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:
– И в радости и в горести он был скуп на внешние проявления. Достигнет какого-то успеха, с улыбкой скажет: «Вот смотри, какой у тебя муж...» И больше о нем не вспомнит, занятый уже новыми мыслями. Так и при неудаче – быстро переходил к новым делам. Когда узнал, что свойства тонкослойной изоляции не подтвердились, жалел только, что «зря раззвонили», как он выразился, по белу свету. А сам уже задолго до этого думал насчет другой проблемы, которой занялся одновременно с исследованием изоляции.
Неудача не обескуражила Курчатова. Она лишь разожгла его самолюбие, удвоила взыскательность к методике исследований, на всю жизнь оставила в нем недоверие к скоропалительным результатам.
Было бы неверно утверждать, что работы Игоря Васильевича по пробою ничего не дали теории и практике. В опубликованных в 1928 году исследованиях Курчатова, Кобеко и Синельникова по механизму электрического пробоя твердых диэлектриков имеется большой материал, не потерявший ценности и до настоящего времени. Эти работы привели к созданию новых изоляционных материалов – стирола, эскапона и других.
После неудачи творческая активность Курчатова еще более возросла. Он вел и большую организаторскую работу, обеспечивая лабораторию необходимым оборудованием, добиваясь практического внедрения ее апробированных выводов. Характерно в этом отношении его письмо того времени жене из Москвы, куда он выезжал в командировку: «Я целые дни мечусь по разным концам города, устраиваю разные дела, их появилось очень много за последнее время... Дома бываю редко, все на заводах, или в трестах, или же на дому у разных ответственных инженеров».
В коллективе молодых физиков за организаторский талант Курчатова прозвали генералом. Как вспоминает академик А. И. Алиханов, один из сотрудников лаборатории, отдыхавший на Волге и чуть не опоздавший на работу из-за задержки с пароходом, по приезде пошутил:
– Назначить бы туда Курчатова. Вот был бы управитель Волжского пароходства! Кораблики бегали бы как часы!
В двадцать семь лет старший инженер Курчатов был назначен заведующим отделом общей физики. Приказ об этом, датированный 1 октября 1930 года, хранится в архиве института.
В городском архиве удалось найти и справку о составе отдела, который возглавлял тогда Курчатов. У него работало восемь инженеров, один аспирант, десять лаборантов, два препаратора и один механик.
Коллектив трудился напряженно, порой дни и ночи напролет. Пример показывал молодой заведующий отделом. Когда в институт прибыла новая высоковольтная установка, Игоря Васильевича можно было видеть за ее монтажом вечерами и даже поздней ночью. Он вместе со всеми сотрудниками лаборатории монтировал трансформатор и ограждения к нему, кенотроны, изоляторы и другие детали. Отдых в лаборатории, состоял в уборке помещения. Любимым занятием уставшего Игоря Васильевича было красить столы и детали установок.


Вот оно, открытие!


Крепкий орешек

Академика Иоффе и его сотрудников давно уже заинтересовало необычное поведение в электрическом поле кристаллов сегнетовой соли (двойная натрикалиевая соль виннокаменной кислоты). Исследовалась эта соль пока мало, и было только известно, что она дает очень большие величины диэлектрической постоянной, причем при повторении опытов – разные.
Однажды, в конце 1929 года, когда А. Ф. Иоффе, профессор Н. Н. Андреев и И. В. Курчатов уточняли планы работ на будущее, зашла речь и о загадочных кристаллах.
– Пока достоверно известно лишь то, – хитровато поглядывая на собеседников, заметил Иоффе, – что эта соль примешивается к слабительному. Но никто из принимавших такие порошки понятия не имеет о природе ее электрических свойств.
И. В. Курчатов вызвался взяться за исследование странного диэлектрика и тут же получил добро от старших товарищей.
В марте 1930 года И. В. Курчатов и П. П. Кобеко предприняли широкое изучение диэлектрических свойств кристаллов сегнетовой соли.
Кристаллы выделяли из водных растворов в несколько приемов. Чтобы получить кристаллы в 20—30 кубических сантиметров, надо было выпарить 300 кубических сантиметров воды, а на это уходило двое суток. Еще больше времени требовалось для получения таких же кристаллов охлаждением насыщенного раствора – до шести суток. Между тем экспериментаторам нужны были образцы гораздо больших размеров, а их пока получить не удавалось.
Игорь Васильевич заинтересовал странностями сегнетовой соли кристаллографов.
«По ходу работ нам были необходимы очень большие кристаллы объемом до 300—500 см^3, – писал И. В. Курчатов, – такого рода кристаллы изготовлялись в кристаллизационной лаборатории Ленинградского физико-технического института по методу профессора Шубникова».
Участие в работе А. В. Шубникова – патриарха советской кристаллографии – помогло получить высококачественные сегнетовые образцы.
Обратившись к трудам исследователей, уже ставивших опыты с сегнетовой солью, Курчатов и Кобеко особое внимание обратили и на работы Валашека. Валашек определил величину диэлектрической постоянной этой соли при нулевой температуре. По его данным она составляла 1300 единиц, между тем, как правило, для твердых диэлектриков диэлектрическая постоянная колеблется в пределах от 2,5 до 15.Валашек по-разному объяснял столь необычный результат. Одну из причин он видел в высоковольтной поляризации, то есть неравномерном распределении поляризации внутри диэлектрика. Но прав ли Валашек? Ведь высоковольтная поляризация наблюдается во многих веществах: кальцитах, кварце, каменной соли, уже изученных Иоффе, Лукирским, Вальтером, самим Курчатовым... Почему же именно в сегнетовой соли она дает такой взлет диэлектрической постоянной?
«Теоретические представления Валашека не являются ни убедительными, ни единственно возможными...» – записали по этому поводу Курчатов и Кобеко.
Постепенно они пришли к мысли о совершенно новой природе явления. Но прежде чем попытаться объяснить эту природу, надо было убедиться, что диэлектрическая постоянная сегнетовой соли действительно составляет во много раз большую величину, чем у обычных диэлектриков. Попробовали ее измерить и натолкнулись на парадокс – сколько кристаллов, столько и величин диэлектрической постоянной!
Наконец стало ясно: кристаллы, долго лежавшие на воздухе, давали меньшие значения диэлектрической постоянной, чем только что полученные после кристаллизации; величина поляризации зависела от влажности воздуха и т. п.
Чтобы сохранить кристалл в хорошем состоянии и избежать влияния поверхностных токов, поместили образец в стеклянную трубку, хорошо замазанную с концов. Игорь Васильевич предложил использовать для измерений количества электричества не баллистический гальванометр, как делали все исследователи до них, а электрометр, благодаря чему повысилась чувствительность схемы.
Но и после этого измерения давали каждый раз другую величину диэлектрической постоянной.
– Да-а, крепкий орешек, – заметил Игорь Васильевич, когда они закончили очередную серию опытов. Но вид у него был оживленный. Ему даже нравилось, что секрет сегнетовой соли не сразу раскрывался.
Как-то Курчатова вызвал к себе Иоффе.
Игорь Васильевич оторвал взгляд от схемы, молча постоял минуту-другую, вздохнул (видимо, ему жаль было прерывать ход мысли) и, уходя из лаборатории, напомнил Павлу Павловичу:
– Думайте думайте, как быть дальше...
Абрам Федорович встретил его довольный, прямо сияющий.
– Я очень рад, – сказал он, поднимаясь из кресла, – что, наконец, дошла очередь до вас. Двадцать человек мы уже пропустили через заграничные храмы науки. Есть вакансия на поездку в Англию, в Кембридж.Кирилл Синельников вернулся, и не один, – Абрам Федорович сделал многозначительную паузу, – с женой-англичанкой. Чтоб не обижать наших невест, мы теперь решили посылать только женатых, – с обычной своей хитроватой улыбкой продолжал он, – решено начать с вас.
– Мне сейчас ехать некогда, – не поддаваясь веселому настроению, ответил Курчатов.
– Да вы в своем уме, друг мой? – пригрозил уже посерьезневший Абрам Федорович.
– Как-нибудь позже, а сейчас никак не могу, сами знаете, только-только прикоснулись к сегнетовым кристаллам.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31