Нельзя сказать, что судьба Андрея Дмитриевича Сахарова как учёного-физика сложилась удачно. 20 лет своей творческой активности (1948—1968 гг.) он, движимый патриотическим чувством долга, посвятил конструированию ядерного оружия, восстановлению стратегического равновесия СССР и США. В "Воспоминаниях"

[1]

(Часть I, гл. 6) Андрей Дмитриевич дал описание своих мотивов участия в этой деятельности:

С таким же чувством провиденциальности их миссии работали тогда и мой отец, и другие учёные-атомщики — пионеры советского ядерного проекта. Я подробно говорил об этом в своём обзорном докладе "Андрей Сахаров как физик во всех сферах своей деятельности"

[2]

на мемориальной сессии Четвёртой Международной Сахаровской конференции по физике в ФИАНе (18—23 мая 2009 г.).

А после отстранения Сахарова от секретной тематики он ещё 21 год (1968—1989 гг.), также следуя нравственному долгу, посвятил борьбе за ядерное разоружение, за соблюдение прав человека, устранению угрозы самоуничтожения человечества в термоядерной войне. При этом он боготворил теоретическую физику, "чистую" науку, на занятия которой в указанных обстоятельствах времени всегда не хватало. "

Когда Вы займётесь наукой?

", — спросил я его в бурный общественно-политический период конца 1980-х после возвращения из ссылки. "

Когда меня снова сошлют в Горький

", — ответил Андрей Дмитриевич, улыбнувшись. Но и в Горьком, где свободного времени было больше, тоже было немало помех. Многоплановую картину этой жизни даёт увидевшее свет в 2006 году уникальное издание — подготовленные к печати Еленой Боннэр "Дневники" Сахарова. Есть там и поистине трагические страницы, где Андрей Дмитриевич пишет о своих занятиях наукой (запись 4 мая 1986 г.):

Созданная в "Арзамасе-16" Сахаровым и коллегами (В.Б. Адамский, Ю.Н. Бабаев, Ю.Н. Смирнов, Ю.А. Трутнев) самая мощная в истории человечества (50-Мегатонная, оценочно это 25% от энергии, выделившейся при извержении вулкана Крокатау в 1883 г.) водородная бомба была взорвана над "Новой Землёй" 30 октября 1961 г. Её разные названия: "Царь бомба", "Большой Иван", "Кузькина мать" (цитируя Н.С. Хрущёва). Длина конструкции — 8 метров, ширина — 2,1 м., вес — 27 тонн. Наглядное представление о мощности этих устройств дают параметры другого взрыва 15 января 1965 г. — первого в истории использования водородной бомбы в мирных целях для создания в Казахстане искусственного озера Чаган. Мощность этой бомбы 140 кт (в 350 раз меньше, чем "Большого Ивана"), взорвана она была в скважине на глубине 175 метров, при этом в результате взрыва 10,3 млн. тонн грунта были выброшены на высоту 950 метров, и образовалась воронка диаметром до 500 м и глубиной 90 м.; этот термоядерный заряд внешне представлял собой контейнер диаметром 86 сантиметров и длиной 3 метра (

ru.wikipedia.org/wiki/Проект_"Чаган"

). Взрыв был произведён под землёй, т.к. в это время уже действовал инициированный Сахаровым Договор о запрете ядерных испытаний в трёх средах 1963 года. А в 1996 г. был заключён договор о запрете и подземных испытаний. Тем не менее, развитие ядерного оружия продолжается. О России по причине секретности в этом плане мало что известно; в США в 2007 году была запущена многомиллиардная программа создания нового поколения термоядерных бомб (вместо испытаний используются расчёты на суперкомпьютерах).

Эти бомбы потенциально неограниченной мощности моделируют процессы, происходящие в недрах Солнца и других звёзд — из-за чего они горячие и светятся. Первая такая сверхбомба, заряд РДС-37, была испытана в СССР 22 ноября 1955 г. Создана она на основе т.н., по терминологии Сахарова, "Третьей идеи" (в США — идея Улама-Теллера). Суть идеи в двухступенчатой конструкции и в использовании электромагнитного излучения атомной бомбы, служащей запалом, для обжатия дейтериево-тритиевого "рабочего ядра" водородной бомбы. Давления в миллионы атмосфер и температуры миллионы градусов достигаются с использованием, образно говоря, давления света, впервые экспериментально измеренного в 1899 г. Петром Николаевичем Лебедевым, именем которого назван ФИАН, где Сахаров проработал много лет. Идея, на первый взгляд, лежит на поверхности. Но, как говорилось, "нереализованная идея — ещё не идея". Действительно, представим себе, что должно произойти с контейнером, в котором взорвана атомная бомба (первая ступень). Да он мгновенно разлетится, испарится. Так вот это "мгновенно" должно быть существенно дольше, чем время, за которое излучение этого взрыва распространится со скоростью света внутри конструкции и, отразившись от стенок, так сожмёт водородное ядро, что начнётся термоядерный синтез с гораздо большим выделением энергии. Тут без точных теоретических расчётов сделать ничего нельзя, решают не секунды, а миллиардные их доли — что раньше: конструкция будет уничтожена взрывом первой ступени или успеет сработать вторая ступень?

В связи с этими расчётами очень интересен эпизод, наглядно показывающий особый способ мышления Сахарова, о котором незадолго до своей смерти в 1987 году Я.Б. Зельдович рассказал сотруднику Теоретического отдела ФИАНа И.М. Дрёмину. Однажды в процессе конструирования сверхбомбы (1954—1955 гг.) возникла необходимость получить некую критически важную цифру. А поскольку правительственные сроки были жёсткие, то Институту была поставлена задача сделать это в течение месяца. Задание было выдано двум теоретическим группам (Зельдовича и Сахарова) и двум экспериментальным группам. Каждая группа работала, не зная о том, что параллельно ту же работу выполняют три других коллектива. О существовании четырёх групп знал только Я.Б. Зельдович, который, естественно, никому ничего не говорил. Зельдович рассказал Дрёмину, что его теоретическая группа в течение месяца провела многочисленные расчёты, но так и не смогла придти к какому-либо определённому результату. По прошествии месяца он пришёл к Сахарову и спросил о его результате. Андрей Дмитриевич сказал, что он сам кое-что прикинул и оценил ожидаемую цифру. Тогда Зельдович попросил его написать этот результат на доске и закрыл его ладонью. После чего пригласил в комнату руководителя одной из экспериментальных групп и попросил написать рядом их результат. И тоже закрыл его другой рукой. Потом вторая экспериментальная группа написала рядом их результат, после чего Зельдович убрал с доски руки. Оказалось, что все три цифры совпали. Каким образом Сахаров угадал правильный результат остается загадкой. И это не единственный случай такого рода. Вероятно, именно поэтому Я.Б. Зельдович говорил: "

Давние события создания сверхмощного термоядерного оружия, активно обсуждаются сегодня в плане предположения, что "Третья идея" Сахарова и его коллег была в 1954 году "заимствована" в США с помощью разведки. Эту мысль высказали в своих исторических исследованиях российские учёные-ядерщики Л.П. Феоктистов и Г.А. Гончаров, вслед за ними её повторил сотрудник Э. Теллера Том Рид. Однако утверждения эти носят явно антинаучный характер. Дискуссия о роли разведданных в создании советской водородной бомбы не утихает уже ряд лет.

Так что идея использования двухступенчатой конструкции с применением радиационного обжатия родилась независимо в США и в СССР. Но советским учёным было проще её разрабатывать, поскольку у них в запасе уже была "Слойка-Лидочка" Сахарова-Гинзбурга (ласковое "Лидочка", поскольку В.Л. Гинзбург предложил использовать в качестве рабочего ядра водородной бомбы смесь лития и дейтерия — Li-D), которая и была использована в качестве второй ступени в двухступенчатой конструкции потенциально неограниченной мощности. У американцев водородной бомбы типа "Слойка" не было никогда, поэтому их путь от атомного к термоядерному оружию оказался сложнее и занял больше времени.

В начале 1957 года И.В. Курчатов, научный руководитель Атомного проекта СССР, предложил Сахарову изучить вопрос о вредных биологических последствиях ядерных испытаний в атмосфере. Сахаров пишет в "Воспоминаниях", что это предложение было связано с появившимися в иностранной печати сообщениями о разработке в США "чистой" термоядерной бомбы — якобы более приемлемой в моральном и военно-политическом смысле.

Сахаров пришёл к заключению, суммированному в статье "Радиоактивный углерод ядерных взрывов и непороговые биологические эффекты" ("Атомная энергия", 4(6), 576—580, 1958, статья опубликована с личного одобрения Н.С. Хрущёва), что многие тысячи из будущих поколений жителей Земли неизбежно умрут по причине генетических повреждений, являющихся следствием проводимых сегодня испытаний. Сахаров писал:

Этот вывод послужил началом его драматической борьбы за сокращение и полное запрещение ядерных испытаний, вызывающих радиоактивное заражение окружающей среды. Сахаров настаивал на том, что смерть от рака некоего человека, живущего через тысячу лет после нас, наступившая по причине наших действий сегодня, является преступлением, тем более тяжёлым, что оно анонимно и полностью безнаказанно. Значительно позже, Сахаров писал:

В подготовленном Сахаровым совместно с И.Е. Таммом отчёте "Теория магнитного термоядерного реактора" (МТР), 1951 г.,

[24]

впервые предложена идея магнитной изоляции нагретой до миллионов градусов дейтериево-тритиевой плазмы ("магнитная ловушка", позже эта конструкция получила название "Токамак"). Ожидается, что при достижении плазмой достаточно высокой температуры, сталкивающиеся ядра преодолеют отталкивание их одноимённых электрических зарядов и приблизятся настолько, что начнётся процесс ядерного синтеза с соответствующим выделением энергии. Но в отличие от взрыва водородной бомбы здесь процесс будет постепенным, управляемым.

Эти работы Сахарова и Тамма признаются пионерскими. Дальнейшие исследования продолжались под руководством Л.А. Арцимовича, теоретические исследования возглавил М.А. Леонтович. Вот разговор И.В. Курчатова со своим заместителем, имя которого не названо, в новогодний вечер 31 декабря 1950 года:

Результаты Сахарова и Тамма о возможности удержания высокотемпературной плазмы в ограниченном объёме пространства с помощью магнитного поля были рассекречены и в 1956 г. доложены И.В. Курчатовым в Харуэлле, потом опубликованы в Трудах Первой Женевской конференции по мирному использованию ядерной энергии. И эта публикация стала откровением для исследователей всего мира. Вот как об этом писал в 1976 году Ганс А. Бете:

Сам термин "мюонный катализ" введён Сахаровым в закрытом отчёте "Пассивные мезоны" 1948 г., рассекреченном в 1990 г. и впервые опубликованном в Собрании трудов (сноска 7). Дальнейшая разработка Сахаровым этой темы — в совместной с Я.Б. Зельдовичем работе "О реакциях, вызываемых мю-мезонами в атоме водорода" (ЖЭТФ 32 (4), с. 947—949, 1957 г.).

Как уже говорилось, слияние (синтез) положительно заряженных ядер лёгких элементов дейтерия и трития с выделением при этом ядерной энергии затруднено кулоновским отталкиванием электрически одноимённо заряженных ядер. В свою очередь, атомы водорода и его изотопов нейтральны и с лёгкостью сближаются до расстояний, равных размеру орбиты электрона, которая в сто тысяч раз больше размера ядра. Дальнейшее сближение ядер — внутри атома, где уже нет экранирующего поля отрицательно заряженного электрона, оказывается в обычных условиях невозможным, поэтому моря и океаны не взрываются, и Земля не становится маленьким Солнцем (необычные условия, влекущие термоядерный синтез, когда ядра сближаются благодаря их тепловой кинетической энергии, удалось искусственно создать в водородной бомбе и делаются попытки создать их в "Токамаках" — см. выше).

Мю-мезон — частица во всём аналогичная электрону, но с массой в 207 раз больше и быстро распадающаяся, её время жизни одна миллионная доля секунды. Однако за свою недолгую жизнь она может успеть соединиться с протоном или его изотопом и образовать нейтральный атом (мезоатом), подобный водороду, но размером в 207 раз меньше водорода. Соответственно во столько же раз уменьшается расстояние, на которое, не испытывая кулоновского отталкивания, может приблизиться к положительно заряженному ядру мезоатома внешнее положительно заряженное ядро. Дальнейшее слияние ядер с выделением энергии происходит благодаря эффекту квантового туннелирования через кулоновский барьер.

Таким образом можно в принципе осуществить ядерный синтез при комнатной температуре, т.е. без разогрева дейтериево-тритиевой смеси. Идея невероятно простая, её практическое выражение состоит в том, что запуская пучок мю-мезонов в смесь изотопов водорода, можно получить реакцию ядерного синтеза с выделением полезной энергии. Как пишет Сахаров в своих "Воспоминаниях", вероятно, именно по причине написания этого Отчёта 1948 года его тогда включили в группу И.Е. Тамма по разработке водородной бомбы.

Этот Отчёт специалисты справедливо называют легендарным, в нём Сахаров предвосхитил развитие целой области физики. Первое о нём упоминание — в указанной выше совместной работе Сахарова и Зельдовича 1957 года. В комментариях к этим работам Сахарова, говоря об истории вопроса и его состоянии на момент середины 1990-х годов, С.С. Герштейн и Л.И. Пономарёв отмечают: