Вторжение нейтрона

Вторжение нейтрона

Настоящую бурю вызвало в лаборатории И. В. Курчатова известие об открытии Энрико Ферми наведенной активности под действием нейтронов. При бомбардировке альфа-частицами некоторые вещества испускают не протоны, электроны или другие заряженные частицы, а нейтроны. Это давало ученым источники нейтронов, поисками которых упорно занимались во многих лабораториях мира.

Источник нейтроновоказался легкодоступным. Достаточно было заключить в стеклянную трубку альфа-активный газ (радон) и порошок бериллия, чтобы получить поток нейтронов. Под действием альфа-частиц бериллий испускал нейтральные частицы. На их пути надо было лишь поставить мишень. (Мишень применяли в форме, цилиндра, внутрь которого и помещен источник нейтронов.) В качестве мишени использовали поочередно разные вещества.

Еще недавно возможные только теоретически исследования взаимодействия нейтрона с веществом вдруг стали практически осуществимыми. Открывшиеся перспективы воодушевляли Курчатова. Он не знал покоя, экспериментировал без конца.

Академик И. К. Кикоин вспоминает:

«Когда И. В. Курчатов работал уже в области ядерной тематики, сотрудники института часто были свидетелями такой „забавной“ сцены. По длинному коридору института со скоростью участника стометрового забега мчался человек с каким-то крохотным предметом в руке. Это был И. В. Курчатов, торопившийся доставить только что облученную нейтронами мишень в лабораторию для исследования очередного короткоживущего ядра».

Любопытно, что подобную же картину описывает и Лаура Ферми в книге «Атомы у нас дома». Энрико Ферми так же, как Курчатов, носился по длинному коридору с только что облученными мишенями. Дело в том, что счетчик Гейгера надо было располагать как можно дальше от того места, где проводилось облучение, — иначе сильный фон гамма-лучей путал бы исследователям карты; в то же время облученную мишень надо было как можно скорее поднести к счетчику, так как ее активность резко падала за считанные минуты...

Ампулы с радон-бериллиевыми источниками изготовляли для Курчатова в радиевом институте. Но количество их было недостаточным, поток нейтронов небольшим, а хотелось использовать возможности нового метода, как говорится, до дна. Игорь Васильевич нередко оставался на ночь в институте. По воспоминаниям работавших с ним, он, как, впрочем, и все тогда, не заботился об элементарной защите от излучений — на его пальцах постоянно была розовая молодая кожа — результат радиоактивных ожогов.

Перед нами стопа статей о его работах, относящихся к весне и лету 1934 года. Среди тех, кто помогал ему тогда, брат Борис Васильевич, Л. Мысовский — заведующий отделом физики радиевого института, основной поставщик ампулок.

За этой стопкой статей — часы раздумий и обсуждений.

Первые же опыты Ферми показали, что почти все элементы после облучения нейтронами испускают электроны. Это свидетельствовало о происходящих под действием нейтронов ядерных превращениях.

Каков характер этих превращений? Прежде всего удалось установить, что активность элемента, подвергнутого действию нейтронов, падает по определенному закону: у каждого свой период полураспада. Так, после облучения кремния его активность падала вдвое через каждые 2,3 минуты, независимо от того, через сколько времени после окончания облучения начинаются измерения. Поскольку больше никаких полупериодов не обнаружилось, можно было сказать: в результате воздействия нейтронов здесь образуется лишь одно радиоактивное ядро с периодом полураспада в 2,3 минуты. Но уже алюминий дал более сложную картину.

Было известно, что после облучения нейтронами алюминий становится радиоактивным, причем период полураспада составляет около 12 минут. И вот Игорь Васильевич с товарищами обнаруживают совершенно другое излучение — с периодом полураспада 15 часов!.. Тщательно перепроверяют результаты и наталкиваются на третье излучение! — период полураспада 2,3 минуты...

Значит при облучении обычного алюминия образуются ядра трех сортов!

Прежде всего было ясно, что новые радиоактивные ядра не могут сильно отличаться по своему заряду и массе от ядер исходного элемента и должны занимать соседние места в таблице Менделеева. Такими элементами могли быть натрий и магний. Исследователи проводят необходимый радиохимический анализ — так и есть! Обнаруживаются радиоактивный изотоп магния (период полураспада 10 минут) и натрия (период полураспада 15 часов). А каково третье вещество?

«Стараемся отделить химическим путем его от алюминия. Не удается, — рассказывал Игорь Васильевич в одной из своих лекций. — И не мудрено, ибо это вещество есть не что иное, как радиоактивный изотоп того же алюминия с периодом полураспада 2,3 минуты».

...Еще раньше в лаборатории Игоря Васильевича было установлено, что при облучении одноизотопного элемента фосфора также идут две независимые реакции с образованием радиоактивных изотопов алюминия и кремния. Так была раскрыта еще °дна тайна ядерных превращений — разветвление ядерных реакций под действием нейтронов. Но, конечно, далеко не последняя.