Охотники за частицами

За год до описываемого времени Ферми разработал теорию, в которой пытался объяснить испускание бета-частиц радиоактивными ядрами. Вас не насторожило упоминание о том, что ядра фосфора испускают позитроны? Собственно говоря, следовало насторожиться ранее, когда зашла речь о том, что электронам квантовая механика запретила местожительство в ядрах. А между тем все радиоактивные ядра испускают электроны и позитроны.

Как же они испускают то, чего в них нет и не может быть? Над этими и другими удивительными вопросами долго ломал голову Ферми. И, независимо от него, уже известный нам швейцарец Паули. Обо всем этом нам предстоит еще особый разговор. Впоследствии замечательная теория Ферми блестяще подтвердится. А пока что широко известный английский журнал, куда Ферми послал свою статью, вернул ее обратно с вежливым ответом: «Материал не подходит для журнала».

И Ферми обратился от разочаровавшей его теоретической деятельности к подававшей надежды экспериментальной. Охоте за нейтронами предшествовала настоящая охота за нужным оборудованием. Ферми сам начал мастерить счетчики Гейгера, его друг и сотрудник Эмилио Сегре целыми днями мотался по Риму, обеспечивая «химическую базу» опытов. Ферми решил бомбардировать нейтронами подряд все 92 известных к тому времени химических элемента!

Наконец, маленькая группа, пополнившаяся еще тремя членами, могла приступить к опытам. Первым в списке был водород — и никакого эффекта! Сколько ни облучали водород, он не становился радиоактивным, не активировался, как говорят физики.

Затем пошли литий, бериллий, бор, углерод, азот. По-прежнему никакого результата. Кислород облучать нейтронами не имело смысла; то, что он не активируется, Ферми уже знал: первый опыт был проведен с водородом в воде. Группа начала уже было колебаться: не прекратить ли опыты? И только невероятное упорство Ферми заставляло продолжать их работать.

Это упорство было вознаграждено. Первый же за кислородом элемент фтор обнаружил сильную радиоактивность. Радиоактивными становились и следующие за фтором элементы. Теперь дело пошло быстрее.

Полученные радиоактивные атомы отделялись от основного вещества тем самым методом, который использовали супруги Жолио-Кюри. А после этого обычный химический анализ позволял определить, какому химическому элементу принадлежат выделенные атомы.

В общем, оказывалось, что заряд ядер при бомбардировке их нейтронами повышается на единицу и соответствующий химический элемент сдвигается на одну клеточку вправо в периодической системе элементов. Так дошли до урана. И сообщение, появившееся в итальянском научном журнале «Ричерка шентифика» («Научные исследования»), известило мир о том, что впервые получен химический элемент, не существующий в природе под номером 93.

Ферми описал это открытие с присущей ему осторожностью. Но, что ни говори, оно было сенсационным. Фашистское правительство Муссолини, весьма и весьма нуждавшееся в повышении своего пошатнувшегося престижа, конечно, немедленно ухватилось за это открытие. За границей пишут, что в Италии наука в годы режима Муссолини предана забвению. Так вот вам, пожалуйста, открытие Ферми, которое говорит о совершенно противоположном!

А зарубежные физики перенесли свое недоверие к тираническому режиму Муссолини на открытие Ферми, о котором звонила в колокола итальянская печать. Элемент 93 то открывался, то снова закрывался, пока, наконец, пять лет спустя, его существование не было окончательно подтверждено двумя крупнейшими немецкими учеными Луизой Майтнер и Отто Ганом.

На пороге атомного века

Но за эти пять лет Ферми сделал еще одно открытие. Благодаря этому открытию он получил Нобелевскую премию, а человечество — атомную энергию.

Летом 1934 года к небольшой группе физиков, возглавляемой «папой» Ферми (это прозвище он получил в знак уважения перед всегдашней непогрешимостью его физических суждений), присоединился молодой человек, только что — в двадцать один год — окончивший Римский университет. Звали этого молодого человека Бруно Понтекорво.

Однажды осенним утром Понтекорво вместе с другим сотрудником группы — Эдоардо Амальди — проверяли на радиоактивность образцы из серебра. Эти образцы имели вид полых цилиндриков, чтобы радиоактивный препарат — источник нейтронов — можно было вносить внутрь их. Чтобы уменьшить облучение экспериментаторов, образцы помещали в свинцовый ящик.

Опыт шел по заведенному порядку, каким до него шли уже десятки опытов. Мирно пощелкивал счетчик, исследователи записывали его показания.

И вдруг Понтекорво заметил что-то необычное: активность цилиндриков менялась в зависимости от того, где они стояли — в середине или в углу ящика. Опыт был приостановлен, и молодые люди в полном недоумении направились к Ферми.

Тот заинтересовался, посоветовал вынуть образец из ящика и снова измерить его активность. Здесь можно лишний раз убедиться в дотошности настоящего ученого. Другой мог бы отмахнуться: мол, какие-то ошибки опыта, стоит ли обращать внимание.