АТОМНАЯ ЭНЕРГИЯ

АТОМНАЯ ЭНЕРГИЯ

В Нью-Йорке, в физическом отделении Колумбийского университета, который наряду с другими высшими учебными заведениями США предложил Ферми постоянную должность, он работал и ранее, до награждения Нобелевской премией; там у него были хорошие друзья. Поэтому он принял должность профессора физики Колумбийского университета и с семьей поселился в Нью-Йорке.

Там он создал (1939 г.) количественную теорию ионизационных потерь энергии заряженными частицами, учитывающую поляризацию вещества, через которое эти частицы проходят. Из этой теории, которая впоследствии подтвердилась опытом и теперь стала классической, следует, что тормозная способность веществ зависит от степени их конденсации (фермиевский эффект плотности).

Возобновление экспериментальной деятельности Ферми в США определилось тем, что сразу после открытия Ганом и Штрассманом деления урана нейтронами он понял, какие революционные возможности могли вытекать из этого явления« В Пьюпиновской лаборатории некоторые физики как раз заинтересовались проблемой урана. Один из них, Г. Андерсон, по характеру, складу ума и научным склонностям очень напоминал Амальди, идеального помощника Ферми в его экспериментальной работе. К тому же лаборатория имела хороший циклотрон. Итак, Ферми с Андерсоном образовали ядро небольшого коллектива, из которого затем выросло огромное научно-техническое учреждение – так называемая Металлургическая лаборатория в Чикаго-Ферми со своей склонностью все делать самому и римским опытом работы с микроскопическим коллективом, конечно, не предвидел такого превращения.

Независимо от группы экспериментаторов, работавших под руководством Жолио-Кюри, Ферми скоро экспериментально доказал, что при делении урана испускается несколько нейтронов – а это говорило о возможности цепной реакции.

С этого времени (1939 г.) вся деятельность Ферми на несколько лет была посвящена проблеме овладения атомной энергией: добился он этого в декабре 1942 г. в Чикаго. Ферми назвал первый ядерный реактор «pila», что по-итальянски означает нечто сложенное из многих одинаковых слоев, подобно тому, как вольтов столб, первый источник постоянного тока по-итальянски называется «pila» Вольты. Ясно, что «pila» Ферми имеет не меньшее историческое значение, чем «pila» Вольты.

После создания первого реактора во время второй мировой войны Ферми продолжал свои исследования в области мирного и военного применения атомной энергии в Чикаго, а с 1944 г. – в Лос-Аламосе, при этом заметим, он не был ни директором Чикагской металлургической лаборатории (возглавлявшейся С. Аллисоном), ни Лос-Аламосской научной лаборатории (руководившейся знаменитым физиком Р. Оппенгеймером). Вот рассказ Сегре [5] о деятельности Ферми в Лос-Аламосе.

«У Ферми не было, никакой специфической научной обязанности, ни административной ответственности; правда, он состоял членом Руководящего совета лаборатории, с которым директор консультировался по всем важным вопросам, но по существу в лаборатории он был кем-то вроде «оракула», работа которого заключалась в решении проблем, находящихся выше обычных способностей коллектива (и какого коллектива). Дж. фон Нейман, который был там консультантом, был также «оракулом». В Лос-Аламосе Ферми прямо интересовался только кипящим котлом (гомогенным реактором); но вообще, повторяю, он участвовал в работах по всем новым или необычным проблемам. Помню, я присутствовал в его кабинете на обсуждениях гидродинамических проблем вместе с фон Нейманом. Обсуждения приняли странную форму соревнования перед черной доской: кто первый решит проблему. Фон Нейман, пользуясь своим непостижимо быстрым аналитическим искусством, обычно выигрывал. Иногда такие обсуждения прерывались неожиданными событиями. Например, во время одной из этих гидродинамических дискуссий я был свидетелем прихода одного эксперта по электронике, который находился перед новой и очень трудной проблемой в создании нужной электронной схемы. В течение 20 минут Ферми придумал схему, которая могла решить проблему; однако никто не знал, существует ли лампа с необходимыми особыми характеристиками. Консультация со справочником обнаружила, что, требуемая лампа имеется; соответствующий прибор был скоро создан и удовлетворительно работал».

Ферми работал над созданием атомной бомбы и принимал участие в испытании ее первого образца. Ряд дальновидных

ученых США во главе с Лео Сцилардом и лауреатом Нобелевской премии Дж. Франком обратились к правительству США с настоятельной просьбой не использовать это ужасное оружие в военных операциях, но, к сожалению, трое видных ученых, входивших в состав правительственного совета по ядерным делам, Лоуренс, Оппенгеймер и Ферми, рекомендовали использование атомной бомбы в войне против Японии. Это факт, но, конечно, не им была определена трагическая судьба Хиросимы; все было предрешено военными кругами США.

Теперь хорошо известно, что при использовании атомной бомбы в конце мировой войны правительство США никак не руководствовалось требованиями военной ситуации: ужас Хиросимы нужен был ему как первый акт атомной дипломатии.

Конец войны застал Ферми в Лос-Аламосе.

Здесь невозможно дать хотя бы отдаленное представление, о той колоссальной работе, которую выполнил Ферми в области атомной энергии. Большинство работ этого периода (1939-1945 гг.) были засекречены и впервые появились в печати в недавно вышедшем за рубежом издании сочинений Ферми. В СССР собрание сочинений Э. Ферми уже подготовлено к печати и будет издано в серии «Классики науки». Вошедшие в него работы Ферми данного периода достаточно подробно описывают огромную исследовательскую работу, представляющую большой интерес для истории науки и технологии да и для истории вообще.

Работы, выполненные Ферми совместно с Андерсоном, по замедлению и диффузии нейтронов в графите являются примером экспериментального и теоретического мастерства. Многие научные термины, принятые в этой области, носят имя Ферми: нейтронный «возраст» по Ферми, фермиевская тепловая колонка и т.д. Здесь же следует напомнить о методе Ферми определения критических размеров реагирующей среды в опытах, выполненных при относительно маленьком количестве уран содержащего вещества (экспоненциальный опыт Ферми). Опыт, описание которого можно найти во всех книгах, посвященных ядерным реакторам, так прост, что сегодня трудно представить себе иной подход к рассматриваемому вопросу- Кстати, многие из фермиевских результатов по исследованию реакторов, и вообще в развитии «нейтроники», отражены в великолепных «Лекциях по нейтронной физике», прочитанных для молодых ученых Лос-Аламосской лаборатории. Как видно, от преподавательской деятельности Ферми не отказался даже в период крайне напряженной экспериментальной работы.