Охотники за частицами

И Ферми обратился от разочаровавшей его теоретической деятельности к подававшей надежды экспериментальной. Охоте за нейтронами предшествовала настоящая охота за нужным оборудованием. Ферми сам начал мастерить счетчики Гейгера, его друг и сотрудник Эмилио Сегре целыми днями мотался по Риму, обеспечивая «химическую базу» опытов. Ферми решил бомбардировать нейтронами подряд все 92 известных к тому времени химических элемента!

Наконец, маленькая группа, пополнившаяся еще тремя членами, могла приступить к опытам. Первым в списке был водород — и никакого эффекта! Сколько ни облучали водород, он не становился радиоактивным, не активировался, как говорят физики.

Затем пошли литий, бериллий, бор, углерод, азот. По-прежнему никакого результата. Кислород облучать нейтронами не имело смысла; то, что он не активируется, Ферми уже знал: первый опыт был проведен с водородом в воде. Группа начала уже было колебаться: не прекратить ли опыты? И только невероятное упорство Ферми заставляло продолжать их работать.

Это упорство было вознаграждено. Первый же за кислородом элемент фтор обнаружил сильную радиоактивность. Радиоактивными становились и следующие за фтором элементы. Теперь дело пошло быстрее.

Полученные радиоактивные атомы отделялись от основного вещества тем самым методом, который использовали супруги Жолио-Кюри. А после этого обычный химический анализ позволял определить, какому химическому элементу принадлежат выделенные атомы.

В общем, оказывалось, что заряд ядер при бомбардировке их нейтронами повышается на единицу и соответствующий химический элемент сдвигается на одну клеточку вправо в периодической системе элементов. Так дошли до урана. И сообщение, появившееся в итальянском научном журнале «Ричерка шентифика» («Научные исследования»), известило мир о том, что впервые получен химический элемент, не существующий в природе под номером 93.

Ферми описал это открытие с присущей ему осторожностью. Но, что ни говори, оно было сенсационным. Фашистское правительство Муссолини, весьма и весьма нуждавшееся в повышении своего пошатнувшегося престижа, конечно, немедленно ухватилось за это открытие. За границей пишут, что в Италии наука в годы режима Муссолини предана забвению. Так вот вам, пожалуйста, открытие Ферми, которое говорит о совершенно противоположном!

А зарубежные физики перенесли свое недоверие к тираническому режиму Муссолини на открытие Ферми, о котором звонила в колокола итальянская печать. Элемент 93 то открывался, то снова закрывался, пока, наконец, пять лет спустя, его существование не было окончательно подтверждено двумя крупнейшими немецкими учеными Луизой Майтнер и Отто Ганом.

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.