CC BY
34УДК 539.1.01
ОДИН ИЗ СОЗДАТЕЛЕЙ ЯДЕРНОГО ЩИТА СТРАНЫ
А.И. Калинин
Научно-исследовательский институт химии и технологии полимеров имени академика В.А. Каргина info@museum.nnov.ru
Цель данного исследования - показать роль академика Я.Б. Зельдовича в организации и создании научного ядерного центра, его вклад в разработку атомного проекта и термоядерного оружия, показать выдающееся значение его работ в отечественной ядерной физики и физикохимии.
Ключевые слова: Я.Б. Зельдович, атомный проект, ядерный центр, водородная бомба, Арзамас-16.
Академик АН СССР Я.Б. Зельдович (1914-1987)
Российский физик, физико-химик и астрофизик Яков Борисович Зельдович - один из величайших учёных XX столетия. Он был избран академиком РАН, удостоен трижды звания Герой Социалистического Труда, лауреата Ленинской премии и четырёх Сталинских премий I степени. С 1931 работал в институте химической физики АН СССР, с 1964 г. в институт, прикладной математики АН СССР и с 1966 г. - профессор Московского университета. С 1948 года занимался оборонной тематикой по Атомной Проблеме, был начальником отдела и заместителем руководителя Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики (ВНИИЭФ) в Арзамасе-16 (Сарове). Его работы посвящены физической химии, теории горения и взрыва, физике ударных волн и детонации, астрофизике и космологии, физике атомного ядра и элементарных частиц, газодинамике и гидродинамике, космологии и астрофизике.
Стивен Хоукинг как-то написал Якову Борисовичу Зельдовичу: «До того, как я встретил Вас, я считал, что Вы «коллективный автор», как Бурбаки». На самом деле, трудно найти среди физиков XX века другого учёного со столь широким охватом. От теории химического горения через ядерную физику и атомную практику, гидродинамику взрыва и математическую физику к теории чёрных дыр, нейтронных звёзд и гипотезе рождения Вселенной - таков круг его интересов. Без сомнения, он совсем немного не дожил до Нобелевской премии. Человек великого остроумия и ума, несомненный прагматик, к концу своей жизни сумевший перешагнуть через многие устоявшиеся научные взгляды.
Сподвижники и ученики Якова Борисовича отмечают его поразительную способность предугадывать, открывать новые для науки темы, которые впоследствии приобретали весомую значимость для развития прогресса в той или иной области научного познания.
Яков Борисович Зельдович родился 8 марта 1914 г. в Минске. Его отец Борис Наумович Зельдович - юрист, член коллегии адвокатов, мать - Анна Петровна Зельдович (Кивелиович) переводчица, член Союза писателей. После окончания средней школы, с осени 1930 г. по май 1931 г. учился на курсах и работал лаборантом Института Механической обработки Полезных Ископаемых. В мае 1931 г., был зачислен лаборантом в Институт Химической Физики (ИХФ) АН СССР в Ленинграде, с которым был связан до последних дней жизни.
Яков Борисович так и не получил систематического высшего образования. С 1932 по 1934 гг. он учился на заочном отделении физико-математического факультета Ленинградской университета; несколько позже посещал лекции физико-механического факультета Политехнического института, но ни одного из этих высших учебных заведений не окончил. Вместо этого он активно занимался самообразованием под руководством теоретиков Института химической физики. Кроме того, он самостоятельно в совершенстве овладел несколькими иностранными языками.
В 1934 году Яков Борисович был принят в аспирантуру (не имея диплома о высшем образовании) Института химической физики. Его кандидатская диссертация «Вопросы адсорбции», защищённая в декабре 1936 г. в 22-летнел возрасте, была посвящена адсорбции и катализу. Наиболее важной частью этой работы было исследование адсорбционной изотермы Фрейндлиха. Диссертант установил и математически обосновал физический смысл этой эмпирической закономерности.
На заре создания МИФИ по предложению наркома боеприпасов Б.Л. Ванникова он читал студентам курс горения порохов. С 1938 г. он заведовал лабораторией в ИХФ, где занимался вопросами горения газовых смесей и разрабатывал теорию теплового распространения пламени.
После известия об открытии нейтрона Яков Борисович начал работать в области нейтронной физики. Я.Б. Зельдович и В.Н. Флёров первые рассчитали цепные ядерные реакции. В 1939-1940 гг. Я.Б. Зельдович совместно с Ю.Б. Харитоном разработал теорию цепных ядерных реакций, причём занимался этим внепланово, по ночам. В 1939 г. (в возрасте 25 лет) Яков Борисович защитил докторскую диссертацию. В 1946 г. Зельдович был избран членом-корреспондентом АН СССР, а в 1958 г. - академиком.
В конце августа 1941 г. Я.Б. Зельдович вместе с институтом был эвакуирован в Казань и в 1943 г. вернулся в Москву. В этот год Яков Борисович занимался анализом процессов, связанных с ракетным оружием «катюшами»: он откорректировал теорию горения пороха и рассчитал внутреннюю баллистику нового оружия (первая в мире монография по теории горения).
После известия об открытии нейтрона Яков Борисович начал работать в области нейтронной физики. Он также открыл источник энергии чёрных дыр (аккреция) и разработал теорию «блинов», предложил гипотезу квантового рождения Вселенной из пустоты. Фактически своими идеями он натолкнул Стивена Хоукинга на открытие квантового испарения чёрных дыр.
С февраля 1948 г. по октябрь 1965 г занимался оборонной тематикой, работая над созданием атомной и водородной бомб. Он был начальником теоретического отдела в КБ-11 (ВНИИЭФ) в Сарове. «Широко образованный физик, отлично знающий газодинамику и физику взрыва, вспоминают В. Цу-керман и 3. Азарх, - живой как ртуть, очень активный и деятельный Яков Борисович на протяжении двух десятилетий являлся душой и символом нашего отдела...» Его научный талант высоко ценили А.Б. Иоффе, И.В. Курчатов и Л.Д. Ландау. Будучи в дружеских отношениях с Сахаровым, беспартийный Зельдович сохранял с ним контакты в Горьковской ссылке, убеждая отойти от политики и углубиться в науку. Я.Б. Зельдович в период работы в Арзамасе-16 пользовался вниманием первых лиц государства.Так, например, И.В. Сталин лично подарил ему автомобиль «Победа», а Н.С. Хрущев от имени советского правительства вручил машину «Волга».
С мая 1952 г. Я.Б. Зельдович руководил теоретическим отделением ядерного центра, с октября 1953 г. по октябрь 1965 г. (момент отъезда с «объекта» в Москву) являлся заместителем научного руководителя КБ-11-ВНИИЭФ и начальником отдела одновременно.
Личный вклад Я.Б. Зельдовича в создание отечественного атомного оружия бесспорен. Он трижды отмечен званием Героя Социалистического Труда, Ленинской и четырьмя Сталинскими премиями.
После возвращения в Москву в 1965-1983 гг. Я.Б. Зельдович работал в Институте прикладной математики АН СССР (заведовал отделом), с 1966 г. он - профессор физического факультета МГУ. Яков Борисович рассматривал преподавательскую деятельность как хобби.
Он был также заведующим отделом релятивистской астрофизики Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга (ГАИТТТ МГУ), с 1983 г. - заведующий отделом Института физических проблем АН СССР, консультантом дирекции Института космических исследований АН СССР, с 1977 г. - руководитель научного совета по горению АН СССР.
Когда к середине пятидесятых стало возможно опубликовать некоторые из его работ того времени, появились статьи Я.Б. Зельдовича, посвящённые ударным волнам, их структуре оптическим свойствам. В послевоенное время Яков Борисович переключился на более мирные направления астрофизику и космологию.
Я.Б. Зельдович является одним из основателей макроскопической кинетики. В теории горения он нашёл связь между скоростью распространения пламени и кинетикой химических реакций в нём, решил такие задачи, как поджигание смеси накалённой поверхностью, определен фронта распространения пламени и др. Создал физические основы внутренней баллистики ракетных пороховых двигателей. В теории детонации он обосновал гипотезу Чепмена-Жуге впервые объяснил явление предела детонации, решил задачу удара с большой скоростью поверхности среды и др. В 1939-1940 годах совместно с Ю.Б. Харитоном рассчитал ядерный цепной процесс в уране, изучил эффект ухода нейтронов под порог деления из-за рассеяния, развил теорию гомогенного реактора на тепловых нейтронах и теорию резонансного поглощения нейтронов ядрами урана-238, рассмотрел кинетику реактора и указал на принципиальную роль запаздывающих нейтронов для регулирования его работы.
Будучи одним из ближайших сотрудников И.В. Курчатова, Я.Б. Зельдович принимал участие в решении проблемы использования ядерной энергии. Он предсказал возможность удержания ультрахолодных нейтронов в сосуде с отражающими стенками, мюонный катализ (1953) и разработал его торию. Он предсказал возможность существования ядер с большим избытком нейтронов (8Не). Ввёл понятия лептонных зарядов (1952-1953), предсказал бета-распад заряженных пионов (1954) и (совместно с С.С. Герштейном) явление сохранения векторного тока (1955). Он указал на существование новых электромагнитных характеристик частиц, возникающих при нарушении чётности, и впервые (19581960) обратил внимание на существование зарядового форм-фактора нейтрино и на нарушение чётности состояния атомов за счёт слабого взаимодействия электрона с ядром. В 1958 г. предложил метод обнаружения короткоживущих частиц путём измерения распределения числа событий но эффективной массе продуктов распада, явившийся одним из основных при поиске и изучении резонансов.
С начала 1960-х годов Я.Б. Зельдович занимался преимущественно астрофизикой и космологией. Он разработал теорию строения сверхмассивных тел с массой от сотен тысяч до миллиардов масс Солнца и дал полную качественную характеристику последних этапов эволюции обычных звёзд различной массы. Им были исследованы свойства «чёрных дыр» и процессы, которые могут помочь открыть их существование. Я.Б. Зельдович получил фундаментальные результаты в теории процессов в «горячей» Вселенной: он построил теорию взаимодействия горячей плазмы расширяющейся Вселенной и излучения; рассмотрел процессы искажения спектра реликтового излучения и возникновения мелкомасштабных флуктаций интенсивности излучения; он также развил теорию роста возмущений в «горячей» Вселенной и исследовал последнюю стадию формирования галактик.
В своей родной стране он награжден орденами Ленина, Трудового Красного знамени, Октябрьской революции, медалями.
Заслуги Якова Борисовича Зельдовича были признаны астрономами всего мира - он член ряда зарубежных академий наук: Лондонского Королевского Общества, Германской академии естествоиспытателей «Леопольдина», Американской академии наук и искусств, Национальной академии наук США, Венгерской академии наук, почётный член ряда физических обществ и университетов. Он награждён золотыми медалями Общества астрономов Тихоокеанского побережья и Королевского общества. В своей родной стране он трижды Герой Социалистического Труда (1949, 1953, 1956), лауреат Ленинской (1957) и четырёх Сталинских премий (1943, 1949, 1951, 1953); награждён золотой медалью И.В. Курчатова (1977).
До последних дней жизни Якова Борисовича окружала молодёжь. Он умел подбодрить тех, кто потерпел неудачу в эксперименте и «приземлить» претендентов на мировое открытие.
Я.Б. Зельдович скоропостижно скончался 2 декабря 1987 г. в Москве. На гражданской панихиде А.Д. Сахаров сказал: «В Якове Борисовиче всегда поражала неустанная научная активность, живой интерес ко всему новому, поразительная разносторонность и интуиция. Он начал рано, продолжал работать до последнего дня жизни и успел сделать невероятно много в самых различных областях...»
В его честь учреждены медали:
Медаль Зельдовича (Комитет по космическим исследованиям и РАН) - вручается с 1990 г.
Золотая медаль Зельдовича (Американский институт по горению) - вручается с 1990 г.
Золотая медаль имени Я.Б. Зельдовича, учреждена РАН в 2014 году, первое вручение состоялось в 2015 году.
Именем Я.Б. Зельдовича была названа малая планета Солнечной Системы под № 1 1438.
ONE OF THE CREATORS OF THE NUCLEAR SHIELD OF THE COUNTRY
A.I. Kalinin
Research Institute Chemistry and Technology of Polymers Named after the academician V.A. Kargin info@museum.nnov.ru
The purpose of this study is to show the role of the academician Ya.B. Zeldovich in organizing and creating a scientific nuclear center, his contribution to the development of the atomic project and thermonuclear weapons, to show the outstanding importance of his work in domestic nuclear physics and physical chemistry.
Keywords: Ya.B. Zeldovich, nuclear project, nuclear center, hydrogen bomb, Arzamas-16.
