Наблюдения и озарения или Как физики выявляют законы природы

Эти исследования были продолжены Энрико Ферми[26] и его группой в Риме, которая принялась последовательно бомбардировать нейтронами каждый элемент периодической таблицы с целью получить новые радиоактивные изотопы при присоединении нейтронов к ядрам. Первого успеха удалось достичь при бомбардировке фтора, а далее, методично бомбардируя все более тяжелые элементы, Ферми и его группа получили сотни новых радиоактивных изотопов. И самое главное: они показали, что вероятность ядерных процессов возрастает с уменьшением скорости нейтронов — их нужно уметь замедлять, чтобы они не проскакивали мимо ядер, а входили в них (именно за этот метод замедления нейтронов Ферми и была присуждена Нобелевская премия).

Сам Ферми так рассказывал С. Чандрасекару как возникла ключевая идея замедлять нейтроны: «Придя однажды в лабораторию, я подумал, что стоит попробовать посмотреть, что получится, если на пути нейтронного пучка поместить свинец. Свинцовая пластинка была тщательно изготовлена… Но вдруг решил: „Нет, свинец здесь ни к чему, мне нужен парафин". Вот так примерно все и произошло — без глубоких раздумий и тщательного анализа. Я сразу же взял какой-то ненужный кусок парафина и поместил его на место свинцовой пластики». Эта история представляет одну из лучших иллюстраций роли подсознания в научном поиске, в совершении открытия.

В этих работах группа Ферми, сама того не зная, вызвала деление урана, расщепив тяжелое ядро на два или больше осколков и других фрагментов. Но понят этот успех был другими.

2. Отто Ган и Лизе Мейтнер

Лизе Мейтнер (1878–1968) с 1907 г. работала совместно с Отто Ганом (1879–1968). Вместе и поодиночке они открыли целый ряд радиоактивных изотопов, выяснили свойства радиоактивных семейств, некоторые превращения ядер. Облучая уран нейтронами, они надеялись получить более тяжелые ядра — тогда всех интересовал вопрос о том, кончается ли ураном периодическая система, или могут существовать какие-нибудь трансурановые элементы. У Мейтнер, помимо того, были и пионерские работы по строению атомных ядер. Гонения на евреев, начатые в Германии в 1933 г., ее, как австрийскую подданную, первоначально не затрагивали, но в 1938 г. после аншлюса Австрии ей пришлось, с помощью Гана, бежать в Данию, откуда она перебралась в Швецию.

Ган продолжал работать и в том же 1938 г. получил, вместе со своим ассистентом Фрицем Штрассманом (1902–1980), ошеломляющий результат: в тщательнейшим образом очищенном уране неизвестно откуда появляются примеси, в основном атомы бария. После еще одной очистки их как будто нет, а затем они снова появляются! Отто Ган, в то время опытнейший радиохимик мира, в недоумении: он пишет Лизе Мейтнер, описывает свои опыты, просит совета. Но и Мейтнер нелегко — давит груз опыта и лет (ей и Гану по шестьдесят), да она и не теоретик.

Она пытается привлечь к делу своего племянника Отто Фриша (1904–1979), молодого талантливого физика-теоретика. Фриш, правда, приехал в гости к тетке чтобы отдохнуть, покататься на лыжах и за кем-нибудь поухаживать, но тетка у него настырная, целиком погруженная в научные проблемы, и ловит она его для обсуждений в самых неподходящих местах. А идея, которая ее осенила, — гениальная и совсем неожиданная: она вспомнила, как амеба, которая поглотила достаточно пищи, делится надвое. Так может, атом урана, поглощая какую-то частицу, скорее всего нейтрон, тоже делится на два ядра, масса каждого из которых близка к половине массы урана: поэтому одно из них может быть барием? Отпуск Фриша, конечно, пропал — тетка заставила-таки его обсчитывать свою идею.

Идею и предварительные расчеты Мейтнер и Фриш тотчас сообщили Бору в Копенгаген. Бор уже ранее представлял себе ядро как жидкую каплю, поэтому идея о том, что после поглощения лишнего нейтрона в этой капле могут возникнуть такие колебания, что она распадется на две части, ему близка[27].

Но здесь начинается уже иная история. Остается добавить, что Отто Гану была присуждена Нобелевская премия по химии 1944 г. «за открытие расщепления тяжелых ядер». При вручении премии, уже в 1946 г., представитель Шведской академии сказал: «Открытие расщепления тяжелых ядер привело к таким последствиям, что мы все, все человечество, смотрим вперед с большими надеждами, но также и с большими опасениями за наше будущее».