Из истории ядерной физики

Битва за элементы

Глава 1. Случайное открытие

Заниматься фундаментальными исследованиями -
все равно что пускать стрелу в небо и там,
где она упадет, рисовать мишень.

Хоумер Адкинз

60 лет назад, осенью 1961 года, в Лаборатории ядерных реакций на циклотроне У-300 начался первый эксперимент, целью которого было синтезировать 104-й элемент. Неожиданным препятствием на пути к нему стало открытие спонтанно делящегося изомера америция-242.

О трансуранах заговорили в 30-х годах прошлого столетия: в июне 1934-го очередной номер "Нью-Йорк таймс" вышел с броским заголовком "Итальянец, бомбардируя уран нейтронами, получил 93-й элемент". Итальянец, а им был Энрико Ферми, остался недоволен, и в тот же день у него состоялся тяжелый разговор с сенатором Корбино, директором Физического института в Риме, покровителем "парней с улицы Панисперна", как называли газетчики группу Ферми. Опровержения не последовало, но газетчикам разъяснили, что синьора Корбино, от которого исходила информация, неправильно поняли. Впоследствии оказалось, что заявление об открытии было поспешным.

По-настоящему 93-й и 94-й были открыты в 1940 году: первый обнаружили в каше осколков от деления урана Эдвин Макмиллан и Филипп Абельсон, другой, самый известный и востребованный, был открыт Гленном Сиборгом и его сотрудниками (при участии Макмиллана); в течение последующих полутора десятков лет Беркли оставался единственным центром в мире, где рождались новые элементы.

К тому времени, когда молодой член-корреспондент Академии наук Георгий Николаевич Флеров распрощался с Атомным проектом и переключился на синтез новых элементов, 8 трансуранов были уже открыты, и Георгий Николаевич принял это как вызов. Год спустя, когда он с молодыми сотрудниками в Курчатовском институте еще только отрабатывал методику будущих экспериментов, в Беркли открыли еще один трансуран и назвали его менделевием. Счет стал 9:0 не в нашу пользу, и Георгий Николаевич окончательно потерял сон...

Пропустим несколько лет, наполненных яркими событиями и жаркими спорами вокруг следующего "открытого" элемента. Заглянем сразу в октябрь 1961 года. Место действия - Дубна: здесь собран, отлажен и готов к экспериментам лучший в мире ускоритель тяжелых ионов. (Тот самый, кстати, что вошел в кадры фильма "Девять дней одного года", где герой Евстигнеева, вглядываясь в окошечко, кричит: "Нейтроны!")

Идет подготовка к штурму 104-го. Положение - как перед Брестским миром, все висит на волоске: 102-й как будто открыт, хотя это еще под вопросом и можно побороться за приоритет, Альбер Гиорсо в Беркли уже объявил об открытии 103-го, а классическая модель ядра предсказывает, что после 105-го или 106-го наступит конец таблицы Менделеева.

По идее все просто, арифметически даже тривиально: 94+10=104 - следовательно, при слиянии ядер плутония и неона может образоваться 104-й элемент. Но это на бумаге, на практике простенькая схемка обрастает оврагами препятствий и затруднений, как в волшебной сказке, где брошенный платок превращается в озеро, а гребень - в дремучий лес...

Шведский теоретик Юханссен определил время жизни 104-го элемента (его изотопа с массовым числом 260) в 14 миллисекунд, на них и настроена аппаратура. Георгий Николаевич в радостном возбуждении. За пультом ускорителя сидит представитель Госкомитета по атомной энергии товарищ Коньков, готовый оперативно проинформировать Старомонетный переулок о новом достижении советской науки - это будет прекрасный подарок XXII съезду партии, на котором сейчас, в эти дни принимается Программа построения коммунизма...

Открываем книгу воспоминаний С.М.Поликанова "Разрыв". Первый сигнал микромира. Взоры с надеждой направлены на "клюв самописца". Есть! Еще раз! Ошибки быть не должно... "Ставлю бутылку коньяка, Сережа, что это 104-й", - говорит Георгий Николаевич, обращаясь к Поликанову. "Сережа" - это только для Флерова, для остальных он Сергей Михайлович, правая рука Георгия Николаевича в лаборатории, его заместитель по научной работе, его первый и "нежно любимый ученик", руководитель группы, штурмующей 104-й.

Лауреаты Ленинской премии "За синтез и исследование трансурановых элементов":
С.М.Поликанов, Г.Н.Флеров, И.И.Звара и В.А.Друин. 1967 год.

Вместо плутония ставится урановая мишень. Теперь сигналы должны исчезнуть. Но... они следуют вдвое чаще... Это не 104-й. Участники эксперимента, избегая смотреть в глаза друг другу, расходятся. Акела промахнулся1...

Что дальше? Мнения учителя и ученика диаметрально противоположны. Поликанов видит в "таинственном незнакомце" предмет, достойный специального изучения. Ведь в этом и заключается задача ученого - исследовать неведомое и непонятное, не так ли? Возразить нечего. И Флеров не возражает. Ученик оперился и готов к самостоятельным полетам. В добрый путь!

Для самого Георгия Николаевича, однако, "диковинное перышко" Поликанова - досадная помеха на пути к 104-му. Он собирает новую группу, а Поликанов с единомышленниками приступает к изучению "таинственного незнакомца" на циклотроне Курчатовского института...

Таинственным 14-миллисекундным излучателем оказался давно открытый и уже хорошо изученный америций-242. Как вспоминал потом В.А.Щеголев, очевидец и участник тех событий, было ясно, что это делится какой-то изомер, но вел он себя странно. Период полураспада известного изомера америция-242 измеряется в годах, а тут… И группа Поликанова продолжала исследования в Курчатовском институте.

На сообщение о спонтанном делении изомера америция с необычно коротким периодом полураспада живо отреагировали в Беркли. Гиорсо - он возглавлял работу по синтезу трансуранов после того, как Сиборг ушел в председатели Комиссии по атомной энергии, - воспроизвел дубненский эксперимент и подтвердил и 14 миллисекунд, и природу излучателя. Теоретики оценили важность этого открытия сразу же, поскольку эффект не поддавался теоретическому объяснению.

Интуиция редко подводила Георгия Николаевича. Это был как раз тот редкий случай. В числе авторов первой публикации: С.М.Поликанов, В.А.Друин, В.А.Карнаухов, В.Л.Михеев, А.А.Плеве, Н.К.Скобелев, В.Г.Субботин, Г.М.Тер-Акопьян, В.А.Фомичёв - Георгия Николаевича, как видим, нет. Он вычеркнул себя из списка авторов. Почему? Окончательного ответа на этот вопрос тоже нет. На него не смогли ответить даже те, кто много лет работал с Георгием Николаевичем, и, казалось бы, хорошо его знал. В.А.Щеголев, в некотором смысле лучше других понимавший учителя (он, кстати, единственный, кто заметил в Георгии Николаевиче "какое-то нерастраченное отцовство"), сказал: хочешь искать причины? Не ищи! В одних случаях он вычеркивал себя из списка, говоря, что хорошая благодарность лучше плохого соавторства, но если его "забывали" - вписывал. Сложный человек был Георгий Николаевич. Предсказать, что он сделает и как отреагирует, иногда было просто невозможно. Он "обожал психологические этюды". А может быть, вспомнил, как 20 лет назад Курчатов снял свою подпись под сообщением своих учеников об открытии спонтанного деления урана? Кто знает...

Так или иначе, но Георгий Николаевич снял свою подпись, а ссылались потом на первую публикацию, и вся слава открытия нового вида ядерной изомерии обрушилась на Поликанова: "Группой Поликанова было обнаружено...", "Как показал Поликанов и другие..." Переосмыслив ситуацию, Георгий Николаевич поручает Н.К.Скобелеву поиск новых спонтанно делящихся изомеров - и что же? - в ходе поисков Николай Константинович открывает эффект запаздывающего деления ядер... Цепная реакция идей...

В.М.Струтинский - человек, открывший двугорбый барьер деления атомных ядер. В 1978 году он вместе с С.М.Поликановым был награжден Американским физическим обществом премией имени Тома Боннера и вместо денег предпочел мощный по тем временам программируемый калькулятор фирмы Texas Instruments.

Примерно в то же время, а это уже середина 1960-х годов, московский теоретик Вилен Струтинский, знакомый дубненцам еще по Курчатовскому институту, где он активно участвовал в обсуждении тематики флёровского сектора №7, разработал метод расчета так называемых оболочечных поправок к классической модели ядра - и открыл "двугорбый барьер деления", что изменило сложившееся представление о ядре как о бесформенной жидкой капле, стянутой лишь силами поверхностного натяжения, в пользу некоего структурного тела. Не только ядерные изомеры нового вида получили исчерпывающее объяснение в рамках построенной Струтинским модели, из нее также следовало, что в окрестности 114-го элемента должен быть "остров стабильности" - воодушевляющая новость для всех, кто собирался и дальше продвигаться в сторону все более тяжелых элементов!

Георгий Николаевич и раньше не очень-то верил в близкий конец таблицы Менделеева, это не входило в его планы, но стабильные трансураны? - об этом до сих пор нельзя было и мечтать. Искушение было слишком велико - и он снова поверил теоретикам. Когда им овладевала новая идея, рассказывали его сотрудники и коллеги, он превращался в вихрь, в ураган, в стихийное бедствие, и лаборатория переходила в режим чрезвычайной ситуации. Следы сверхтяжелых искали на Камчатке - стране вулканов и гейзеров, в геотермальных водах Каспийского моря у полуострова Челекен, на бескрайних просторах Монголии... В результате ничего не нашли, но, как говорил Владислав Александрович Щеголев, два месяца собиравший метеориты в пустыне Гоби, оцените размах!

Все это будет потом, а пока... Пока Сергей Поликанов и два его единомышленника отправляются в Курчатовский институт изучать "таинственного незнакомца", новая группа под руководством Виктора Друина готовится к новому штурму 104-го элемента, а Виктор Карнаухов и Гурген Тер-Акопьян возвращаются к прерванным поискам протонной радиоактивности, полные решимости ее открыть...

Много лет спустя, когда наступит время писать историю, а именно жарким майским днем 2007 года, Виктор Александрович расскажет о тех первых открытиях Лаборатории ядерных реакций. Термометры в тени будут показывать 29 градусов, а в Музее истории науки и техники ОИЯИ, что на улице академика Флерова, будет прохладно, и пришедшие на лекцию профессора Карнаухова приятно удивятся, встретив столь прохладный прием. Когда Виктор Александрович закончит лекцию и ответит на вопросы, он достанет из портфеля и передаст в дар музею новый экспонат - тот самый "телескоп пропорциональных счетчиков", на котором он и его коллеги Г.М.Тер-Акопьян, В.Г.Субботин и Л.А.Петров в 1962 году открыли ту самую "протонную эмиссию атомных ядер из возбужденного состояния". А на удивленное: "И ты столько времени это хранил?" - потеплевшим голосом ответит: "Так это же свое, родное..."

Александр РАСТОРГУЕВ,
фото из архива ОИЯИ

____________
¹ Выражение из сборника рассказов Киплинга, известного у нас под названием "Маугли" - Прим. Ред