малыми дозами они отдают свою энергию. И причина здесь та, что по радиоактивной лестнице путь ядер к устойчивости невообразимо долог.
Когда наш юный читатель, сделав уроки, бежит играть в футбол, он скачет по лестнице сразу через две— три ступеньки. Иные ловкачи ухитряются перемахивать и через пять — шесть ступенек! Разумеется, нижней лестничной площадки они достигают куда раньше, чем степенные старушки, которые не спеша ступают на каждую ступеньку,
А почему бы ядрам тоже не попробовать «скакать через много ступенек» лестницы радиоактивности?
Нечто подобное иногда случается.
Может ли ядро урана «перескочить» через промежуточные состояния на пути к устойчивости? Да, но тогда, вместо того чтобы отдавать свое вещество и энергию «через час по чайной ложке», оно должно сразу отколоть от себя порядочный кусок. Тогда и энергии сразу выделится много.
В 1939—1940 годах советские ученые Г. Н. Флеров и К. А. Петржак доказали, что такое самопроизвольное раскалывание урановых ядер бывает. Оно ведет гораздо «ниже», чем лестница радиоактивности, и превращает урановое ядро в два ядра, каждое из которых гораздо легче ядра свинца. Но происходит это явление чрезвычайно редко. Чтобы в куске урана половина всех его атомных ядер сами собой раскололись, надо ждать сотни миллиардов лет! Урановое ядро — не особенный любитель «скакать через ступеньки», лишь в редчайших случаях борьба его внутренних сил приводит к столь резкой перестройке, как расщепление.
Тогда, может быть, есть способ как-нибудь заставить урановое ядро делиться? Что, если стрельнуть в него быстрым электроном? Он не пробьет брони электронной оболочки, а если и пробьет, то дойдет до ядра слишком слабеньким. Ударить в ядро протоном или другой тяжелой электрически заряженной частицей? Не выйдет. 92 протона уранового ядра совместными усилиями без труда оттолкнут пришельца прочь.
А если запустить в ядро нейтроном? Вот это другое дело! Электрическое поле нейтрону не преграда. Попав в ядро, он может легко проникнуть внутрь. И в некоторых случаях нейтрон, очутившийся в ядре, способен расщепить его, рассечь на два более легких ядра.
Убедившись в этом, физики распахнули двери в новую эру истории человечества — эру атомной энергии.
На музейной витрине под стеклом — невзрачные, ничем не примечательные с виду камни. Они похожи на булыжники, которыми мостят мостовые. Но поднесите к ним счетчик радиометра — и вы услышите в наушниках пулеметную дробь щелчков. Перед нами радиоактивное сырье. Уран...
Что это за металл, в чем секрет его столь громкой в паши дни славы?
Многим читателям ответы на такие вопросы известны, но мы все же вкратце напомним физическую сущность процессов в урановых ядрах, бомбардируемых нейтронами.
В природе существуют три разновидности урана—три изотопа: уран-234, уран-235 и уран-238. Протонов в атомном ядре каждого из них одинаковое число — 92.
Различаются же ядра разных изотопов количеством нейтронов.
Легче всего делится нейтронами уран-235. Однако в природе его очень мало — всего 7 граммов на килограмм естественного урана. И выделить уран-235 чрезвычайно трудно. На специальных заводах газообразные соединения урана многократно пропускаются через тонкие пористые перегородки. В конце концов, благодаря еле уловимому различию в весе атомов соединения неодинаковых изотопов металла оказываются в разных местах установки. Это очень дорогой и трудоемкий процесс, но техникой он вполне освоен.
Итак, в нашем распоряжении кусочек урана-235. Вот пришедший откуда-то нейтрон попал в одно из его бесчисленных атомных ядер и застрял там. На этот раз ядро удобно представить себе в виде круглой капли «ядерной жидкости». Очутившись в ней, нейтрон тотчас «потерял в весе», а освободившейся энергией привел каплю-ядро в возбужденное состояние. В капле нарушилось равновесие, начались быстрые нарастающие колебания. Они «раскачали» ядро, которое из-за этого потеряло сферическую форму, удлинилось. А тогда электрическое отталкивание протонов (оно, как мы помним, действует и на далеких расстояниях) начало одерживать верх над ядерным притяжением нуклонов. Капля вытянулась, пала похожа на разделяющуюся амебу, которую вы видели в учебнике естествознания. И вот уже исчезла ниточка, связывавшая обе части. Большая капля превратилась в две маленькие. Урановое ядро разделилось на осколки, на ядра других, более легких и устойчивых элементов.
Гонимые электростатическим отталкиванием протоков, ядра-осколки стремительно разлетелись в разные стороны и растолкали окружающие атомы.
Маленькая, на первый взгляд, подробность: при делении освободилось несколько нейтронов. В образовании ядер-осколков они оказались попросту лишними, как бы строительным отходом. Но это — факт огромной важности. Именно благодаря освобождению «лишних» нейтронов делается возможной так называемая цепная реакция деления урановых ядер и выделение громадных количеств атомной энергии. Ведь выпущенные на волю «лишние» нейтроны способны расколоть другие урановые ядра, те при последующих делениях, в свою очередь, рождают новые свободные нейтроны и т. д.
Правда, в небольшом куске урана цепочка последовательных делений ядер быстро оборвется. Многие из нейтронов, получивших свободу, уйдут за пределы маленького куска, не успев ничего сделать.
Что ж, попробуем соединить два малых куска урана-235 в один достаточно большой. Тогда от первого самопроизвольно разделившегося ядра начнется нарастающая лавина расщеплений. Энергии выделится уже настолько много, что она разрушит, раскрошит металл. Произойдет небольшой взрыв, «хлопок», который разорвет большой кусок урана на маленькие. Однако в маленьких крошках металла цепная реакция тотчас оборвется: охватить все вещество она не сможет.
А если не дать урану сразу развеяться? Если соединить его малые и потому безобидные куски внутри какой-то очень прочной оболочки? Тогда лавина ядерных делений не оборвется, едва начавшись. За миллионную долю секунды она охватит весь объем урана, вызовет колоссальное число делений и мгновенно освободит энергию в десятки и сотни миллионов киловатт-часов. Произойдет ядерный взрыв.
Именно так и устроена атомная бомба.
Каждый, кто впервые знакомится с принципом действия атомной бомбы, невольно поражается его крайней простоте. В прочной оболочке быстро соединяются два или несколько кусков тяжелого, специально приготовленного металла—только и всего, если не считать второстепенных дополнений. Но это несложное решение никогда не могло бы оказаться плодом случайного изобретения: ему предшествовал титанический многолетний труд. И, несмотря на то что завершающие открытия были совершены отдельными физиками (среди них Хан, Штрассман, Лиза Мейтнер, работавшие в Германии, итальянец Ферми, советские ученые Зельдович, Харитон, Флеров, Петржак и другие), можно считать, что атомная бомба — итог пытливой мысли многих исследователей разных стран.
И какой страшный итог!
Ядерный взрыв... Это вспышка света ярче Солнца, вспышка, которую и на далеком расстоянии ощущают даже слепые, это всесокрушающая ударная волна, это жар в десятки миллионов градусов, молниеносно вызывающий огромные пожары, это поток радиоактивных лучей — губителей жизни, это
