновесие. Было показано также, что ото дня ко дню существуют большие колебания в величине активности.

Ознакомление с первой научной работой Курчатова показывает, что она выполнена зрелым исследователем-физиком и внесла существенный вклад в методику измерения радиоактивности осадков.

На фоне последующих работ Игоря Васильевича по физике диэлектриков и полупроводников и по сегнетоэлектричеству (1925-1932 гг.) рассмотренная статья представляется случайным эпизодом. Но этот эпизод оказывается глубоко символичным, если обратиться к начатым к 1932 г. работам по ядерной физике.