Эврики и эйфории. Об ученых и их открытиях

Сцилард нашел себе в Лондоне лабораторию и попробовал проверить свою идею, однако ни один из элементов, которые он пытался бомбардировать нейтронами, вторичных нейтронов не давал. Сцилард тем не менее считал свою схему достаточно реалистичной и даже спустя несколько месяцев ее запатентовал. Во избежание огласки патент был оформлен на Адмиралтейство.

Примерно в то же время Сцилард пал жертвой невинной шутки, результат которой превзошел все ожидания шутников. Ими были двое молодых физиков — Карл Бош из Германии, и Р.В. Джонс, работавший тогда в Оксфорде. Джонс, представившись редактором Daily Express,позвонил Сци-ларду и спросил, может ли тот подтвердить, что изобрел радиоактивные лучи смерти. Сцилард буквально взорвался, потому как именно тогда получил наконец патент на цепную ядерную реакцию, и его панику по поводу утечки, пусть и искажающей факты, легко себе представить.

Понадобилось пять лет, чтобы мечты Сциларда стали реальностью: физик Лизе Майтнер (1878–1968) вместе с химиками Отто Ганом (1879–1968) и Фрицем Штрасманом (1902–1980) занималась в Берлине анализом продуктов ядерных превращений. Будучи еврейкой, Майтнер была вынуждена бежать из страны, не дожидаясь ареста. Найдя убежище в Швеции, она поддерживала со своим другом и коллегой Отто Ганом связь по почте. В декабре 1938 года к ней приехал в гости племянник и тоже физик Отто Фриш (1904–1979), который работал тогда в знаменитом институте Нильса Бора в Копенгагене. У племянника и тети вошло в привычку встречать Рождество вместе, но тот свой приезд Фриш описывает как самое запоминающееся событие в жизни.

За прошедший год был открыт целый ряд продуктов ядерных бомбардировок, которые иногда, как казалось, нарушали установленный ранее закон: столкновение элементарной частицы с ядром может разве что выбить оттуда альфа-частицу (идентичную ядру гелия-4) или бета-частицу (электрон); в результате получались по прогнозам и на практике ядра с зарядом (то есть атомным номером) на два меньше или на один больше, чем у ядра-родителя. Среди продуктов бомбардировки урана Ган и Штрасман обнаружили, как они полагали, изотопы радия. (Изотопы — это разновидности элемента, отличающиеся только числом нейтронов в ядре; поскольку число положительно заряженных протонов в ядре и, следовательно, отрицательно заряженных электронов снаружи у них одинаково, то изотопы с химической точки зрения идентичны.) Результат казался необъяснимым, поскольку у радия ядро меньше, чем у урана, и Лизе Майтнер предупредила Гана, что следует тщательно все проверить, прежде чем публиковать статью о необъяснимой аномалии.

Когда Отто Фриш впервые навестил тетю в Кунгэльве, маленьком шведском городке, где та отдыхала с друзьями, он обнаружил ее размышляющей над последним письмом Отто Гана. Вот как он описывает встречу:

Я собирался рассказать ей о новом эксперименте, который задумал, но она и не думала меня слушать; вместо этого она попросила меня прочесть письмо. Его содержание было настолько ошеломляющим, что я был вынужден отнестись к нему скептически. Ган и Штрасман выяснили, что три получившихся у них вещества не были радием с точки зрения химии; более того, оказалось затруднительно отделить их от бария, который, как обычно, они добавили, чтобы облегчить процедуру химического разделения. Они пришли к выводу, неохотно и с колебаниями, что это были изотопы бария (ядра которых вдвое меньше ядер урана).

Было ли это просто ошибкой? “Нет, — сказала Лизе Майтнер, — Ган для этого слишком хороший химик”. Но как мог барий получиться из урана? Никогда еще от ядер не отщепляли больших кусков, чем отдельные протоны и ядра гелия, а чтобы отщепить сразу много частиц, требовалось слишком много энергии. Также не представлялось возможным, что урановое ядро будет разрезано поперек. Ядро не похоже на хрупкий материал, какой режут и ломают; Георгий Гамов давно предположил, а Бор убедительно аргументировал, что ядро скорее похоже на каплю жидкости. Возможно, капля может превратиться в две капли более плавно: сначала вытянуться, потом сжаться посередине, а потом разорваться — но не сломаться напополам. Мы знали, что существует сильное взаимодействие, которое будет препятствовать такому процессу, подобно тому как поверхностное натяжение обычной жидкости мешает капле распасться на части. Но ядра отличаются от капель одной важной особенностью: они несут электрический заряд, а отталкивание зарядов противодействует поверхностному натяжению. На этом месте мы оба присели на поваленное дерево (разговор происходил во время нашей прогулки по заснеженному лесу, я был на лыжах, а Лизе Майтнер заявила, что справится и без них) и приступили к расчетам на обрывках бумаги. Заряд уранового ядра, как мы выяснили, и в самом деле достаточно велик, чтобы преодолеть силы поверхностного натяжения практически целиком, поэтому урановое ядро должно напоминать крайне шаткую, неустойчивую каплю, готовую разделиться от малейшего толчка — такого, как удар одного-единственного нейтрона.