Фредерик Жолио-Кюри

На «стартовой дорожке исследований» вперед вырвался на этот раз итальянец Энрико Ферми. Ровесник Жолио, он был еще очень молод, но уже известен в ученом мире как выдающийся теоретик. Дружная и веселая группа работавшей с ним молодежи прозвала его «папой»: они решили, что Ферми непогрешим в теоретической физике, как сам папа римский в делах церкви. Они всех наделяли прозвищами и были неистощимы на шутки и выдумки, эти талантливые молодые ученые, работавшие с Ферми в Римском университете: стремительный и ловкий, обладающий феноменальной памятью Франко Разетти, вспыльчивый, но деловитый Эмилио Сегре, методичный Эдоардо Амальди, самый молодой из них — Бруно Понтекорво.

Ферми решил попробовать вызвать искусственную радиоактивность, бомбардируя разные вещества нейтронами.

На его счастье, в подвалах физического факультета в Риме издавна хранился грамм радия, которым он и воспользовался как источником нейтронов. Счетчик Гейгера ему пришлось смастерить самому.

С какого элемента начать? Ферми приступил к делу методично, облучая один за другим подряд все элементы таблицы Менделеева. Чтобы узнать, не образовалось ли в результате какое-либо радиоактивное вещество, он, прекратив облучение, подносил затем облученную пластинку к счетчику. Если в результате облучения вещество становилось радиоактивным, это сразу можно было обнаружить по сигналам счетчика.

Счетчики нельзя ставить близко от источника нейтронов, иначе трудно будет разобрать, что отмечает прибор: появившуюся искусственную радиоактивность или существовавшее ранее излучение от источника нейтронов. Поэтому Ферми отнес счетчик в другой конец длинного коридора. Но ведь среди радиоактивных изотопов попадаются и такие, которые распадаются очень быстро — за секунды, за доли секунды. Не прекратится ли искусственная радиоактивность прежде, чем облученный препарат донесут до счетчика?

Профессор Ферми — он был уже и академиком, несмотря на свои несолидные тридцать три года, — и румяный юноша Амальди в рабочих халатах сломя голову бегали по коридору. Они подносили к радиоактивному препарату испытуемое вещество, а потом со всех ног мчались в другой конец здания, к счетчику, проверить, не стало ли вещество радиоактивным. Ферми очень гордился не столько научными результатами, сколько тем, что он всегда обгонял в этом беге более молодого Амальди.

А научными результатами стоило гордиться!

Ферми с сотрудниками исследовали более шестидесяти элементов, и из них сорок после облучения оказались радиоактивными. Жолио-Кюри в своем нобелевском докладе с уважением говорил о работах Ферми и его сотрудников.

Группа Ферми обнаружила новую интересную особенность: искусственную радиоактивность можно усилить, если нейтроны замедлены.

Как оказалось, нейтроны замедляются, если на пути пучка нейтронов поставить как преграду вещество, состоящее из легких атомов: воду, парафин, графит. Массы легких ядер (водорода, углерода) близки по массе к нейтрону. Нейтроны, сталкиваясь с ними, как бильярдные шары, понемногу растрачивают свою скорость. А потом, когда такой замедленный нейтрон-снаряд подходит к мишени — атомному ядру того элемента, в котором хотят вызвать искусственную радиоактивность, это ядро легче захватывает нейтрон: если снаряд мчится слишком быстро, он может проскочить цель.

Итальянцы заметили это случайно и проверили, погрузив радиоактивный препарат (источник нейтронов) и облучаемый препарат в фонтан с золотыми рыбками в саду физического факультета. Результат привел их в восторг: в воде искусственная радиоактивность резко возросла. Замедление нейтронов позволило сразу увеличить количества получаемых радиоэлементов. Этому открытию суждено было сыграть потом очень большую роль.

Бомбардируя нейтронами разные вещества, Ферми получал новые изотопы. Обычно это был изотоп того же элемента или элемента, стоящего на соседнем месте в таблице Менделеева.

Таблица Менделеева тогда кончалась элементом 92-м, ураном. Что же произойдет, если бомбардировать нейтронами уран, последний из известных тогда на земле элементов?

Если ядро урана захватит медленный нейтрон, то дальше в результате радиоактивного распада может возникнуть новый элемент, более тяжелый, следующий по счету, 93-й. Но такого элемента не было тогда в таблице Менделеева, и, хотя место для него свободно, никогда никто ни в каких опытах не видел такого элемента. Значит, впервые на земле будут созданы новые, не существовавшие элементы?!

Это было заманчиво! Ферми попробовал. Да, подвергшийся бомбардировке уран становился искусственно радиоактивным. При этом получался не один новый элемент, а до десяти радиоактивных элементов (изотопов), различающихся по временам распада. Какие? Во всяком случае, это было что-то новое, но Ферми не мог безапелляционно утверждать, что там есть элемент 93-й, и он очень осторожно описал свои результаты в заметке, посланной в итальянский научный журнал в мае 1934 года.

Заметка привлекла всеобщее внимание. Во Франции, в Германии и в других странах повторяли опыты Ферми, пытаясь найти элементы 93-й, 94-й, 95-й[5].