Атомная крепость

— Ганс Бете, бежавший в Соединенные Штаты из гитлеровской Германии, долго изучал процессы, происходящие на Солнце. Он знал, что в центре Солнца температура около двадцати миллионов градусов по Цельсию, знал, что давление внутри Солнца настолько сильно, что даже газообразный водород там сжат до такой степени, что весит в семь раз больше свинца. Бете был отлично осведомлен о том, что ядерные реакции происходят при больших скоростях и что именно атомы водорода, составляющего почти половину всей массы Солнца, обладают наибольшими скоростями при любой температуре.

Ганс Бете задался целью отыскать такую цепь последовательных реакций, при которых атомная энергия высвобождалась бы в количестве, достаточном для объяснения происхождений солнечного тепла. И он вскрыл такую серию ядерных реакций — это и есть «цикл Бете», о котором я упоминал, иначе его называют «углеродным циклом». В чем же оказывается дело? При существующей на Солнце температуре и плотности вещества ядра атомов большей частью лишены своей электронной оболочки, беспрерывно сталкиваются и проникают друг в друга. Еще бы им не проникать — при температуре двадцать миллионов градусов ядра водорода движутся со скоростью семьсот километров в секунду! Происходят непрерывные ядерные превращения с высвобождением колоссальной энергии. В состав Солнца и других звезд, как вы, наверное, знаете, помимо водорода, входит углерод, который и помогает водороду превращаться в гелий. Происходит это так: при столкновении ядер водорода и углерода получается легкий азот; при этом излучаются убийственные для человека гамма-лучи. Легкий азот неустойчив, он выбрасывает из себя частичку, обладающую большой энергией, и превращается в разновидность тяжелого углерода.

Обратите внимание на два важнейших обстоятельства: первое — между отдельными превращениями проходят сотни тысяч и даже миллион лет, и второе — именно тяжелый изотоп углерода — С-13, как утверждают некоторые ученые, делает невозможным использование водородных бомб на Земле: ведь для того, чтобы в ядро этого С-13 попало следующее ядро водорода и он, выбросив порцию гамма-лучей, превратился в ядро обычного азота, должно пройти какое-то время, а в условиях не Солнца, а Земли тяжелый углерод может умертвить на нашей планете все живое за сравнительно короткий срок.

Но я отвлекся… Возвратимся к реакции, беспрерывно происходящей на Солнце. Когда в образовавшееся ядро азота попадает очередное, третье по счету, ядро водорода, возникает ядро неустойчивого кислорода, которое живет недолго, испускает из себя электрически заряженную частицу и превращается в устойчивый тяжелый азот. Но вот наступает мгновенье, когда в ядро тяжелого азота попадает четвертое по счету ядро водорода. Что же при этом происходит? Должно образоваться ядро кислорода шестнадцать, но это ядро, едва успев возникнуть, мгновенно взрывается на ядра — обычного углерода, с которого все началось, и гелия. «Углеродный цикл» термоядерных превращений оказывается на этом завершенным, в результате шести атомных превращений из одного ядра атома углерода, с которого и начинается цикл, и четырех ядер водорода, или, как их обычно называют — протонов, образуются такое же ядро углерода и ядро гелия. В результате всех этих превращений количество водорода убывает, гелия — увеличивается, а количество углерода, которым все кончается, — остается неизменным, и цикл превращений начинается сначала. Как видите, энергия Солнца — та же самая атомная энергия, только получаемая в результате не расщепления ядер тяжелых элементов, а соединения, или, как принято говорить, синтеза ядер атомов легких элементов.

Насколько велика энергия, выделяемая при образовании гелия из водорода, можете сделать вывод сами: для того, чтобы получить энергию, равную той, которая возникает при образовании из водорода только одного килограмма гелия, потребовалось бы сжечь около пятнадцати тонн бензина.

Ганс Бете сделал свое открытие давно, еще в годы мирового кризиса. Но кого тогда мог заинтересовать «взрыв», происходящий на Солнце уже миллиарды лет? Все равно люди не имели в своем распоряжении средств, способных воспроизвести те колоссальные, в десятки миллионов градусов, температуры и давления, которые существуют на Солнце и которые совершенно необходимы для того, чтобы «углеродный цикл» начался и завершился. Однако с течением времени положение изменилось: благодаря созданию атомной бомбы люди научились воспроизводить, хотя всего на несколько миллионных долей секунды, неимоверную температуру Солнца — двадцать миллионов градусов! Теперь надо было найти способ произвести взрыв, длящийся на Солнце около пяти миллионов лет, — время, необходимое для шести ядерных превращений, о которых я только что говорил, — тоже в течение нескольких миллионных долей секунды.