Резерфорд и советские физики

Труды Резерфорда оказали решающее влияние на мировую науку XX века. Идеи и экспериментальные исследования Резерфорда привлекали внимание и совет­ских ученых.

О признании советской научной общественностью вы­дающегося вклада Резерфорда в физику свидетельствует хотя бы тот факт, что с 1922 года он состоял членом-корреспондентом Академии наук СССР, а в 1925 году был избран ее почетным членом.

Резерфорд никогда не был в России. Но вести о его интересных работах по изучению радиоактивности, вы­полненных в далекой Канаде, вызвали интерес у универ­ситетских физиков Петербурга и Москвы. Однако в дореволюционной России у Резерфорда не оказалось после­дователей. В известной мере это объясняется тем, что физиков-экспериментаторов было тогда еще очень мало и они не имели условий для работы.

Первые ученики из России появились у Резерфорда в манчестерский период его деятельности.

В это время у Резерфорда стажировались И. А. Ши­лов, Я. Р. Шмидт, Г. Н. Антонов, К. П. Яковлев, В. А. Бородовский.

Автору этой книги не так давно стало известно, что у родственников Василия Андреевича Бородовского хра­нятся материалы, связанные с его работой у Резерфорда, в частности диссертация об исследованиях гамма-излучения с отзывом английского ученого, который считал рукопись интересной. К сожалению, В. А. Бородовский незадолго до революции умер совсем молодым от чахотки.

О других русских учениках Резерфорда этого перио­да сведений почти нет. Их имена известны лишь специа­листам.

Во время первой мировой войны в России были до предела сокращены ассигнования на научные исследова­ния. Многие молодые ученые и студенты были отправ­лены на фронт.

И все же в 1916 году Я. И. Френкель, ставший впос­ледствии известным советским физиком-теоретиком, пред­ставил в качестве диплома в Петроградском университе­те обзор работ Марии Кюри, Резерфорда, Содди, Бора и других ученых по теории радиоактивного распада и строению атома. Френкель подробно описал планетарную модель атома Резерфорда.

Позднее теория ядра не раз привлекала внимание Френкеля, и в этой области ему принадлежат первые из проведенных в СССР чрезвычайно важных исследований.

А. Ф. Иоффе, основатель и руководитель самой обширной школы советских физиков, еще в начале века за­интересовался радиоактивностью и теорией радиоактивного распада.

Почти все специалисты старшего поколения по ядерной физике были учениками Иоффе, сотрудниками Физико-технического   института. Среди них — академик И. В. Курчатов, А. П. Александров, Л. Д. Ландау, И. Я. Померанчук, Я. Б. Зельдович, Л. А. Арцимович, А. Б. Мигдал, Б. И. Константинов, И. К. Кикоин, Г. Н. Флеров, Ю. Б. Харитон, В. Н. Кондратьев, А. И. Алиханов.

Начиная с 1916 года на семинаре, организованном А. Ф. Иоффе для молодых физиков, окончивших Политехнический институт и Петроградский университет, уже обсуждались работы Резерфорда. В семинаре участвовали Я. И. Френкель, П. Л. Капица, Н. Н. Семенов, Я. Р. Шмидт и другие. Некоторые из них впоследствии были в той или иной мере связаны с Резерфордом в период, когда он руководил Кавендишской лабораторией Кембриджского университета.

Семинар продолжал действовать и в первые годы после революции.

В 1920 году, несмотря на трудности, которые переживала молодая Советская Республика, в Петрограде выходит из печати брошюра Резерфорда «Бомбардировка атомов и разложение элементов». Это первая работа английского физика, изданная в России, причем всего спустя два года после открытия Резерфордом «превращения элементов» или, по современной терминологии, ядерных реакций (в легких элементах).

В 1923 году молодой физик Э. В. Шпольский издал в Москве подготовленный им сборник основных работ Резерфорда, выполненных в период 1912 — 1922 годов. Таким образом, советские ученые уже в 1923 году подробно познакомились с основными трудами Резерфорда.

Но сами еще не могли в тогдашних условиях продолжить его эксперименты.

Рассматривая развитие физики в России в период первых лет революции, профессор Э. В. Шпольский пи­сал: «В то время, когда Резерфорд осуществил первую ядерную реакцию (1918 г.), или, как тогда говорили, «трансмутацию элементов», физика атомного ядра в Рос­сии находилась на нулевом уровне; не было ни единого физика, который бы вел работы в области естественной радиоактивности, откуда и проистекали все успехи ядер­ной физики, начиная с самого открытия атомного ядра»1.

Разруха и жестокий голод, охвативший Советскую Россию в 1921 году, тормозили развитие науки. Почти полностью прекратилась исследовательская работа. Из­редка ученые собирались, чтобы поговорить о научных проблемах. Связи советской науки с международной на­учной жизнью прервались.

Однако это положение уже вскоре меняется. По пред­ложению А. В. Луначарского, Советское правительство принимает решение направить за границу нескольких ученых.

В 1921 — 1922 годах А. Ф. Иоффе находится в загра­ничной командировке с целью закупки литературы и ла­бораторного оборудования. Кроме того, он должен был договориться о работе нескольких молодых ленинград­ских физиков в европейских университетах. В числе мо­лодых ученых и Петр Капица. В письме из Лондона от 13 июля 1921 года А. Ф. Иоффе сообщает: «Был в Кемб­ридже у Дж. Дж. Томсона и Э. Резерфорда, последний пригласил меня к чаю и согласился принять в свою ла­бораторию Капицу...»

П. Л. Капица был наиболее близким учеником и сот­рудником Резерфорда на протяжении почти 14 лет. Он первый советский ученый, попавший в Кавендишскую ла­бораторию к Резерфорду и наиболее долго проработав­ший у Резерфорда.

После него в Кембридже у Резерфорда стажирова­лись и другие советские физики, в том числе Ю. В. Хари­тон, К. Д. Синельников, А. И. Лейпунский. У Резерфор­да продолжал бывать А. Ф. Иоффе, который также встречался с ним на Международных Сольвеевских конгрессах в Брюсселе. Кавендишскую лабораторию посещали и другие наши ученые, например, Я. И. Френкель, Н. Н. Семенов.

Резерфорд умер в 1937 году. Все его советские ученики и сотрудники к этому времени находились уже СССР, где успешно занимались научно-исследовательской работой и руководили значительными коллективами сотрудников.

Академик Ю. Б. Харитон, стажировавшийся у Резер­форда сравнительно недолго (2 года), подчеркивал его исключительные личные свойства как руководителя науч­ной школы.

Вскоре после смерти Резерфорда Ю. Б. Харитон пи­сал, что, читая работы великого физика, в которых он критикует Беккереля, Марию Кюри и других выдающихся ученых, высказавших вначале неправильные предположения о происхождении радиоактивности и методах исследования этого необычайного явления, «особенно ясно ощущаешь Резерфорда как тончайшего экспериментатора не в вульгарном смысле этого слова, когда тонкость эксперимента связывается с обилием приборов и десятичных знаков. Величие Резерфорда как экспериментатора — в умении выбрать не самый точный и самый наглядный, а самый короткий путь, в умении строжайшим образом учесть условия опыта, в умении различать между второстепенными неувязками теории и опыта и теми противоречиями между опытом и теорией, синтез которых всегда был движущей силой науки»2.

Резерфорд производил огромное впечатление на работавших с ним как экспериментатор, и методы его исследований становились достоянием его учеников. Следует заметить, что большинство ученых, увлекшихся изучением ядерной физики, пришли в эту область науки под непосредственным влиянием ее основателя.

Возможно, именно публикации Резерфорда пробудили у Ю. Б. Харитона интерес к ядерной физике. Дипломная работа молодого советского физика, которую он защитил в мае 1925 года после окончания физико-механического факультета Ленинградского политехнического института, называлась «Изучение конденсации металлических паров на различных поверхностях в связи с вопросом о критической температуре прилипания».

Но в том же 1925 году Резерфорд завершил все свои главные труды по атомной и ядерной физике, и это но­вое направление получило должную оценку ученых мно­гих стран.

Тогда-то Ю. Б. Харитон и занялся атомной физикой. Впоследствии, в 1939 году, он вместе с Я. Б. Зельдовичем написал статью о делении ядер урана, которая была од­ной из первых публикаций по этому вопросу во всей на­учной литературе. Вскоре в печати появились статьи И. В. Курчатова, Ю. Б. Харитона и Я. Б. Зельдовича, где авторы пытались дать принципиальное обоснование ядер­ного реактора.

Больше всего для популяризации работ Резерфорда в СССР сделал П. Л. Капица, посвятивший своему вели­кому учителю множество специальных выступлений и статей. Сам же Капица отошел от проблем ядерной фи­зики. Еще в Кембридже он избрал другую область фи­зики, а именно сверхсильное магнитное поле и низкие температуры.

И Резерфорд не только не высказывал сожаления по этому поводу, но, по своему обычаю, всячески поощрял ученика заниматься самостоятельно избранной темой. В Кембридже была построена Мондская лаборатория специально для работ Капицы, который стал ее дирек­тором. Много усилий для создания новой лаборатории приложил, конечно, Резерфорд. Позже оборудование Мондской лаборатории было перевезено в Москву и смон­тировано в Институте физических проблем Академии наук СССР, которым П. Л. Капица руководит с 1934 го­да.

В Институте ведется большая научно-исследователь­ская работа, в нем постоянно проходят практику и стажи­ровку студенты специальных высших учебных заведений и аспиранты. Уделяя громадное внимание подготовке молодых физиков, академик Капица вспоминает своего учителя Резерфорда. «Жизнь показывает, — говорит Петр Леонидович, — что есть одно основное средство и, может быть, оно даже единственное, для борьбы со ста­ростью. В чем оно заключается, я лучше скажу словами Резерфорда. Он говорил мне: «Капица, я себя чувствую молодым, потому что я работаю с молодежью». «Иметь учеников и работать с молодежью, — добавил Капица уже от себя, — это самое верное средство для ученого сохранить молодость и не отстать от прогресса в науке».

Несколько лет у Резерфорда стажировался К. Д. Си­нельников. До поездки в Англию он, тогда еще начинаю­щий физик, исследовал диэлектрики и занимался други­ми областями физики твердого тела.

У Резерфорда Синельников переключился целиком на атомную физику и в дальнейшем проводил исследования в области физики высоких энергий, используя для них мощный циклотрон.

Еще в начале 30-х годов К. Д. Синельников участвовал в создании в Харькове первого в СССР протонного ускорителя. Он с сотрудниками осуществил ядерные ре­акции в легких элементах. Эти работы К. Д. Синельнико­ва в Харькове, как и работы его коллег из Ленинград­ского физико-технического института, были первыми свидетельствами серьезного интереса, проявленного со­ветскими учеными к ядерной физике.

Среди молодых ученых, занявшихся новой областью науки, был и И. В. Курчатов, который стал впоследствии руководителем обширных работ по ядерной проблеме, увенчавшихся крупными научными и техническими достижениями.

Приведем здесь высказывание И. В. Курчатова (1934 год) о перспективах работ по ядерной физике. Уже тогда молодой доктор наук предвидел размах исследо­ваний ядра в СССР. Со свойственной ему увлеченностью Курчатов говорил сотрудникам: «Супруги Кюри стоят у «врат царства». Познать атомное ядро — основу вещест­ва — вот великая проблема! С такой пользой обсуждали мы с Фредериком Жолио его замечательные опыты и наши первые шаги (эта встреча произошла на Первой конференции по атомному ядру, состоявшейся в 1933 г. в Ленинграде. — Прим. И. Головина). Париж и Кемб­ридж, лаборатории Жолио-Кюри и Резерфорда ведут сей­час человечество к познанию атомного ядра...

Все гениальные работы Резерфорда — это предысто­рия. Ведь 1932 год — это год чудес: Жолио и Чадвик от­крыли нейтрон, Андерсон обнаружил позитрон, Кокрофт и Уолтон расщепили протонами ядра лития!..

Но и наши ребятки не промах! Синельников с Валь­тером тоже расщепили литий... Как строили полуторамегавольтный генератор Синельников и Вальтер в Харь­кове? Вдвоем строили? Нет! Весь город строил! Все счи­тали это своим делом. И в Харькове, где три года назад никакой физики не было, — сегодня молодой прекрасный Институт. На его установках через два месяца повторили то, что сделано в Кембридже, а лаборатория Резерфорда работает уже больше двадцати лет. Повторили... А кое-что уже и своим умом постигли! Кто показал, что алю­миний, облученный нейтронами, распадается двумя пу­тями, превращаясь в магний и водород или в натрий и гелий? Итальянцы? Англичане? Нет! Русские братья Курчатовы с Щелкиным и Вибе!.. Это только начало. Все можем!»3.

В 1942 году П. Л. Капица вместе с А. Ф. Иоффе, В. И. Вернадским и В. Г. Хлопиным были вызваны в Мо­скву для обсуждения возможности развития работ по созданию нового сверхмощного оружия. Тогда-то А. Ф. Иоффе и рекомендовал на роль руководителя ра­бот И. В. Курчатова. С этого времени до своей смерти И. В. Курчатов возглавлял атомную науку и технику Страны Советов, внеся крупнейший вклад в развитие атомной техники и науки о ядре.

В. И. Лейпунский, некоторое время остававшийся у Ре­зерфорда после отъезда Капицы, стал крупным ученым в области исследования процессов, происходящих в ядер­ных реакторах. По приезде в СССР он участвовал в со­здании новых типов реакторов.

В 1960 году В. И. Лейпунскому и его сотрудникам бы­ла присуждена Ленинская премия за научные исследова­ния физики ядерных реакторов на быстрых нейтронах. В физико-энергетическом институте в Обнинске, где ра­ботал В. И. Лейпунский, были проведены, в частности, большие экспериментальные работы на быстром реакто­ре БР-6 мощностью 5 тыс. кВт, охлаждаемом жидким натрием. Были выполнены также важные проектные и конструкторские работы.

Таким образом, можно констатировать, что все совет­ские ученики Резерфорда стали выдающимися физиками, внесшими значительный вклад в мировую науку. Это относится и к советской теоретической физике, которая развивала идеи Нильса Бора — ученика Резерфорда.

• 1. Шпольский Э. В. Очерки истории развития советской фи­зики, 1917 — 1967. М., «Наука», 1969, с 54.
• 2. «Природа», 1938, № 3.
• 3. И. Н. Головин, И. В. Курчатов. М., Атомиздат, 1967, с. 28 — 29.