Курчатов, Кузнецова Раиса Харитоновна

Курчатов

на обложку

Кузнецова Раиса Харитоновна

Шрифт:

Работы Курчатова позволяют проследить за развитием его исследований по проблеме тонкослойной изоляции. Его труды посвящены не просто вопросам новейшей физики, а проблемам, имевшим прикладное значение для народного хозяйства и обороны. В надежных малогабаритных аккумуляторах особо нуждались танковая промышленность и военное судостроение. К сожалению, надежды, которые Иоффе возлагал на тонкослойную изоляцию, не оправдались. Подтвердить экспериментально начальные результаты опытов о повышенной прочности тонких слоев диэлектриков не удалось и пришлось отказаться от технического воплощения идеи высоковольтного аккумулятора. Но выполненные работы все же обогатили технику электроизолирующих материалов, поскольку позднее в ЛФТИ были получены и изучены новые, технически важные изоляционные материалы — стирол, эскапон и др. [102]

102

Есаков В. Д. Указ. соч. С. 158; Гринберг А. П., Френкель В. Я. Указ, соч. С. 20–25.

Часть работ Курчатова была связана с изучением применимости диэлектриков в промышленности и на строящихся электростанциях. Здесь он настолько напряженно работал с К. Д. Синельниковым, А. К. Вальтером и П. П. Кобеко, что Иоффе летом 1927 года принудительно отправил их в двухмесячный отпуск. Приказом № 2282 от 5 июня 1927 года он «уволил» всех троих «вследствие большой переработки, связанной с работами

по высоковольтной изоляции» [103] . Итоги экспериментов молодые исследователи совместно изложили в серии статей в «Журнале российского физико-химического общества», посвященных поляризации диэлектриков, изучению их электрической прочности, определению механизма пробоя твердых диэлектриков.

103

Чернощекова T. М., Френкель В. Я. И. В. Курчатов. М., 1989. С. 30.

Практически нет ни одной работы Курчатова этого времени, которая не заканчивалась бы публикацией в научных изданиях. У него, по признанию современников, было «легкое перо», а директор Иоффе поощрял этот талант своих сотрудников. Так, в 1928 году по предложению Абрама Федоровича Курчатов с Синельниковым написали главу «Электропроводность» и раздел «Диэлектрическая постоянная» для книги «Таблица физических констант». В «Технической энциклопедии» была опубликована статья Курчатова об электрическом разряде, а в довоенном издании пятитомного Физического словаря — его статья о сегнетоэлектричестве. В 1930 году в серии «Наука и техника» была издана научно-популярная книга Курчатова «Электрическая прочность вещества» [104] , главы которой являются примером блестящего изложения автором основ учения о прохождении тока через диэлектрики, а также умелого отбора материала.

104

Курчатов И. В. Электрическая прочность вещества. М., 1930.

Исследуя в 1927–1928 годах высоковольтную поляризацию, а в 1927–1933 годах униполярную проводимость диэлектриков, Курчатов выполняет новаторские работы по физике и технике варисторов — «саморегулирующихся сопротивлений», в 1929–1933 годах экспериментально изучает коронный разряд и сегнетоэлектрики. В те годы полупроводники становятся одним из основных объектов его исследований. Их необыкновенные свойства сулили громадные технические приложения как в электро- и радиотехнике, так и в области прямого преобразования тепловой и солнечной энергии в электрическую, а значит, в повседневной практической жизни и в решении оборонных задач. В стране на базе индустриализации шла техническая модернизация Красной армии, росло число электростанций, увеличивалась протяженность высоковольтных линий электропередачи. Для нормального функционирования последних остро необходимы были средства защиты от импульсных перегрузок. Решая проблему защиты высоковольтных линий, Курчатов, его ученики и сотрудники (Н. А. Ковалев, Т. З. Костина, Л. И. Русинов, А. З. Шакиров) разработали первые отечественные твердотельные специальные разрядники с саморегулирующимся сопротивлением. Такие разрядники изготовляли тогда лишь в Германии и США. Курчатов поставил задачу создать разрядники, не уступающие зарубежным, и успешно ее решил [105] . Он выявил требования, которым должен соответствовать материал, используемый в разрядниках, и в результате установил, что основным материалом для изготовления является карборунд — карбид кремния [106] . На нем Курчатов и его сотрудники провели комплекс необходимых исследований и доказали практическую пригодность твердотельного разрядника, изготовленного на карборундовой основе, его способность отводить от линий передач токи перегрузок и сразу после этого переходить в режим «ожидания», не связанный с токами утечки. Опыты показали, что долговечность (продолжительность работы) разрядников в естественных условиях составит более пяти лет [107] .

105

Курчатов И. В., Ковалев И. А., Костина Т. З., Русинов Л. И. Указ. соч.; Архив ФТИ им. А. Ф. Иоффе. Ф. 2. Деятельность по кадрам. Оп. 1. Д. 23. Л. 73; Гринберг А. П., Френкель В. Я. Указ. соч. С. 41–43.

106

Заявка на изобретение 28.12.31 № 100 271. Устройство для защиты электрических линий от перенапряжений / Курчатов И. В., Ковалев И. А., Костина Т. З., Русинов Л. И. // Вестник ком. по изобр. 1932. № 2. С. 54.

107

Курчатов И. В., Ковалев И. А., Костина Т. З., Русинов Л. И. Исследование карборундовых саморегулирующихся сопротивлений // ЖТФ. 1993. Вып. 8. С. 1163–1184.

Таким образом, Курчатов по праву может быть назван основоположником отечественных исследований по физике полупроводниковых резисторов, не только изучившим их физические характеристики, но и заложившим основы технологии этих приборов, выпускаемых промышленностью и ныне.

К началу 1930-х годов 27-летний ученый становится признанным авторитетом в этой области прикладных исследований. В сентябре 1931 года его, как лучшего знатока проблемы, избирают председателем оргкомитета Первой Всесоюзной конференции по физике полупроводников в Ленинграде. Курчатов сделал там три доклада. В обзорном докладе по твердым выпрямителям он изложил результаты своих, совместных с Кобеко и Синельниковым, работ. Во втором докладе им были рассмотрены проблемы твердых фотоэлементов, а в третьем — саморегулирующихся сопротивлений. Теоретические результаты экспериментов были изложены в двух обширных журнальных публикациях 1933 и 1935 годов [108] . Глубокое понимание проблем, часть которых только-только входила в физику тех лет, свидетельствует и о высокой теоретической подготовленности Курчатова, его умении увязать теорию с экспериментом, с требованиями и запросами практики. Особой заслугой Курчатова-исследователя являлось одновременное решение «приборной» проблемы эксперимента. В первой половине 1930-х годов в лабораториях отсутствовали ставшие позднее привычными приборы и оборудование. Курчатову и всем, с кем он работал, многое приходилось делать своими руками: рассчитывать, конструировать, опробовать. Возникавшие сложные технические и организационные вопросы Курчатов-инженер разрешал, вникая в каждую деталь аппаратуры, разрабатываемой и подготовлявшейся им лично для экспериментов. А. Ф. Иоффе высоко оценивал эти работы. В 1961 году он писал: «В исследованиях Курчатова, Кобеко, Синельникова по механизму электрического пробоя твердых диэлектриков имеется большой материал, не потерявший своей ценности и до настоящего времени» [109] .

108

Там же.

109

Иоффе А. Ф. Курчатов — исследователь диэлектриков // Успехи физических наук (УФН). М.: Наука, 1961. Т. 73. Вып. 4. С. 611–614.

Опыт работы Курчатова с высоковольтными установками вскоре оказался

необычайно полезным на другом этапе его исследований в довоенные годы. В конце 1929 года он, занимаясь изучением электрических свойств диэлектриков и поисками материалов для конденсаторов, обратил внимание на поведение сегнетовой соли в определенном интервале температур. Вместе с сотрудником лаборатории Павлом Павловичем Кобеко, ставшим его другом, Игорь Васильевич приступил к изучению явления аномально высокой диэлектрической проницаемости сегнетовой соли. В этой работе участвовал и брат Курчатова Борис, поступивший на работу в ЛФТИ после окончания химического факультета Казанского государственного университета. К проведению исследований их побудил повышенный в то время интерес к данным вопросам, обнаруженный в зарубежных исследованиях прикладного характера периода Первой мировой войны П. Ланжевена, К. К. Шидловского, Э. Резерфорда и др. [110]

110

Гринберг А. П., Френкель В. Я. Указ. соч. С. 47–61; Головин И. Н. Указ, соч. С. 25–30.

Сегнетоэлектрические свойства сегнетовой соли в 1920–1924 годах открыл американский физик Дж. Валашек. Первые систематические исследования физических свойств этого вещества были выполнены в ЛФТИ под руководством Курчатова. В первой работе по сегнетоэлектрикам, опубликованной в марте 1930 года [111] , Курчатов и Кобеко отмечали, что на аномальные свойства сегнетовой соли им указал ученый-акустик Н. Н. Андреев, разрабатывавший вопросы пьезоэлектричества. Вскоре Курчатов выявляет новую природу явления: сегнетова соль есть электрический аналог ферромагнетиков, первой в новой группе диэлектриков, названных им сегнетоэлектриками. Курчатов с сотрудниками исследовали физические свойства кристаллов сегнетовой соли, выяснили вторичное происхождение явления ее поляризуемости, изучили изоморфные смеси сегнетовой и аммонийно-натриевой соли винной кислоты. Выявленное разнообразие свойств этих кристаллов в зависимости от концентрации компонентов явилось убедительным доказательством открытия И. В. Курчатовым, Б. В. Курчатовым и П. П. Кобеко новой группы диэлектриков.

111

Курчатов И. В., Кобеко Л. П. // ЖРФХО. Ч. физ. 1930. Т. 2. Вып. 3. С. 251–265.

Курчатов использовал в работах термины «сегнетоэлектрики», «сегнетоэлектричество», поскольку в то время казалось, что необычные физические свойства сегнетовой соли присущи только материалам типа сегнетовой соли. Когда были открыты многочисленные представители других типов кристаллов, обладающие подобными свойствами, эти термины перестали быть адекватными, поэтому стали использовать термины «ферроэлектрики», «ферроэлектричество», более соответствующие сути явления.

Во времена Курчатова физика сегнетоэлектричества только зарождалась. Существовали большие трудности при интерпретации экспериментальных данных. Естественно, Курчатов не мог предвосхитить все достижения современной физики сегнетоэлектричества, но, как отмечается в трудах его соратников [112] , многие предлагаемые им объяснения новых экспериментальных результатов оказались довольно близкими к современным концепциям.

112

Харитон Ю. Б. Незабываемое. — В кн.: Воспоминания об Игоре Васильевиче Курчатове. С. 78.

Специалисты отмечали также тщательность постановки Курчатовым экспериментов, стремление учесть многие факторы и вопросы, которые и сегодня находятся в центре внимания физиков, занимающихся сегнетоэлектричеством. По результатам исследований Курчатов публикует 11 статей и первую в мире по данной теме монографию «Сегнетоэлектрики». Она вышла в 1933 году на русском и в 1936 году на французском языке с предисловием А. Ф. Иоффе [113] и стала настольной книгой ученых и специалистов-практиков, занимавшихся данной проблемой. Вопросам технического применения сегнетоэлектриков Курчатов посвятил восьмую главу этой книги, названную «Некоторые технические применения сегнетоэлектриков». Он указывал, что на основе сегнетовой соли изготовлены микрофоны, которые в дальнейшем были усовершенствованы: в них использовали пьезоэлектрические свойства соли [114] .

113

Kourtschatov I. V. Le Champ Mol'eculaire dans les Di'electriques (le Sel de Seignette) / Ed pref. pour. A. F. loffe. Paris, 1935.

114

Курчатов И. В. Сегнетоэлектрики. Л.; М., 1933. С. 104.

Созданное Курчатовым учение о сегнетоэлектриках было положено в основу новой области науки, которая успешно развивалась в России и за рубежом [115] . Сегнетоэлектрики до сих пор играют важную роль в гидролокации, гидроакустике, других областях как преобразователи механических колебаний в электрические [116] . О существенном значении этих работ Курчатова для техники и обороны страны говорится в монографии А. П. Гринберга и В. Я. Френкеля [117] . И. В. Обреимов в воспоминаниях о Иоффе писал: «Я вспоминаю ту нежность, ласковость, с которой Абрам Федорович относился к работам Курчатова по сегнетоэлектричеству» [118] . Ю. Б. Харитон называл эти работы Курчатова «изящными и красивыми» [119] . Специалисты считали, что техническое применение сегнетоэлектриков может открыть совершенно новые перспективы. «Если предыдущий период электротехники можно по праву называть электротехникой меди и железа, — отмечал В. П. Вологдин, — то следующий за ним период может быть назван электротехникой диэлектрика» [120] .