Переход массы в энергию

Выйдя утром из номера, Фриш застал тетю уже за завтраком. В Кунгэльве он провел пока только одну ночь. Тем временем наступил канун Рождества 1938 года. Наконец представился подходящий случай приглушить мрачные мысли о событиях в Германии и переживания за судьбу отца. Ему хотелось хоть немного поговорить о физике, рассказать тете о новом эксперименте, над которым он работал. Но, как оказалось, ей было совсем не до племянника. Она жадно вчитывалась в новое письмо от Гана, датированное 19 сентября. В письме были последние новости о результатах его работы, и иначе, чем ошеломляющими, назвать их было нельзя.

Ган и Штрассман провели повторные эксперименты и пришли к выводу, что полученный ими элемент был вовсе не радием. На самом деле им удалось создать атомы бария! Самый распространенный изотоп бария имеет всего 56 протонов и 82 нейтрона, что в сумме дает 138. Эти цифры как раз и являли собой самый удивительный факт. Использован был, как обычно, тот же самый уран, но полученный элемент стоял ни на одну-две или даже четыре позиции ниже в периодической таблице, как было после первых экспериментов, а на целых 36! В результате бомбардировки нейтронами ядро урана разделилось практически надвое.

«Это абсолютно невозможно, — авторитетно заявил Фриш. — Они наверняка допустили ошибку в расчетах». Но Мейтнер была непоколебима. Она утверждала, что Ган не может допустить столь фундаментальной ошибки. У него достаточно опыта, чтобы исключить из работы подобные оплошности.

За несколько дней до этого Лиза оправила Гану ответ на его первое письмо, в котором назвала полученные им результаты «просто потрясающими», но дальше написала: «Однако в ядерной физике мы уже не раз получали разного характера сюрпризы, поэтому ни о чем нельзя говорить с уверенностью, будто бы это невозможно».

Оживленный спор, вспыхнувший между Фришем и Мейтнер, продолжился и после завтрака. Они вышли из гостиницы и направились через пойму реки в сторону редкого леса. Фриш шел по льду на лыжах, тетя семенила рядом. Спор не утихал ни на секунду. Как мог какой-то нейтрон вызвать в ядре урана столь значительные изменения? Но ведь в сущности никто и не знал, как должно это ядро реагировать на подобное воздействие. В такой ситуации оставалось только строить предположения-аналогии с более известными физическими явлениями и надеяться хоть в чем-то оказаться правым.

Одно из подобных предположений по аналогии было сделано десять лет назад физиком украинского происхождения Георгием Гамовым и впоследствии использовано Бором при описании ядерных реакций. Мейтнер вспомнила эту теорию. В ней говорилось, что силы, удерживающие вместе составные части ядра атома, по своей сути схожи с силой поверхностного натяжения, удерживающей каплю жидкости от разделения на отдельные молекулы. Модель ядра строилась на подобной аналогии, при этом говорилось, что своей устойчивостью оно, с одной стороны, обязано силе поверхностного натяжения, удерживающей элементы ядра вместе, а с другой — отталкивающей силе, с которой положительно заряженные протоны действуют друг на друга, оказывая давление на ядро изнутри.

Величина каждой из этих сил возрастает вместе с увеличением ядра, однако отталкивающая сила растет быстрее и в итоге, когда число протонов достигает примерно ста, преодолевает силу поверхностного натяжения[5]. Возможно, как раз в ядре урана, насчитывающем 92 протона, баланс двух сил очень хрупок. Не исключено, что для распада ядра достаточно добавить в него всего один нейтрон и тогда ядро вытянется и разделится где-то посередине, образовав две маленькие «капли».

Тетя с племянником присели на бревно, судорожно обыскивая карманы в поисках любых клочков бумаги, на которых можно было бы нарисовать примерную схему и набросать приблизительные вычисления. Достаточно быстро они пришли к выводу о том, что суммарный положительный заряд ядра урана вполне достаточен для того, чтобы нейтрализовать силу поверхностного натяжения. В уме сама собой нарисовалась картина «нестабильной капли, вся поверхность которой находится в постоянном движении. Самое незначительное вмешательство, как, например, удар одного-единственного нейтрона, может привести к ее разделению на несколько более мелких капель».

Но при распаде ядра каждая из его составных частей должна нести в себе значительный запас энергии. По подсчетам Мейтнер, ее объем в каждой из частиц мог доходить до 200 миллионов электрон-вольт[6]. Фрагменты ядра должны разлететься под действием отталкивающей силы своих положительных зарядов. Энергия при этом сохраняется, что подтверждает неоспоримый закон, один из фундаментальных в физике, и он не может быть нарушен. Все логические построения не имели бы смысла, не будь непоколебимой уверенности в сохранении заряженными частицами этой энергии.

Но откуда могла взяться энергия? Мейтнер вспомнила свою первую встречу с Альбертом Эйнштейном в 1909 году. Она была на его лекции по теории вероятности и внимательно следила за тем, как он выводит свою знаменитую формулу Е=тс2. Глубочайшее впечатление на нее произвела сама идея того, что масса может превращаться в энергию. Лиза помнила также и о том, что общая масса фрагментов, полученных при расщеплении ядра урана, не должна равняться массе неразделенного ядра. Разница должна составлять около одной пятой массы протона, то есть массы, теряемой при ядерной реакции.

Все цифры совпали. Расчеты оказались верны. Под воздействием нейтрона ядро урана делится пополам, превращая при этом крайне незначительную массу в энергию[7].

Похожие книги из библиотеки

Беспилотные летательные аппараты: история, применение, угроза распространения и перспективы развития

Изменение характера боевых действий в будущих войнах связано с ускоренным техническим развитием всех видов вооружений, коренным улучшением их тактико-технических характеристик, направленных на повышение точности поражения целей, разрушительных возможностей и скорости доставки боевых средств. Активно идет процесс построения оружия, основанного на новых физических принципах. Все это уже привело к тому, что главной особенностью военных конфликтов конца ХХ — начала ХХI века стало перераспределение роли различных сфер в вооруженном противоборстве.

В представлении рядового гражданина будущая война — это вооруженная борьба миллионных армий с тысячами самолетов и танков на пространстве от Белого моря до Черного и от Атлантического океана до Тихого. Между тем войны будущего будут выступать в разнообразных формах (классическая, «бесконтактная», асимметричная, партизанская, повстанческая, корпоративная и т. д.). Они будут вестись разнообразными средствами: психологическими, информационными, экономическими, дипломатическими, подрывными, террористическими, средствами вооруженного насилия и т. д. То есть вооруженные конфликты по формам и способам ведения боевых действий будут различными.

Однако в современных военных конфликтах просматривается и обобщенный принцип — основные усилия противоборствующих сторон сосредоточиваются не на боестолкновении передовых частей, а на огневом поражении противника на предельных дальностях с воздушно-космических направлений.

Сопряжение разведывательных спутников, дальнобойного высокоточного оружия и современных информационных технологий в единую информационно-разведывательно-навигационно-ударную систему позволяет высокоразвитому в военно-техническом отношении государству одним «высокоточным сражением» добиться быстрой победы в военных конфликтах разной интенсивности и разных типов без серьезных для себя потерь.

Выявленная закономерность таких военных конфликтов показывает, что войны индустриально развитых государств начинаются проведением массированного ракетно-авиационного удара, в первом эшелоне которого задействованы новейшие образцы высокоточного беспилотного оружия. Целью такого удара является уничтожение экономики и важнейших объектов жизнедеятельности государства, нарушение государственного и военного управления, контрсиловое поражение объектов Стратегических ядерных сил.

В настоящее время, на переломном пути развития России, трудно переоценить роль и место СЯС и их важнейшей, я бы сказал, главной, составной части — Ракетных войск стратегического назначения в сдерживании агрессии против нашего государства. Стратегические ядерные силы Российской Федерации способны надежно обеспечить стратегическую безопасность Российской Федерации и сохранить стратегическую стабильность в мире.

Сегодня Ракетные войска стратегического назначения — самодостаточная, развитая структура с мощным ракетным вооружением, оснащенным ядерными зарядами. На их долю приходится 60 % СЯС России. Межконтинентальные баллистические ракеты, стоящие на вооружении РВСН, не уступают, а в чем-то и превосходят подобные вооружения других ядерных держав. Только до пусковых установок МБР приказ на проведение пусков от Ставки Верховного главнокомандующего ВС РФ может быть доведен в считанные секунды.

Мясищев. Неудобный гений. Забытые победы советской авиации

Его вклад в историю мировой авиации ничуть не меньше заслуг Туполева, Ильюшина, Лавочкина и Яковлева – однако до сих пор имя Владимира Михайловича Мясищева остается в тени его прославленных коллег.

А ведь предложенные им идеи и технические решения по праву считаются революционными. Именно его КБ разработало первый отечественный межконтинентальный бомбардировщик М-4, первый сверхзвуковой стратегический бомбардировщик М-50 и первый в мире «космический челнок».

Но несмотря на все заслуги, огромный талант и организаторские способности, несмотря на то что многие историки прямо называют Мясищева «гением авиации», его имя так и не обрело всенародной известности – возможно, потому, что руководство советской авиапромышленности считало его «неудобным» конструктором, слишком опередившим свое время.

Эта книга, созданная на основе рассекреченных архивных материалов и свидетельств очевидцев, – первая отечественная биография великого советского авиаконструктора.

Уникальная и парадоксальная военная техника, т.2

В этой книге впервые собраны воедино сведения о самых невероятных порождениях военно-технической мысли — летающих танках, кривоствольном оружии, подводных самолетах, огромных орудиях и многом другом.

Читатель узнает об истории появления многих образцов такой необычной техники и причинах появления парадоксальных идей и проектов.

Рыцари. Полная иллюстрированная энциклопедия

Сияющие доспехи и тяжелые копья-лэнсы, грозные мечи и гордые гербы. Земля содрогалась от поступи их боевых коней. Неотразимый удар рыцарской конницы сокрушал любого врага. Семь столетий они господствовали на поле боя. Каждый рыцарь стоил сотни ополченцев. Каждый давал клятву быть egregius (доблестным) и strenuus (воинственным). Каждый проходил Benedictio novi militis (обряд посвящения): «Во имя Божие, Святого Михаила и Святого Георгия посвящаю тебя в рыцари. Будь благочестив, смел и благороден» – и обязался хранить верность своему предназначению до самой смерти.

Эта книга – самая полная энциклопедия военного искусства рыцарей, их вооружения, тактики и боевой подготовки. Колоссальный объем информации. Всё о зарождении, расцвете и упадке латной конницы. Анализ ключевых сражений рыцарской эпохи. Более 500 иллюстраций.