Курчатов

Асташенков Петр Тимофеевич

Какие же частицы играют решающую роль в том, что диэлектрик в сильных полях теряет свою стойкость — ионы или электроны?

И. В. Курчатов вместе с П. П. Кобеко подробно изучал электролиз в стекле. В процессе электролиза, как известно, на электродах — аноде и катоде — выделяются разные вещества. Стекло весьма совершенный изолятор. Продукты электролиза в нем можно едва заметить. А нужно было измерить — притом точно! — их количество. И Курчатов с Кобеко сделали это. В стекле электроны не были обнаружены. И хотя потом в некоторых кристаллах, например в слюде, отступления от закона Ома в

сильных полях объяснялись наличием электронов, тот факт, что в стекле их не оказалось, надолго наложил свой отпечаток на развитие идей, которыми руководствовались в лаборатории.

Неудача становится уроком

В холодную ленинградскую весну 1927 года Игорь Васильевич сильно простудился. Долго не могли поставить диагноз. Марина Дмитриевна провела немало тревожных часов у постели больного, находившегося в сильном жару. Поначалу подозревали скарлатину, позже врачи сошлись на крупозном воспалении легких. Игоря Васильевича в тяжелом состоянии увезли в больницу. На вопросы близких следовал ответ врачей:

— Молодость — одна надежда.

Поправлялся Курчатов медленно. Бывало плохо с сердцем, врачи заметили признаки туберкулеза.

В первое же лето после выздоровления Курчатов провел отпуск в Крыму. И в последующие годы врачи постоянно направляли его в Крым, в Гаспру, где он лечился в санатории для научных работников.

Сразу же после выздоровления Курчатов вернулся к исследованию диэлектриков в сильных электрических полях.

В стекле и некоторых твердых солях механизм электролитической проводимости такой же, как и в водных растворах. Поэтому чего-либо принципиально нового установить тогда не удалось, хотя проведенные в лаборатории исследования и помогли накопить ценный 'экспериментальный материал по диэлектрикам.

Но новое возникало там, где его не ждали.

Первые же исследования пробоя дали удивительные результаты. Скажем об этом словами Игоря Васильевича: «В то время как до толщины в 0,01 мм прочность изолятора не меняется с толщиной и равна 500 тысячам вольт на сантиметр, при меньших толщинах она начинает расти, и довольно быстро, так что для слоя 0,001 мм пробивной градиент (значение пробивного напряжения изоляторов при толщине в 1 см. — П. А.) возрастает до 10 миллионов вольт...

Рост пробивной прочности не останавливается на значении в 10 миллионов вольт на сантиметр, а все время идет дальше по мере уменьшения толщины изолятора, достигая при толщине в 1/5000 мм значения 80 миллионов вольт, а для образцов 1/10000 мм — 150 миллионов».

Эти результаты вызывали оживленные споры. Волнение не могло не охватить молодежь, не вызвать интереса. Игорь Васильевич так оценил тогда последний результат: «Даже для физика сила, которая возникает в изоляторе при градиенте в 150 миллионов вольт на сантиметр, лежит вне привычных представлений».

Тому, что события развивались дальше со стремительной быстротой, способствовал и руководитель лаборатории Абрам Федорович Иоффе, также увлекшийся и выдвинувший свою идею пробоя изоляторов в результате образования лавины ионов.

«Явление это, — писал тогда Игорь Васильевич, — подобно горной лавине. Накопившийся снег, нависнув над пропастью, долго лежит спокойно.

Но достаточно лишь сорваться одному камню, обвалиться куску снега, как этот небольшой толчок увлечет за собой несколько новых комьев, каждый из которых, в свою очередь, создает новые, и буквально в несколько мгновений рушится масса снега. Лавина вырывает с корнем деревья, сносит избы, засыпает селения».

Так вот, Иоффе предположил, что с уменьшением толщины изолятора число столкновений и вновь образующихся ионов падает и вероятность образования лавины, то есть пробоя, уменьшается. Ведь чем меньше толщина тела, считал он, тем меньше встреч ионов, тем больше сопротивление. Для того чтобы пробить тонкий изолятор, нужно приложить большие электрические силы.

Академик А. Ф. Иоффе пошел дальше — он сказал: раз все дело в том, чтобы изолирующий слой был достаточно тонким, то вместо одного толстого куска следует взять множество тонких. В каждом таком тонком слое ионизация будет очень слаба, она далеко не пойдет. Нужно только воспрепятствовать ионам переходить из одного слоя в другой, сделать для них непроницаемые перегородки. Так родилась идея о слоистых изоляторах, которые, как предполагали тогда, будут обладать сверхпрочностью и смогут сыграть огромную роль в производстве, передаче и потреблении электроэнергии.

Молодой Курчатов отнесся к этой идее с энтузиазмом, тем более что исследования А. Ф. Иоффе привлекли внимание физиков и электриков не только в Советском Союзе, но и за рубежом.

Курчатову виделся не только практический, но и научный интерес явления электрического упрочнения в тонких слоях изоляторов. Он считал, что «многие физические и химические свойства веществ изменяются под действием огромных сил, соответствующих градиенту в 150 миллионов вольт на сантиметр. Достаточно сказать, что сила притяжения двух капелек ртути, отделенных тонким слоем изолятора, при таком градиенте превышает давление пороховых газов в самых мощных орудиях современной артиллерии».

Испытания образцов тонкослойной изоляции как будто подтверждали мнение о том, что слоистая изоляция выдерживает во много раз большие напряжения, чем сплошная, и так как экспериментальные данные хорошо укладывались в готовую схему теории Иоффе, то возникавшим по ходу работы сомнениям никто не придавал должного значения.

Практика не подтвердила радужных надежд, а позже Анатолий Петрович Александров, новый сотрудник института, доказал, что в измерения вкрался источник ошибки, все увеличивавшейся с уменьшением толщины слоя. Это и приводило к тому, что приборы показывали величины, которых не было на самом деле.

Основным исполнителем этой работы был Курчатов («Наряду со стеклами, — писал Иоффе, — Игорь Васильевич тщательно изучал механизм токов и электрического пробоя в смолах и в особенности в олифе, которая считалась перспективным материалом для новой высококачественной изоляции. Эти надежды обосновывались тем, что, устраняя ряд пороков, свойственных в то время измерениям пробивных напряжений, Курчатову удалось получить результаты, далеко превосходящие все, что было известно».)

На вопрос, как внешне отразилась неудача на Игоре Васильевиче, Марина Дмитриевна ответила: