Атомы у нас дома - Лаура Ферми

Когда Бор приехал в Америку, его уже ждала телеграмма — Лиза Мейтнер и Фриш успешно завершили свой опыт и получили результаты, подтверждающие их теорию.

Энрико сделал попытку объяснить мне, что такое расщепление. Он не любит говорить дома о своей работе и отступает от этого правила, только когда происходит что-нибудь из ряда вой выходящее. И, по-видимому, это последнее открытие вполне подходило под эту категорию. Я соображаю медленно, у меня нет достаточного запаса знаний, который позволил бы мне легко разбираться в научных вопросах.

— Подожди, — сказала я, — дай мне проверить, так ли я поняла. Ган бомбардировал атомы урана медленными нейтронами…

— Правильно.

— …и разбил некоторые из них на два куска…

— Совершенно верно.

— …и, значит, то же будет происходить с атомами урана, кто бы…

— Не понимаю, что ты хочешь сказать.

— Я хочу сказать, что всякий раз, когда уран будут бомбардировать медленными нейтронами, то по крайней мере некоторая часть его атомов будет распадаться пополам, так или нет?

— Совершенно верно.

— Но если это так, то ведь тогда, в Риме, вся ваша группа тоже бомбардировала уран медленными нейтронами? И если, как ты говоришь, уран в таких случаях всегда должен вести себя одинаково, то, значит, вы и произвели тогда расщепление атома, но только сами не поняли, что у вас получилось.

Да, именно так оно и было. У нас просто не хватило воображения! Никому из нас не пришло в голову, что расщепление урана может протекать не так, как в других элементах; поэтому мы к старались определить полученные нами радиоактивные элементы при помощи элементов, близких к урану по периодической таблице. Кроме того, мы были недостаточно сведущи в химии и не сумели отделить продукты деления урана одни от других; мы думали, что у нас получилось четыре элемента, а на самом деле их было около пятидесяти.

— Ну а что же тогда сталось с вашим элементом 93?

— То, что мы первое время считали элементом 93, оказалось смесью различных продуктов деления. Мы уже давно подозревали это, ну а теперь можно не сомневаться.

«Тогда, значит, — мысленно заключила я, — это расщепление — смертный приговор вашему элементу 93».

Но для Энрико открытие расщепления представляло собой нечто гораздо более серьезное, чем просто доказательство ошибочности его толкования некоторых опытных данных. Энрико предвидел, что это открытие может привести к другим не менее важным открытиям, и он засел за разработку теории этого явления.

Энрико всегда был одинаково привержен и к теоретической, и к экспериментальной физике и легко переходил от одного к другому в зависимости от того, что требовалось ему в данный момент. Если в связи с работой не предвиделось какого-нибудь интересного опыта, Энрико сидел целыми днями в физическом корпусе у себя в кабинете и заполнял листок за листком сложными выкладками; и дома тоже он не обращал ни на кого внимания, сидел, углубившись в свои мысли, и чертил какие-то непонятные значки и цифры на полях газеты. Если я предлагала ему принести чистый лист бумаги, он отмахивался и говорил, что ничего серьезного не делает. Но как только у него возникала какая-нибудь идея, требующая проверки опытом, или нужно было испробовать и освоить какой-нибудь новый прибор, Энрико откладывал все свои бумажки, которые постепенно покрывались густым слоем пыли, и пропадал целые дни у себя в лаборатории.

Когда мы уехали в Америку, в лаборатории в Риме остались его счетчики Гейгера, драгоценный грамм радия «Божьего промысла» и все запасы химических веществ, с которыми производились опыты. Само собой разумелось, что в Колумбийском университете Энрико будет заниматься теорией. Пока мы готовились к отъезду, за все время нашего путешествия, сначала по Европе, а потом по Атлантическому океану, и до тех пор, пока мы не устроились в Нью-Йорке, Энрико совсем не следил за научной литературой. Чтобы войти в курс последних достижений науки и наверстать упущенное, ему пришлось прочесть множество статей. У него на это уходит не так много времени. Многие друзья Энрико завидуют его способности быстро осваивать самый неудобоваримый по трудности материал. Просматривая статью или реферат, он обычно читает только само изложение проблемы. Затем он тут же царапает какие-то вычисления на клочке бумаги, а после этого ему остается только сличить решение автора со своим собственным.

Итак, в этот период Энрико был теоретиком. Узнав о расщеплении вскоре после приезда Бора, он подошел к этому явлению с теоретической точки зрения и выдвинул гипотезу, что уран, расщепляясь надвое, способен выделять нейтроны.

Для меня нейтроны — это какие-то частицы, не представляющие никакого интереса; у них нет даже электрического заряда. И казалось бы, какое это имеет значение: выделятся из атома еще новые нейтроны или нет? Но как только Энрико сформулировал свою гипотезу, многие физики-экспериментаторы бросились с необыкновенным рвением и пылом искать нейтроны среди продуктов деления урана. Они поняли, о чем говорит Энрико!

— Чтобы расщепить атом урана, — доказывал Энрико, — требуется один нейтрон. Нам надо сначала получить этот нейтрон, чтобы пустить его в дело. Допустим, что мое предположение правильно и что атом урана при расщеплении выделяет два нейтрона. Таким образом, в нашем распоряжении имеются уже два нейтрона, которые нам не пришлось добывать самим. Возможно, что эти два нейтрона попадут еще в два атома урана, расщепят их и те выделят каждый по два нейтрона. Теперь у нас будет уже четыре нейтрона и они должны будут расщепить четыре атома урана. На следующей ступени у нас будет восемь нейтронов, которые расщепят восемь атомов урана. Иными словами, начав бомбардировать некоторое количество урана несколькими нейтронами, полученными искусственным путем, мы сможем вызвать целый ряд реакций, которые будут продолжаться самопроизвольно до тех пор, пока не будут расщеплены все атомы урана.

Вот основная идеи самоподдерживающейся цепной ядерной реакции.

Огромное значение цепной реакции заключается в том, что атом, расщепленный нейтроном пополам, разрывается с колоссальной силой и при этом освобождается огромное количество энергии; как я уже говорила, факт этот был проверен на опыте Мейтнер и Фришем. Впервые человек своими глазами узрел возможность использовать безграничные источники атомной энергии.

Об атомном оружии начали поговаривать в тот момент, когда война казалась почти неизбежной. Всех пугала мысль, что расщепление было открыто именно в Германии. А вдруг немцы сумеют оборудовать свои военные корабли атомными двигателями? Или — что еще хуже! — устроят какой-нибудь атомный взрыв? Но оставалась еще надежда, что осуществить самоподдерживающуюся цепную реакцию вряд ли окажется возможным на практике. Процесс выделения нейтронов, нарисованный Энрико, был в сущности идеальным, потому что на самом деле отнюдь не все нейтроны, выделяющиеся при расщеплении, будут попадать в атомы урана. Многие из них поглотятся веществом прежде, чем соприкоснутся с ураном. Кроме того, нейтроны, образующиеся при расщеплении, движутся с невероятной скоростью и не могут быть использованы в качестве атомных снарядов, если только не будет найден способ замедлить их движение.