Нереализованный атомный проект

К 100-летию Владимира Семёновича Шпинеля

24 июня 2011 года скончался замечательный физик, профессор физического факультета МГУ, Заслуженный деятель науки и техники РСФСР, главный научный сотрудник НИИЯФ Владимир Семенович Шпинель. Он не дожил совсем немного до своего юбилея: 4 октября 2011 года Владимиру Семеновичу исполнилось бы 100 лет.

В.С. Шпинель родился в городе Белая Церковь Киевской области. В 1931 году он поступил на физикоматематический факультет Киевского государственного университета. В 1935 году он приехал в Харьков, в Украинский физико-технический институт, где выполнил дипломную работу и затем поступил в аспирантуру. В 30-е годы УФТИ был одним из ведущих научных центров, в котором работало целое созвездие выдающихся физиков, чьи имена вошли в историю мировой науки, — Д.Д. Иваненко, Л.Д. Ландау, А.И.Ахиезер, К.Д. Синельников, А.И. Лейпунский, братья Е.М. и И.М. Лифшицы, И.Я. Поме-ранчук, Л.В. Шубников и другие. Сюда часто приезжали выдающиеся ученые — Н. Бор, Фредерик и Ирен Жолио-Кюри, В. де Гааз, П.Л. Капица, С.И. Вавилов, В.А. Фок, Д.В. Скобельцын. В УФТИ впервые в СССР в начале 30-х годов было осуществлено расщепление атомного ядра, получены жидкий водород и гелий. Первые шаги в науке В.С. Шпинель прошел в этой бурлящей атмосфере свободного научного творчества. Вначале он работает как теоретик, под руководством Л.Д. Ландау, затем ведет исследования в области экспериментальной ядерной физики. Свою первую научную статью «О постройке и работе импульсного генератора и трубки на 4 миллиона вольт» он опубликовал в 1938 году [1], а в 1940 году под руководством профессора Фрица Ланге защитил на эту тему кандидатскую диссертацию.

В конце 1930-х годов ядерная физика развивалась очень активно, и непосредственно перед войной многие физики-ядерщики хорошо осознавали важность исследований, направленных на создание атомного оружия. Несмотря на то, что некоторые известные ученые были скептически настроены к возможности практического использования энергии расщепления ядер в ближайшие 50100 лет, в 1940 году в СССР создается Комиссия по проблеме урана и начинаются работы над Атомным проектом. В том же 1940 году совсем молодым ученым В.С. Шпинелю и В.А. Маслову, работавшим под руководством Ф. Ланге, удалось предложить решение сразу двух важнейших проблем, связанных с созданием атомной бомбы. Первой являлась проблема разделения изотопов урана для получения обогащенной смеси, содержащей в достаточном количестве уран-235. Вторая задача предполагала разработку самой конструкции атомной бомбы.

В конце 1940 года В.С. Шпинель вместе с В.А. Масловым и Ф. Ланге подали две заявки в Бюро изобретений Народного комиссариата обороны СССР. [2] В первой из них описывались возможная конструкция атомной бомбы и последствия ее применения, а во второй излагался метод разделения изотопов урана с помощью многокамерной центрифуги. Позднее в одном из своих интервью В.С. Шпинель сказал, что предложенная ими техническая концепция могла и не сработать, но основные принципы конструкции они описали, в том числе и важнейший момент — необходимость внешнего взрыва для создания боезаряда с массой, превышающей критическую.

Авторы долго ждали ответа на свои заявки. В 1940 году их предложения были названы преждевременными и даже фантастическими. Только через шесть лет, уже после трагедии Хиросимы и Нагасаки, на эти заявки обратили внимание, и было принято решение о выдаче В.С. Шпинелю (В.А. Маслов погиб на войне) авторских свидетельств на изобретения «Об использовании урана в качестве взрывчатого и отравляющего вещества» и по обогащению урана центрифугированием. Как значительно позднее рассказывал Владимир Семенович, он представлял себе всесилие атомной бомбы с ее разрушительной силой и опасностью радиационного облучения,но не осознавал возможных последствий ее появления для всего мира. В 1940 году атомная бомба рассматривалась как самое надежное оружие для защиты страны, стоящей на пороге неизбежной войны с фашизмом, а работавшие над ее созданием ученые считали, что это оружие будет направлено на военные объекты. В.С. Шпинель признался, что заявки на изобретение атомной бомбы и центрифуги были поданы им и его коллегами в первую очередь для того, чтобы получить возможность работать над интересующими их задачами: они мечтали о создании лаборатории и надеялись, что заявки помогут принять такое решение. Но жизнь распорядилась иначе… Если бы эти заявки получили поддержку, то, по мнению В.С. Шпинеля, СССР мог иметь атомную бомбу уже в 1945 году. А центробежный способ разделения изотопов и сейчас является основой промышленного обогащения урана.

В годы Великой Отечественной войны В.С. Шпинель работал в Алма-Ате, куда был эвакуирован УФТИ. В конце войны, по просьбе И.В. Курчатова, он был переведен в Москву, затем перешел работать на физический факультет МГУ и вскоре стал сотрудником НИФИ-2 (впоследствии НИИЯФ МГУ). Совместно с Л.В. Грошевым он создал лабораторию ядерной спектроскопии, которая быстро превратилась в один из ведущих ядерноспектроскопических центров СССР. В 1960-е годы Владимир Семенович сумел произвести масштабную модернизацию лаборатории, объединив в ее рамках три новейшие методики исследований: метод возмущенной угловой корреляции ядерных излучений, метод ядерной ориентации в магнитных полях при сверхнизких температурах и мессбауэровскую гамма-спектроскопию. Реализация подобного проекта даже при наличии хорошего финансирования представляла собой весьма сложную задачу, потому что работы по каждому из трех направлений должны были начаться практически с нуля. Требовалось создание приборов и установок нового типа, современной электроники; реализация экспериментов предполагала освоение сложной методики получения сверхнизких температур. Несмотря на все трудности, в результате был создан уникальный центр исследований сверхтонких взаимодействий ядерноспектроскопическими методами, работавший на стыке ядерной физики и физики твердого тела. В 1963 году исследования в области резонансной гамма-спектроскопии под руководством В.С. Шпинеля были удостоены Ломоносовской премии МГУ.

Вся научная деятельность В.С. Шпинеля вплоть до последних дней жизни прошла в отделе ядерноспектроскопических методов НИИЯФ МГУ. Она была тесно связана с преподаванием и не ограничивалась МГУ: он читал лекции в других вузах СССР и за рубежом, входил в состав нескольких проблемных Научных советов АН СССР. В 1985 году В.С. Шпинель организовал Всесоюзное совещание по сверхтонким взаимодействиям, которое стало международным и регулярно проходит до сих пор. Он написал множество научных статей, выпустил две монографии и является автором 15 изобретений. За свои достижения В.С. Шпинель был награжден государственными наградами.

Свою последнюю статью Владимир Семенович опубликовал в 2010 году в журнале Physica C, без соавторов, на 99-м году жизни [3]. Можно ли найти еще пример такого долголетия в науке? В статье он предложил конструкцию принципиально нового детектора гамма-излучения, основанного на разделении носителей заряда во вращающемся сверхпроводнике по принципу центрифуги. Его чертеж в этой работе поразительно сходен с рисунком заявки 1940 года на изобретение центрифуги для разделения изотопов урана.

Владимир Семенович был не только замечательным ученым, но и прекрасным педагогом, который на своем собственном примере умел привить самое главное — любовь к науке и добросовестное отношение к работе. Он воспитал плеяду замечательных учеников. Возможно, секрет его творческого долголетия и заключается в научной интуиции, неиссякаемом интересе к новым исследованиям и в искренней любви к своей Родине, стремлении защитить ее и поработать на ее благо. Имя Владимира Семеновича Шпинеля, выдающегося физика и изобретателя, навсегда останется в истории науки и Московского государственного университета.

В.А. Андрианов,
А.Н. Грум-Гржимайло,
НИИЯФ МГУ

1. Г.Ф. Кон-Петерс, Ф.Ф. Ланге, В.С. Шпинель. О постройке импульсного генератора и трубки на 4 миллиона вольт. Изв. АН СССР, N5-6, 785 (1938).

2. Атомный проект СССР. Документы и материалы. (Под. общ. ред. Л.Д. Рябева). Т.1 (1938-1945), часть 1. Москва, Наука, Физ-матлит, 1998. Заявка на изобретение В.А. Маслова и В.С. Шпинеля «Об использовании урана в качестве взрывчатого и отравляющего вещества», с. 193; Заявка на изобретение Ф. Ланге, В.А. Маслова и B.С.    Шпинеля «Способ приготовления урановой смеси, обогащенной ураном с массовым числом 235. Многокамерная центрифуга», с. 196.

3. V.S. Shpinel. Inertial currents in rotating superconductor and у-quanta detector with rotating superconducting absorber. Physica C, v. 470, 120 (2010).