Георгiй Гамов i розщеплення атомного ядра

У 2002 роцi виповнилося 70 рокiв, як навеснi 1932 р. в Кембриджi, та восени того ж року в Харковi було виконано експеримент по розщепленню ядра штучно прискореними протонами.

Атомне ядро виявив у 1911 та вперше його розщепив у 1919 роцi за допомогою α-променiв радiю Ернест Резерфорд. Дослiдження атомного ядра за допомогою природних α-променiв мало iстотнi недолiки - низька iнтенсивнiсть випромiнення, вiдсутнiсть можливостi регулювати енергiю частинок та iн. Нiльс Бор писав: "Не дивлячись на те, що в цих дослiдженнях було отримано багато нових важливих даних, ставало все очевиднiшим, що для дiйсного вирiшення проблеми ядра недостатньо природнiх α-частинок i що бажано мати у своему розпорядженнi iнтенсивнi пучки частинок високої енергiї, отриманих шляхом штучного прискорення йонiв". Тим паче розумiли це експериментатори. Але на цьому шляху виявилася нездоланна перешкода - необхiднiсть мати джерела високої, в кiлька мiльйонiв вольт електричної напруги, оскiльки на той час частинки можна було прискорити лише прямим способом за допомогою електричного поля. Величина цiєї напруги визначалася енергiєю α-випромiнення ядер, а також розрахунками, виконаними згiдно рiвнянь класичної фiзики...

Але так було доти, доки одесит Георгiй Гамов, на той час 24-рiчний аспiрант Ленiнградського унiверситету, не застосував принципи нової тодi хвильової механiки до α-розпаду та до розрахункiв iмовiрностi проникнення зарядженої частинки в ядро. Згiдно його розрахункiв, ця енергiя виявилася не такою вже й великими та цiлковито доступною для постановки експеримету. Трапилося це в 1928 роцi в Геттингенi. Молодий вчений поспiшив ознайомити з сенсацiйним результатами своїх розрахункiв Н. Бора. Бор негайно спрямував його до Резерфорда з метою ознайомити останнього з результатами своїх розрахункiв. Ось як описує тогочаснi подiї один iз учнiв Резерфорда Т. Аллiбон [1]: "Як раз на той час, взимку 1928-29 рр., в Кембридж приїхав росiйський вчений Гамов i виступив з лекцiєю про новi iдеїв квантовiй механiцi - про iснування енергетичного бар'єру довкола ядра. Пам'ятаю як пiсля лекцiї ми разом з Уолтоном спустилися вниз по схiдцях в нашу лабораторiю i пiдiйшли до Кокрофта, який працював у тiй же кiмнатi. Кокрофт саме пiдставляв у формули Гамова числа, якi можна було отримати на той час для iонного струму, - це 1 мкА протонiв, прискорених до енергiї 0.5 МеВ - щоб вияснити ймовiрнiсть проникнення протонiв через енергетичний бар'єр ядра бору. Навiть пiсля врахування можливих втрат цi числа видавалися цiлковито прийнятними, i через деякий час вiн подав Резерфорду пояснювальну записку с пропозицiєю збудувати трубку на напругу 0.5 МВ для прискорення протонiв, подiбну до моєї, але таку, що живиться постiйним струмом (я працював зi змiнним струмом). Уолтом припинив свої спроби прискорити електрони i приєднався до Кокрофта. Як вiдомо, через три роки вони досягли успiху".

А ось як пригадуєцю подiю сам Гамов [2]:

"Так просто, - здивувався Резерфорд, - А я гадав, що Вам доведеться списати стоси паперу клятими формулами".

"Нi в якому разi", - вiдповiв я.

Резерфорд запросив Джона Кокрофта i Ернеста Уолтона, з якими попередньо обговорив можливостi експерименту.

"Спорудiть менi прискорювач на один мiльйон електрон-вольтiв; тодi ми без проблем розiб'ємо ядро лiтiю", - сказав Резерфорд. I вони збудували прискорювач. Пiзнiше, коли я вiдсиджувався в Ленiнградi i мене повiдомили про цей успiх, я надiслав Кокрофту таку телеграму: "Добрий удар, Джоне; гарнi протони для гольфа".

Тепер перенесемось в Харкiв.

Коли Капиця, домовляючись з Резерфордом про зарахування до Кевендишської лабораторiї ще одного практиканта з Росiї, запитав, якi для цього потрiбно надiслати документи, Резерфорд вiдповiв: "Нехай надiшле фотокартку". Вона трохи "приблатнена", але Резерфорду сподобалася i Синельникова було прийнято.

16 травня 1928 року Уряд України прийняв рiшення про заснування Українського фiзико-технiчного iнституту (УФТI) i вже в травнi 1929 року новий iнститут голосно, на весь свiт, заявив про себе проведенням у Харковi першої Всесоюзної конференцiї по теоретичнiй фiзицi [3]. Доповiдь Гамова на нiй була єдиною, що торкалась проблем ядерної фiзики. Вiн виклав свою вже знамениту роботу про α-розпад, завдяки якiй до нього прийшло свiтове визнання.

На момент створення УФТI в Радянськiм Союзi не було iнституту, чи бодай лабораторiї, де б цiлеспрямовано займались ядернофiзичними дослiдженнями. Не планувались цi дослiдження i в УФТI, який, створювався як чисто крiогенна лабораторiя. I ось наприкiнцi лiта 1931 року в iнститутi розпочалася пiдготовка експерименту по розщепленню атомного ядра штучно прискореними протонами. Мова йде про той самий експеримент, пiдготовка якого вже велася в Кебриджi.

Один з учасникiв майбутнього експерименту Кирило Синельников, що прибув до Харкова 2 червня 1930 року, перед цим два роки провiв у Кевендiшськiй лабораторiї. Немає сумнiву, що вiн уважно слiдкував за ходом пiдготовки дослiду Кокрофта i Уолтона, iнiцiйованого його другом Гамовим, котрий впродовж року також знаходився в Кембриджi. Разом вони об'їздили на мотоциклi всю Англiю.

Чому цей напрямок дослiджень було започатковано в УФТI саме в серпнi 1931 рокуi На жаль, довоєннi архiви iнституту згорiли пiд час вiйни. Тому чи не єдина можливiсть довiдатися про подiї того часу - скористатися листами дружини Синельникова Едни Купер, що вона їх писала до своєї сестри в Англiю в серпнi 1931 року [4].

2 серпня.

Зараз ми приймаємо в себе доктора Аллiбона з Кембриджу, який прибув з дводенним вiзитом. З Ленiнграду зателефонував Гамов i повiдомив про свiй приїзд наступного тижня. Нiхто не знає, що йому тут треба. Кокрофт i Вебстер прибудуть з Кембриджу пiзнiше, отже до самого вересня нудьгувати нам не доведеться.

11 серпня.

Джонi Гамов повернувся в Росiю i в Харкiв i, мешкаючи в нашiй квартирi, подарував менi шматок штучно виробленого паперу, на якому я i пишу тобi цього листа. Вiн все такий же енергiйний, нiтиться, коли не має що робити. Першi днi з ним було дуже весело, ми ходили в кiно, до театру, по морозиво, але нашi кишенi не дозволяють робити це часто, а зараз я взагалi не хочу нiчого витрачати, поки не приїде Кокрофт. На щастя, Джонi вже обридло в Харковi i вiн телеграфував Дiмусов? (Дмитро Iваненко, теоретик, друг Гамова) в Ленiнград, аби той дiстав йому квиток на турне по Волзi. Оскiльки вiн знову збирається за кордон, то я не знаю, як вiн встигне ще й на Волгу? Але це його справа. Вiн приїхав додому безповоротно закоханим, планує влаштувати тут дiм для нареченої, яку збирається привезти. Але через п'ять днiв вiн уже трохи охолов. Шкода, бо його наречена має чарiвний вигляд, вона шведська танцюристка, я тобi про це уже писала. Певно, Джонi стане бiльш вiдповiдальною особою, коли ожениться. Наскiльки я бачу, вiн прибув до Харкова для того, щоб скористатися пiльгами, якi може надати наш iнститут, а працювати тут не збирається.

Зараз я корегую тези, що їх Джонi написав англiйською для конференцiї, що вiдбудеться в Римi. Вони страшенно заумнi, я не розумiю жодного слова "оскiльки основний рiвень протона в радiоактивному ядрi дуже глибокий, протон матиме велике збудження перед емiсiєю".

12 серпня.

Наш вчений друг, iменi якого я не називаю, вiдбув до Ленiнграду на зустрiч з Дiмусом перед подорожжю по Волзi. Вiн таки вирiшив, що Харкiв для нього трошки нуднуватий, незважаючи на те, що йому видiлили квартиру, яка була призначена комусь iншому. Це було зроблено завдяки клопотанню нашого iнституту, а також iз-за наявностi у Джонi закордонного паспорта. Вiн сказав, що не може тут бiльше залишатись i подався до Ленiнграду. Я не знаю, що думають про це Кiра та Iван Васильович, але менi цей трюк не дуже подобається: приїхав, отримав нi за що, нi про що грошi, а потiм накивав п'ятами.

20 серпня.

Я дуже зайнята, бо завтра Кокрофт та Вебстер обiдають у нас. Кiра дуже щасливий, що вони тут. Хоч нiхто з нас не збирається жити в Англiї, ми з задоволенням згадуємо днi, проведенi в Кембриджi й для нас велика радiсть поновити Кембрiджськi знайомства.

26 серпня.

Нашi англiйськi вiзитери прибули i сьогоднi вже вiд'їздять. Це Кокрофт i Вебстер та двоє iнших фiзикiв, та ще семеро чи восьмеро других вчених, двоє з яких з дружинами. Моя кiмната ледве вмiстила їх. Але, на щастя, вони приходили не всi одразу, а по троє, або по четверо. Всi вони дуже приємнi люди, запросили нас до свого готелю та в "Динамо" на морозиво.

... Можу сказати, що на гостей наш iнститут справив враження. Вони сказали що вiн напрочуд чистий i добре зорганiзований, краще нiж Кембридж. Як бачиш, не все так погано.

Листи Едни, в яких iдеться про Гамова, не можна сприймати за чисту монету. Не тому, що вона щось вигадувала, а тому, що Джонi був великим жартiвником, мiстифiкатором i майстром розиграшу.

З листiв Едни Альфредiвни може скластися враження, що Гамов приїхав до Харкова лише для того, щоб влаштувати свято уфтiнському жiноцтву, що йому, безперечно, вдалося. Та навряд чи вiн приїздив лише заради цього. Можна не сумнiватися в тому, що вiн мав зустрiчi i розмови з фiзиками, яких добре знав по Ленiнграду, а Синельникова ще й по Кембриджу, i що темою розмов був дослiд по розщепленню атомного ядра. Щоправда, виникає питання про те, що робив у Харковi кембриджський десант, який здiйснив масований наїзд на iнститут у серпнi 1931 року? I чому Гамов пiдгадав свiй вiзит так, щоб, з одного боку, побувай у цей час в Харковi та, з iншого, нi з ким iз них не зустрiтися. Нам видається, що саме в цi вiдвiдини Харкова Гамова було зараховано на посаду консультанта УФТI, оскiльки Една Альфредiвна у своєму листi щось багато пише про грошi. Але немає сумнiвув тому, що саме завдяки iнiцiативi i напору Гамова дослiди по розщепленню атомного ядра були розпочатi i в Кембриджi, i в Харковi. Про це встиг добре сказати Йоффе [5]: "Теорiя Гамова вiдкрила шлях для проникнення в ядро".

Щоправда, в iнститутi нiхто нiколи не згадував про це. В тому немає нiчого дивного, адже Гамов був "невозвращенцем". Згадувати про будь-якi контакти з ним, - ба!, - навiть його iм'я було небезпечно. А коли стало можливим про нього згадати, то зробити це вже було нiкому. Дивно, що про його роль не було згадки в жоднiй газетнiй публiкацiї з нагоди успiшного розщеплення атомного ядра в 1932 роцi, на якi цей рiк був дуже багатий. Дочка Синельникових Джил розповiдає, що її мати завжди з великою теплотою згадувала Гамова. Як вони дружили з Синельниковим i разом на мотоциклi об'їздили майже всю Англiю. Джонi дуже посприяв тому, щоб музичнi вечори Едни та Кiри в Кембриджi - вона грала на скрипцi, а вiн їй акомпанував - закiнчилися тим, чим вони закiнчилися - шлюбом.

В 1951 году Кокрофт и Уолтон отримали Нобелiвську премiю "За трансмутацiю елементiв штучно прискореними частинками". Наш великий земляк не був удостоєний цiєї премiї, хоча вiн, як нiхто iнший, її заслуговував.

В 2000 роцi в дворi унiверситету iм. Дж. Вашiнгтона в м. Вашингтонi з'явився монумент, присвячений Гамову. На ньому викарбованi його основнi науковш досягнення. Будемо сподшватися, що под?бний пам'ятник з'явиться в Харковi в 2004 роцi з нагоди 100-лiття з дня народження нашого видатного земляка.

Лiтература

1. Аллибон Т. Резерфорд, клуб Королевского общества и Королевский институт. В кн. Резерфорд - ученый и учитель. Под редакцией академика П.Л. Капицы. - Москва: Наука. - 1973.
2. George Gamow. My world line. An informal autobiography. - New York: The Viking Press. - 1970.
3. Конференцiя по теоретичнiй фiзицi у Харковi в 1929 роцi // Укр. фiз. записки - 1930. - № 2. - С. 116. Theoretical physics conference Kharkiv in 1929 // Ukrainian physics papers - 1930. - № 2. - P. 116.
4. I married a Russian. Letters from Kharkiv edited by Lucie Street. - London: George Allen & Unwin Ltd. - 1946.
5. Йоффе А.Ф. Атомное ядро сегодня. Лекция, читанная 19 февраля 1934 г. в клубе 1 МГУ. - М.-Л. - 1934. - С. 31.