На пороге атомного века
Но за эти пять лет Ферми сделал еще одно открытие. Благодаря этому открытию он получил Нобелевскую премию, а человечество - атомную энергию.
Летом 1934 года к небольшой группе физиков, возглавляемой "папой" Ферми (это прозвище он получил в знак уважения перед всегдашней непогрешимостью его физических суждений), присоединился молодой человек, только что - в двадцать один год - окончивший Римский университет. Звали этого молодого человека Бруно Понтекорво.
Однажды осенним утром Понтекорво вместе с другим сотрудником группы - Эдоардо Амальди - проверяли на радиоактивность образцы из серебра. Эти образцы имели вид полых цилиндриков, чтобы радиоактивный препарат - источник нейтронов - можно было вносить внутрь их. Чтобы уменьшить облучение экспериментаторов, образцы помещали в свинцовый ящик.
Опыт шел по заведенному порядку, каким до него шли уже десятки опытов. Мирно пощелкивал счетчик, исследователи записывали его показания.
И вдруг Понтекорво заметил что-то необычное: активность цилиндриков менялась в зависимости от того, где они стояли - в середине или в углу ящика. Опыт был приостановлен, и молодые люди в полном недоумении направились к Ферми.
Тот заинтересовался, посоветовал вынуть образец из ящика и снова измерить его активность. Здесь можно лишний раз убедиться в дотошности настоящего ученого. Другой мог бы отмахнуться: мол, какие-то ошибки опыта, стоит ли обращать внимание.
И тут началось нечто невообразимое. Стрелка прибора, связанного со счетчиком, металась на шкале, совсем как магнитная стрелка возле железа. Стоило поставить образец на деревянную подставку - и стрелка летела в правый конец шкалы. Заменили деревянную подставку чугунной - стрелка еле-еле отклонилась.
Тогда стали ставить разные вещества между препаратом и образцом. Свинец немного увеличивал активность серебра. Давайте попробуем что-нибудь полегче, предложил Ферми и, памятуя об известном опыте супругов Жолио-Кюри, добавил, - скажем, парафин. Это было 22 октября 1934 года.
Взяли кусок парафина, выдолбили в нем ямку и в нее поместили источник нейтронов. Облученный серебряный цилиндрик поднесли к счетчику Гейгера, - и возгласы изумления заполнили тихую лабораторию. Парафин увеличил активность серебра в добрую сотню раз!
В полдень физики неохотно разошлись на перерыв, который объявил Ферми. "Пошли завтракать!" - эту знаменитую фразу Ферми повторит в декабре 1942 года перед тем, как пустить в ход созданный его головой и руками первый в истории атомный реактор. Эта фраза - символ величайшего хладнокровия и вместе с тем верное средство сосредоточить все умственные и душевные силы перед серьезным испытанием.
И когда физики в то осеннее утро вернулись с завтрака, в голове Ферми уже была разрешена загадка странного действия парафина на нейтроны. Бильярд!
Нейтроны, сталкиваясь с протонами, не только выбивают их из парафина. Сами нейтроны при этом постепенно растрачивают свою энергию, замедляются. Так вел бы себя помеченный бильярдный шар, пущенный в толпу таких же шаров. В результате из парафина выходят медленные нейтроны.
А вероятность того, что такие нейтроны будут захвачены ядрами серебра, должна быть гораздо выше, чем та же вероятность для быстрых нейтронов. В самом деле, легче вскочить в медленно идущий поезд, чем в несущийся с курьерской скоростью. Или, продолжая наше сравнение с бильярдом, только на этот раз с детским: чем медленнее движется шар, тем легче он провалится в лунку. Этой лункой служит ядро серебра.
Но если все это так, как рассказал Ферми, то, значит, любое вещество, содержащее много легких атомов, будет действовать подобно парафину. Например, вода.
И наши энтузиасты отправляются к большому фонтану с золотыми рыбками позади здания лаборатории. Спустя несколько минут захлебывающийся треск счетчика Гейгера показывает им, что вода действительно во много раз увеличивает радиоактивность серебряных цилиндриков. Мысль Ферми подтвердилась.
93-й элемент, замедление нейтронов… Два гигантских шага на порог атомного века. И все-таки, выступая в Стокгольме в конце 1938 года по поводу вручения ему Нобелевской премии, Ферми далек от мысли, что этот порог близок, невероятно близок.
Ферми, без сомнения, знает о словах знаменитого французского физика Поля Ланжевена, сказанных им вскоре после открытия нейтрона и искусственной радиоактивности. "Исследование этой области начинается, оно таит в себе немало сюрпризов и колоссальные возможности в виде использования огромных ресурсов внутриядерной энергии, высвобождаемой в результате ядерной реакции. Прометей, который бы научил людей, как зажечь этот молниеносный костер ядерных реакций, еще не появился, и это, возможно, к лучшему!"
Он ошибался, Поль Ланжевен. Вот Прометей, он стоит на трибуне концертного зала в Стокгольме и после церемонии вручения ему Нобелевской премии читает лекцию. Читает внешне сухо, бесстрастно, хотя переполнен понятным волнением. И ему даже в голову не приходит, что спустя месяц в Германии и здесь, в Стокгольме, четыре человека сделают последний, завершающий шаг на порог атомного века.
Последний шаг
Да, физика быстро идет к эпохальному открытию. А мир столь же быстро идет к войне. Собственно говоря, она уже началась! Гитлер вторгся в Австрию, ждет своей участи Чехословакия, выданная западными "союзниками" Гитлеру. Осталось совсем немного времени - и застонут земли Польши, Франции, Югославии под тяжелым гулом немецких танковых армад.
И, может быть, поэтому неспроста физики повторяют как заклинание: "Прометей еще не появился, и это к лучшему!" Они понимают, что может натворить чудовищная энергия, запрятанная в атомных ядрах, если она попадет в руки воинственных варваров. Нет, быть не может, это возможно только в далеком будущем, если вообще возможно! - чуть ли не с мольбой повторяют друг за другом крупнейшие физики мира.
Но остановить развитие науки, даже если кажется, что она идет во вред человечеству, - этого еще никому не удавалось. Опыты Ферми с облучением ядер урана нейтронами спустя несколько лет были продолжены во Франции и в Германии.
В 1938 году Ирен Жолио-Кюри вместе с ее учеником-югославом Павле Савичем, пытаясь установить химические свойства 93-го элемента… не нашли этого элемента. Вместо него в уране, облученном нейтронами, оказался почему-то лантан, 57-й элемент периодической системы. Это было невероятно, хотя все новые химические анализы подтверждали присутствие лантана. Французские исследователи долго ломали голову над загадочным явлением лантана, но так и не смогли решить загадку.
Фредерик Жолио-Кюри в 1938 году поехал в Рим на конгресс итальянского химического объединения и, познакомившись там с крупным немецким химиком Отто Ганом, рассказал ему о работах своей жены и Савича.
Ган не поверил, но Жолио-Кюри убедил его повторить опыты, проведенные в Париже. Ган вернулся в Берлин. До недавнего времени в течение почти тридцати лет он работал вместе с замечательной женщиной-физиком Луизой Майтнер и химиком Фридрихом Штрассманом.
Теперь они остались вдвоем. Луиза Майтнер была еврейкой. Немецкие антисемитские законы в первые годы после прихода Гитлера к власти не коснулись ее только потому, что она имела австрийское подданство. Когда Австрия пала, Майтнер, ученая с мировым именем, вынуждена была, как за несколько лет до этого Эйнштейн, бежать из Германии.
На некоторое время она обосновалась в Стокгольме. Туда и заехал к ней работавший у Нильса Бора в Копенгагене ее племянник, известный физик Отто Фриш. И как раз в эти дни Майтнер получила письмо от своих берлинских друзей. Ган и Штрассман с поистине немецкой скрупулезностью повторили опыты Ирен Жолио-Кюри и Савича и вне всякого сомнения обнаружили лантан. И не только лантан: в продуктах радиоактивного распада урана оказался и 56-й элемент - барий.
Майтнер первая догадалась, в чем дело. Ядро урана, вместо того чтобы избавиться от неустойчивости, выбрасывая несколько лишних частиц, как "делали" до него все ядра и оно само при естественной радиоактивности, на сей раз разделилось на крупные осколки. Этими осколками и были ядра лантана и бария!
Фриш срочно вернулся в Копенгаген, чтобы проверить догадку опытом. Майтнер не имела возможности экспериментировать, она вела лишь расчеты.
Фриш немедленно поставил в известность об открытии своего учителя Нильса Бора. В середине февраля 1939 года Бор поехал в США и рассказал об открытии деления урана на лекции в Принстонском университете. В тот же день об этом узнал Ферми. После вручения ему Нобелевской премии Ферми решил не возвращаться в фашистскую Италию и переехал в США.
Майтнер и Фриш тем временем направили в английский журнал "Нэйчур" ("Природа") письмо о своем открытии. Их заметка появилась в журнале 18 февраля 1939 года. Но уже 30 января 1939 года Фредерик Жолио-Кюри представил в "Труды Парижской академии наук" статью, под названием "Взрывное расщепление ядер урана и тория под действием нейтронов".
В ней он смог экспериментально доказать деление ядер урана. А еще через три недели он же первый увидел замечательную реакцию. На девятьсот второй фотографии, снятой в камере Вильсона, наполненной газообразным соединением урана, четко вырисовался след нового ядра, возникшего при делении ядра урана.