Биография атома

18 дней отделяют 18 февраля от 30 января. Это новые, И очень важные даты в биографии атома, относящиеся к 1939 г. В эти дни было сделано два научных сообщения. Одно из них, представленное во Французскую академию наук, называлось «Экспериментальное доказательство взрывного расщепления ядер урана и тория под действием нейтронов». Другое сообщение было опубликовано в английском научном журнале «Природа» под названием «Распад урана под действием нейтронов: новый вид ядерной реакции». Автором первого сообщения был Фредерик Жолио-Кюри, авторами второго — немецкие ученые Отто Фриш и Лиза Мейтнер.

И хотя сообщения ученых имели разные названия, в них говорилось об одном и том же: о новом, доселе не известном явлении, происходящем с ядром самого тяжелого в природе элемента — урана. Об этом открытии наш рассказ.

Наблюдения «мальчуганов»

Не удивляйтесь, «мальчуганами» называли группу молодых физиков, образовавшуюся в 1934 г. в Римском университете. В нее входили Сегре, Д’Агостино, Амальди, Разетти, Понтекорво. Возглавлял эту группу Энрико Ферми, будущий великий Ферми, как его потом называли.

Кумиром этих ученых была нейтронная физика. Сколько нового и неизведанного видели они в ней!

Например, облучение элементов нейтронами. Удивительные превращения происходят при этом. Уже было замечено, что, если облучать элементы нейтронами, то в результате поглощения нейтронов ядрами одного элемента, как правило, получаются ядра другого элемента, стоящего на одну клеточку дальше в таблице элементов Менделеева. Это очень интересно.

А что если облучать нейтронами последний элемент — уран? Тогда должен получиться элемент, стоящий уже на 93-м месте. Элемент, которого нет в природе, искусственный элемент! Какой он, как выглядит, как ведет себя? Разве это не заманчиво? Молодым ученым не терпелось это узнать.

Сказано — сделано. Уран облучен нейтронами. Как и следовало ожидать, он приобрел искусственную радиоактивность. Но эта радиоактивность была какая-то странная: после облучения в уране появился не один элемент, как ожидалось, а по крайней мере десяток. И Энрико Ферми, пославший сообщение об этом в научный журнал, писал, что здесь налицо какая-то загадка поведения урана. Возможно, что появился 93-й элемент, но точных доказательств этому нет. С другой стороны, есть доказательства, что появились какие-то другие элементы. Но какие? Это пока неясно.

Совершенно непонятно!

Физики очень заинтересовались сообщением Энрико Ферми. Заинтересовались этим Ирен и Фредерик Жолио- Кюри. Ирен, имеющая большой опыт по химическим исследованиям, решила точно выяснить, прав ли Ферми, высказывая предположение, что после облучения урана нейтронами в нем появляются какие-то новые радиоактивные элементы.

Она повторила опыты Ферми и тщательно исследовала химический состав кусочка урана. И получила невероятный результат. В уране появился элемент лантан! Откуда он взялся? Ведь до облучения в уране его не было, и это было проверено. И вдруг лантан, элемент, стоящий в середине таблицы Менделеева?!

У Фредерика и Ирен сомнений не было. То, что появился новый элемент, это безусловно. Но почему? Это неясно. Значит, надо продолжать исследования.

Ирен Жолио-Кюри права!

Двое известных немецких физиков Отто Ган и Фридрих Штрассман никак не хотели согласиться с результатами опытов Ирен Жолио-Кюри. Откуда было взяться лантану? Нужно как можно тщательнее проверить опыты Ирен

Жолио-Кюри и доказать ей, что она ошиблась. Так они и решили.

Но произошло невероятное! Когда Ган и Штрассман сделали тщательный химический анализ урана (а они и химиками были отличными) после его облучения нейтронами, то убедились, что в уране появился не только лантан, но и барий. А барий также стоит примерно в середине таблицы Менделеева. Снова загадка. Но пришлось признать, что Ирен Жолио-Кюри права.

Догадка Лизы Мейтнер

Отто Ган.

Ган и Штрассман сообщили о своих наблюденияхв научный журнал. Написали они письмо и известному физику, их другу Лизе Мейтнер. Может быть, она поможет разгадать эту загадку? Лиза Мейтнер в то время была уже немолодой женщиной, известным ученым. С ее мнением считались многие. Но тяжелые жизненные испытания выпали в то время на долю Лизы Мейтнер. Преследуемая германским фашизмом, она была вынуждена бежать из Германии в Данию. В Копенгагене она стала работать вместе с другим знаменитым физиком, Нильсом Бором.

Письмо друзей очень заинтересовало Лизу Мейтнер. Действительно, в чем дело? Ферми, Кюри, Ган, Штрассман — замечательные ученые, превосходные экспериментаторы— не могли ошибаться. В облученном нейтронами уране действительно появляются элементы, имеющие примерно вдвое меньший атомный вес, чем уран.

И у Лизы Мейтнер мелькает догадка. А что если... Нет, это невероятно. Это чудовищно смело и необычно.

Ну, а все-таки? А что, если предположить, что при попадании нейтрона ядро урана разваливается на части?

Скажем, пополам. Ведь тогда можно объяснить появление в уране элементов с весом, примерно вдвое меньшим, чем уран.