Другим помощником Игоря Васильевича в ядерной лаборатории физтеха был знакомый уже нам по разработке карборундовых разрядников и открытию изомерии Лев Ильич Русинов, который вместе с Игорем Васильевичем шаг за шагом проникал в тайны ядра.
Эти двое первыми откликнулись на призыв заняться изучением деления ядер урана. После того как стало известно, что при делении ядра урана вылетают новые, вторичные нейтроны, Игорь Васильевич посоветовал им попытаться получить не единичные акты, а целый процесс, цепь деления ядер. Ведь если образуются новые нейтроны, они сами могут вызывать дальнейшее деление ядер. Что, если взять кусок урана и облучить нейтронами — не пойдет ли в нем дальше процесс деления сам собой?
На пути осуществления замысла встала трудность — где взять уран? Это не был новый элемент, его открыли еще в 1789 году, но до 30-х годов XXвека он почти не применялся. Его использовали лишь как добавку к отдельным сортам стали и примесь в желтых эмалях и стеклах. Из таких соединений уран не добудешь. Хорошо, что было еще одно, более доступное применение урана — в фотографии в виде азотнокислой соли — кристаллов желтого цвета. «Мобилизовал» всех работников лаборатории и скупил в Ленинграде весь запас этого соединения урана. Показали Борису Васильевичу Курчатову, он, учитывая химический состав соли, посоветовал прокалить ее в печке. Сначала в атмосфере обычного воздуха, потом светильного газа. После каления соль толкли в ступке, прессовали в кубики. Из кубиков выложили сферу. Такую же сферу сделали из окиси свинца — для сравнения. Если при облучении одной и другой сфер будет разница в отсчете частиц хотя бы 4 процента, реакция в уране пошла.
Но... она не пошла. И вскоре они убедились, что она и не могла пойти.
В США тоже сначала пытались вызвать процесс деления ядер природного урана. И это понять можно, так как ученые тогда еще не знали особенностей поведения трех изотопов урана (уран-238, уран-235 и уран-234) при взаимодействии с нейтронами.
Возникла задача: узнать, как делятся изотопы под действием нейтронов разных энергий. Для этой работы Курчатов объединил Г. Н. Флерова с Константином Антоновичем Петржаком.
К. А. Петржак в 1934 году еще студентом начал работать в радиевом институте. Когда в институт пришел Игорь Васильевич, он «соблазнил» Петржака ядерной физикой.
Дипломный проект, выполненный под руководством Игоря Васильевича, Петржак заканчивал в ноябре 1936 года. До сдачи оставалось сутки, а Игорь Васильевич был еще на юге, в отпуске. Как только он приехал, Петржак — к нему, обеспокоенный. Игорь Васильевич посмотрел полученные материалы.
— Ну что ж, все в порядке. Результат есть. Готовьте объяснительную записку и приезжайте ко мне.
— Но я напишу лишь часам к пяти утра.
— Тогда и приезжайте.
Петржак ошибся на час. В четыре он уже звонил в квартиру Курчатова. Игорь Васильевич провел его в кабинет, не торопясь прочел записку, подправил.
— Ну вот, я же говорил, что успеете, — улыбнулся он на прощанье и крепко пожал студенту руку.
Игорь Васильевич объединил Петржака и Флерова в одну «упряжку», хотя работали они в разных институтах. Содружество оказалось плодотворным. Они дополняли друг друга в характерах, в экспериментаторском искусстве, а вместе обладали неистощимым терпением, удвоенной способностью к анализу, которые так необходимы настоящим исследователям.
Еще раньше Флеров в содружестве с Таней Никитинской, очень миловидной, бесконечно преданной физике аспиранткой, построил ионизационную камеру высокой для того времени чувствительности для регистрации тяжелых частиц.
Ее и решил Флеров применить в совместных опытах с Петрскаком. Для определения порога деления урана-238 камеру соединили с усилителем, настроенным таким образом, что на ионизацию от альфа-частиц он не реагировал. Зато импульсы от осколков, намного превышающие по величине импульсы от альфа-частиц, отпирали входную лампу и их считало механическое реле. Флеров, Никитинская и Петржак по совету И. В. Курчатова приняли все меры к повышению чувствительности метода. Для этого они резко увеличили рабочую поверхность окиси урана. Здесь очень помог принцип многослойности, который используется в конденсаторах и в... слоеных булочках. Было взято вместо обычных двух пятнадцать пластин общей площадью в 1000 квадратных сантиметров. Пластины расположили на расстоянии 3 миллиметров друг от друга, на каждый квадратный сантиметр их площади приходилось 10—20 миллиграммов окиси урана. Другие, в том числе и зарубежные ученые, применяли аналогичные схемы, но брали всего две пластины диаметром 30 миллиметров.
Много потрудились молодые исследователи над улучшением радиотехнической схемы установки. Ламповые устройства тогда делали лишь первые шаги, усилители приходилось собирать самим, лампы подвешивали на резинках, чтобы избежать микрофонного эффекта, который хорошо проявлялся при легких постукиваниях пальцем по лампе. Как вспоминает Георгий Николаевич Флеров, в комнате надо было молчать, чтобы звуковые колебания не влияли на измерения. Усилитель разместили на демпфере — двух кругах резины и специальной плите. Держался он на этом демпфере неустойчиво. От сотрясения однажды упал даже на пол. Пришлось снова проверять схему и только потом ставить на демпфер. И все же усилитель реагировал на посторонние шумы, например, на прохождение трамвая. Поэтому измерения проводили ночью, когда на улицах затихало движение.
В результате всех принятых мер чувствительность камеры получилась в 30—40 раз большей, чем чувствительность камер всех, кто до них ставил такие опыты. Усилитель имел хорошую разрешающую способность.
В первую же ночь, когда уединившиеся в радиевом институте Флеров и Петржак начали наблюдения, они испытали горькое разочарование. Перед тем как начать опыты, непосредственно ведущие к определению порогового значения энергии нейтронов, вызывающих деление ядер урана-238, они решили убедиться, нет ли фона. И убедились, что такой фон есть. При полном отсутствии источника нейтронов их чувствительная камера фиксировала осколки деления! Примерно шесть делений в час. Было отчего всполошиться! Несмотря на позднее время, решили позвонить Игорю Васильевичу:
— Все идет шиворот-навыворот, — говорил Флеров, — откуда-то взялся фон... Работа срывается...
— Теперь только работа и начинается, — возразил Курчатов, — продолжайте наблюдения.
Утром, еще до начала занятий в институте, он стремительно вошел в лабораторию. Флеров и Петржак сразу же стали говорить о своем беспокойстве — этот фон сорвет-таки все намеченные сроки исследований.
