5. Исследования разворачиваются

Он мог быть доволен. Продуманная подготовка давала свои результаты. Каждый месяц приносил успехи.

Флеров с Давиденко в подвале ИОНХа сразу приступили к экспериментам. Бак с водой водрузили посередине комнаты. В него погружали источник нейтронов — все ту же ампулку со смесью бериллия и радия, — ставили кюветы с ураном, свинцом, другими металлами и смесями.

Первым твердым выводом был тот, что интенсивней всех поглощаются нейтроны в уране, когда их энергия около пяти электрон-вольт, а не двадцать пять, как думали раньше. Вторым — что уран в виде корольков, шариков, вообще в плотной массе хуже захватывает резонансные нейтроны, чем распределенный равномерно в толще воды. И третий вывод: все испытанные элементы поглощали нейтроны, каждый в своих резонансных границах, кроме олова и свинца: эти два металла пропускали все нейтроны, у них не существовало резонансных областей поглощения.

— Загадка, Витя! — радостно воскликнул Флеров, когда нейтронопрозрачность свинца и олова стала бесспорна.

— Без загадок скучно! — порадовался и Давиденко. — Как-то интересней работается, когда во что-то упрешься лбом.

— Очень важные открытия! — объявил Курчатов, ознакомившись с находками обоих физиков. — А практические выводы обсудим на семинаре.

Теоретические семинары — наподобие довоенных «нейтронных» — созывались еженедельно в главном здании, обычно в пустом фойе второго этажа. На них собирались заведующие секторами и лабораториями, теоретики, гости из других институтов. Семинар был клубом, где встречались физики, своеобразным учебным заведением и мозговым центром лаборатории № 2: именно здесь обсуждались все сложные вопросы деления урана, оценивалась важность открытий, создавались программы дальнейших исследований, намечались эксперименты; на следующем семинаре докладывали о их результатах.

Помещение не было приспособлено для заседаний, все приходившие раздобывали себе стулья в соседних комнатах, потом возвращали на место, если в пылу споров, не затихавших и по окончании семинара, не забывали об этом. Только для Курчатова заранее ставилось кресло — массивное, старинное, покрытое зеленым плюшем.

Все физики работали разобщенно, никто не знал — и не старался узнать, — что у соседа. Лишь на семинарах приоткрывалась завеса секретности и становилась отчетливей общая картина. Поэтому приглашался на них лишь узкий круг участников. Выбранный старостой Баранов бдительно следил, чтобы на обсуждения являлись только постоянные участники семинара и люди, получавшие специальные приглашения.

Сообщение о странном поведении олова и свинца в опытах Флерова и Давиденко волнения на семинаре не породило. Экспериментаторы потребовали дополнительных проверок, теоретики отмахнулись.

— Должны же быть у природы тайны, — рассудительно заметил вернувшийся недавно с Алагеза Мигдал, и его поддержал Ландау. — Иначе что бы нам, физикам, оставалось делать?

Тайна нейтронной прозрачности прояснилась лишь спустя два десятка лет, когда установили, что некоторые ядра имеют «магическую структуру». Практические же выводы из неразъясненной тайны сделали немедленно: ни свинец, ни олово не годятся ни как поглотители, ни как отражатели нейтронов.

Зато известие о том, что резонансный порог поглощения нейтронов надо сдвинуть с 25 до 5 электрон-вольт, не могло не вызвать оживления. Теоретикам приходилось вносить коррективы в расчеты уран-графитового котла. Если новые данные правильны, замедление нейтронов требовалось более быстрое и глубокое, это меняло соотношение масс урана и замедлителя. Курчатов обязал всех, кто работал с котлом, — Панасюка, Померанчука, Гуревича, Фурсова — проверить практические выводы из новых констант, найденных Флеровым и Давиденко, непосредственными экспериментами с уран-графитовыми призмами.

А доклад о том, что уран, рассредоточенный комками в замедлителе, ведет себя лучше, чем равномерно распределенный по всему объему, породил настоящее волнение. Из «эффекта комковатости» вытекало два следствия, и каждое было важно, и каждое горячо обсуждалось.

Первое следствие состояло в том, что равномерная смесь урана и замедлителя малоэффективна. Эксперименты в подвале ИОНХа показывали, что в такой смеси нейтроны, вырвавшиеся при делении легкого изотопа, чуть замедлятся до резонансной энергии, тут же поглотятся первым попавшимся тяжелым изотопом — а тяжелых ядер было в 140 раз больше, чем легких, — и бесполезно исчезнут, не произведя нового деления. Деление разжигали, оно, не разгоревшись, затухало.

Гуревич и Померанчук теоретически обосновали открытие экспериментаторов. На одном из следующих семинаров Померанчук докладывал о созданной ими теории. Невысокий, худощавый, он непрестанно ходил перед доской то вправо, то влево, левой рукой поправлял сползавшие очки, правой наносил мелом на доску уравнения. Высокий тенорок ясно, точно, кратко превращал загадочное наблюдение в физически очевидный процесс.

Оба теоретика докладывали о разработанном ими блок-эффекте.

Уран в реакторе надо было размещать компактными блоками. Померанчук с Гуревичем высчитали и оптимальный размер урана и графита: графит в форме обычных кирпичей, но раза в два побольше, уран в виде цилиндриков — по три-четыре сантиметра диаметром, 15–20 сантиметров в длину. В такой конструкции быстрые нейтроны, вырывающиеся из урановых цилиндриков при делении ядер, замедлялись в графитовых кирпичах ниже вредных резонансных скоростей и снова врывались в урановый стержень, чтобы делить легкий изотоп, а не напрасно поглощаться в тяжелом.

Теория блок-эффекта легла в основу докторской диссертации Гуревича, защищенной летом 1944 года перед специальной комиссией физиков. А еще через десять лет, когда работы по ядерной энергии частично рассекретили, об этом теоретическом исследовании докладывали на международной конференции в Женеве, и доклад вызвал немалый интерес.

Из экспериментов Флерова и Давиденко по эффекту комковатости следовал еще один вывод. Перед войной Зельдович с Харитоном доказали, что в смеси натурального урана с обычной водой цепная реакция не идет. В отличие от тяжелой воды вода обыкновенная сама поглощала слишком много нейтронов. Но вычисление относилось к урану, равномерно распределенному в воде. А если его поместить блоками? Окажись константы поглощения нейтронов в этой гетерогенной системе благоприятными, создание атомного котла значительно упростится: дистиллированная вода — материал несравненно более дешевый и доступный, чем графит.

Курчатов приказал провести контрольные опыты. Пока Флеров с Давиденко ставили новую серию экспериментов, теоретики изрядно поволновались. С одной стороны, было бы великолепно, если бы эффект комковатости оказался столь крупным, что удалось бы перейти на обычную воду, отказавшись от графита. А с другой — было бы обидно, что три года назад не заметили такой возможности и начисто забраковали воду.

Контрольные опыты принесли успокоение и разочарование. Даже при блочном распределении в ней урана обычная вода не годилась для реактора. Ориентироваться нужно было только на графит или тяжелую воду.

Теория атомного котла была разработана и подтверждена экспериментами. Дело оставалось за «малым» — создать котел в виде реальной физической конструкции.

Постоянное здание для котла стали возводить в отдалении от Красного дома, а пока неподалеку поставили обширную, как барак, армейскую палатку. Сюда Панасюк перенес с Пыжевского все, что успел наготовить: аппаратуру для определения нейтронов, стол для графитовой призмы — на нем изучалось, годится ли партия графита для котла, внутрь призмы вводился источник нейтронов, графитовый кирпич накладывался на кирпич — определялось поглощение нейтронов по оси призмы.

У входа в брезентовую палатку стоял часовой. Часовые скоро перестали вглядываться в фотографии, люди появлялись постоянно те же — сам Борода, Панасюк, Гончаров, Дубовский, Кондратьев, Бабулевич, разрабатывавший систему защиты. Часто засиживался, шевеля запорожскими усами, Тимошук. Прибегали теоретики Померанчук, Гуревич, Фурсов — проверить, что нового, подтверждает ли очередная серия опытов прежние расчеты, не нужно ли уточнять их. Тут же — при нужде — делались новые расчеты, экспериментаторам указывалось, чего надо ожидать в следующей серии опытов.

В брезентовой лаборатории продемонстрировал свои деловые качества Дубовский. Заказанный Курчатовым прибор долго не давался. «Плохие у меня руки, очень плохие!» — горестно шептал Дубовский. В столовой он уныло признавался соседям: «Снова неудача!» День, когда он решился показать довольно неуклюжую конструкцию, казался ему днем оглашения приговора. Курчатов схватил прибор, облазил все закоулки в палатке, а затем все лаборатории главного корпуса. Стрелка то вяло шевелилась, то замирала, но шевелилась там, где требовалась живость, замирала в местах, где от нее и не ждали бодрости.

— А что? Неплохо! — радостно воскликнул Курчатов. — Фон виден. Выглядит твой прибор неказисто, но конструкция работоспособная. Проверим попридирчивей и пустим в эксплуатацию как дозиметр.

Придирчивая проверка произошла неожиданно скоро. Панасюк пользовался ампулкой с радием для возбуждения нейтронного потока в бериллии. Уходя, он прятал ампулку в глубокую щель между бревнами. Ночью скучающий в одиночестве охранник достал радиоактивный источник, повертел в руках, положил на столик, а потом, забыв, из какой щели извлек, засунул в другую. Утром охранник сменился, новый ничего не знал о пропаже. Курчатов позвал Дубовского с дозиметром. Стрелка сразу ожила, чуть Дубовский повернулся к стене, где охранник спрятал радий. Как в детской игре «холодно», «тепло», «горячо», Дубовский делал шаг вправо, шаг влево, стрелка отклонялась то больше, то меньше. Около двери, у щели, заткнутой мхом, она ударилась в упор шкалы… Дубовский сорвал мох и с торжеством извлек злополучную ампулку.