Глава 3
ЛЕНИНГРАДСКИЙ ФИЗТЕХ – «КОЛЫБЕЛЬ СОВЕТСКИХ АТОМЩИКОВ»
Наш век называют атомным. На планете уже работают сотни атомных электростанций и еще больше строится, проектируется. «Атомное» электричество пришло в миллионы домов нашей страны, создавшей первую в мире атомную электростанцию.
Но в сознании миллионов людей сочетание слов «атомный век» связано с трагедией двух японских городов – Хиросимы и Нагасаки, с образом гигантских ядовитых «грибов», унесших тысячи человеческих жизней. Сейчас уже ни для кого не секрет, что США взорвали ядерные бомбы больше для устрашения и атомного шантажа.
Начавшаяся вскоре «холодная война» в любой момент могла перерасти в «горячую». Монопольное владение США атомным оружием представляло большую угрозу для нашей страны и всего социалистического содружества. Поэтому-то в Советском Союзе также были развернуты работы по созданию ядерной технологии и атомной промышленности. И уже в августе 1949 г. с монопольным обладанием США атомным оружием было покончено.
И можно надеяться, что голос разума, в конце концов, победит, ядерное оружие будет уничтожено, а энергия атома станет служить только мирным целям. Великий физик Альберт Эйнштейн справедливо заметил, что «открытие деления урана угрожает цивилизации и людям не более, чем изобретение спички. Дальнейшее развитие человечества зависит от его моральных устоев, а не от уровня технических достижений».
Уровень нынешних технических достижений дает возможность крупномасштабного использования энергетики, основанной на делении урана, множатся мирные «профессии» и ядерных взрывов. С помощью экспериментальных ядерных взрывов ликвидировались аварийные газовые выбросы, которые нельзя было «укротить» никакими другими средствами, увеличивалась производительность нефтяных пластов, создавались подземные газовые хранилища, искусственные водоемы и многое, многое другое. Не надо быть пророком, чтобы предсказать, что в будущем ядерные взрывы станут использоваться там, где в особо крупных масштабах необходимо перемещать огромные массы горных пород или грунта. Мирное поле деятельности у них чрезвычайно широкое.
И надо помнить, что наиболее существенный шаг, для того чтобы повернуть использование ядерной энергии на нашей планете в мирное русло, был сделан в тот момент, когда США утратили монополию на ядерное оружие.
Создание и разработка советской ядерной технологии и промышленности было делом всего народа. Но особенно важную роль сыграли ученые, возглавившие разработку научных и технических принципов проблемы. И рядом с легендарным именем Игоря Васильевича Курчатова мы по праву называем имя другого ученого – трижды Героя Социалистического Труда Юлия Борисовича Харитона. Его заслуги высоко оценило Советское правительство. Кроме трех Золотых Звезд Героя, ему присуждены Ленинская и три Государственные премии.
Ю.Б. Харитон – один из тех физиков, благодаря которым наш век и получил название «атомного».
Родился Юлий Борисович на заре века – 27 февраля 1904 г. в Петербурге. Его отец, Борис Иосифович Харитон, был известным журналистом – главным выпускающим одной из петербургских газет. Мать, Мирра Яковлевна Биренс, была актрисой Московского Художественного театра. Зиму она работала в Москве, и только летом семья имела возможность собраться на даче, которую обычно снимали на Карельском перешейке за Белоостровом.
Атмосфера в семье была гуманитарной. Дядя, в честь которого юного Харитона назвали Юлием, был ученым-историком. Так что не семья способствовала развитию у мальчика интереса к технике. Это было веяние времени. Газеты писали об электрификации и воздухоплавании, и когда отец увидел, что Юлий заинтересовался вопросами воздухоплавания, то выписал ему специальный журнал по авиации. Школу Харитон окончил в 1919 г. – пятнадцати лет от роду. Но в высшие учебные заведения в ту пору принимали только с шестнадцати. Так что когда он попытался поступить в Технологический институт, ему отказали. В 1920 г. Харитон уже студент электромеханического факультета. На втором семестре, весной 1921 г., он перешел на физико-технический факультет, организатором и деканом которого был Абрам Федорович Иоффе.
Этот блестящий ученый, физик с мировым именем, сыграл огромную роль не только в судьбе Харитона, но и многих других выдающихся деятелей науки, которыми по праву гордится наша страна. Среди его учеников академики А.П. Александров, Л.А.Арцимович, И.В.Курчатов, Н.Н.Семенов и многие, многие другие. Его заслуга не только в том, что он вырастил целую плеяду замечательных физиков, но и создал первый Физико-технический институт, который теперь носит имя А.Ф. Иоффе.
Ленинградский Физтех стал «колыбелью советской физики», от него отпочковывались многие институты страны и школа Иоффе питала их кадрами. Абрам Федорович навсегда остался в памяти советских физиков как «папа Иоффе». Он был «крестным отцом» целого поколения советских физиков, а те в свою очередь продолжили начатую им эстафету воспитания новых поколений. Ученик и один из ближайших помощников А.Ф.Иоффе – его заместитель по Физико-техническому институту, профессор Политехнического института Николай Николаевич Семенов (ему тогда было двадцать пять лет, и он стал учителем и наставником Юлия Борисовича Харитона). После первого курса он пригласил к себе Харитона и предложил стать лаборантом в новой лаборатории, которую Семенов организовывал в Физико-техническом институте. Харитон с радостью согласился. Такое же предложение Семенов сделал еще двум его сокурсникам – Виктору Николаевичу Кондратьеву и Александру Филипповичу Вальтеру.
Когда в 1924 г. торжественно отмечался первый выпуск физико-технического факультета (среди выпускников были В.Н.Кондратьев и А.Ф.Вальтер, а Ю.Б.Харитон закончил факультет на год позже), Н.Н. Семенов воздал должное этим троим энтузиастам, ставшим ядром его лаборатории.
– Моя лаборатория в Рентгеновском институте, где сейчас работают семь человек, где поставлено семь работ, где были закончены и напечатаны в Германии за этот год пять работ, – это дело не столько моих рук, сколько их: Вальтера, Кондратьева, Харитона, – сказал тогда Николай Николаевич. – Занятый делом организации Рентгеновского института в целом, я не успевал, не мог уделить достаточно времени, труда и инициативы своей лаборатории. И ее, конечно, не было бы, если бы я не встретил таких людей, как Вальтер, Кондратьев и Харитон. Я видел всегда с их стороны бесконечную преданность, я бы сказал, даже самоотверженность в деле создания лаборатории буквально из ничего. Никогда не было формального отношения к делу. Налицо всегда было сознание общности задач всей лаборатории в целом! Если надо было для нужд лаборатории бросить временно свою научную работу, они бросали ее и все силы направляли на общие задачи организации. Никогда в жизни не приходилось мне испытывать большего наслаждения, чем при этой, в полном смысле слова коллективной работе нас, четверых, они были не моими учениками, но верными, испытанными товарищами. Чтобы лучше оценил деятельность Вальтера, Кондратьева и Харитона, стоит напомнить, в каких условиях нам приходилось начинать строить свою лаборатории: в 1921 г. в маленькой комнате Политехнического института я и три студента второго курса приступили к созданию лаборатории, сложив посередине печку-буржуйку с выводом в окно трубы. Затем был водружен бак, и трое студентов с тремя ведрами ежедневно «изображали» водопровод. В этой комнате или в этом аду, не знаю, как назвать, среди дыма и холода были поставлены три работы. Тесно было ужасно. Так была заложена наша лаборатория. И все-таки в таких тяжелых условиях все три работы сразу пошли в ход. И это сделали три неопытных студента, которым я успевал помочь советом, но почти не успевал помогать руками и примером, так как было это для меня не менее героическое время организации Рентгеновского института. Не забудьте, что в это же время они успевали посещать все лекции и занятия и сдавать максимум экзаменов. Вы спросите, как же это можно было сделать? Очень просто и вместе с тем очень трудно. Недосыпая ночей, забыв обо всех удовольствиях и отдыхе.
Да, только молодость, только энтузиасты могли выдержать такие лишения. Они порой дурачились – играли в «ирокезские игры». Бросали ножики в пол лаборатории – как можно ближе к ногам. Чей ножик оказывался ближе, тот и выигрывал. А работали допоздна. Харитону далеко было добираться до дому, и он частенько оставался ночевать в лаборатории. Спал на столе. Все трое стали впоследствии крупными учеными. В.Н. Кондратьев был академиком, избирался президентом Международного союза теоретической и прикладной химии. Судьба А.Ф. Вальтера, к несчастью, сложилась трагически – он погиб в канун войны. Но вместе с товарищами успел вернуть долг своим учителям не только научными работами, но и преподавательской деятельностью. По задачнику физики Вальтера, Кондратьева, Харитона воспитывалось новое поколение физиков.
Один из философов точно заметил, что «быть человеком – значит не только обладать знаниями, но и делать для будущих поколений то, что предшествовавшие делали для нас». Трое молодых физиков дали, в свою очередь, путевку в жизнь многим замечательным советским ученым.
Оглядываясь на свою длинную плодотворную жизнь, академик Харитон говорит, что, пожалуй, самое большое удовлетворение ему доставила работа в лаборатории:
– Испытываешь необыкновенное возбуждение, подъем всех душевных сил, когда тебе удается подметить какое-то явление, описать, выразить в виде формул и, наконец, понять суть. Такое же чувство тебя охватывает, когда делаешь какой-то эксперимент и вдруг получаешь совсем не то, что ожидал. Это неожиданное столкновение с тайной словно электризует тебя, заставляет собрать все силы, чтобы проникнуть в нее и решить загадку.
Один из этих «моментов истины», по счастью, открылся Юлию Борисовичу в первой же самостоятельной научной работе. Тогда он исследовал явление конденсации металлических паров на холодной поверхности. В эксперименте в сосуде помещалась сильно охлажденная пластинка, которая кверху постепенно теплела, а сбоку с проволочки за счет электрического разогрева испарялся кадмий. Харитона интересовал характер поведения критической температуры, при которой пары металла начинали оседать на холодную поверхность. Было известно, что такая температура существует. В результате опытов Харитона оказалось, что она зависит от плотности паров – чем она больше, тем выше и температура конденсации. Теория этого явления была построена физтеховским теоретиком Я.И. Френкелем. Он обладал поразительной способностью видеть глубину вещей, и общение с ним было очень полезным для начинающего физика. Потом Харитон, слегка «созрев», вместе со своим другом, нынешним академиком А.И. Шальниковым, развил ее дальше. Впоследствии работа оказалась весьма полезной и в практическом плане для разработки технологии производства полупроводников. Но для самого Харитона главным было то потрясение, которое он испытал в момент озарения. Искомая зависимость вдруг зримо открылась ему изящной дугой, протянувшейся от одного края пластинки к другому. Ради таких мгновений стоило жить, стоило становиться физиком.
Вскоре произошла первая встреча Харитона и с загадочным явлением, на первый взгляд казавшимся просто абсурдом. Как-то в разговоре Николай Николаевич Семенов сказал: «Вот, известно, что фосфор светится в темноте, хорошо бы посмотреть, не усилится ли свечение при малом давлении?» Харитон в 1926 г. вместе с аспиранткой Зинаидой Вальта решил проверить это предположение.
В хорошо отвакуумированный сосуд они поместили кусочек фосфора и по тонкому капилляру стали напускать туда кислород. Харитон ожидал, что сначала появится слабое свечение, которое по мере поступления кислорода будет усиливаться. Но сначала… вообще никакого свечения не было. Давление повышается, а света нет?! А потом вдруг свечение появилось и осталось стабильным, хотя кислород в сосуд продолжал поступать.
Это просто поразило экспериментаторов. Чтобы убедиться, что наблюдается не случайность, а закономерность, Харитон и Вальта напустили кислород, чуть-чуть не доведя до критической точки, с которой начиналось свечение. И оставили фосфор в таком положении на два дня. Никакой реакции не произошло. Но затем, как только был открыт кислородный кран, свечение мгновенно появилось. Что это за порог, за которым появлялось свечение, пока оставалось необъяснимой тайной. Удивительным было и то, что, когда до поступления кислорода в сосуд вводился химически инертный газ аргон, который, по идее, не мог оказывать никакого влияния на ход реакции, свечение возникало даже при меньшем давлении кислорода.
Открытые явления были настолько парадоксальны, что один немецкий химик, Боденштейн, напечатал статью, в которой категорически утверждал: Харитон и Вальта ошиблись, такого явления не может быть. А Боденштейн был в то время «столпом» химической кинетики. И авторитет его был весьма высок. Тем не менее, через некоторое время ему пришлось признать, что ошибался он, а не молодые советские физики.
Открытие явления в дальнейшем легло в основу созданной Н.Н. Семеновым теории разветвляющихся цепных реакций, за которую он был в 1956 г. удостоен Нобелевской премии. Тщательная, убедительная, безупречная в экспериментальном отношении работа Харитона и Вальта стала первым толчком к созданию этой весьма важной для современной химии и ядерной физики теории. На своей монографии «Цепные реакции», выпущенной в 1934 г., Николай Николаевич Семенов сделал дарственную надпись: «Дорогому Юлию Борисовичу, который первый толкнул мою мысль в область цепных реакций».
Наличие загадочного «порога» начала свечения фосфора объяснялось тем, что экспериментаторы столкнулись с разветвляющейся цепной химической реакцией. Ход ее регулируется так называемыми активными центрами – промежуточными продуктами реакции. Входе реакции они размножаются, но идет и процесс их гибели, когда активные центры «прилипают» к стенке сосуда. И все дело в очень тонком балансе рождения и гибели активных центров. Как говорил герой Диккенса мистер Микобер: «Если вы зарабатываете двадцать шиллингов и тратите девятнадцать с половиной, то жизнь ваша будет счастлива, а если тратите двадцать с половиной, то кончите в долговой яме».
Так же в эксперименте Харитона: если активных центров в реакции кислорода с парами фосфора рождалось меньше, чем гибло на стенках, то реакция затухала, не разгоревшись – свечения не было. Но стоило чуть увеличить давление газа и тем самым затруднить гибель активных центров, они начинали стремительно размножаться. Цепная теория объясняла загадочный резкий переход от почти полной инертности реакции к быстрому «взрыву».
Заглядывая вперед, скажем, что использование ядерной энергии в атомных реакторах и при ядерных взрывах также основано на цепной реакции. Только здесь активными центрами являются нейтроны.
Сам Харитон вплотную займется такими цепными реакциями позднее. Со временем ядерная физика и техника станут главным делом его жизни. А первый шаг в этом направлении, как потом выяснится, он сделал… еще первокурсником.
После первого курса Абрам Федорович Иоффе многим своим студентам давал задание на каникулы. Харитона он попросил детально разобраться в классических опытах Эрнеста Резерфорда по рассеянию альфа-частиц различными веществами, которые привели его к открытию ядер атомов. Это задание и стало для Харитона своеобразным введением в ядерную физику.
А.Ф. Иоффе сыграл не последнюю роль и в том, что Харитон в 1926 г. был послан на два года в научную командировку в Кембридж в знаменитую Кавендишскую лабораторию, которую в то время возглавлял Резерфорд. Добрые отношения с ним А.Ф. Иоффе и П.Л. Капица установили во время зарубежной поездки в конце 1921 г., когда они посетили многие лаборатории для возобновления контактов, закупки оборудования и научной литературы. Тогда А.Ф. Иоффе попросил Резерфорда принять П.Л. Капицу на стажировку в свою лабораторию. Резерфорд вежливо отказал:
– Рад бы, но, к сожалению, нет свободных вакансий.
На этом, может быть, дело и отложилось бы до более благоприятных времен, если бы не вмешался в разговор сам Капица:
– Простите, профессор, с какой точностью вы делаете свои эксперименты?
– Наверное, процента три, – недоуменно ответил Резерфорд.
– А сколько человек у вас работает в лаборатории?
– Человек тридцать.
– Так не могу ли я находиться в пределах вашей ясности? Тогда вы не заметите, что я у вас работаю, – весело сказал Капица.
Резерфорда, который прекрасно понимал и очень ценил юмор, это пленило и, рассмеявшись, он согласился взять Капицу на стажировку. Это открыло дорогу в Кавендишскую лабораторию и другим советским физикам.
В 1925 г. П.Л. Капица, к тому времени уже ставший любимцем Резерфорда, предложил во время своего приезда в Ленинград молодому Харитону подумать о командировке в Кембридж. Он брался рекомендовать его Резерфорду. А.Ф. Иоффе поддержал эту идею. Так в 1926 г. Харитон очутился в Англии. Кембридж в ту пору был мировым центром зарождающейся ядерной физики, а лаборатория Резерфорда лучшей в этой области.
Сила лаборатории состояла скорее в глубоких передовых идеях, чем в сложном оборудовании. Впервые подвергался атаке атом, казавшийся химикам неразрушимым – вечным, и даже само его ядро. Большая часть опытов производилась путем утомительного подсчета числа световых вспышек, получающихся при попадании альфа-частиц на кристаллик сернистого цинка. И Харитона привлекла именно эта сторона экспериментов. Выполненная им работа заключалась в определении чувствительности человеческого глаза к слабым потокам света. Оказалось, что зрительное ощущение возникает уже при попадании всего около пятнадцати фотонов (квантов) зеленого света. Потом СИ. Вавилов еще более снизил «порог» чувствительности глаза. Была в работе и большая физическая часть. Харитон установил, что в свет переходит четверть энергии, которую альфа-частицы отдают кристаллу сернистого цинка. Но непосредственно свечение исходит из атомов примеси, составляющих гораздо меньшую долю материала кристалла. Отсюда был сделан вывод, что энергия, отданная кристаллу, мигрирует, как-то перемещается по кристаллу, пока не находит атом примеси, где возможно превращение энергии в свет. Этот вывод Харитона, особенно смелый в двадцатых годах, специально отмечен в монографии Резерфорда и его коллег.
Надо сказать, что Резерфорд благожелательно отнесся к тому, что молодой советский ученый занялся не самой ядерной физикой, а такой своеобразной физико-физиологической проблемой. Предоставление свободы исследований было в духе Кембриджа.
Сам Резерфорд не раз говорил, что не мешает сотрудникам лаборатории заниматься любой «ерундой». Если человек стоящий, он обязательно обнаружит что-то дельное.
Такой подход отличался от того, к которому привык Харитон в школе Иоффе. Абрам Федорович нередко сам определял направление исследований своих сотрудников, активно стремился соединить физику с техникой, подталкивал молодежь в «целинные области», например, только зародившиеся в то время исследования полупроводников, нередко входил в детали экспериментов, помогал советом.
В Кембридже советами не баловали, но многому учили сама обстановка лаборатории, атмосфера переднего края мировой науки, встречи с видными физиками. В непосредственном контакте Харитон, например, работал с заместителем Резерфорда по лаборатории – Джеймсом Чедвиком, получившим позднее Нобелевскую премию за открытие в 1932 г. нейтрона. Впоследствии, в 1943–1945 гг., Чедвик возглавлял группу английских ученых, работавших в секретной лаборатории США в Лос-Аламосе над проектом атомной бомбы. Но и во время стажировки Харитона Чедвик был уже видным ученым, и общение с ним и другими сотрудниками Кавендишской лаборатории многое дало молодому физику.
Больше всего Харитона поразила простота экспериментальных средств и методик, которыми пользовался сам Резерфорд и его школа. Резерфорд был поистине гениальным экспериментатором в придумывании и поощрении простых по методике работ. В Кембридже Харитон почувствовал, и это «въелось» в него на всю жизнь, что если хорошо подумать, то можно все-таки решить проблему простыми средствами и с небольшими затратами. Надо делать не просто экспериментальную установку для проверки своей идеи, а делать ее как можно проще. В поисках этой простоты сама идея и физика эксперимента становятся гораздо яснее.
Немалое значение для Харитона имело и общее расширение кругозора. Это была пора его молодости, когда он жадно вбирал все новое. На приобретенном мотоцикле он объездил почти всю Англию. Лето 1927 г. провел во Франции, где жизнь была подешевле. Запомнилось ему благодаря этому мотоциклу и появление на политической арене Черчилля. Он тогда стал министром финансов и увеличил налоги. Поднялась цена и на бензин, что больно ударило по тощему карману Харитона. Но тем не менее поездки он не прекратил. Много фотографировал, активно интересовался окружающей жизнью, а не замыкался только в науке. Ему чрезвычайно интересно было знакомство с зарубежной обстановкой, политической ситуацией на Западе. К хорошему знанию немецкого теперь прибавилось улучшенное знание английского и французского языков, что также немаловажно для ученого.
В Ленинград он вернулся повзрослевшим, набравшимся и научного и житейского опыта. Вскоре изменилась и его личная жизнь. Он встретил обаятельную душевную Марию Николаевну. Она была балериной и Харитон, впервые увидев ее на сцене, сразу же влюбился. Потом случай свел их вместе в доме общих знакомых. Только смерть Марии Николаевны в 1977 г. разорвала их долгий гармоничный союз.
Вернувшись на родину, Харитон решил круто изменить направление своей научной деятельности. В первую очередь, на это повлияло то, что он увидел за рубежом, в Германии. По просьбе формировавшегося в Харькове Физико-технического института Харитон принимал в Голландии закупленное оборудование и был проездом в Берлине. Его насторожил поднимающий голову фашизм. Знакомые немцы отмахивались – ерунда, над ними же все смеются, это временное увлечение пройдет. Харитон отнесся к этому более серьезно. Ему показалось, что не исключено столкновение капитализма с социализмом, и захотелось заняться чем-то практически полезным для своей Отчизны.
Патриотизм, высокая гражданственность у Харитона никогда не были показными. Всю его жизнь они реализовались в делах и поступках. Тогда, вернувшись из Европы в Советский Союз, он решил организовать лабораторию взрывчатых веществ. В проблеме было много неясного, и он подумал, что своими работами он сможет помочь укреплению обороноспособности страны.
Взрывчатые вещества, химические реакции, приводящие к взрыву – вот новое поле деятельности Харитона и созданной им лаборатории. Сначала она была в Физико-техническом институте, а после организации Института химической физики вошла в его состав.
До работ Харитона был накоплен обширный экспериментальный материал по взрывным явлениям. Однако теория в основном рассматривала энергетические характеристики взрыва. Было известно, сколько энергии выделится при превращении взрывчатого вещества в продукт взрыва, как правило, в углекислоту, водяные пары и азот. Эмпирически было известно, с какой скоростью (шесть-восемь километров в секунду) распространяется взрывная волна по заряду, и можно было рассчитать, за какое время заряд превратится в горячий газ. Но не было известно, да и мало интересовало предыдущие поколения исследователей, какие именно сложные химические соединения, из которых состоит взрывчатое вещество, превращаются в простые молекулы углекислоты, воды, азота и другие. За какое время, при какой температуре и давлении происходит это превращение? Каким образом химическая реакция передается от одного слоя к другому? Какое воздействие необходимо для того, чтобы начался взрыв?
Харитон исходил из общепринятой схемы распространения детонации, предусматривающей сжатие взрывчатого вещества ударной волной и последующую химическую реакцию, вызванную нагреванием при сжатии. Но сжатое вещество может расширяться и при этом остыть, не прореагировав химически. Если скорость реакции мала, то время ее развития слишком велико. Детонация затухает. Харитон высказал принцип, согласно которому для детонации заряда нужно, чтобы время разлета сжатого вещества превышало время реакции. В свою очередь, время реакции зависит от свойства вещества, давления и температуры, и наоборот – давление и температура зависят от свойств вещества. Кроме того, время разлета находится в зависимости и от диаметра заряда!
Отсюда следовал важнейший практический вывод: одно и то же вещество может быть почти инертным и не взрываться, если его взять в виде тонкого цилиндра, например, в лабораторных испытаниях. Но, тоже вещество способно полноценно взрываться (детонировать), будучи взято в виде большого заряда – например, в авиабомбе весом в одну тонну или больше. Разработанная Харитоном идея позволила понять причину трагического взрыва в 1921 г. нескольких тысяч тонн аммиачной селитры, скопившихся на одном немецком заводе. Аммиачная селитра считалась инертным веществом, и с ней соответственно и обращались. Но в большой массе, когда время разлета стало очень большим, могла возникнуть детонация.
В первые месяцы Великой Отечественной войны в лаборатории Харитона много внимания было уделено созданию детонатора мгновенного ударного действия для противотанковых гранат с взрывчатым веществом. Из осажденного Ленинграда он уехал с одним из последних эшелонов. В Казани, куда эвакуировался Институт химической физики, Юлий Борисович пробыл очень недолго, его вызвали в Москву. Он был прикомандирован к одному из институтов Наркомата боеприпасов и до конца войны участвовал как в работах по боевому использованию суррогатированных взрывчатых веществ, так и в разработке кумулятивных гранат и снарядов. За эти работы Харитон был удостоен первой своей правительственной награды – ордена Красной Звезды.
Игорь Васильевич Курчатов, став руководителем атомной программы, сразу привлек Харитона к наиболее ответственной части работ.
Выбор Курчатова был не случаен. Они были знакомы еще с 1924 г. и особенно тесно сблизились в конце тридцатых годов, когда оба включились в работы по ядерной физике.
Надо сказать, что не только в двадцатые годы, но и позже, в тридцатые, ядерные исследования казались чистой наукой. В 1932 г. Резерфорд сказал, что только фантасты могут думать о применении ядерной энергии. До конца своей жизни (он умер в октябре 1937 г.) Резерфорд придерживался этого категоричного мнения. Известно, что в 1934 г. он буквально выгнал из своего кабинета Лео Сцилларда, который пришел к нему с идеей цепной реакции с размножением нейтронов. Обиженный Сциллард назло Резерфорду получил патент на изобретение. Позднее, после войны, правительство США купило этот патент у Сцилларда за двадцать тысяч долларов.
Абрам Федорович Иоффе в отличие от Резерфорда не был пессимистом в отношении использования ядерной энергии. Свойственная ему глубокая интуиция подсказывала, что именно в этой области физики предстоят крупнейшие прорывы в понимании основных свойств материи. А это, как не раз показывала история, должно вызвать и крупные сдвиги в технике, и в частности, в энергетике, которая всегда привлекала внимание Иоффе.
Поэтому, несмотря на то, что институт и лично Иоффе подвергались сильной критике за «академическое» увлечение чистой физикой, Иоффе постоянно оказывал поддержку исследованиям атомного ядра. Более того, чтобы ускорить организацию этих работ, на некоторое время лично возглавил отдел, ведущий ядерные исследования. Заместителем его стал И.В. Курчатов. Позднее в Академии наук СССР была создана «урановая комиссия», в которую вместе с несколькими академиками вошли Курчатов и Харитон.
Мы уже говорили, что к ядерным цепным реакциям Харитон приблизился, по сути, еще в своих экспериментах с фосфором, поэтому открытие деления урана под действием нейтронов вызвало у него живейший интерес.
Забросив другие дела, он вместе с автором этого очерка, Я.Б.Зельдовичем, лихорадочно стал выяснять новые пути, новые возможности, которые теперь открывало деление урана.
Замечательным был даже не сам факт, что тяжелое ядро способно «развалиться» на две части, и что при этом выделялась энергия в двадцать-тридцать раз большая в сравнении с известными ранее радиоактивными процессами. Еще более интересным было то, что при каждом распаде рождалось от двух до трех нейтронов, которые, в свою очередь, могли «разбивать» следующие ядра.
Значит, открылась принципиальная возможность цепной ядерной реакции, в которой один нейтрон, вызвав деление, приводит к появлению, например, двух нейтронов, в следующем цикле появится уже четыре нейтрона и т. д. Становилось в принципе возможным осуществление ядерного взрыва. В научной литературе было высказано даже предположение, что извержения вулканов являются природными ядерными взрывами. Однако вскоре выявилась довольно сложная картина.
Знаменитый физик – отец квантовой механики Нильс Бор – высказал предположение, что медленные нейтроны делят только редкий (0,7 %) изотоп уран-235, а основной изотоп (99,3 %) уран-238 делится только при действии быстрых нейтронов, захватывая при этом без деления медленные нейтроны и особенно сильно – нейтроны промежуточной энергии. В работах 1939–1941 гг., опубликованных в «Журнале экспериментальной и теоретической физики» и в обзоре, напечатанном в журнале «Успехи физических наук», Харитон (вместе с Зельдовичем) с позиций цепной теории анализирует условия осуществления ядерной реакции. Оказывается, что природный уран – ни редкий, ни основной, ни в виде металла, ни в виде окиси – не поддерживает цепной реакции.
В следующей работе тех же авторов анализировались условия реакции в смесях природного урана с замедлителями и прежде всего с водой. Но ответ оказался снова отрицательным.
Тогда был поставлен вопрос о необходимости найти другие замедлители, которые не захватывали бы нейтроны. Таким замедлителем мог бы стать гелий, но применить этот газ технически трудно. В настоящее время хорошо известно, что подходящими замедлителями стали тяжелая вода и сверхчистый графит (углерод). В обзоре Харитона и Зельдовича эти вещества упоминались предположительно потому, что не были известны с необходимой точностью их свойства. Для успешного осуществления цепной реакции с помощью графита понадобилась дополнительная идея применения урана в виде цилиндров (блоков). Идея эта была выдвинута в США итальянским физиком Энрико Ферми, а в СССР независимо (работы в тот период были секретными, как в США, так и в СССР) – советскими физиками И.И. Гуревичем и И.Я. Померанчуком.
Другой путь к осуществлению ядерной цепной реакции состоит в разделении изотопов, т. е. в получении либо чистого урана-236, либо урана, обогащенного изотопом урана-235, с содержанием в несколько процентов вместо 0,7 процента в природном уране.
Надо сказать, что за несколько лет до возникновения урановой проблемы Харитон рассмотрел вопрос о разделении воздуха на кислород и азот с помощью ультра центрифуги за счет использования разности их молекулярного веса. Тогда же он подсчитал энергетические затраты и необходимый размер оборудования. По довоенным масштабам размеры завода казались чрезвычайно большими.
Эта идея и расчеты были немедленно применены к разделению изотопов урана, точнее, их газообразных соединений. Однако впервые промышленное разделение урана было произведено иначе, на основе разной скорости перетекания тяжелого и легкого изотопа через пористые перегородки (так называемый диффузный метод). В последнее время промышленность снова обращается к ультра центр и фу гам, в соответствии с тем (на что в свое время указал Харитон), что в этом методе минимальны необходимые затраты энергии. Из печати известно, что ряд фирм в США и один из крупных западноевропейских концернов работают над разделением изотопов с помощью центрифуг. Все технические данные этих работ строго засекречены.
В третьей работе Харитона и Зельдовича рассматривался вопрос об устойчивости ядерных реакторов, были выявления факторы (запаздывающие нейтроны), резко облегчающие регулирование реактора. По существу, в этой работе одновременно начато выяснение тех условий, которые нужно создать для того, чтобы получить полноценный ядерный взрыв.
Когда Харитон узнал о том, что американцы взорвали экспериментальное устройство, первое чувство, которое он испытал, была досада. Советская физика в теоретическом плане к этому была, по сути, готова еще в канун войны.
Как известно, война вызвала перерыв в ядерных исследованиях. В первый, наиболее тяжелый период 1941 г. естественно было стремление ученых работать над вопросами, имеющими прямой и быстрый выход, в частности по совершенствованию существующей боевой техники, и мы знаем, что Харитон работал именно в этой области.
Однако в дальнейшем появилась возможность начать в нарастающем темпе работы по освоению ядерной энергии и созданию ядерного оружия. Во многом благодаря базе, заложенной в предвоенные годы, советская физика без всякой помощи извне сумела быстро решить сложную атомную проблему. И Юлий Борисович Харитон по праву может гордиться своей работой в этой области.
Крупного ученого-организатора разглядел в Харитоне Курчатов. До этого считалось как-то само собой разумеющимся, что «стезя» Харитона – это лишь научные исследования. Его облик, характер как-то не вязались со сложившимся представлением об ученом-организаторе. Сам Курчатов по складу характера был полной противоположностью Харитону. Но он сумел разглядеть, что за мягкостью Харитона – железная воля, за неумением просить за себя – полная самоотдача общему делу, за добротой, интеллигентностью – принципиальность, неспособность идти на компромисс с совестью. Глубокие знания, аналитический ум, редкостная работоспособность Харитона были видны всем. Курчатов предложил ему возглавить один из самых важных, ответственных участков работы, и, как теперь всем ясно, не ошибся в своем выборе.
Курчатова и Харитона связывали очень теплые, дружеские отношения до самого последнего дня жизни Игоря Васильевича. Да и умер он на руках у Харитона в буквальном смысле этого слова. Юлий Борисович тогда лечился в подмосковном санатории «Барвиха», и Курчатов приехал его навестить. Был оживлен, говорил о предстоящей поездке во Францию. Вдруг умолк на полуслове во время беседы на садовой скамейке и тяжело привалился к плечу Харитона…
Юлий Борисович и другие соратники Игоря Васильевича продолжили дело Курчатова. Наша страна имеет надежный ракетно-ядерный щит.
Труд коллектива, которым руководит Харитон, в целом направлен на решение определенных технических задач. Однако Харитон добивается высочайшего научного уровня всей работы. В коллектив равноправно входят конструкторы, и объединение теоретической, экспериментальной и конструкторской работы приносит замечательные результаты.
Разработка обычных боеприпасов и взрывных устройств ведется в основном эмпирически, промышленному изготовлению предшествует испытание значительного числа образцов. Иначе обстоит дело в случае ядерных взрывов: по понятным причинам еще до взрыва необходимо полностью рассчитать теоретически все многообразные процессы, происходящие при этом. Сюда относятся и физические процессы, переводящие делящиеся вещества в надкритическое состояние. Следующим этапом является сам ядерный взрыв. Здесь необходимо определить ожидаемое выделение энергии, наконец, внешние проявления взрыва – ударная волна, тепловое излучение, радиоактивные излучения.
В ходе решения практической задачи Харитон и его сотрудники развили количественную теорию взрыва, теорию поведения вещества при сверхвысоких давлениях и температурах. Теория эта основана на лабораторных и полигонных экспериментах с использованием наиболее совершенной техники исследования быстрых процессов. С участием математиков развиты методы расчета, использующие электронно-вычислительные машины.
Сам Юлий Борисович до сих пор, несмотря на почтенный возраст, трудится с завидной работоспособностью. В восемь утра он уже на работе. Днем получасовой перерыв на обед. И вновь работа – обычно до десяти часов вечера. Положенный ему двухмесячный отпуск он никогда не использует полностью – больше месяца не отдыхает. И вообще, никаких поблажек себе не дает. Харитон живет по очень жестким, твердым принципам для самого себя. И в то же время он очень доброжелателен, терпим к другим людям, чужому мнению. Он никогда ничего не попросит для себя или своей семьи. Это для него, как говорят в народе, нож острый, но для дела поднимется на любой уровень и добьется, чтобы вопрос был решен правильно.
Еще в довоенные годы Харитон работал заместителем главного редактора «Журнала экспериментальной и теоретической физики», старейшего и до сих пор наиболее авторитетного физического журнала в нашей стране. На этом посту, как и в лаборатории, ярко проявились и стремление Харитона доводить до полной, кристальной ясности всякий рассматриваемый вопрос, и настойчивость без придирчивости, и глубокий интерес к физической сути, широкие познания. Очень многие физики – авторы статей до сих пор благодарны Харитону за его замечания, всегда доброжелательные и полезные.
В коллективе, которым руководит Юлий Борисович, бытует термин «Юбизм» (от инициалов Харитона). Это понятие включает в себя, прежде всего, четкость, аккуратность, если хотите, педантизм в оформлении всех документов. Въедливость в решении неясных вопросов, жесткое пресечение всех попыток положиться на пресловутое «авось». Жизненный опыт научил его: в работе надо фиксировать и ошибки. Список ошибок не менее важен, чем список достижений. Право на ошибку есть у каждого человека. Но так как это вещь неприятная, их очень часто забывают. А важно, чтобы ошибки не повторялись.
Начиная новую работу, надо припомнить старые ошибки, чтобы не поскользнуться на них.
– Харитон – удивительный человек, – так охарактеризовал Юлия Борисовича друг его юности и всей жизни академик А.И. Шальников. – Его единственный недостаток в том, что у него нет недостатков. Он подвижник. Работает столько, сколько нормальные люди не могут работать. Никогда не отдыхает. Если ему надо что-то сделать, то пока не поставит точку, он спать не ляжет. Если он дал «добро»– это штамп высокого качества, настоящей добротности.
Когда Харитон брался за какое-то дело, то обязательно стремился делать его как можно лучше. Помню, мы вместе учились играть на рояле. Музыкальными талантами, как выяснилось, оба не обладали. Но я начал заниматься чуть раньше и был более продвинут в этой области. Это не оставляло его равнодушным. Ион занимался с колоссальным упорством, чтобы не быть «отстающим». Харитон фантастически аккуратный чела век. Всегда ровный, спокойный, он все неприятности прячет внутрь себя. Это хорошо для окружающих, но плохо для него самого.
Возможно, со слов Шальникова и из нашего рассказа читатель может сделать вывод, что «Харитон подобен флюсу» – его интересует лишь наука. Нет. Он – человек широкого кругозора. Его очень интересует литература, искусство. Это еще от семьи, с юности. Отец его в первые годы после революции был директором ленинградского Дома литераторов. Старшая сестра – Лидия Харитон – занималась художественными переводами с немецкого, была участницей известного литературного кружка тех времен – «Серапионовы братья». О ней тепло пишет в своих мемуарах Каверин.
Когда бывает свободное время, Юлий Борисович стремится попасть в театр. Не пропускает хороших художественных выставок.
Каких-то особых увлечений, того, что сейчас называют хобби, у него нет. Разве что фотография, которой он также увлекается с детства. И, пожалуй, пешеходные прогулки. Он любит много ходить.
Очень интересуется Харитон биологией, генетикой, политикой, экономикой и социальными проблемами.
С 1950 г. он неизменно избирается депутатом Верховного Совета СССР. Как ко всему, что он делает, к своим обязанностям депутата Юлий Борисович относится очень добросовестно и со свойственной ему педантичной настойчивостью добивается выполнения наказов своих избирателей.
Юлий Борисович очень отзывчив на чужую беду. И бывает счастлив, когда ему удается помочь людям. И он делает это ежедневно, тихо, незаметно, без помпы. Так же, как делает он свое основное дело.
Для Харитона жить – это, прежде всего, значит служить людям, Родине.