Андрей Сахаров

В подобных «звездных» условиях на первый план выходят глубинные законы природы, а всякие особенности, обременяющие физику комнатных температур, отступают на второй план, а то и вовсе за сцену. Это упрощало задачу и в то же время ставило захватывающе новые цели. «Превосходная физика», — сказал о ядерном взрыве Энрико Ферми, превосходный физик с другой стороны железного занавеса¹⁰⁵. Сахаров о том же выразился еще сильнее: «Рай для теоретика».

Что же конкретно они делали в этом раю?

От Зельдовича теоретики ФИАНа получили конкретную конструкцию водородной бомбы, точнее — схему конструкции. Это была «труба», заполненная термоядерным горючим — дейтерием. В одном конце трубы помещался запал — атомная бомба. Предполагалось, что атомный взрыв подожжет термоядерную реакцию и та распространится дальше по трубе — «сама пойдет, подернет, подернет, да ухнет». Чем длиннее труба, тем сильнее ухнет.

С этой схемой в группе Зельдовича возились уже два года — без всякого успеха. Пробовали разные варианты, меняя размеры трубы, состав вещества в ней и обсчитывая процессы заново. Такими расчетами занялся и Сахаров. Но уже через пару месяцев он вновь ощутил себя изобретателем и придумал совершенно другую конструкцию — уже не трубу, а шар. Сферические слои образовывали нечто вроде ореха, в центре которого — атомная бомба, окруженная хитрой скорлупой — несколькими слоями из разных веществ. Конструкцию назвали Слойкой — как будто специально для секретности. Ведь «слойка» — это булочка из слоеного теста, а Сахарову нужны были четко разделенные слои, что больше похоже на известные сейчас всем австрийские конфеты «Моцарт». Впрочем, в Москве 1948 года таких конфет не было, и Сахаров придумывал рецепт своей термоядерной Слойки, опираясь лишь на законы физики и свою изобретательную интуицию.

Чтобы помочь ядрам слиться, надо их сблизить, сдавить. И без долгого изучения физики можно понять, что давление в сосуде тем больше, чем больше там окажется частиц вещества, — в этом легко убедиться, надувая резиновый воздушный шар. В данном случае «больше частиц вещества» означает «больше молекул воздуха». При этом не имеет значения устройство самой молекулы. Скажем, молекула кислорода состоит из двух одинаковых атомов, каждый из которых содержит ядро и восемь электронов, но все эти микрочастицы надежно упакованы внутри одной молекулы, и стенка воздушного шарика не ощутит сложного устройства молекулы. Давление на стенку шарика зависит лишь от числа молекул.

Запал, который начинает взрыв термоядерной Слойки, — атомная бомба. Перед глазами сразу возникает картина страшного грибовидного облака (хотя в 1948-м такие грибы еще не росли на территории СССР). Облако это образуется спустя секунды после взрыва, а Сахаров размышлял над тем, что происходит через микросекунды после него — после того, как щелкнет атомная «зажигалка». Микросекунда — это миллионная доля секунды, и Сахаров придумал устройство, вся работа которого занимает лишь считаные микросекунды.

В трубе Зельдовича — «сигаре», заполненной дейтерием, — атомная зажигалка приставлялась с краю. В сферической сахаровской Слойке зажигалка помещена в центре. Атомный заряд окружен слоем легкоядерного вещества, способного к слиянию (как водород). Следующий слой сделан из вещества с тяжелыми ядрами и, соответственно, с большим числом электронов в каждом атоме. Например, из свинца, каждый атом которого содержит 82 электрона. Затем опять слой легкого вещества и опять — тяжелого.

Взрыв атомной сердцевины выплескивает огромную энергию в виде вспышки «ярче тысячи солнц». Это излучение на своем пути наружу за микросекунды превращает свинцовый слой не просто в пар, а в плазму — состояние вещества, в котором все внутриатомные связи разрываются. Электроны каждого атома отрываются от своего ядра, и вместо одной частицы — атома свинца — получается 83: его ядро и 82 электрона. Но если число частиц выросло мгновенно в 83 раза, то и давление вырастает во столько же раз. Огромное давление в слоях свинца сжимает промежуточный водородный слой, нагретый тем же излучением до звездных температур, и в водороде зажигается звездная — термоядерная — реакция слияния ядер. Это и есть термоядерный взрыв.

Способ сдавливания, придуманный Сахаровым, его термоядерные коллеги назвали «сахаризацией», и эта сахарная Слойка уже в первых эскизах выглядела очень перспективной. Рецепт Слойки стал еще перспективнее, когда удачную начинку к ней изобрел Виталий Гинзбург — он придумал новое вещество для «водородного» слоя.