Но и ядро атома не является чем-то неделимым, оно в свою очередь состоит из мельчайших частиц – нейтронов и протонов, количество которых в атомах таких тяжелых элементов, как, например, уран, превышает две сотни. Лишь ядро атома простейшего элемента – водорода состоит из одного протона. Однако недавно сотрудникам Института ядерных исследований удалось установить, что и протон – не простая элементарная частица, ибо он в свою очередь имеет ядро и оболочку. Гениальное утверждение В И. Ленина о неисчерпаемости атома в каждой его частице подтвердилось.
Что же удерживает вместе частички ядра? Внутриядерные силы. Сила внутриядерного сцепления чудовищна.
Ученым пришлось вести изучение столь малых частиц материи, что по сравнению с ними частицы, видимые под микроскопом, – гиганты. С помощью какого же инструмента можно производить операции над «сердцем» атома и отдельно над каждой его частицей, порой одной из многих, входящих в ядро? Никакой самый тонкий инструмент тут не годился. Пришлось прибегнуть к бомбардировке атомов атомными же частицами, которые принято называть «элементарными», а чаще – частицами высоких энергий. Попадая в ядро атома, такая частица, к примеру, нейтрон, электрически незаряженный, расщепляет ядро. При этом происходит превращение одного элемента в другой. Осколки ядра и радиоактивное излучение внимательно изучаются в лабораториях. Но, естественно, для работы нужны не отдельные частицы, а мощные потоки их. И чем выше быстрота движения этих частиц, чем больше их кинетическая энергия, тем большую возможность получают физики заглянуть в бездну мира бесконечно малых величин, имеющих колоссальное значение для овладения энергией атома, а также, в конечном счете, для судеб человечества в будущем. Ведь то, чего пока достигло человечество в подчинении себе энергии атома, – лишь первый шаг. Мы научились расщеплять только ядро атома урана, да и то плохо – в результате цепной реакции освобождается лишь ничтожная доля грандиозных запасов энергии в ядре атома урана – менее одной тысячной доли всей скрытой в нем «волшебной силы»! Так что работать ученым физикам есть над чем. Но им для этого нужен «инструмент» – частицы высоких энергий. Однако получить такие частицы было нелегко, добиться этого удалось лишь на ускорителях – огромных и сложных установках, перед одной из которых и находился сейчас полковник Соколов.
Он вспомнил о недавно прочитанной книге «Жизнь с молнией»… Соревнование с молнией устарело. Но колоссальные установки сверхвысоких электрических напряжений подвели к энергии только в 5-10 миллионов электрон-вольт. И стоп! Природа не хотела сдаваться: утечки электричества и сокрушительный пробой изоляторов не давали двигаться дальше.
Атака в лоб не удалась. Тогда ученые пошли в обход – решили вообще избавиться от необходимости идти только по пути увеличения мощности «прямого» напряжения электрического тока, а заставить ускоряемые частицы много раз подвергаться воздействию одного и того же электрического напряжения. Дело было в том, чтобы, обращаясь по почти замкнутой орбите, частицы с каждым оборотом накапливали все большую скорость. Так был создан циклотрон Лоуренса, позволивший, не прибегая к высокому напряжению, сообщать частицам энергию, равную 10-20 миллионам электрон-вольт. Однако этого было совершенно недостаточно, ибо чем выше скорость частиц, тем больший эффект получают ученые при изучении ядра атома. Но и позволив опередить молнию, природа снова не хотела открывать своих тайн: 20 миллионов вольт стали пределом на целое десятилетие – при попытке дальнейшего ускорения частиц циклотрон вместо того, чтобы способствовать их ускорению, наоборот, замедлял их движение. И вот ученые одержали новую победу: Векслер в Советском Союзе, а затем Макмиллан в Америке нашли выход из тупика. Векслер предложил принцип автофазировки, открывший дорогу для колоссального повышения энергии ускорителей ядерных частиц. На этом принципе в Советском Союзе и был построен мощный ускоритель – синхроциклотрон, дающий пучки прогонов с энергией в 680 миллионов вольт, нейтронов – с энергией в 600 и альфа-частиц с энергией в 840 миллионов вольт. В синхроциклотроне «элементарные» частицы ускоряются ритмическими толчками электрического поля. По спирали частицы заставляет двигаться сильное магнитное поле – только магнит установки весит 7 тысяч тонн, ширина его полюса достигает шести метров. Между полюсами магнита помещена камера для разгона частиц размером с большую комнату. Воздух из камеры выкачан. В стенке камеры – «окна» из алюминия, через которые поток частиц проходит так же легко, как свет через стекло.
Но для развития советской науки об атоме и этого оказалось недостаточно. Ведь чем выше будет скорость частиц, тем больший эффект получают ученые при изучении ядра атома. И вот советские ученые и промышленность создали и ввели в 1957 году в строй крупнейший в мире ускоритель ядерных частиц – синхрофазотрон, дающий протоны с энергией… в 10 миллиардов электрон-вольт! Вес магнита новой установки – 36 тысяч тонн, а диаметр его достигает почти шестидесяти метров. Потребляемая синхрофазотроном электроэнергия составляет почти четверть мощности Днепрогэса. Ускорение протонов в синхрофазотроне происходит всего за 3,3 секунды. За это время они успевают совершить в камере ускорителя четыре с половиной миллиона оборотов и проходят путь в два с половиной раза больший, чем расстояние от Земли до Луны.
Полковник Соколов с любопытством смотрел на пронзившие восьмиметровую бетонную стену стальные трубы, похожие на орудийные стволы, – через них мощные потеки частиц высоких энергий выбрасываются в соседний зал, на экспериментальные установки – в одних приборах они пролетают через пар и за ними остается туманный след, в других – они вторгаются в доведенную почти до кипения жидкость, и след их обозначается полосой из крошечных пузырьков. Поток частиц падает на твердые тела и проникает в них, разбивая ядра атомов.
Почему ученым нужно изучать именно «элементарные» частицы? Потому, что они – эти «элементарные» частицы – активные участники сложнейших процессов, происходящих в глубине атома. Да, в глубине. Чтобы вникнуть в смысл этого слова, достаточно сказать, что входящий в оболочку атома электрон легче входящего в ядро атома протона в 1836 раз. А только протонов в ядре, например, урана 92 штуки. А сам-то атом – величина, находящаяся вне досягаемости микроскопа!
И вот с помощью синхрофазотрона, который академик сейчас показывал иностранцам, в Институте ядерных исследований удалось искусственно, в лабораторных условиях, получить ряд таких «элементарных» частиц, которые до этого были обнаружены только в космических лучах, да и то в мизерном количестве.
Соколов продолжал наблюдать за англичанином: агент Шервуда заметно насторожился лишь тогда, когда академик рассказывал о том, что в институте удалось получить частицы огромной скорости, что в Советском Союзе ведутся работы по созданию ускорителя невиданной мощности – на 50 миллиардов электрон-вольт. И уж совсем в охотничью собаку на стойке превратился Макгайр, когда академик упомянул об успехах сотрудников института, добившихся рассеяния нейтронов пучками нейтронов же. Полковник Соколов не был большим специалистом в области атомной энергии, но все же его знаний оказалось достаточно для того, чтобы понять, что именно в сообщении академика могло так заинтересовать англичанина: в военных условиях, в случае применения атомного оружия, именно мощное нейтронное излучение обрушивается на землю и, мгновенно разбивая ядра атомов элементов, входящих в состав земли, камней, материалов, из которых построены здания и укрепления, превращает в смертельно-радиоактивное все, что окружает человека. Соколов представлял себе, какие переживания обуревали сейчас вражеского лазутчика, – ведь ему так и не сказали ничего о конкретных данных, позволивших советским ученым добиться таких успехов.
