Докладная записка И.В. Курчатова о мощном синхроциклотроне

не позднее 26 марта 1951 г.
Сов. секретно (Особая папка)
Товарищу Сталину И. В.

Докладываем Вам, товарищ Сталин, что начатое в 1946 г. по Вашему заданию конструирование и сооружение самого мощного в мире ускорителя атомных частиц — синхроциклотрона было завершено в конце 1949 г. Пуск синхроциклотрона в режиме ускорения дейтронов (атомных ядер тяжелого водорода) до энергии 280 млн электронвольт был произведен 14–21 декабря 1949 г. В феврале 1950 г. на синхроциклотроне были ускорены α-частицы (ядра гелия) до энергии 560 млн электронвольт.

В октябре 1950 г. синхроциклотрон был переведен в режим ускорения протонов (ядра водорода) до энергии 490 млн электронвольт. <. . .>

Построенный синхроциклотрон является самым мощным в мире ускорителем тяжелых частиц и значительно превосходит известные по опубликованным данным заграничные ускорители тяжелых частиц. Крупнейший американский синхроциклотрон, построенный в г. Беркли (Калифорния) и пущенный в конце 1946 г., имеет электромагнит весом 4200 тонн и ускоряет дейтроны до энергии 190 млн электронвольт и протоны — до энергии 340 млн электронвольт. В конце 1950 г. американцы ввели в строй второй мощный синхроциклотрон, который ускоряет протоны до энергии 390 млн электронвольт. Единственный в Англии синхроциклотрон, построенный в исследовательском атомном центре в г. Харуэлле, имеет электромагнит весом 700 тонн и ускоряет протоны до энергии 170 млн электронвольт. <. . .>

С завершением всех работ по сооружению, пуску и освоению мощного синхроциклотрона в Советском Союзе создана база для развертывания широким фронтом экспериментальных и теоретических исследований по многим разделам физики атомного ядра.

В исследованиях, выполненных на мощном синхроциклотроне с участием семи научно-исследовательских институтов, был собран фактический материал по следующим основным направлениям:

1. Искусственное получение заряженных и нейтральных мезотронов и изучение вызываемых ими ядерных превращений. Разработаны методы искусственного обнаружения мезотронов и определения их масс. В разнообразных опытах было показано, что α-частицы с энергией 560 млн электронвольт и протоны с энергией 490 млн электронвольт производят заряженные и нейтральные мезотроны, массы которых равны около 270 электронных масс. В этих опытах не было обнаружено возникновения более тяжелых мезотронов. Анализ экспериментальных материалов, полученных на мощном синхроциклотроне, показывает, что отрицательные мезотроны способны производить взрыв атомных ядер с испусканием быстрых протонов, нейтронов, α-частиц и ядер лития. В этих опытах было установлено новое явление — деление тяжелых ядер урана и вольфрама под воздействием медленных отрицательных мезотронов. Судя по опубликованным материалам, это явление еще не обнаружено за границей.

2. Исследование ядерных превращений, производимых дейтронами, α-частицами и протонами, ускоренными до высоких энергий. Наиболее существенными новыми фактами, открытыми в этих опытах, являются наблюдение развала α-частицы на составные элементы в момент соударения ее с атомным ядром и обнаружение глубоких ядерных превращений, заканчивающихся образованием ранее неизвестных радиоактивных атомных ядер. Радиохимические исследования продуктов таких глубоких превращений ядер серебра и меди привели к открытию новых радиоактивных изотопов кадмия, серебра, молибдена, стронция, титана, криптона и хлора. Эти изотопы не были обнаружены американцами в их опытах на синхроциклотроне в г. Беркли.

3. Изучение процессов деления тяжелых стабильных ядер под действием быстрых нейтронов. Мощный синхроциклотрон является источником нейтронов с энергией от 140 до 400 млн электронвольт. В опытах, выполненных с нейтронами указанных энергий, наблюдалось деление стабильных ядер висмута, свинца, таллия, золота, рения, вольфрама, тантала, бария, эрбия, диспрозия и серебра. В настоящее время продолжается изучение этого важного явления.

4. Изучение биологического воздействия нейтронов с энергией 140 млн электронвольт. В связи с этой проблемой были установлены закономерности воздействия быстрых нейтронов на живые организмы, определены смертельные дозы и выявлены особенности реакций живого организма на облучение нейтронами высоких энергий.

Первый годработы большого синхроциклотрона позволил нашим физикам овладеть техникой работы с частицами большой энергии и сделать первые серьезные шаги в более глубоком изучении строения атомного ядра.

И. Курчатов