Избранные научные труды
Шрифт:
Институт теоретической физики
Копенгагенского университета
Поступила 28 ноября 1940 г.
67 МЕХАНИЗМ ДЕЛЕНИЯ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ДЕЙТРОНОВ *
*Mechanism of Deutron-induced Fission. Phys. Rev., 1941, 59, 1042.
Как известно, при рассмотрении ядерных реакций, которые вызываются столкновениями ядер с дейтронами, необходимо принимать во внимание процессы двух типов. В процессах первого типа (процесс I) промежуточное состояние образуется путём захвата ядром всего дейтрона; в процессах же второго типа (процесс II) в ходе столкновения происходит расщепление дейтрона, в результате которого в составное ядро включается только нейтрон, а протон остаётся свободным. Как впервые было отмечено Оппенгеймером и Филлипсом 1, а позднее более подробно рассмотрено Бете 2,
1 J. R. Oppenheimer, M. Phillips. Phys. Rev., 1935, 48, 500.
2 H. А. В'ethe. Phys. Rev., 1938, 53, 39.
Процессы деления не только легко отличить от всех других возможных ядерных реакций, но для них характерно, в частности, ещё и то, что необходимая для деления критическая энергия возбуждения различна для различных ядер. Именно в отношении возбуждения составного ядра процессы I и II существенно отличаются друг от друга. В то время как возбуждение, возникающее в процессах первого типа, намного превышает энергию связи нейтрона для всех рассматриваемых сейчас ядер, в процессах второго типа оно в среднем меньше этой энергии. Поскольку у наиболее распространённого изотопа урана, так же как и у тория, критическая энергия деления больше, чем энергия связи нейтрона, был сделан вывод 3, что деление урана и тория может играть заметную роль только в процессах первого типа. Даже если в некоторых интервалах энергии дейтронов процессы типа II и являются более вероятными, они почти всегда должны приводить просто к захвату нейтрона с последующим образованием радиоактивных изотопов урана и тория с известными периодами полураспада.
3 N. Bohr, J. A. Wheeler. Phys. Rev., 1939, 56, 449 (статья 61).
Одна из возможностей проверки приведённых выше аргументов состоит в сравнении выходов деления урана и тория. Это возможно благодаря тому, что вероятность деления составного ядра в процессе I может быть оценена хорошей степенью точности. Действительно, энергия возбуждения в процессе I не только достаточна для того, чтобы деление могло успешно конкурировать с нейтронной радиоактивностью, но даже и после испускания нейтрона возбуждение ядра всё ещё достаточно велико для того, чтобы последующее деление было весьма вероятно. Оценки показали 4, что полная вероятность деления составного ядра в процессе таких последовательных превращений близка к единице для урана и к 0,8 для тория. Эти предсказания, по-видимому, подтверждаются экспериментами Якобсена и Лассена 5, согласно которым при энергии дейтронов, равной 9 Мэв, отношение сечений деления урана и тория оказывается приблизительно равным 0,7.
4 N. Bohr. Phys. Rev., 1940, 58, 864 (статья 65).
5 J. С. Jacobsen, N. О. Lassen. Phys. Rev., 1940, 58, 867.
Однако в ходе последующего обсуждения этих экспериментов 6 выяснилось, что вследствие меньшего заряда ядра следует ожидать, что для тория сечение образования составной системы в процессах типа I должно быть на 25% больше, чем для урана. Следовательно, если бы весь эффект деления в обоих случаях был полностью обусловлен процессами этого типа, то, согласно теоретической оценке, отношение сечений деления тория и урана было бы около 1,0 вместо 0,8. Разница между этим значением и экспериментальным значением, равным 0,7, слишком велика, чтобы её можно было объяснить, если не предположить, что, по крайней мере в случае урана, заметная доля всего эффекта обусловлена процессами типа II. В пользу этого вывода говорит также более детальное сравнение сечений деления тория и урана при меньших энергиях дейтронов. Так, в экспериментах Якобсена и Лассена сечение деления дейтронами с энергией порядка 8 Мэв для урана относительно больше, чем для тория, как и следовало ожидать, если в случае урана эффект частично приходится на долю более низких энергий.
6 J. C. Jacobsen, N. O. Lassen. Det. Kgl. Danske Vidensk. Selsk. Math.-Fys. Medd. (Math.-Phys. Comm., Acad. Sci. Copenhagen), 1941.
Относительно больший вклад процессов типа II в сечение деления урана, чем в сечение деления тория, можно объяснить тем, что критическая энергия деления составного
Для выяснения различных возникающих в этой связи вопросов было бы очень желательно, чтобы были проведены эксперименты по делению под действием дейтронов более высоких энергий и особенно чтобы подобные эксперименты проводились с разделёнными изотопами урана и с протактинием, для которого критическая энергия деления составного ядра почти равна энергии связи нейтрона 7.
7 N. Bohr, J. A. Wheeler. Phys. Rev., 1939, 56, 1065 (статья 62).
Институт теоретической физики
Копенгагенского университета
Поступила 8 мая 1941 г.
1945
68 ВЫЗОВ ЦИВИЛИЗАЦИИ *
*A Challenge to Civilization. Science, 1945, 102, 363, 364.
Успехи физической науки, сделавшие возможным освобождение огромных количеств энергии за счёт расщепления атома, положили начало подлинной революции в ресурсах человечества и поставили человечество перед лицом исключительно серьёзного вызова. Возросшее господство человека над силами природы, которое открывает ещё более богатые возможности для дальнейшего развития культуры, таит в себе в то же время угрозу нарушения равновесия, жизненно необходимого для процветания организованных сообществ, если само человеческое общество не сможет приспособиться к этой острой ситуации. Исключительное техническое развитие последнего столетия уже оказало глубокое влияние на социальную структуру каждой страны, но, очевидно, мы достигли сейчас такой ступени развития, которая требует нового подхода к проблеме международных отношений в целом.
Устрашающие средства разрушения, которые оказались во власти человека, очевидно, будут представлять смертельную угрозу цивилизации, если только с течением времени не будет достигнуто общее соглашение о соответствующих мерах предотвращения любого неоправданного использования нового источника энергии. Соответствующее соглашение потребует, конечно, упразднения барьеров, которые до настоящего времени считались необходимыми для поддержания национальных интересов, но ныне преграждают путь к достижению общей безопасности перед лицом беспрецедентной угрозы. В самом деле, только международный контроль любого шага, который мог бы представлять угрозу для безопасности всего мира, позволит в будущем любой нации бороться за процветание и культурное развитие без постоянного страха перед катастрофой.
С каким бы отказом по отношению к привычным прерогативам ни было сопряжено подобное урегулирование, следует ясно понимать, что в данном случае мы имеем дело с вопросом, связанным с глубочайшей заинтересованностью всех наций, хотя это и противоречит другим представлениям, согласно которым история и традиции воспитывают у них различные взгляды. Более того, свободный и открытый доступ к информации обо всех аспектах научного и технического прогресса, который должен быть основным условием эффективности контроля, сам но себе повлечёт далеко идущие шаги к познанию и взаимному пониманию культурных аспектов жизни различных стран, т. е. того, без чего едва ли возможно сохранить отношения уважения и доброй воли между нациями.
При всех этих обстоятельствах представляется, что возможность производства оружия массового уничтожения, против которого нельзя защищаться, не должна более рассматриваться просто как новая дополнительная опасность, которая угрожает нашему и без того находящемуся под угрозой миру. Скорее эта возможность является впечатляющим напоминанием того, как тесно связаны друг с другом судьбы всех людей. В самом деле, кризис, перед лицом которого сейчас стоит цивилизация, должен был бы представить уникальную возможность устранить препятствия, имеющиеся на пути к мирному сосуществованию между нациями, и повлечь за собой такое взаимное доверие, которое позволило бы им совместными усилиями реализовать огромные возможности, относящиеся к человеческому благосостоянию и вытекающие из прогресса науки.