Харківський прорив 1932-го: як українські фізики наздогнали Нобелівських лауреатів

Доведення структури атома як системи з позитивно зарядженого ядра та негативно заряджених електронів стало наріжним каменем науки XX століття. Здійснив це відкриття британський фізик Ернест Резерфорд, але на цьому він не зупинився.

Учений прагнув розщепити атомне ядро. Врешті, це вдалося його учням, а паралельно, у жовтні 1932 року — фізикам Українського фізико-технічного інституту в Харкові. Як це було — розповідаємо у статті.

Резерфорд та ядерні реакції

Науковці завжди прагнули знайти найменшу частинку матерії. Здавалося б, коли видатний фізик Ернест Резерфорд довів існування атомного ядра, на цьому можна було б зупинитися. Але ні — вчений хотів іти далі та спробувати зруйнувати його.

Після низки експериментів і розрахунків стало зрозуміло, що задля цього знадобиться створити напругу у кілька мільйонів вольт. Для тогочасної електротехніки це було неможливо.

Проте трохи пізніше фізик з Одеси Георгій Гамов використав у цій галузі досліджень нову теорію — квантову механіку. Це змінило необхідні для розщеплення ядра атома умови, і в лабораторії Резерфорда було створено експериментальну установку, в якій у травні 1932 року Джон Кокрофт та Ернест Волтон розщепили атомне ядро літію.

У 1951 році науковці стали лауреатами Нобелівської премії за це досягнення.

Ніхто тоді не згадав про харків’ян, яким у жовтні 1932 року незалежно від британських колег вдалося зробити те саме. Власне, світова наукова спільнота просто не знала про цей успіх, адже радянська влада не збиралася афішувати подібні наукові здобутки на міжнародній арені.

Український фізико-технічний інститут і «високовольтна команда»

Український фізико-технічний інститут (УФТІ) у Харкові було вирішено створити у 1928 році. Через два роки уже височів новий головний корпус інституту, де зібралася команда найталановитіших фізиків того часу: Лев Ландау; Кирило Синельников; Дмитро Іваненко; Лев Шубников; Євген Ліфшиць; Борис Лазарєв; Олександр Ахієзер та інші.

Кирило Синельников очолив так звану «високовольтну бригаду», яка почала працювати над розщепленням атома. Під його керівництвом молоді фізики Антон Вальтер, Олександр Лейпунський та Георгій Латишев бомбардували протонами на прискорювачі Ван-де-Грааффа ядро літію.

Жодному з науковців ще не виповнилося 30 років. Вони були молодими, натхненними та сповненими ентузіазму щодо свого експерименту.

За своєю суттю це був проєкт державного масштабу, до того ж доволі дорогий і, звісно, секретний. Потрібно було багато спеціальних матеріалів та обладнання. Радянська влада підтримувала фізиків, але вони повинні були дати результат. Якби цього не сталося, хтозна, якою була б доля науковців.

Проте членам «високовольтної бригади» вдалося здійснити майже неймовірне. У щойно створеному інституті без жодних зволікань ядро атома літію було розщеплено. Після цього науковці отримали рідкі водень і гелій та збудували перший трикоординатний радіолокатор.

Ба більше, у 1940 році вони навіть подали авторську заявку на створення атомної бомби, адже в її основі якраз і була нова технологія розщеплення атомного ядра. Проте чиновники, які розглядали цю першу у світі заявку такого типу, патент не оформили, назвавши винахід «фантазійним».

Вони просто не могли повірити у реальність викладеної на папері інформації, а заявники не мали змоги довести свою правоту. Тож першість знову оминула харків’ян.

Читайте також: Харків — фармацевтична столиця: від рецептів XVIII століття до сучасних інновацій

Доля винаходу та винахідників

Попри скепсис щодо атомної зброї, сам факт розщеплення науковцями УФТІ ядра літію набув широкого розголосу, але лише в межах СРСР. Про це була написана стаття у газеті «Правда», яка у ті часи була головним джерелом інформації.

Набагато пізніше, у 1968 році, це досягнення навіть відобразили на радянському гербі Харкова. Крім зображення шестерні як символу промислового потенціалу міста та хлібного колоса, на ньому з’явилися орбіти електронів навколо атомного ядра.

Кирило Синельников разом із колегами миттєво здобув визнання. Проте продовжувати дослідження у цьому напрямку влада вирішила ближче до центру держави. У Ленінградському фізико-технічному інституті одразу створили спеціальну групу з дослідження ядра під керівництвом відомого фізика Абрама Йоффе. Його заступником став Ігор Курчатов.

Водночас Харків теж не виключили з цієї теми цілковито. За наказом Сталіна в УФТІ організували «Лабораторію № 1» на базі колишньої «високовольтної бригади». До початку Другої світової війни науковці опрацьовували тут уранову тематику.

Та в повоєнні роки ці масштабні дослідження саме в Харкові не поновили в колишньому обсязі, хоча успіху в цій сфері можна було б досягти й раніше, якби не початкова недовіра чиновників до здобутків фізиків УФТІ.

Попри це, після початку російського вторгнення в Україну колишній УФТІ, а нині — Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» (ННЦ ХФТІ) росіяни неодноразово обстрілювали, обґрунтовуючи це прихованою українською ядерною програмою.

Саме цим міфом вони також керуються, мотивуючи бажання захопити українські атомні станції.

Насправді ж Україна відмовилася від ядерної зброї після набуття незалежності, хоч українці й були серед перших у цій науковій царині. Варто зазначити, що женевський Великий адронний колайдер за своєю суттю є прямим нащадком того експериментального апарату, на якому у 1932 році в Харкові вперше розщепили атомне ядро.

Крім того, створені талановитими фізиками УФТІ прискорювачі дали можливість вимірювати різноманітні ядерні константи. Це надалі стало поштовхом до розвитку вакуумної техніки, фізики пучків заряджених частинок та керованого термоядерного синтезу.

Якою ж була доля дослідників, які зробили майже неможливе? До членів успішної «високовольтної бригади» радянська влада виявила прихильність:

Кирило Синельников з часом очолив УФТІ;
Антон Вальтер став його заступником;
Олександр Лейпунський очолив Інститут фізики і математики АН УРСР, а пізніше — Інститут фізики АН УРСР;
Георгій Латишев заснував та очолив Інститут ядерної фізики АН Казахської РСР.

Крім того, науковці активно працювали в освітній галузі. Кирило Синельников був також співробітником Харківського університету, де організував та очолив кафедру електронних та іонних процесів, експериментальної фізики, прискорювачів, фізики плазми.

Антон Вальтер був завідувачем кафедри електронних процесів і ядерної фізики того ж вишу. Олександр Лейпунський працював деканом Московського інженерно-фізичного інституту, а Георгій Латишев очолював кафедри фізики різних інститутів.

На жаль, їхнім колегам по роботі в УФТІ пощастило значно менше. Більшість колективу постраждала від сталінських репресій. Протягом 1937 року було заарештовано 16 співробітників інституту. Вісім із них розстріляли, серед них — Лева Шубникова, Конрада Вайсельберга, Лева Розенкевича, Вадима Горського та Валентина Фоміна.

Можливо, саме успіх у розщепленні ядра атома зберіг життя членам «високовольтної бригади». Адже їхні імена стали відомими, тож науковці не могли б зникнути непоміченими. Водночас їхня слава не вийшла за межі СРСР.

Читайте також: Харків під прицілом: як еволюціонує тактика російського терору

Саме тому фізики не могли претендувати на Нобелівську премію, яку здобули їхні британські колеги, не мали змоги опублікувати результати своїх досліджень світовому загалу й повноцінно продовжувати розпочату роботу.

У будь-якому разі розщеплення атомного ядра — це справжній науковий подвиг. Завдяки йому уявлення людей про навколишній світ та будову речовини значно розширилося. Цей здобуток відкрив світові абсолютно нові джерела енергії — ядерну та термоядерну енергетику.

Так, вона пов’язана з небезпекою, яку українці відчули на собі після Чорнобильської катастрофи, але за коректного та гуманного використання приносить величезну користь. Власне, увесь світ нині користується її перевагами.

Саме тому варто пам’ятати про внесок фізиків УФТІ в цю галузь. Недарма Харків був і залишається потужним науковим центром. Ба більше, наукові школи минулого продовжують свою історію, виші та науково-дослідні інститути працюють, тож можемо чекати на нові відкриття талановитих харків’ян.