Занимался Игорь Васильевич и циклотроном. В нем частицы разгонялись в круглой вакуумной камере. Там же находилось и ускоряющее устройство, сделанное в форме плоской круглой коробки, разрезанной по диаметру на две половины (дуанты). Когда частицы проходили в щели между дуантами, высокочастотное поле их «подталкивало». И так цикл за циклом частицы набирали скорость. Отсюда и название — циклотрон.
Первый циклотрон в радиевом институте был заложен еще в 1932 году, но его долго не удавалось довести до рабочего состояния. Игорь Васильевич взял его под свое попечение в конце 1936 года. Один из ученых вспоминает, что когда «...Курчатов включился в работу над циклотроном радиевого института, темп жизни этой лаборатории сразу изменился — он стал более напряженным».
Игорь Васильевич приходил домой в непривычном для Марины Дмитриевны виде — испачканный в масле, с натруженными руками: он ведь теперь имел дело с машиной, да еще с какой капризной!
И хотя пучок был получен уже в 1937 году, работа Игоря Васильевича над циклотроном радиевого института продолжалась и в 1938-м и позже. Когда в начале 1939 года Марина Дмитриевна на время уехала в Харьков, Игорь Васильевич, сообщая ей о своих делах, о работе над совершенствованием циклотрона и опытах на нем, писал 3 марта 1939 года:
«Я жив, здоров, порядочно работаю, главным образом в радиевом институте... С циклотроном понемногу дела налаживаются, что меня очень радует».
Через пять дней он отправил еще одну весточку: «Пока здоров в основном и много сейчас работаю в радиевом, попросту говоря в 10 начинаю, в 11 кончаю. Дела идут с циклотроном, прямо можно сказать, на большой палец. За время с 1 по 8 марта нам удалось удлинить время работы с 5 минут до
5 часов. Хотел в день XVIII партсъезда включить циклотрон на краткосрочную работу, но сегодня случилась авария. В результате все дело остановилось по крайней мере на шестидневку.
Впечатление от нашей работы начала марта в радиевом было настолько большим, что сегодня четыре мастера из механической остались работать на ночь и без перерыва на завтрашний день, чтобы выполнить все заказы, связанные с аварией».
И тут же неожиданная приписка:
«Сегодня пришел домой рано, решил погулять. У нас идет снег, но сегодня уже я видел вербы в педвузе. Так что скоро весна и твое возвращение домой!»
И другая: «Я что-то немного устал, постарел. Прежние темпы выдерживать уже трудно».
Что скрывалось за фразой об усталости, помог установить Д. Г. Алхазов, ныне заведующий циклотронной лабораторией ЛФТИ, а тогда верный помощник Игоря Васильевича по радиевому институту.
Однажды Игорь Васильевич вдруг почувствовал слабость, присел у столика для записи отсчетов. Товарищи заметили необыкновенную бледность его лица, бессильно опустившиеся руки.
— Друзья, — тревожно оповестил Алхазов, — да с ним обморок!
Все взволнованно забегали, кто-то отправился в аптеку. Но через минуту Игорь Васильевич пришел в себя.
— Вот к чему приводит недооценка защиты, — поднимаясь со стула и потирая ладонью лоб, проговорил он, И тут же распорядился носить в комнату дрова, пояснив с улыбкой: — Поленница послужит нам защитой. Я знаю, вы ждете, когда вам на блюдечке приподнесут баки с водой. А чем хуже сырые дрова?
Так с тех пор и управляли циклотроном из-за поленницы. Впрочем, не только наши ученые, но и американские в то время применяли «поленную» защиту. Тогда же решено было ввести в лаборатории радиевого института контроль за излучением работающего циклотрона с помощью ионизационных камер.
Но обморок Игоря Васильевича был вызван не только неаккуратным обращением с излучениями, но и переутомлением. Он же сам сообщал жене: «работаю с 10 до 11». А иногда сутками не отходил от циклотрона. Дело дошло до того, что общее собрание сотрудников лаборатории постановило: в обязательном порядке удалять Курчатова из лаборатории наотдых. Видимо, в день, когда Игорь Васильевич написал в Харьков, что пришел домой рано и решил погулять, постановление было выполнено твердо.
Получив пучок, сотрудники циклотронной лаборатории смогли начать целеустремленные физические исследования. Основные опыты проводились с дуантами длиной 34 сантиметра и шириной 2 сантиметра. Щель между ними, в которой и происходило ускорение частиц, составляла 2 сантиметра. В эту щель и вводили мишень.
— Эврика! — раздался однажды возглас при пуске циклотрона.
— Что за эврика? — спросил вошедший в лабораторию Игорь Васильевич.
Оказалось, что Алхазов и Рукавишников осуществили пуск без источника ионов. Циклотрон работал как обычно, только давление газа было повышенное.
С помощью Игоря Васильевича, хорошо знавшего физику разрядов в газах, удалось установить, что между дуантами возникает тлеющий разряд, создающий ионизацию без специального источника.
Полгода работы было посвящено выяснению особенностей счастливо обнаруженного режима. Прежде всего ученые установили, что пучок дейтонов, падающий на мишень, обладает энергией 1,8 миллиона электрон-вольт и силой тока 1,5 микроампер. Дальше решено было определить вторичный поток нейтронов, которые дейтоны способны «выбить» из лития, если взять его в качестве мишени. Оказалось, что из лития вылетает столько нейтронов, сколько могли бы дать 40 граммов радия с бериллием. Вспомним, что еще в 1932 году в распоряжении наших ученых для изготовления «ампул» был лишь один грамм радия.
Игорь Васильевич сделал важный вывод: «Когда установка ориентирована на получение мощного нейтронного излучения, работа на тлеющем разряде, таким образом, оказывается выгодной и технически целесообразной».
Но и такое заключение не охладило его пыл. Игорь Васильевич предложил «подзаряжать» дуанты — подводить к ним постоянное напряжение в 10—20 тысяч вольт. Он предположил, что это сделает разряд более устойчивым и, значит, увеличит выход нейтронов. Предположения подтвердились. «При работе с мишенью из лития, помещенной внутри камеры, — писал потом И. В. Курчатов, — выход нейтронов, по нашим оценкам, эквивалентен не меньше чем 35 килограммам радия и бериллия». Цифра для того времени внушительная, если учесть, что американские ученые, работая с такой же камерой и применяя наиболее тогда совершенный источник ионов, получали нейтронное излучение, эквивалентное всего 1 килограмму радия и бериллия. Игорь Васильевич заключил, что в применении к данной реакции тлеющий разряд дает лучшие результаты. И делал окончательный вывод: «Можно утверждать, что в ряде специальных случаев следует предпочесть более простой режим работы камеры на тлеющем разряде обычному режиму с посторонним источником ионов».
