holonist (holonist) wrote,
holonist
holonist

Category:

Мать атомной бомбы


Да, эту женщину, Лизу Мейтнер, австрийку, оказавшуюся в Швеции, не имеющей никакого оборудования и не говорившую по-шведски, называют матерью атомной бомбы.

В 1907 году, когда она была 29 летней застенчивой студенткой, она приехала в Берлин. И там познакомилась с красивым студентом Отто Ганом, который стал её другом, а вскоре они уже вместе работали в одной лаборатории. Надо сказать, что Лиза превосходила своего приятеля по глубине мышления, способностям, и со временем стала одним из ведущих учёных Германии. Тем не менее, когда она сама сделала открытие, она настояла, чтобы в научной публикации на первом месте поставили его имя.

После первой мировой войны они разошлись по разным лабораториям. В середине 1920-х Мейтнер уже возглавляла отдел теоретической физики в химическом институте кайзера Вильгельма. Внешне она оставалась все такой же застенчивой, однако обрела уверенность в силе своего ума и на самых почтенных теоретических семинарах неизменно садилась в первом ряду рядом с Эйнштейном или Максом Планком.

Когда к власти пришёл Гитлер, её не трогали - ведь она была хоть и еврейкой, но австрийской подданной. А после аншлюся Австрии она автоматически стала подданной Германии. Немецкие физики выполняли все приказы правительства, а у власти теперь пребывали многие из прежних пронацистски настроенных студентов Гана. Именно они были людьми, с которыми ему предстояло сотрудничать все более тесно, людьми, которым следовало угождать. Один из них, химик-органик по имени Курт Гесс, был незначительным учёным, его переполняла зависть, и он одним из первых в институте стал активным нацистом и начал внедрять мысль, что «евреи представляют опасность для нашего института».

Лиза поговорила с Ганом. Ган направился прямиком к Генриху Горлейну, казначею организации, финансировавшей институт химии кайзера Вильгельма.

И попросил Горлейна избавиться от Мейтнер.

Он немного помог ей с отъездом из страны в нейтральную Швецию. А она, как настоящий учёный, рефлекторно сохраняла связь с работой, которую теперь без неё продолжали Ган с Штрасманом, хотя понимала, что, как она выразилась, "Ган выгнал меня".

Штрасман и Ган, при "дистанционном" участии Мейтнер, обстреливали потоками медленных нейтронов уран, самый тяжелый из всех, встречающихся в природных условиях элементов. Поскольку нейтроны проникали в ядра атомов и застревали в них, все ожидали, что в результате будет возникать некое новое вещество, еще более тяжелое, чем уран. Однако, оно не возникало.

В ноябре Мейтнер встретилась с Ганом в нейтральном Копенгагене и, после того, как он признался, что ничего не понимает, отправила его обратно в Берлин с ясными инструкциями о постановке новых опытов. Штрасман потом вспоминал: «Мнения и суждения Мейтнер были для нас, работавших в Берлине, настолько весомыми, что мы немедленно приступили к постановке необходимых… опытов». Конечно, Мейтнер была сильно обижена, но она была в первую очередь учёным, и продолжала свою работу.

Ган и Штрасман использовали в опытах обыкновенный барий в качестве вязкого вещества. Потом барий удалялся, но часть его почему-то оказывалась радиоактивной, хотя примерно вдвое лёгкий, чем уран, барий не должен был проявлять такие свойства. Ган телеграфировал: "Дорогая Лизе! … Возможно, Вам удастся предложить какое-нибудь фантастическое объяснение происходящего… Если Вы сможете придумать нечто достойное публикации, это все же будет, в некотором смысле, результатом работы нас троих! Отто Ган". Спустя два дня Ган снова обратился к ней: «Сами понимаете, Вы сделаете доброе дело, если найдете выход из этого тупика». Что делать дальше, они не знали. Попытаться объяснить странные результаты — почему простой, не подвергнуты обстрелу нейтронами, барий никакого излучения не дает? — должна была Мейтнер.

Перед рождеством она оказалась по приглашению знакомых на западном побережье Швеции вместе со своим племянником Фришем - физиком, работавшим в Дании в институте Нильса Бора. И рассуждать о берлинских загадках они вполне могли вместе, хотя племянник был химиком, а не физиком.

Объяснить результаты эксперимента, который Мейтнер предложила поставить берлинской группе, можно было тем, что атом урана каким-то образом разваливался на две половины. Размер ядра бария составляет примерно половину размера ядра урана. Что если радиоактивный барий, который был обнаружен в берлинских экспериментах, это не барий, а  половинки атомов урана, возникшие при таком распаде? Однако из всех результатов, полученных ядерной физикой, — из работ Резерфорда и других — следовало, что это невозможно. Ядро урана состоит более, чем из двухсот частиц, протонов и нейтронов. Все они удерживаются  рядом друг с другом тем, что известно как сильное ядерное взаимодействие. Как же может один-единственный проникающий в ядро нейтрон разрушить такие связи? Нельзя же, запустив камушком в огромный валун, ожидать, что валун расколется надвое.

Мейтнер с племянником отправились на лыжную прогулку. Впрочем, на лыжах был только Фриш, Мейтнер предпочла идти пешком и продолжала размышлять. А в голове крутилось: ядро бария примерно равно половине ядра урана... В экпериментах обнаруживалось частичное исчезновение массы... в 1909 году она слышала на конференции в Зальцбурге доклад Эйнштейна, в котором он рассказывал, что масса может превращаться в энергию...

Майтнер остановила племянника и они стали рассуждать. Впрочем, рассуждала в основном Майтнер, Фриш выполнял больше функцию слушателя.

Резерфорд представлял ядро атома как нечто твёрдое и прочное. А Бор, у которого работал Фриш, видел ядро скорее похожим на каплю жидкости. Капля тоже подвергнута внутреннему давлению и разорвалась бы, если бы её не стягивали силы поверхностного натяжения. Просматривалась определённая аналогия. Ядра более лёгких элементов, например, углерода, устойчивы, там протонов сравнительно мало, и электрические силы отталкивания не преодолевают сил сильного взаимодействия, стягивающие частицы вместе на небольших расстояниях. Но ядра таких элементов, как урана или похожего на него радия нафаршированы большим количеством протонов и находятся на грани распада, там силы отталкивания велики. Может быть, влетевший в ядро нейтрон выполняет роль "возмутителя", расшатывающего ядро? И ядро, как готовая к разрыву капля воды, разлетается на две части?

"По счастью, [моя тетушка] помнила, как вычисляется масса ядра… и смогла подсчитать, что два ядра, получающиеся в результате деления урана, должны быть легче него примерно на одну пятую массы протона. Но ведь, когда исчезает масса, создается, согласно Эйнштейновской формуле E=mc^2, энергия…"

И тут сработал уникальный мозг учёного. Мейтнер сумела на прогулке в уме рассчитать, что 1/5 массы протона должна соответствовать энергии 200 МэВ, а это в точности та величина, которая необходима для разрыва ядра урана!

"Вот в чём разгадка!" - вскричал за 300 с лишним лет до того Шекспир.

Эта энергия может показаться незначительной. Но только на первый взгляд. В штате Калифорния проектировали тогда ускоритель, который для питания огромного электромагнита потреблял бы столько энергии чтобы сообщить частице энергию вдвое меньшую - 100МэВ - что его можно было включать только по ночам, чтобы не оставить без электричества весь город. И что, 1/5 массы протона, эта даже не блоха, а ничтожество, может дать такую энергию?!

Всё дело в колоссальном коэффициенте С^2 в энштейновской формуле, помните?

Мейтнер и ее племянник считали науку политически нейтральной и потому подготовили свое открытие для публикации. В ней и появился термин "деление", предложенный Фришем. А Ган уже опубликовал полученные им в Берлине результаты — практически не упомянув о Мейтнер, — и вскоре начал продлившуюся почти четверть века кампанию, цель которой состояла в том, чтобы доказать: вся честь сделанного открытия принадлежит только ему одному.

Так или иначе, "вскрытие" ядра состоялось. Стало понятно, что для высвобождения колоссальной энергии, содержащейся в ядрах атомов урана, не нужно накачивать их энергией. Достаточно нескольких медленных нейтронов, а дальше процесс пойдёт сам собой. Ядро начинает содрогаться все сильнее и сильнее, пока удерживающее его в целости сильное взаимодействие не поддастся, и электрическое поле внутри ядра не заставит фрагменты его разлететься. Взрыв этот питается собственной энергией ядра.

Если взвесить всё до и после, оказывается, что разлетающиеся части ядра «весят» меньше, чем бывшее прежде целым ядро. И что именно «исчезнувшая» масса дает энергию, которая обеспечивает высокую скорость их разлета. Потому что никуда эта масса не исчезает. Уравнение Эйнштейна E=mc^2 показывает, что она просто проявляет себя в форме энергии.

Мейтнер, как и Эйнштейн, меньше всего думала о создании сверхмощного оружия. Но в 1938 году мир стоял на пороге самой большой в истории войны...

Tags: люди, наука
Subscribe

  • Не в мути суть, а в сути муть

    24 июля было опубликовано сообщение о том, что посольство России в Японии призвало Международный олимпийский комитет (МОК) исправить карту, где…

  • Как всегда получится

    Итак, визит Зеленского в Штаты состоится 30 августа - об этом сообщила пресс-служба Белого дома. Если состоится, конечно, ибо видно, что американцы…

  • Реинкарнация Мюнхена

    Америка хуже Англии, Англия хуже Советского Союза, а Советы хуже их обеих. Роухани Хомейни Всё в мире рождается, развивается, достигает…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 1 comment