Воспоминания - Андрей Сахаров

Все эти факторы тщательно анализировались. Среди тех, кто вел эти исследования в СССР — С. Герштейн, Л. Пономарев и их сотрудники. Основной вывод:

1. В чистом дейтерии нет оснований надеяться на такой выход реакции, при котором можно было бы вернуть энергию, затраченную на производство мю-мезонов.

2. В смеси дейтерия с тритием ситуация более обнадеживающая.

(Добавление 1987 г. Существуют теоретические оценки и предварительные экспериментальные результаты, дающие возможность надеяться, что в принципе не исключено, что мю-мезонный катализ явится одним из решений проблемы термоядерного синтеза (в «бридерном» варианте, о котором я рассказываю ниже в связи с магнитно-термоядерным методом решения проблемы). Реакция должна осуществляться не в жидкой фазе, как я думал в 1948 году, а в большом объеме сжатого газа.)

Экспериментальный мю-мезонный катализ в СССР изучался В. П. Джелеповым с сотрудниками (в качестве источника мю-мезонов использовался фазотрон в Дубне). В целом мю-мезонный катализ — большая область исследований, в которой занято немало людей.

В начале 1948 года сотрудник ФИАНа оптик проф. С. Л. Мандельштам (сын Л. И. Мандельштама) попросил меня произвести расчеты каких-то неравновесных процессов в плазме газового разряда, деталей я не помню. Я выполнил эти расчеты (потом они были даже опубликованы).[41] Эта работа явилась поводом для поездки в Киев на спектроскопическую конференцию, что было очень приятно. Первый в жизни полет на самолете, прекрасный город с интереснейшей архитектурой и историей, какое-то отключение от всего того, что осталось в Москве. Я ходил на некоторые заседания конференции, больше из общего любопытства, чем по деловым причинам. На конференции произошла острая стычка между ее участниками — отголосок происходивших тогда дискуссий по поводу «идеалистической квантовой химии». Критики квантовой химии утверждали, в частности, что идеалистическим является используемое в этой науке представление о суперпозиции орбит — на самом деле, если отвлечься от некоторых применявшихся тогда упрощений и «химического» языка, это было просто перенесение в химию общепризнанного в физике фундаментального квантовомеханического принципа суперпозиции состояний. Интересно, что критики идеи суперпозиции могли сказать по поводу молекулы бензола, обладающей шестерной осью симметрии, между тем как в структурной формуле — ось симметрии третьего порядка. И помнят ли сейчас об этих дискуссиях коллеги наших химиков на Западе? К счастью, в химии и, как я уже писал, в физике лженаучные атаки были не так сильны и успешны, как в биологии.

Я жил в гостинице «Украина» на углу Крещатика, по утрам под окнами пели соловьи. Моим соседом по номеру оказался Борис Самойлов (тот самый, который в 30-х годах работал на обсерватории Планетария, а потом его вместе со мной в 1942 году принимали за еврея ашхабадские мальчишки). Самойлов в это время работал в Институте физических проблем и приехал (в отличие от меня, для которого спектроскопия была лишь побочным эпизодом) с очень интересной экспериментальной работой. Борис был все таким же шумным, непоседливым, веселым, он очень развлекал меня тогда. В дальнейшем мы не встречались, я знаю, что он стал хорошим экспериментатором, добившимся известности среди оптиков. Недавно он умер.

Получилось так, что эта поездка в Киев явилась для меня «глотком свободы», последней интермедией перед двадцатью годами секретности. Вновь я попал в Киев уже с Люсей в декабре 1971 года и январе 1972 года, при совсем других обстоятельствах, в совсем другой жизни.

ГЛАВА 6

Атомное и термоядерное.

Группа Тамма в ФИАНе

Об открытии явления деления ядер урана я впервые узнал еще до войны, кажется в 1940 году, от папы. Он был на каком-то докладе, не помню чьем, и рассказал мне услышанное. Через некоторое время я прочитал на ту же тему обзорную популярную статью в «Успехах физических наук» (папа выписывал этот журнал). К своему стыду, я не вполне оценил тогда важность открытия деления, хотя и в папином рассказе, и в обзорной статье упоминалась принципиальная возможность цепной реакции — кажется, без четкого разграничения управляемой цепной реакции (которая осуществляется теперь в ядерных реакторах) и взрывной цепной реакции (которая происходит при взрыве атомного оружия). В настоящее время физические процессы, существенные при управляемой реакции, подробно описаны в открытой литературе, кое-что (с рядом недомолвок и умышленных неточностей) опубликовано и о физике ядерного взрыва. В обоих случаях происходит цепная реакция. Сущность ее сводится к тому, что при захвате одного нейтрона ядром делящегося изотопа (смысл термина напоминаю ниже) оно «делится» на два «осколка» сравнимой массы, при этом выделяется энергия и образуются два или три новых нейтрона, которые могут в свою очередь вызвать новые акты деления. Особенность цепной реакции в том, что она вызывается электрически-нейтральными частицами — нейтронами, которые не отталкиваются от атомных ядер. Поэтому реакция деления может происходить при сколь угодно низкой температуре (например, при комнатной), что отличает ее от термоядерной реакции. Наибольшее значение имеют цепные реакции, происходящие в редком изотопе урана (в уране-235) и в плутонии-239. Напомню, что атомные ядра состоят из электрически заряженных протонов и нейтральных нейтронов. Число протонов в ядре, равное числу электронов в атомной оболочке, полностью определяет химические свойства атома (а также размеры атома, его оптические свойства и т. п.). Ядра с одним и тем же числом протонов и разным числом нейтронов принадлежат одному и тому же химическому элементу, это различные «изотопы» этого элемента, при этом от числа нейтронов зависит атомный вес — точнее, массовое число — и свойства в отношении ядерных реакций. Так, в природном уране содержится 99,3 % ядер изотопа уран-238 (92 протона и 146 нейтронов в ядре) и 0,7 % ядер изотопа уран-235 (92 протона и 143 нейтрона). Массовое число в обоих случаях есть сумма числа протонов и нейтронов (238 = 92 + 146, 235 = 92 + 143). При малой энергии нейтронов (меньше 1 Мэв) реакция деления происходит лишь в уране-235 и плутонии-239, поэтому эти изотопы называются кратко «делящимися». При больших энергиях первичных нейтронов делятся и ядра урана-238. Такие «быстрые» нейтроны не образуются при процессе деления, поэтому в уране-238 цепная реакция не поддерживается (однако возможна «вынужденная» реакция деления, если быстрые нейтроны поставляются каким-то источником, например термоядерной реакцией; энергия нейтронов, образующихся в реакции D + D, равна 2,5 Мэв, образующихся в реакции D + T равна 14 Мэв[42]). В природной смеси изотопов цепная реакция оказалась возможной в специальных условиях, создаваемых в ядерных реакторах. Реакция эта — управляемая, управление реакцией крайне облегчается тем, что часть нейтронов образуется при акте деления не мгновенно, а с некоторым запаздыванием. В 1939—1940 гг. даже из того, что я выше написал, многое еще не было известно. Последняя (и очень важная) довоенная публикация, в которой обсуждается возможность управляемой и (отчасти) взрывной цепной реакции, — статья Я. Б. Зельдовича и Ю. Б. Харитона. В это время за рубежом все публикации уже прекратились.