Ярче тысячи солнц - Роберт Юнг

В процессе этих экспериментов Ферми и его ближайшие помощники сделали два важных открытия. Первое заключалось в том, что радиоактивность металлической мишени, бомбардируемой нейтронами, возрастала в сотню раз, когда нейтроны предварительно замедлялись слоем воды или парафина. Предположение об этом впервые было подтверждено в живописном прудике для золотых рыбок за зданием Физического института. Второе открытие предполагало, что бомбардировка самого тяжелого из всех металлов, урана, по-видимому, приводила к появлению нового элемента и, возможно, даже нескольких новых, так называемых искусственных трансурановых элементов. Первое из этих открытий впоследствии оказало решающее воздействие на последующее развитие физики атома. Второе же было не чем иным, как иллюзией.

Ферми все же не удалось с помощью нейтронов создать новые трансурановые элементы. Но он сумел, и, возможно, впервые, расщепить атом урана. Работа Ферми, достигшая своего апогея созданием нового элемента с порядковым номером 93, произвела глубокое впечатление на весь ученый мир. Ферми смог показать эффект мощного воздействия нейтронов, этих новых микроскопических частиц, открытых Чэдвиком.

Однако выяснить результаты нейтронной бомбардировки ему не удалось.

Во многих лабораториях начали проводить эксперименты, подобные тем, которые делал Ферми. Среди всеобщего одобрения прозвучало только одно критическое замечание. Ида и Вальтер Ноддак, молодая пара из Института физической химии Фрейбургского университета в Бреслау, еще с 1929 г. держались весьма настороженно в отношении возможности открытия естественных трансурановых элементов. Еще до своего замужества в 1925 г. фрау Ноддак открыла неизвестный до того элемент рений. Она и ее муж считались ведущими авторитетами в области химического анализа редких земель. В 1934 г. они получили от чехословацкого химика Коблика образчики красной соли, которую тот извлек из урановых руд в Иоахимстале. Коблик решил, что это трансурановый элемент, и хотел назвать его богемием. Подвергнув образцы соответствующим химическим испытаниям, супруги Ноддак пришли к заключению, что предположение чешского ученого ошибочно, Ида Ноддак вынесла столь же неблагоприятный приговор и «трансурановым элементам» Ферми. Она не только доказала, что итальянский физик в своих химических анализах не представил убедительных доводов в обоснование своего предположения, но и выдвинула смелую гипотезу, справедливость которой подтвердилась лишь в конце 1938 г. В 1934 г., т. е. более чем за четыре года до открытия явления расщепления атома урана Ганом и Штрассманом, она писала в «Цейтшрифт фюр ангевандт Хеми»: «Можно предположить, что когда ядра распадаются под воздействием нейтронов, то возникают ядерные реакции, значительно отличающиеся от тех, которые наблюдались до сих пор при воздействии протонов или гамма-частиц на атомное ядро. Казалось бы вероятным, что при бомбардировке тяжелых ядер нейтронами исследуемое ядро распадается на несколько крупных кусков, которые, несомненно, должны быть изотопами известных элементов, но не соседями элементов, подвергнутых облучению».

Когда эта критика и сопутствующие ей сомнения дошли до Ферми, то последний не принял их всерьез. Предположение, что нейтроны с энергией менее одного вольта[5] в состоянии расщепить атомные ядра, которые могут противостоять бомбардировке с энергиями в миллионы вольт, ему как физику казалось совершенно немыслимым. В своей правоте Ферми убедился в еще большей степени, когда с ним согласился Отто Ган — признанный в мире специалист по радию.

В это же время «трансурановые» элементы Ферми усиленно изучались в лаборатории Института кайзера Вильгельма в Берлин-Далеме под руководством Гана и его коллеги из Вены фрейлен Лизы Мейтнер. В многочисленных публикациях 1935–1938 гг. Ган и Мейтнер исчерпывающе описали химические свойства новых веществ, образовавшихся в результате нейтронной бомбардировки. Фрау Ноддак писала: «Я все же продолжаю сомневаться в том, что это самостоятельные трансурановые элементы. Мой муж и я давно знаем Гана, и он часто интересовался нашей работой… в 1935 или в 1936 г. мой муж в разговоре с ним высказал мысль о том, что Ган мог бы в своих лекциях или публикациях хотя бы упомянуть о моем критическом отношении к экспериментам Ферми. Но Ган ответил, что ему не хотелось выставлять меня в смешном виде, поскольку мое предположение о раскалывании ядер урана на крупные осколки являлось, по его мнению, чистейшим абсурдом».

Ни Ферми, ни Ган-Мейтнер со своими сотрудниками не принимали всерьез гипотезы фрау Ноддак. Дело в том, что по тогдашним физическим представлениям только с применением «снарядов» значительно большей проникающей способности можно было проникнуть внутрь ядра тяжелого атома и расщепить его.

Начиная с первых опытов Резерфорда, «артиллерия», применявшаяся для «осады» атомных ядер, становилась все более мощной и разнообразной.

В США, например, для расщепления атома конструировалось такое оборудование, как генераторы Ван-де-Граафа и циклотроны. Эта аппаратура давала возможность ускорять отдельные частицы, использовавшиеся в качестве «снарядов», до громадной энергии в девять миллионов вольт. Однако даже эти частицы не могли проникнуть внутрь сквозь защитные барьеры, которыми природа в ее мудрости окружила атомные ядра и чудовищные запасы энергии, скрытые в них.

Мысль же о том, что нейтроны, не имеющие электрического заряда, могут выполнить то, что не удалось сделать с помощью мощных заряженных снарядов, казалась слишком фантастической, чтобы в нее можно было поверить. Это напоминало то, как если бы на войне кто-нибудь предложил артиллеристам, безуспешно ведущим огонь снарядами самых крупных калибров по укрывшемуся в подземных убежищах противнику, попытаться добиться успеха с помощью шариков для пинг-понга[6].

И все же не одни только технические причины заставляли ученых-атомников в 1935–1938 гг. так часто оглядываться в поисках истины. Мы можем, например, поставить вопрос о влиянии, которое нападение Италии на Абиссинию оказало на Ферми; он именно в то время добился блестящего прогресса в своих исследованиях. По свидетельству Сегре, географический атлас в институтской библиотеке вскоре начал сам автоматически открываться на странице, отведенной Абиссинии.

Вместо обсуждения нейтронных бомбардировок Ферми и его сотрудники спорили о бомбардировках абиссинских крепостей. Короче говоря, атмосфера была не такой, при которой ясно думается и свободно расцветает научная самокритика. В научных отчетах при всей их уравновешенности, конечно, нельзя было найти упоминаний о подобных политических или даже частных обстоятельствах. Там ничего не говорилось о людях, участниках работы, о том, как они жили, и что чувствовали.

Для публики оставалось неизвестным, что между двумя фигурами, игравшими ведущие роли в драме с урановыми экспериментами, развивалось личное соперничество. Крупнейшими специалистами по радиевым исследованиям в это время были мадам Ирен Жолио-Кюри и фрейлен Лиза Мейтнер. Никто не оспаривал их превосходства, и все же между ними возникло соперничество, в котором приняли участие и их сотрудники.

Трения начались в октябре 1933 г. на одном из конгрессов в Брюсселе.

Мадам Жолио вместе со своим мужем представили отчет об осуществленных ими бомбардировках алюминия нейтронами. О том, что произошло дальше, рассказывает Жолио: «Наше сообщение вызвало оживленную дискуссию. Фрейлен Мейтнер объявила, что она провела такие же эксперименты, но не получила подобных результатов. Под конец подавляющее большинство присутствовавших там физиков пришло к заключению, что наши эксперименты были не точными. После сессии мы чувствовали себя довольно-таки скверно. В этот момент к нам подошел профессор Бор и сказал, что он рассматривает наши данные как чрезвычайно важные. Вслед за ним и Паули ободрил нас таким же образом».

Супруги Жолио по возвращении в Париж возобновили свою работу.

Исследования, раскритикованные в Брюсселе фрейлен Мейтнер, послужили основой для самого важного открытия супругов Жолио — искусственной радиоактивности. Это не улучшило отношений между лабораториями на Рю д'Ульм и в Берлин-Далеме. Этим и объясняется, что материалы, опубликованные мадам Жолио-Кюри, были объявлены в Далеме «ненадежными». Однажды в 1935 г. фрейлен Мейтнер дала указание своему ученику фон Дросту повторить в Далеме некоторые парижские эксперименты по бомбардировке тория. Мадам Жолио-Кюри объявила, что изотоп тория под воздействием облучения испускает альфа-лучи. Дрост же их не обнаружил, и фрейлен Мейтнер еще раз поторопилась уверить себя, что она уличила свою соперницу в неточности. Но, как оказалось, она еще раз допустила ошибку.