Ирина Разумовская
Игорь Курчатов. Секрет Бороды
Строение ядра атома. Изотопы
Ядра атомов тоже оказались сложными, состоящими из двух сортов частиц.
Первые из них – протоны – обозначаются латинской буквой p. Их заряд по величине такой же, как у электронов, но положительный. Масса протона почти в две тысячи раз больше массы электрона. Поэтому практически вся масса атома сосредоточена в ядре (вспомните опыт Резерфорда). Число протонов в ядре равно числу электронов в атоме. Поэтому атом в целом заряда не имеет. Протон открыл Резерфорд в 1919 г. Шестнадцатилетний Игорь Курчатов тогда учился в гимназии и о работах Резерфорда еще ничего не знал.
Рис. 7. Ядро атома гелия
Но ведь положительно заряженные протоны отталкиваются друг от друга, ядро должно «развалиться». Дело в том, что, кроме протонов, в ядре содержатся нейтральные частицы примерно той же массы – нейтроны (обозначение – n). Их в ядре примерно столько же, сколько и протонов. В целом ядро оказывается очень устойчивым за счет особых ядерных сил, действующих между его частицами. Протон и нейтрон объединяются термином нуклон, от латинского nucleus – ядро.
Нейтрон открыл Джеймс Чедвик (1891–1974) в 1932 г. (за что получил Нобелевскую премию). Именно в этом году Игорь Васильевич Курчатов, заинтересовавшись работами самых известных мировых ученых в области атомной физики, решил изменить область своих научных исследований.
Вы знаете газ гелий: им наполняют воздушные шарики, если хотят, чтобы они летали. Ядро атома гелия состоит из двух протонов и двух нейтронов (рис. 7); α-частицы – это ядра атома гелия, имеющие двойной положительный электрический заряд.
ВОПРОС № 3
Сколько электронов в атоме гелия?
Иногда в ядрах атомов содержится одинаковое число протонов, но различное число нейтронов. Такие элементы называются изотопами. Их химические свойства одинаковы, но по физическим свойствам они могут сильно отличаться, особенно по склонности к радиоактивному распаду. Например, в ядре урана-238 (U-238) содержится 238 нуклонов, из них 92 протона и 146 нейтронов, а в изотопе U-235 – такое же количество протонов, но 143 нейтрона. В природе еще встречается (очень редко) изотоп U-234. Радиоактивные свойства изотопов урана очень различаются, мы познакомимся с этим позже.
ВОПРОС № 4
Сколько протонов и нейтронов в ядре U-234?
У водорода ядро самого распространенного изотопа состоит лишь из одного протона. Но существуют еще изотопы водорода – дейтерий и тритий (рис. 8).
Рис. 8. Изотопы водорода
Ядра водорода возникли раньше ядер других элементов, сразу после рождения нашей Вселенной. Водород и сейчас составляет основную часть ее вещества (звезд, туманностей) – 88,6 процента. На втором месте по распространенности во Вселенной стоит гелий – 11,3 процента.
ВОПРОС № 5
Сколько процентов приходится на все остальные химические элементы во Вселенной?
Глава 2. Лучшее место на земле
Места, где жил великий человек, священны через тысячу лет.
Иоганн Гёте
Наверное, вы слышали такое словосочетание – «место силы». Чаще всего местами силы называют географические зоны на нашей планете, где есть особая энергетика. А еще мы называем так любимые места, куда хочется возвращаться на протяжении всей жизни.
Для Игоря Курчатова таким любимым местом навсегда останется Крым. Сюда он будет приезжать в отпуск из Москвы, когда станет известным ученым, здесь построит себе дом, двери которого будут открыты для гостей круглые сутки, здесь разведет сад и своими руками посадит виноград, сливы, яблони, черешни и даже ливанский кедр!
Именно в Крыму случатся и судьбоносные встречи Курчатова: с близкими друзьями, любимым учителем, главным наставником в профессии и будущей любовью.
Но обо всем по порядку.
Пока наш герой еще только окончил школу. Вопроса о том, чем заниматься после нее, у Игоря не было – конечно, продолжать учиться. Папа с мамой его поддержали: они оба гордились блестящими знаниями Гарика и очень хотели, чтобы он поступил в институт.
Где учиться, вопроса тоже не возникало: Крымский (тогда он назывался Таврическим) университет был единственным высшим учебным заведением на всем полуострове. Игорь выбрал математическое отделение физико-математического факультета. В группе числилось всего девятнадцать студентов.
В то время университетом руководил знаменитый академик Владимир Иванович Вернадский. Он подобрал очень сильный преподавательский состав. Аудитории, где читали лекции известные профессора, всегда были переполнены студентами, которые долго не отпускали преподавателей бесконечными вопросами после звонка.
А профессор Семен Николаевич, со смешной фамилией Усатый, стал для многих ребят не только любимым учителем, но другом и главным наставником.
Часто сюда приезжал с лекциями из Петрограда[1] и академик Абрам Федорович Иоффе – один из создателей нашей школы физиков. Студенты были в восторге от его выступлений! Он рассказывал о самых новых достижениях в физике – и это всегда завораживало.
Этот ученый сыграет особую роль в судьбе Игоря. В будущем их судьбы плотно переплетутся. Именно Курчатова академик Иоффе порекомендует Иосифу Сталину в качестве руководителя особо важного направления для нашей страны: атомного проекта.
А пока Гарик – студент-первокурсник, которому совершенно не хватает двадцати четырех часов в сутках.
Полдня как одна минута пробегали в университете, где Гарик с удовольствием согласился быть еще и препаратором на кафедре физики. Вместе с другом-однокурсником Кириллом Синельниковым они из чудом уцелевшего оборудования и приборов, обнаруженных в старых университетских шкафах, а также буквально из консервных банок и всевозможного мусора создали физическую лабораторию, где готовили к лекциям сложные и всегда интересные опыты. Чего только стоила одна подготовка опыта передачи сигналов на расстояние! Преподаватели были поражены тем, на каком высоком уровне коллеги – так уважительно учителя называли в этом вузе студентов – его провели.
Кстати, именно здесь, в Крымском университете, Игорь с однокурсниками постигли еще одну важную науку – науку общения и дружбы с учителями. Вместе они стали настоящим братством: друзьями, коллегами, командой единомышленников, в которой все решают поддержка и уважение, а не желание доказать друг другу, кто важнее и умнее.
Учитель Игоря тех лет – профессор Усатый – никогда не жалел времени для своих студентов. После лекций и семинаров ребята с преподавателем могли еще полночи гонять чаи и говорить обо всем подряд: о музыке, любимых книгах, художниках. Часто расходились домой лишь к утру – уставшие, но довольные и счастливые.
В будущем по такому же принципу единомыслия Курчатов выстроит отношения и со своими студентами, и с коллегами. Все они потом будут с гордостью вспоминать о том, что являлись частью знаменитого Курчатовского братства.
Возможно, именно этот «командный» подход преподавателей к учебе в Крымском университете и принес такие серьезные плоды: в группе, где учился Курчатов, из девятнадцати студентов двое стали академиками и шестеро – профессорами!
После лекций и лабораторных в университете времени на отдых не оставалось ни минуты: Гарик бежал искать подработку, чтобы хоть как-то прокормиться. Рассчитывать на помощь родителей он больше не мог: им самим она была очень необходима. Шла Гражданская война: Крым голодал, а хозяйство полуострова оказалось полностью разрушено.
Кем только ни работал студент Курчатов в то время, чтобы выжить! И воспитателем в детском доме, и диспетчером в автоколонне, и разнорабочим на строительстве железной дороги, и даже сторожем в кинотеатре, а летом охранял фруктовые сады. Он брался за любую возможность заработать денег, чтобы купить поесть. Но чаще всего единственной едой за весь день была тарелка супа из перловки (или, как тогда говорили, из «шрапнели») с хамсой: крошечными костлявыми рыбешками. Ее давали бесплатно в студенческой столовой. О том, вкусно ли это, даже говорить не приходилось. Главным было хотя бы ненадолго утолить постоянное чувство голода.
А ведь кроме еды человеку нужны еще одежда и обувь. Но о них в то время даже мечтать не приходилось! Представьте – на занятия Игорь ходил в самодельных сапогах из бычьей кожи, в холщовых брюках и кофте-толстовке. Это была единственная одежда Курчатова в любую погоду.
Однажды друг чудом раздобыл Гарику из фонда помощи нуждающимся комплект нижнего белья – попросту говоря, трусы и майку. Как же сильно радовался Игорь этому бесценному подарку! Ведь теперь на несколько месяцев можно было забыть о том, где их достать.
После работы студент Курчатов уже дома читал монографии и учебники на иностранных языках, которые он находил в университетской библиотеке, почти до утра при свете… Нет! Не настольной электрической лампы, которая сегодня стоит на письменном столе у каждого из нас. А при свете керосиновой коптилки – настолько слабом, что приходилось наклонять голову буквально впритык к книжке, иначе букв просто не удавалось разглядеть.
От такого неудобного способа чтения брови и ресницы Гарика всегда оказывались в саже. Но он этого даже не замечал. После учебы он едва доплетался до кровати и тут же засыпал… Наутро он читал лекции своим коллегам, стоя у доски в аудитории университета, передавая им новые знания. Ведь учебников на русском языке тогда в Крыму не было.
Только представьте! Почти всегда голодный, нечего надеть, свободного времени ни минуты – оно все расписано на учебу и заработки на пропитание. Кажется, в студенческой жизни Игоря Курчатова нет ничего светлого – она вся состоит из лишений и испытаний. Что ж, ему и правда порой приходилось очень нелегко. Но плохо и обидно за свою жизнь не было никогда. Наоборот, жизнь была полна радости, любви, движения вперед к мечте и постижению смысла!
Игорь, как и большинство его сверстников, не зависел от дорогих и статусных вещей, вкусной еды, тепла и горячей воды в доме. В то время никто из них и не знал, что это такое. И тем не менее Курчатов всегда будет вспоминать студенческие годы как самые счастливые в своей жизни.
Единственное, от чего Гарик с однокурсниками тогда по-настоящему зависели, так это от знаний! Страсть к науке была такой сильной, что остальное почти не имело значения. Помимо основного курса они успевали слушать лекции по медицине, литературе, политике, изучали сразу несколько иностранных языков и очень много читали.
А неукротимой энергии и упорства самого Игоря и двух его друзей-однокурсников хватило даже на то, чтобы досрочно окончить Крымский университет и поступить в один из лучших вузов страны – Петроградский политехнический институт.
К концу обучения в Крыму Игорь уже точно знал: его интересуют наука и техника. Он прекрасно понимал, что хочет расти дальше именно в этом направлении. Преподаватели также отмечали безупречную математическую подготовку выпускника Курчатова, правда, сам Игорь пока не мог сказать, чем именно он предпочел бы заниматься.
