Курчатов
Шрифт:
Было известно, что после облучения нейтронами алюминий становится радиоактивным, причем период полураспада составляет около 12 минут. И вот Игорь Васильевич с товарищами обнаруживают совершенно другое излучение — с периодом полураспада 15 часов!.. Тщательно перепроверяют результаты и наталкиваются на третье излучение! — период полураспада 2,3 минуты...
Значит при облучении обычного алюминия образуются ядра трех сортов!
Прежде всего было ясно, что новые радиоактивные ядра не могут сильно отличаться по своему заряду и массе от ядер исходного элемента и должны занимать соседние места в таблице Менделеева. Такими элементами могли быть натрий и магний. Исследователи проводят необходимый радиохимический анализ — так и есть! Обнаруживаются радиоактивный изотоп магния (период полураспада 10 минут) и натрия (период полураспада 15 часов). А каково третье вещество?
«Стараемся отделить химическим путем его от алюминия. Не удается, — рассказывал Игорь Васильевич в одной из своих лекций. — И не мудрено, ибо это вещество есть не что иное, как радиоактивный изотоп того же алюминия с периодом полураспада 2,3 минуты».
...Еще раньше в лаборатории Игоря Васильевича было установлено, что при облучении одноизотопного элемента фосфора также идут две независимые реакции с образованием радиоактивных изотопов алюминия и кремния. Так была раскрыта еще °дна тайна ядерных превращений — разветвление ядерных реакций под действием нейтронов. Но, конечно, далеко не последняя.
«Незаконный» близнец
Когда Игорь Васильевич и Лев Ильич Русинов начали опыты с облучением нейтронами брома, состоящего из смеси двух изотопов, ничто, казалось, не предвещало неожиданностей. Реле счетчика щелкало, отсчитывая частицы, излучаемые облученным бромом, уже выявились два новых радиоактивных ядра — и это было вполне закономерно: из двух устойчивых изотопов с массовыми числами 79 и 81 получались ядра с массовыми числами 80 и 82. Им и соответствовали два периода полураспада.
Наблюдения продолжались... Постепенно менялось выражение лиц у экспериментаторов. В щелчках реле они явственно чувствовали, как дает о себе знать еще одно радиоактивное ядро, которого не должнобы быть. Неожиданное появление третьего периода полураспада было либо результатом ошибки, либо... открытием. И Курчатов, и Русинов, и Мысовский еще и еще раз проверяли, нет ли ошибки. Но сомнения постепенно отпадали: обнаружен еще один элемент с периодом полураспа да 36 часов.
Решено было прежде всего по примеру того, как поступали с облученным алюминием, выделить неизвестный элемент при помощи химического анализа.
Однако никакими ухищрениями нового элемента обнаружить не удавалось. Но отрицательный результат в науке тоже зультат. В данном случае он говорил о том, что под действием нейтронов образовался не новый элемент, а третий радио активный изотоп брома.
...О странном, возбуждающем интерес эксперименте узнал весь институт. Заинтересовался им и Абрам Федорович Иоффе, хотя мысль его была занята проблемами полупроводников. Откуда появился у брома третий «незаконный» близнец?
Поначалу решили, что он возникает в результате реакции нового типа, которая проходит без захвата нейтрона а сопровождается выбрасыванием еще одного ядерного нейтрона.
Но экспериментаторы опровергли такое предположение. По расчетам теоретиков, реакция, сопровождающаяся испусканием нейтрона, должна бы требовать затраты энергии, а это возможно только при бомбардировке ядер быстрыми нейтронами. Она же, как доказали Игорь Васильевич и Лев Ильич Русинов, шла не только на быстрых частицах, но и на медленных...
Получалось, что новый изотоп по своему массовому числу... не отличается от уже исследованного. В нем столько же протонов и нейтронов, но совершенно другие свойства.
Так был сделан новый, принципиальной важности шаг в глубины атомного ядра. Оказалось, что свойства ядра зависят не только от количества частиц, но и от структуры. Ядра с одинаковым числом протонов и нейтронов, но разной структурой Курчатов назвал изомерами, а явление — ядерной изомерией.
Но какой же из изотопов брома «рождает» изомеры? Позднее установили, что бром с массовым числом 80 дает при взаимодействии с нейтронами два изотопа с периодами полураспада 18 минут и 4,2 часа.
Сейчас явление ядерной изомерии стало хрестоматийным, вошло во все учебники по ядерной физике. Оно подробно изучено, в том числе и самим Игорем Васильевичем, до конца жизни интересовавшимся судьбой своего открытия. Уже известно около сотни ядер-изомеров.
В краткой энциклопедии «Атомная энергия» так оценена эта работа И. В. Курчатова и его товарищей: «Примером выдающихся новых результатов, непосредственно связанных с развернувшимся в мировом масштабе изучением искусственной радиоактивности, может служить открытие ядерной изомерии искусственно активизированных веществ. И. В. Курчатов, Б. В. Курчатов, Л. И. Русинов, Л. В. Мысовский впервые наблюдали это явление в 1935 году в случае радиоактивного брома (Br^80). Значение ядерной изомерии в связи с вопросами структуры ядер начинает выясняться в самое последнее время».
Показательно и то, что в этом случае экспериментаторы, работавшие под руководством Игоря Васильевича, сами искали теоретическое обоснование открытому явлению. В связи с этим на одном из семинаров, где И. В. Курчатов и Л. И. Русинов докладывали о своих взглядах на процессы в ядрах-изомерах, Иоффе горячо поздравил их с успехом и высказал упрек в адрес теоретиков ядра.
— Жаль, что наши теоретики, — отметил он, — ничем не помогали экспериментаторам и им пришлось трудиться на два фронта: и выполнять сложнейшие опыты и тут же истолковывать факты. Тем знаменательнее их успех!
1935 год — поистине феноменальный по плодовитости даже для такого необычайно трудолюбивого ученого, каким был Игорь Васильевич. В этом году было опубликовано 17 его оригинальных работ. В качестве участников исследований выступали Г. Д. Латышев, Л. М. Неменов, М. А. Еремеев, И. П. Селинов, Д. 3. Вудницкий, Л. В. Мысовский, Л. А. Арцимович и другие.
О некоторых из этих ученых мы уже говорили и расскажем впоследствии, о двух же из них есть смысл рассказать здесь.
Л. М. Неменов, сын известного рентгенолога, основателя рентгеновского института, еще студентом по настоянию отца пришел в физтех. Иоффе определил юношу в лабораторию Курчатова: