Глава 5. Работы по ядерной физике

1. Подготовительный период

На протяжении многих лет ядерная физика в ЛФТИ была представлена только некоторыми работами Д. В. Скобельцына. Еще в 1924 г.[69] в физической лаборатории Петроградского политехнического института он первым в нашей стране применил важное усовершенствование метода камеры Вильсона, поместив ее в магнитное поле.^*

^* (Впервые камеру Вильсона в магнитное поле поместил сотрудник ЛФТИ П. Л. Капица в 1923 г. во время работы в лаборатории Резерфорда [70]. Отличительной чертой аппаратуры, созданной П. Л. Капицей, было применение очень интенсивного импульсного магнитного поля (В ~ 80 кГс), позволившего получить достаточно большую кривизну треков α-частиц в камере.)

С 1925 г. Скобельцын работал также и в ЛФТИ. В период с 1924 по 1929 г. он, пользуясь камерой Вильсона, выполнил ряд фундаментальных исследований по взаимодействию γ-квантов с веществом. Одной из ранних работ этого цикла было измерение спектра γ-лучей RaC [71].

В тематических планах ЛФТИ до 1933 г. исследования, которые можно отнести к области ядерной физики, встречались очень редко; они были явно несистематическими.

1932 год часто называют "золотым годом" ядерной физики. Чадвик открыл нейтрон, Андерсон - позитрон. Д. Д. Иваненко предложил считать атомные ядра построенными из протонов и нейтронов без участия электронов; он предложил также рассматривать нейтрон как элементарную частицу, а электрон, испускаемый ядром при β-распаде, - как частицу, рождающуюся при этом акте. Подробную теорию пр-модели ядра разработал в том же году В. Гайзенберг. В своей работе он ввел фундаментальное понятие изотопического спина частицы. С. Гаудсмитом впервые была опубликована гипотеза Паули о существовании особой частицы - нейтрино, которая при β-распаде испускается одновременно с электроном, что и позволяет решить загадку непрерывного β -спектра. В лаборатории Резерфорда Кокрофт и Уолтон построили высоковольтный ускоритель и впервые осуществили ядерную реакцию (расщепление лития протонами) с помощью искусственно ускоренных частиц. Лоренс и Ливингстон опубликовали первую подробную статью о конструкции недавно изобретенного ускорителя - циклотрона. Юри открыл тяжелый водород - дейтерий.

Вероятно, эта блестящая цепь событий сыграла большую роль в решении И. В. Курчатова круто изменить направление своей научной работы и заняться исследованиями в области ядерной физики. Надо полагать, что решение было принято не без влияния А. Ф. Иоффе, который, по словам А. П. Александрова, "как только. . . начинала развиваться какая-то новая область физики, заинтересовывался ею, старался ею заинтересовать нас, и вскоре эта область уже начинала развиваться в ЛФТИ" [72, с. 20]. Заметим, однако, что и до 1932 г. Курчатов "присматривался" к разработкам, целью которых были ядерные исследования, и даже принимал в них непосредственное участие. Речь идет о работах, проводившихся в Украинском физико-техническом институте (г. Харьков) под руководством К. Д. Синельникова.

По рекомендации А. Ф. Иоффе сотрудник ЛФТИ Синельников был командирован в лабораторию Резерфорда в Кембридже, где работал в 1928-1930 гг. В то время ученики Резерфорда Кокрофт и Уолтон занимались разработкой высоковольтной установки для ускорения протонов. Естественно, что по возвращении из Англии Синельников решил организовать в Харькове группу для разработки различных ускорителей заряженных частиц. Эти работы начались в УФТИ в первой половине 1931 г. [73, с. 156]. Курчатов стал частым гостем в УФТИ и принимал участие в некоторых разработках.

Непосредственный переход Курчатова к ядерным исследованиям относится к концу 1932 г. В ноябре этого года в ЛФТИ начал работать семинар по ядерной физике. Секретарем семинара был Д. Д. Иваненко. Занятия его проводились 5 раз в месяц. Их посещало до 35 физиков, причем не только из ЛФТИ. На первых занятиях семинара Г. А. Гамов прочел три лекции по теории ядра, а затем Д. В. Скобельцын сделал два доклада о космических лучах. Сохранились сведения о сообщениях Курчатова, сделанных им в первый период работы семинара. Он изложил содержание статей американских физиков Хендерсона и Лоренса о ядерных реакциях, а в другой раз рассказал о новых работах Резерфорда, посвященных пробегам α-частиц [74, с. 62].

В декабре был издан приказ по ЛФТИ, в котором указывалось о создании "особой группы по ядру". А. Ф. Иоффе взял на себя обязанности начальника группы, И. В. Курчатов назначался его заместителем [75, с. 13]. В ее составе было всего 10 физиков, в их числе Д. В. Скобельцын, М. А. Еремеев, Д. Д. Иваненко и И. П. Селинов. Консультантами группы являлись Г. А. Гамов и Л. В. Мысовский.

Работавший в ЛФТИ в 1931-1933 гг. теоретик Гамов давно интересовался вопросами ядерной физики. В 1928 г. он опубликовал статью о квантово-механическом описании испускания ?-частиц радиоактивными ядрами [76].^* Как известно, беседа Гамова с Кокрофтом в лаборатории Резерфорда в конце 1928 г. или в начале 1929 г. сыграла большую роль в том, что Резерфорд разрешил Кокрофту приступить к сооружению ускорителя протонов [77, с. 341-342]. С 1930 г. началась публикация большого обзора Гамова о строении атомного ядра [78]. В 1930 и 1932 г. были опубликованы его монографии, посвященные тем же вопросам [79-81].

^* (Это была первая работа, в которой квантовая механика была применена к исследованиям атомного ядра.)

Другой упомянутый в приказе сотрудник ЛФТИ теоретик Д. Д. Иваненко к тому времени также выполнил несколько работ по ядерной физике. Вскоре после открытия нейтрона он (несколько раньше В. Гайзенберга) высказал гипотезу о том, что атомные ядра состоят из протонов и нейтронов, а электронов в ядре нет [82-84].

В 1933 г. "особая группа" была преобразована в отдел ядерной физики. Его руководителем стал И. В. Курчатов. Он же заведовал лабораторией ядерных реакций в этом отделе. Много времени Игорь Васильевич посвятил изучению литературы по физике атомного ядра. Однако уже в том же 1933 г. он вплотную занялся подготовкой технической базы для выполнения задуманных ядерных работ. Было ясно, что без мощного современного ускорителя в институте немыслимо быстрое развитие ядерных исследований.