История атомной бомбы

Мания Хуберт

Уже в 1896 году, когда весь мир бросился к X-лучам, а открытие Беккереля игнорировалось, Гизель использовал собственное излучение урановой руды, чтобы запечатлеть на фотопластинке изображение лягушки. Сходство отображающей способности лучей Рёнтгена и Беккереля наводит его на вопрос, а не сопоставимо ли и физиологическое действие обоих видов лучей. Имея дело с лучами Рёнтгена четыре года, радиологи и конструкторы аппаратов уже знают об опасности передозировки для здоровья. Они работают над мерами защиты, чтобы уменьшить силу лучей. Ведь случаи затяжных недугов, а то и вовсе тяжелых ожогов со смертельными последствиями заметно поубавили рентгеновскую эйфорию среди физиков и медиков. Никто не знает точно, какая доза облучения может считаться допустимой.

Неустрашимый зубной врач Отто Валькхофф тоже, конечно, осведомлен о вредном воздействии рентгеновских лучей, когда осенью 1900 года отваживается на первый задокументированный опыт с радиоактивностью на себе самом. Для этого Гизель предоставляет в его распоряжение 0,2 грамма своего

препарата радия. Может быть, надеялся Валькхофф, этот способ облучения тоже пригодится в терапии. Он кладет препарат, заключив его в целлулоидную капсулу, на свое предплечье и дважды облучает его по 20 минут, после чего его кожа воспаляется. Фридрих Гизель, который каждый день соприкасается в лаборатории с радием, недоумевает, однако принимает вызов Валькхоффа и повторяет опыт, слегка повысив дозу. Чтобы действовать наверняка, он дает капсуле пролежать на внутренней поверхности плеча сразу два часа. Через две недели он получает «очень сильное воспаление кожи с пигментацией на упомянутом, точно очерченном месте; за воспалением последовало образование пузырей и отторжение верхнего слоя кожи, как при ожоге, после чего наступило заживление». Полтора года спустя на этом месте все еще виден шрам. И волосы на этом месте больше не растут. Этот феномен должен был бы вообще-то напомнить ему о собственных ранних опытах с X-лучами, когда он страстно добивался лучшего изображения на рентгеновских снимках, и у его девятилетнего сына Фрица выпали волосы после бессчетных просвечиваний черепа.

В Париже отчеты Валькхоффа и Гизеля воспринимаются с воодушевлением и тут же со спортивным азартом побиваются более сильными козырями. Если Гизель положил себе два часа облучения, то Пьер Кюри не станет мелочиться и взвинтит свой рекорд до испепеляющих десяти часов. С возникшей после этого раной пришлось повозиться гораздо больше, чем со сравнительно безобидным ожогом немца. Пострадавшая поверхность кожи тщательно обмеряется, дням воспаления ведется счет, в дело идут перевязки, а рана, похоже, въелась глубоко в мякоть, поскольку «приобретает серый оттенок», что с удовлетворением отмечает Кюри. Вскоре и Анри Беккерель описывает собственный опыт со сходными ожогами кожи после того, как слишком долго носил в кармане пиджака капсулу с радием. Раны демонстрируются с известной гордостью экспериментаторов — поскольку оптимизм пока что перевешивает опасения: исследователи надеются, что наблюдаемый эффект однажды приведет к лучевой терапии рака и кожных лишаев.

Гизель уже превратился в радийного дервиша до такой степени, что обрыскал в поисках жертвы весь дом и сад. Комнатные растения его жены после короткого облучения радием приобретают осенние цвета и гибнут. Он разрушает — именем науки — всхожесть цветочных семян и целенаправленно истребляет хлорофилл всех зеленых организмов, какие попадаются на пути ему и его капсуле радия.

Беззаботное обращение и ежедневный контакт со все более чистым и все сильнее излучающим препаратом радия превращают пионеров в живые источники излучения. Всё, к чему они прикасаются, становится радиоактивным. Записные книжки Марии и Пьера Кюри и в XXI веке всё еще заражены радиоактивностью так сильно, что их приходится держать в свинцовом ящике. Также в письма и документы из наследия Гизеля можно заглянуть лишь с соблюдением противолучевых защитных предписаний. Летом 1904 года немецкий знаток радия предоставляет самого себя в качестве подопытной персоны для одного очень специфического опыта своих друзей Эльстера и Гейтеля. Экспериментаторы исходят из следующих соображений: поскольку радий непрерывно испускает радиоактивный инертный газ радон, Гизель после шести лет работы со своими препаратами должен был настолько пропитаться радоном, что его дыхание могло стать электропроводным и поддающимся на сей счет измерению. Они велят ему надышать воздуха под колокол аппарата, и тот действительно показывает наличие электрического заряда, намного превышающего средние значения. Одну щекотливую деталь их испытания Эльстер и Гейтель стыдливо спроваживают в мелкий шрифт сноски: «И моча подопытного (220 куб. см), если пропускать через нее воздух, отдавала ему такое количество эманации, что его электропроводность в семь раз превышала нормальную».

Ладони Фридриха Гизеля теперь постоянно воспалены. На коже образуются чешуйки, а кончики пальцев затвердевают. Неумеренные опыты над собой проводятся из научного любопытства и в осознании того, что пионерам приходится и рисковать. Мария и Пьер Кюри поначалу тоже не думают о вредном воздействии полученного облучения. Весной 1903 года Мария работает в лучистом сарае ничуть не меньше обычного, хотя она снова беременна. Даже после выкидыша ей все еще невдомек, что гибель ее дочери с высокой степенью вероятности связана с радиационным облучением. Ведь оно с легкостью разрушает как раз клетки в процессе деления — а это клеточное состояние естественно для эмбриона.

Глава 2. Атомное ядро

Сенсационные обстоятельства добычи радия, сообщения о магическом свечении нового элемента и не в последнюю очередь вручение Нобелевской премии 1903 года по физике Анри Беккерелю и супружеской паре Кюри выносят славу парижских ученых, исследующих радиоактивность, далеко за рамки специализированных научных журналов. Однако в сообществе физиков бурно обсуждается в первую очередь одно весьма специфическое, необъяснимое свойство радия. Кусок угля

за короткое время сжигает всю свою тепловую энергию. Остается лишь щепотка остывшей золы. И динамит или порох выпрастывают свою энергию в одном сильном взрыве, не оставляя никакого отхода, пригодного для использования. У радия все иначе. С его излучением явно связано постоянное тепловыделение. Оно в двадцать тысяч раз превышает энергию, которая выделяется с теплотой химической реакции при молекулярных превращениях. Вот уже три года Фридрих Гизель, будучи единственным производителем радия, снабжает из Брауншвейга ученых всего мира пробами бромида радия в количествах, подходящих для лабораторных исследований. К радости ученых он не использует свою мировую монополию для получения выгоды. Он щедро дает препараты напрокат, а то и просто дарит. Все это время французы, немцы, англичане и американцы в один голос подтверждают, что излучение высокорадиоактивного элемента не убывает. Он отдает свою энергию непрерывно и равномерно, одними и теми же порциями изо дня в день, из года в год. И конца этому не видно. Пьер и Мария Кюри хотя и принимают излучение за атомарное свойство, но не могут объяснить источник энергии, загадочно дремлющей в глубине материи.

В канадском Монреале — параллельно с работой супругов Кюри — физик новозеландского происхождения Эрнест Резерфорд уже занят основательной инвентаризацией еще молодой области исследований. Вместе со своим английским ассистентом Фредериком Содди он разработал теорию, которая удовлетворительно объясняет все известные явления излучения. По их утверждению, происходит постепенное превращение атомов радиоактивного вещества. Уран, радий и торий превращаются — через несколько промежуточных ступеней — в атомы других элементов. Превращение сопровождается высокоэнергичным излучением. Высвобождаемая при этом процессе энергия истекает непосредственно из атомов. Неиссякаемым этот источник энергии, конечно, отнюдь не является. Ведь одновременно с излучением энергии атомы теряют также часть своего материального вещества. То есть происходит распад атомов, который после определенного, хоть порой и весьма продолжительного времени снова прекращается. После этого превращение закончено, атомы конечного продукта снова стабильны и больше не дают излучения. Источник энергии исчерпан. И поэтому радиоактивные процессы ни в коем случае не нарушают священный закон сохранения энергии. Никакая энергия не исчезает, никакая дополнительная энергия не производится. То есть излучение энергии стоит в прямой пропорции к уменьшению массы в атоме.

Резерфорд и Содди оценивают свои данные статистически и выясняют, что распад всех известных радиоактивных веществ и их промежуточных продуктов подчиняется некой математической закономерности. Каждому элементу требуется точно установленное время, чтобы превратить половину своих атомов в атомы другого элемента. Этот временной промежуток они назвали периодом полураспада. Химически едва уловимые продукты превращения тоже подлежат — по крайней мере, математически — этой закономерности. Поначалу это лишь приблизительные расчеты. Постепенно они уточняются, и период полураспада радия стабилизируется на отметке 1620 лет. Теперь и двум пионерам излучения становится понятно, почему до сих пор ни один из наблюдателей во всем мире не заметил изменения активности распада радия и его энергоотдачи. Из 30 миллиграммов радия, имеющегося в распоряжении Содди, через 1620 лет останется всего 15 миллиграммов, через 3240 лет — 7,5 и через 4860 лет — 3,75 миллиграмма.

Резерфорд и Содди с удивлением обнаруживают, что атомы урана распадаются невообразимо медленнее радия. Период их полураспада растягивается более чем на четыре с половиной миллиарда лет. Тем самым ученые невзначай попали в такие разряды величин, которые даже геологи с их богатой фантазией до сих пор не связывали с возрастом земной материи. Любому ученому в начале XX века не по себе от таких огромных цифр. Некоторые же продукты превращения урана, напротив, теряют половину своего вещества и излучения уже через несколько микросекунд, часов или дней. Например, газ радон, возникающий непосредственно из распада радия, имеет период полураспада всего четыре дня. И хотя утверждения Резерфорда и Содди согласуются с лабораторными данными, на третьем году XX века они своей теорией распада и превращения элементов все же приводят в колебание оплот химии, а именно учение о неразрушимости химических элементов. Приписывать безжизненной материи способность к превращению — это подозрительно напоминает алхимическую мечту о трансмутации материи. После этой неслыханной атаки на химическую догму Резерфорд и Содди должны были приготовиться к тому, что их обзовут еретиками.

Фредерик Содди еще раз исследует свойства радия, которые Мария Кюри уже описала. В своих публичных докладах о феномене радиоактивности он не скрывает, что больше всего зачарован полной независимостью процесса распада от внешних воздействий. Подвергает ли он свои пробы радия экстремальному охлаждению при помощи самого современного лабораторного оборудования, разогревает ли их до 2500 градусов Цельсия, сжимает ли их в стальном баллоне под давлением в 1000 атмосфер, доводя до «взрыва», или воздействует на них агрессивными кислотами — излучение радия всегда остается постоянным. Даже сильнейшие электрические разряды, магнитные поля и центробежные силы не могут изменить скорость распада радия, а тем более остановить его. Содди остается роль бессильного наблюдателя, чьи попытки вмешаться в атомарный процесс превращения смехотворно бездейственны.