III
III
В 30-е годы институт Иоффе был ведущим центром исследований в области ядерной физики. Первым заведующим отделом ядерной физики в нем стал Игорь Курчатов, который в 1943 г. стал и научным руководителем советского ядерного проекта и занимал этот пост до самой своей смерти в 1960 г. Курчатов родился в январе 1903 г. в городе Симский Завод на Южном Урале. Его отец был землемером, а мать — учительницей. В 1912 г. семья переехала в Крым, в Симферополь, из-за болезни дочери Курчатовых. Это не помогло ей, и она вскоре умерла от туберкулеза. Курчатов поступил в гимназию в Симферополе, а в 1920 г. стал студентом Таврического университета (ректором которого как раз в это время был избран Вернадский), где изучал физику. Преподавание физики в университете было в лучшем случае бессистемным, хотя в первый год обучения Курчатова там читал лекции Френкель, а профессор С.Н. Усатый, родственник Иоффе, специально переехал из Севастополя в Симферополь, чтобы преподавать физику. Курчатов закончил курс обучения на год раньше положенного срока, в 1923 г.{150}
Впоследствии Курчатов уехал в Ленинград для учебы на кораблестроительном факультете Политехнического института. Чтобы обеспечить себе средства к существованию, он нашел работу в магнитно-метеорологической обсерватории в Павловске (пригород Ленинграда) и по полученным там результатам опубликовал статью, посвященную радиоактивности снега. Летом 1924 г. он ушел из Политехнического института и вернулся на юг, чтобы поддержать семью, поскольку его отец был сослан на три года в Уфу — по причинам, которые остались неясными{151}. Позднее в том же году Курчатов переехал в Баку, чтобы работать в местном Политехническом институте, где в течение года он был ассистентом Усатого, который тоже переехал в Баку из Симферополя. Еще студентом Курчатов подружился со своим однокурсником, Кириллом Синельниковым, который к этому времени уже работал в институте Иоффе. Синельников рассказал Иоффе о Курчатове, и весной 1925 г. двадцатидвухлетний Курчатов получил от Иоффе приглашение работать в его институте{152}.
Институт Иоффе был поистине его «детским садом». Иоффе делал все от него зависящее, чтобы дать своим молодым сотрудникам хорошую подготовку по физике. Он организовал регулярно собиравшиеся семинары, благодаря которым они шли в ногу с текущими исследованиями; на журналах, поступавших в библиотеку института, он помечал статьи, которые им следовало бы прочесть, причем требовал от них объяснения, если они этого не делали. Раз в неделю Иоффе посещал каждую лабораторию, чтобы быть в курсе того, что там делалось{153}.
Атмосфера, царившая в институте, сочетала в себе преданность науке, жизнерадостность и энтузиазм. Исаак Кикоин писал: «Мы работали с утра до утра, и других интересов, кроме науки, для нас не существовало. Даже девушкам не часто удавалось оторвать нас от занятий, а когда мы женились, то были уже настолько “испорчены” привычкой много работать, что женам приходилось мириться с этим»{154}. Наум Рейнов, работавший в одной из институтских мастерских, рисует менее серьезную картину. Он был поначалу удивлен тем, что ученые не приходили на работу в определенные часы и болтались по коридорам, куря и обмениваясь шутками. Вскоре, однако, он пришел к заключению, что эти люди были одержимы наукой{155}. Условия жизни были тяжелыми. Когда в 1930 г. в институт пришел Анатолий Александров, ему пришлось делить ночлег в холодной комнате еще с восемью сотрудниками и закрываться одеялом с головой, чтобы уберечь свои уши от нападения крыс{156}.
Курчатов поначалу работал в руководимой Иоффе лаборатории физики диэлектриков. Эта область была основной в тематике института, поскольку изоляционные свойства диэлектриков при сверхвысоких напряжениях могли найти важное применение в электроэнергетике. Под руководством Иоффе Курчатов вместе с Синельниковым и еще одним физиком проводил опыты, которые, казалось, позволяли надеяться, что напряжение пробоя будет расти с уменьшением толщины исследуемого материала. Эта работа была составной частью фундамента для развития злополучной идеи Иоффе о тонкослойном изолирующем материале{157}.
В процессе проведения этого исследования Курчатов обратился к изучению аномальных диэлектрических свойств сегнетовых солей, и его работы привели к открытию особого класса кристаллов, которые в электрическом поле ведут себя точно так же, как ферромагнетики — в магнитном. Это явление теперь носит название ферроэлектричества[38] (Курчатов дал ему русское название «сегнетоэлектричество» — в честь французского химика Сенье). Курчатов изучал его в Ленинграде вместе со своими коллегами, в числе которых был его брат Борис, а в Харькове — вместе с Синельниковым{158}. Эти работы принесли Курчатову известность. Харитон позднее назвал их «изящными и красивыми»{159}.
Несмотря на успех этого исследования, в конце 1932 г. Курчатов решил переключиться на работу в области ядерной физики. Это было резкое и неожиданное изменение тематики и означало прекращение исследований по физике полупроводников, которые он проводил с Иоффе. Кроме того, это был отход от работ, имевших большие перспективы в плане непосредственных приложений, к области, которая в то время считалась очень далекой от практических применений. Но Курчатов, видимо, считал, что он уже сделал в области сегнетоэлектричества все, что планировал, а ядерная физика была многообещающим направлением исследований. Возможно, здесь он находился под влиянием своего друга Синельникова, который 1928–1930 гг. провел в Кембридже, а к рассматриваемому времени возглавлял высоковольтную лабораторию в Харькове. Так или иначе, Курчатов начал действовать «решительно, быстро, без оглядки назад, как, впрочем, он всегда поступал в подобных случаях»{160}.
В 1932 г. не только Курчатов переключился на исследования по ядерной физике. Абрам Алиханов, которому, как и Курчатову, было в то время около 30 лет, в том же году, оставив работы по рентгеновским лучам, занялся физикой ядра и был поставлен во главе позитронной лаборатории, где совместно со своим братом Артемом Алихановым он изучал рождение электрон-позитронных пар, а позднее — спектры бета-лучей{161}. Еще один молодой физик, Лев Арцимович, поступивший в институт двумя годами ранее (в возрасте двадцати одного года), тоже обратился к изучению физики ядра и возглавил высоковольтную лабораторию. Арцимович работал в тесном контакте с братьями Алихановыми{162}. Четвертой лабораторией отдела ядерной физики руководил Дмитрий Скобельцын, который был несколько старше этих трех своих коллег: он родился в Петербурге в 1892 г. Скобельцын приступил к изучению космических лучей в начале 20-х годов и провел два года в Париже, в институте Марии Кюри{163}. По своим манерам он был холоден и сдержан, тогда как Алиханов был вспыльчивым, а Арцимович — остроумным и порой даже злоязычным человеком, интересующимся всем на свете{164}.
Курчатова называли «генералом», потому что он любил проявлять инициативу и отдавать команды. По воспоминаниям близких друзей, одним из его любимых слов было «озадачить»{165}. У него были энергичные манеры, и он любил спорить. Он мог выразительно выругаться, но, если доверять памяти тех, кто с ним работал, он никого не оскорблял. У него было хорошее чувство юмора{166}. В 1927 г. Курчатов женился на Марине Синельниковой, сестре своего друга. Поначалу она огорчалась из-за привычки мужа проводить целые вечера в лаборатории, но потом примирилась с этим{167}. Сохранилось одно или два мимолетных впечатления о Курчатове тех лет. Они принадлежат жене Синельникова, англичанке, с которой тот познакомился в Кембридже. В письмах к своей сестре она рисует Курчатова как преданного своей работе и в общем довольно решительного и целеустремленного человека. Но она пишет также и о том, что он «такой добродушный, как игрушечный медвежонок, — и никто не может сердиться на него»{168}.[39]
В описаниях характера Курчатова всегда присутствует ощущение некоторой дистанции, как если бы за человеком с энергичными манерами стоял другой, которого не так-то легко разглядеть. Он мог оградить себя неким щитом, отделываясь шуточками или выбирая ироничный тон по отношению и к себе, и к другим. Все воспоминания о Курчатове доносят до нас, наряду со свидетельствами о его сердечности и открытости, также и впечатление о его серьезности и сдержанности. В воспоминаниях одного из коллег, работавших с Курчатовым в 50-е годы, он предстает как человек закрытый, многослойный, а потому идеально подходящий для проведения секретных работ{169}.
Большую часть 1933 г. Курчатов посвятил изучению литературы по ядерной физике и подготовке приборов для будущих исследований. Он организовал строительство маленького циклотрона, с помощью которого можно было получить, правда, лишь очень слабый пучок частиц и который не годился для проведения опытов. Он также построил высоковольтный ускоритель протонов кокрофт-уолтоновского типа и использовал его для изучения ядерных реакций с бором и литием. Весной 1934 г., после ознакомления с первыми заметками Энрико Ферми и его группы о ядерных реакциях, вызываемых нейтронной бомбардировкой, Курчатов переменил направление своих работ. Он оставил опыты с протонным пучком и начал изучать искусственную радиоактивность, возникающую у некоторых изотопов после их бомбардировки нейтронами{170}. Между июлем 1934 г. и февралем 1936 г. Курчатов и его сотрудники опубликовали 17 статей, посвященных искусственной радиоактивности. Наиболее существенным и оригинальным его достижением в это время была гипотеза, что наличие нескольких периодов полураспада некоторых радиоизотопов могло быть объяснено ядерной изомерией (т. е. существованием элементов с одной и той же массой и с одним и тем же атомным номером, но с различной энергией)[40]. Другим исследованным Курчатовым явлением было протон-нейтронное взаимодействие и селективное поглощение нейтронов ядрами различных элементов.
В середине 30-х годов эти вопросы были центральными в исследованиях по ядерной физике. Морис Гольдхабер, который тогда занимался этими же проблемами в Кавендишской лаборатории, сказал, что в мире в то время было несколько центров, где велись серьезные исследования по ядерной физике. «Это была Кавендишская лаборатория, которую я считаю лучшей, затем римская школа, когда там был Ферми, считалась первоклассной; окружение Жолио-Кюри в Париже. Затем Курчатов и его люди. Они делали хорошие работы. Я всегда считал, что именно Курчатов являлся крупнейшей фигурой в области атомной энергии в России, так как я читал его статьи. Он не очень отставал от нас, с учетом разницы во времени получения журналов. Курчатовская школа всегда выпускала интересные статьи»{171}.
Курчатов и его коллеги составляли часть интеллектуального сообщества физиков-ядерщиков, хотя к тому времени личные контакты с западными физиками стали весьма затруднительными.
Однако Курчатов не чувствовал удовлетворения, так как понимал, что идет путями, проложенными Ферми, и не прокладывает своих собственных{172}. В 1935 г. он полагал, что открыл явление резонансного поглощения нейтронов. Однако они разошлись с Арцимовичем, с которым Курчатов в то время сотрудничал, в интерпретации полученных результатов. В результате еще до того, как ими были выполнены решающие опыты, Ферми и его сотрудники опубликовали статью, в которой сообщили о существовании этого явления. Курчатов был разочарован этим, потому что ленинградские физики стремились внести свой вклад в общее дело и доказать, что они работают не хуже других исследовательских групп{173}.
Курчатов испытывал трудности, связанные с нехваткой источников нейтронов, необходимых для проведения исследований. Единственным местом в Ленинграде, где они имелись, был Радиевый институт. Поэтому Курчатов организовал совместную работу с Мысовским, возглавлявшим в этом институте физический отдел{174}.[41] В отношениях между Радиевым институтом и остальными физиками-ядерщиками существовала некоторая натянутость. Вернадский относился к Иоффе без особого почтения, считал его честолюбивым и недобросовестным человеком{175}. Игорь Тамм вызвал гнев Вернадского, когда предложил в 1936 г., чтобы циклотрон Радиевого института был передан в институт Иоффе. Физики, возразил на это предложение Вернадский, медлили с осознанием важности явления радиоактивности, у них по-прежнему нет адекватного понимания этой области. Радиевый институт, утверждал он, должен работать над проблемами ядерной физики, которая и развилась-то из исследований явления радиоактивности. Циклотрон, который теперь уже скоро начнет функционировать, необходим для работ, ведущихся в Радиевом институте, и не должен быть отнят у него. Этого и не случилось в действительности{176}.[42] Но запуск циклотрона затягивался, и лишь в феврале 1937 г. на нем был получен пучок протонов с энергией около 500 КэВ. В июле 1937 г. их энергия достигла величины, примерно равной 3,2 МэВ. Однако циклотрон работал нестабильно{177}. Курчатов был расстроен таким положением дел, потому что планировал использовать циклотрон для своих собственных исследований. Весной 1937 г. он начал работать в циклотронной лаборатории Радиевого института, проводя в ней один день в неделю, и постепенно стал лидером в этой работе. Циклотрон начали использовать для проведения экспериментов в 1939 г., но лишь к концу 1940 г. он стал функционировать нормально{178}.
Физики-ядерщики института Иоффе настаивали на строительстве собственного циклотрона{179}. Курчатов и Алиханов уже в 1932 г. обсуждали вопрос о строительстве большого циклотрона, но эта идея была оставлена, так как Радиевый институт еще раньше принял решение строить свою установку. Все же в январе 1937 г. Иоффе обратился к народному комиссару тяжелой промышленности Серго Орджоникидзе с просьбой о финансировании строительства циклотрона в своем институте, а также о том, чтобы командировать двух физиков в Беркли (США) для изучения работы циклотронов (письмо было отправлено за месяц до самоубийства Орджоникидзе){180}. Наркомат поддержал этот план, и в июне 1939 г., спустя примерно два с половиной года после того, как Иоффе отправил свое письмо, было принято представительное постановление об ассигновании необходимых для строительства циклотрона средств{181}. В Беркли, однако, никто не поехал.
В конце 30-х годов Курчатов организовал семинар по нейтронам, на котором обсуждались работы, выполненные в институте, а также статьи, представленные его сотрудниками в физические журналы. Исай Гуревич, один из участников этого семинара, говорил позднее, что «не будь его — и на грандиозные задачи, которые пришлось разрабатывать во время войны и после нее, понадобились бы еще годы сверх тех, что ушли на это. Потому что тот семинар был школой нейтронной физики, без которой ничего бы не вышло»{182}. В работе семинара принимали участие полтора десятка человек, многие из которых потом сыграли большую роль в атомном проекте{183}.[43]
Иоффе направлял многих молодых физиков за рубеж для выполнения исследований. В их числе он рекомендовал и Курчатова. Курчатов планировал поездку в США зимой 1934–1935 гг., ив сентябре 1934 г. Френкель написал Эрнесту Лоренсу, обратившись к нему с просьбой организовать Курчатову приглашение в Беркли. Лоренс написал Курчатову 1 октября, приглашая его в свою лабораторию «на некоторое время»{184}. Но Курчатов не поехал за границу, быть может потому, что ссылка его отца делала его политически неблагонадежным для НКВД. С середины 30-х годов личные контакты советских физиков с их западными коллегами все больше сокращались. Так, на конференции по ядерной физике 1933 г. примерно половина докладов была прочитана иностранными учеными, а в 1937 г. на такой же конференции они сделали только пять из двадцати восьми докладов. Наконец, в работе ядерной конференции, состоявшейся в 1938 г., иностранцы вообще не принимали участия{185}. Советские физики, тем не менее, продолжали считать себя частью международного сообщества физиков и внимательно следили за иностранными журналами.