Курчатов - Асташенков Петр Тимофеевич (хорошие книги бесплатные полностью TXT) 📗
Первый раздел курса посвящен электрической проводимости диэлектриков, ее закономерностям и механизму. В нем рассматривались диэлектрические свойства газов, жидкостей, твердого тела. Второй раздел: «Пробой диэлектриков по новым теориям», как можно судить из описания, был основан на самых последних данных мировой науки.
Игоря Васильевича и в физико-техническом и в политехническом неизменно окружали люди, как и он, фанатически влюбленные в науку. Он умел находить их, привлекать к себе. Так, в своей лаборатории однажды он сделал «открытие» хотя и не чисто научное, но имевшее большие последствия. Он заметил... аномалию в поведении служителя лаборатории Павла Кобеко, в обязанности которого входило убирать помещения и выполнять различную подсобную работу. Павел не участвовал в исследованиях, но он не уходил домой, пока не заканчивался очередной опыт. Иногда, когда что-то не ладилось или не работало, его рука первой тянулась к тому месту схемы, где таилась причина неполадок. Узнав, что Кобеко окончил высшую сельскохозяйственную школу и по специальности химик, Курчатов сказал ему:
— Вот что, химик, попробуй-ка определить характеристики вот этого образца, — и вручил ему кристалл каменной соли.
За первым поручением последовало второе. И вот среди авторов работы «К вопросу о подвижности ионов в кристаллах каменной соли» наряду с И. В. Курчатовым, А. К. Вальтером и К. Д. Синельниковым появилось новое тогда имя в науке — П. П. Кобеко. Курчатов и Кобеко в дальнейшем выполнили вместе еще десять важных научных работ. Кобеко стал потом известным специалистом, членом-корреспондентом Академии наук СССР.
Судьба в годы войны их разлучила. Курчатов уехал из Ленинграда на фронт, а Кобеко остался в блокированном городе, где возглавлял находившуюся там группу сотрудников ЛФТИ, разработал метод получения пищевых продуктов из олифы, много делал для обороны города.
Физико-технический институт стал «гнездом» выдающихся питомцев именно потому, что здесь сложилась своя школа требований к сотруднику и его научной работе. Сотрудник должен был критически относиться к тому, что сделано до него, на основе этого разработать собственный, не повторяющий ошибки прошлого, метод эксперимента. И наконец, последнее правило — обсуждение всеми результатов каждого.
Именно так шло исследование загадочной, по словам А. Ф. Иоффе, поляризации диэлектриков (процесса смещения в них зарядов под действием электрического поля), которая до сих пор остается важным направлением работы физиков.
Вот перед Курчатовым и Синельниковым статья Миколы и Эгучи, в которой приведена кривая поляризации. Прежде всего надо проверить их данные. Молодые исследователи точка за точкой строят такую же кривую. Стоп! Есть расхождение. Кто прав? Нужно несколько дней напряженных поисков, чтобы записать такое: «Первого участка кривой Микола не заметил по малой чувствительности его метода».
Другая работа — Шеринга и Шмидта. И в ней изъян: «На результаты опытов Шеринга и Шмидта оказало большое влияние неполное прилегание твердого металлического электрода к диэлектрику...» Курчатов и Синельников обнаружили, что в месте контакта образуются воздушные пузырьки, их-то и не учитывали Шеринг и Шмидт.
«Предположение Хике, что и в последнем случае будет происходить обмен зарядов на границе металл-диэлектрик, в данном случае, очевидно, лишено всякого смысла».
Курчатов и Синельников на опыте подтверждают свой категорический вывод. И наконец, еще одно решительное уточнение, показательное само по себе: «Что касается квадратичной зависимости силы тока от напряжения, то она не подтверждается опытом. Исследование же Мюнделя, как известно, привело к неправильным зависимостям, так как этот исследователь не учитывал обратной электродвижущей силы поляризации».
Такому же критическому обсуждению подверглась и их собственная работа в коллективе института. Академик И. К. Кикоин вспоминает, что он как раз впервые встретился с Игорем Васильевичем в 1927 году во время горячего научного спора на семинаре в Ленинградском физико-техническом институте по высоковольтной поляризации в диэлектрике. Докладчиком был Курчатов. Парируя возражения оппонентов, не успокаивался до тех пор, пока возражающий прямо не заявлял о своем согласии. Если такое согласие выражалось недостаточно определенно, он снова и снова возвращался к своей аргументации, подбирая новые доказательства и в конце концов добивался своего.
Следующий эксперимент И. В. Курчатова был очень важен в цепи исследований, проводившихся в лаборатории по выяснению поведения диэлектриков в сильных электрических полях и наступающего потом пробоя.
В слабых полях, как подтверждали и исследования Курчатова, соблюдался закон Ома, который, как известно, утверждает, что сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Но при определенной величине поля диэлектрик начинал сдавать. Его, так сказать, прочность падала, и вступали в действие невыясненные процессы, во много раз увеличивающие проводимость изолятора. Происходил пробой.
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».
