9 глава Работа

9 глава

Работа

В январе 1934 года французские физики Фредерик Жолио и его жена Ирэн Кюри опубликовали свое открытие искусственной радиоактивности. Они бомбардировали алюминий быстрыми альфа-частицами и обнаружили, что образующийся продукт неустойчив и в течение нескольких минут выделяет легкие частицы (позитроны), другими словами, ведет себя подобно радиоактивным веществам. И не только алюминий, но и ряд других легких элементов также превращался в радиоактивные вещества в результате бомбардировки их альфа-частицами. На тяжелее элементы альфа-частицы не оказывали действия.

Альфа-частицы — это положительно заряженные ядра гелия. Их способность действовать в качестве ядерных снарядов ограничена наличием у них заряда, который представляет собой двоякое препятствие. Во-первых, притяжение, которое они испытывают со стороны отрицательно заряженных электронов, окружающих ядро, так быстро замедляет их движение, что они вскоре останавливаются; поэтому шанс встретить на своем коротком пути ядро у этих частиц чрезвычайно мал. Во-вторых, если альфа-частице удается прийти в соприкосновение с ядром, то эффект столкновения сильно ослабляется из-за того, что и мишень и снаряд, будучи оба положительно заряжены, отталкиваются друг от друга с огромной силой, когда расстояние между ними становится очень малым. У тяжелых элементов число электронов и положительный заряд ядра, разумеется, велики, и поэтому бомбардировка тяжелых элементов альфа-частицами не дает результатов.

Когда Энрико узнал об открытии Жолио и Кюри, он решил попытаться вызвать искусственную радиоактивность нейтронами. У нейтронов нет электрического заряда, и поэтому они не притягиваются электронами и не отталкиваются ядрами; внутри вещества они могут пройти дальше, чем альфа-частицы, скорость и энергия у них остаются большими, таким образом, их шансы попасть непосредственно в ядро гораздо выше. Но наряду с этими бесспорными преимуществами у нейтронов есть одно весьма невыгодное свойство — радиоактивные вещества не выбрасывают их самопроизвольно, как это происходит с альфа-частицами, они появляются только при бомбардировке некоторых элементов альфа-частицами, при этом один нейтрон приходится примерно на сотню тысяч альфа-частиц. Такой очень низкий выход делал использование нейтронов весьма проблематичным.

Только опыт мог показать, подходят ли нейтроны в качестве снарядов для бомбардировки ядра, и Энрико решил вернуться к экспериментальной физике. Ему нужно было отдохнуть от теоретической работы. Он только что довел до конца трудную теорию излучения ядрами бета-лучей в естественных радиоактивных процессах. Эту теорию вскоре признали одной из его самых значительных работ, но тогда она вызывала у него чувство разочарования и досады. Известный журнал «Нэйчур», куда Энрико отослал свой реферат, вернул его с замечанием, что материал не совсем подходит для журнала. «Возможная теория бета-лучей» Энрико была вскоре опубликована на итальянском языке в «Ричерка шентифика» и затем в «Нуозо чименто», а вслед за этим и в Германии в «Цейтшрифт фюр физик», но не на английском языке. Перейти от теории к эксперименту было в порядке вещей, и на некоторое время это вносило даже приятное разнообразие. Но Энрико не мог предвидеть, что для него с этого момента начнется целый ряд исследований, которые затянутся на годы, и что они впоследствии приведут немецких ученых Гана и Штрассмана к открытию деления урана.

Энрико и раньше занимался экспериментами, но ни он и никто другой в Риме еще не изучал ядерных превращений. Главным экспериментатором в римской группе был Разетти, и так как он в основном интересовался спектроскопией, то он и других привлекал к работе в этой области. Ферми работал вместе с Разетти и занимался теоретическими и экспериментальными исследованиями в спектроскопии.

Но много ли проку в спектроскопии для того, кто задумал бомбардировать ядра нейтронами? Энрико пришлось изобретать новую технику, добывать источник нейтронов и приборы, с помощью которых можно обнаружить продукты распада. Таким прибором оказался счетчик Гейгера, который теперь считается одним из самых обычных предметов оборудования современней лаборатории. Но в 1934 году счетчик Гейгера был еще новинкой, известной немногим, и купить его было нельзя. Добыть счетчик Гейгера можно было только одним способом — сделать его самому, но Энрико еще не представлял себе, как за это взяться.

Разетти, наверно, мог бы ему помочь, потому что Разетти превосходно мастерил всякое оборудование. Прилаживал ли он одну к другой какие-нибудь части, обрабатывал ли стекло или припаивал тончайшие проволочки — все это он делал с такой же точностью и теми же мягкими, осторожными движениями своих искусных пальцев, какими он препарировал самые хрупкие крылышки каких-нибудь жесткокрылых или позднее отделял ископаемые трилобиты от сросшейся с ними породы для своей коллекции, уступавшей разве что коллекции Смитсонианского института. Но неугомонный Разетти в это время путешествовал, по-прежнему гоняясь за каким-то призраком, в надежде обрести где-то что-нибудь такое, что заполнит пустоту в его душе и даст ему познать чувство удовлетворения. Разетти уехал в отпуск в Марокко, и надолго.

Энрико начал сам мастерить счетчики и довольно скоро справился с этой задачей. Теперь надо было раздобыть источник нейтронов. И в этом ему помог «Божий промысел» в лице Джулио Чезаре Трабакки, директора физической лаборатории Sanita Publica (департамента здравоохранения), которая тогда помещалась в физическом корпусе. Sanita была побогаче университета, и бюджет профессора Трабакки значительно превышал средства профессора Корбино; а кроме того, Трабакки был человек, педантически любивший порядок, и у него всегда все было под рукой. Когда бы и что бы ни понадобилось кому-нибудь из наших физиков, начиная с отвертки и кончая источником нейтронов, у Трабакки всегда все можно было достать. Благодарная молодежь звала его за это не иначе, как «Божий промысел».

В подвалах физического факультета у Трабакки хранился один грамм радия, принадлежащий Sanita, и аппарат для отделения радона, образующегося из радия. Радон — благородный газ, образующийся при естественном радиоактивном распаде радия. Радон в свою очередь тоже самопроизвольно распадается, испуская альфа-частицы. Если же радон смешать с бериллием, измельченным в порошок, то альфа-частицы будут бомбардировать бериллий, в результате чего он выделяет нейтроны. «Божий промысел», одолжив свой радон Энрико, снабдил его отличным источником нейтронов.

Теперь Энрико мог уже приступить к первым опытам. Он был человек методический и не стал бомбардировать первые попавшиеся под руку вещества, а двинулся по порядку, следуя периодической таблице элементов, начиная с самого легкого — водорода. С водородом не получилось никаких результатов; когда Энрико бомбардировал воду нейтронами, ничего не произошло. Затем он попробовал литий, но тоже безуспешно. Потом он перешел к бериллию, а также к бору, углероду, азоту. Ни один из них не активировался. Энрико начал колебаться, обескураженный своей неудачей, и готов был уже прекратить опыты, и только его упорство не позволяло ему так быстро сдаться. Он решил попробовать еще один элемент. Он знал, что кислород не поддается активации, потому что первый опыт он провел с водою. Он решил облучить фтор. Ура! Упорство его было вознаграждено. Фтор активировался очень сильно, а также и другие, следующие за ним элементы периодической таблицы.

Эти исследования сулили такие богатые возможности, что Энрико не только привлек себе на помощь Эмилио Сегре и Эдоардо Амальди, но даже решился телеграфировать о своих опытах Разетти в Марокко, советуя ему немедленно вернуться. Несколько позднее к этой группе присоединился еще химик Оскар Д’Агостино и систематические исследования пошли быстрым темпом.

Энрико хотелось бы испытать своими нейтронными бомбардировками все 92 элемента, существующие на земле, но некоторые из них редки и достать их нелегко. Энрико поручил Эмилио Сегре раздобыть их, умоляя его приложить к этому все усилия.

Эдоардо Амальди, сын университетского профессора, и Ферми приучались с детства, как беречь деньги, а не как их тратить. Энрико терпеть не мог что-нибудь покупать. Если уж никак нельзя было обойтись без покупки, он приходил в магазин, просил показать ему все имеющиеся образцы того, что ему было нужно, и, как правило, покупал самое дешевое.

Эмилио Сегре был сыном промышленника, владельца бумажной фабрики под Римом. С раннего детства Эмилио только и слышал разговоры о деньгах, продажах, покупках и акциях. В силу этого у него не только появился интерес, но и развилось какое-то чутье, позволявшее ему судить о выгодности или невыгодности той или иной финансовой операции. Поэтому в группе физиков он считался самым лучшим добытчиком.

Чтобы притащить все элементы, которые удастся раздобыть, Эмилио отправился в поход с сумкой, захватив с собой список, который ему на клочке бумаги нацарапал Энрико. Периодическая таблица для этой цели не годилась, потому что со многими элементами приходилось иметь дело не в чистом виде, а в соединениях. Эмилио отправился к синьору Трокколи, крупнейшему римскому торговцу химикалиями. Синьор Трокколи родился в какой-то деревушке к югу от Рима, но так как он воспитывался у священника, он мог беседовать с Эмилио на латинском языке.

Неожиданно оказалось, что иметь дело с синьором Трокколи чрезвычайно полезно, лучше и придумать нельзя. Эмилио перечеркнул список и набил свою сумку чуть ли не всеми химикалиями, какие и теперь можно достать только в лучших химических магазинах. При всем этом синьор Трокколи проявил необычайное отсутствие какой бы то ни было корысти. Когда, просматривая список, Эмилио дошел до цезия и рубидия (два мягких серебристых металла, редко употребляющихся в химии), синьор Трокколи снял банки с самой высокой и самой пыльной полки и сказал:

— Это вы можете получить бесплатно. Они лежат у меня в лавке уже пятнадцать лет, и хоть бы раз кто-нибудь спросил! Rubidium caesiumque tibi donabo gratis et amore Dei[14].

Согнувшись под тяжестью битком набитой сумки, но чрезвычайно довольный, Эмилио шагал по Виа Панисперна и вверх по аллее, усыпанной гравием, возвращаясь в физический корпус.

Отделение газообразного радона от радия — очень тонкая операция, в чем мне пришлось убедиться собственными глазами. Мы с Джинестрой Амальди пошли как-то встречать наших мужей; пришли в физический корпус, но там было пусто. Кругом не было видно ни души. Наконец на втором этаже, где находились лаборатории, мы наткнулись на Разетти, который расхаживал один по коридору; он сказал, что все занимаются радоном в подвалах, и предложил проводить нас туда. Энрико, Эмилио и Эдоардо в грязных лабораторных халатах суетились вокруг какого-то сложнейшего аппарата из вертикальных трубок в несколько футов длиной. Они не обратили на нас ни малейшего внимании и продолжали усердно заниматься своим делом.

— Вон в этом железном шкафу, за этими трубками, «Божий промысел» хранит свой грамм радия, — пояснил нам Франко. — Стоит он около шестисот семидесяти тысяч лир (примерно тридцать четыре тысячи долларов по тогдашнему курсу). Радий распадается самопроизвольно, — продолжал Франко, — и выделяет радон. Радий лежит себе в железном шкафу, а радон, который представляет собой газ, выводится по трубкам, проходящим через стенку шкафа, в этот аппарат. Здесь он проходит через очиститель и разные химикалии, и тогда уж его можно выделить.

— Энрико со своими подручными положил немного бериллиевого порошка вон в ту тоненькую стеклянную трубку длиной с полдюйма, которую «папа» держит в руке, и теперь они собираются наполнить ее радоном. — Тут Разетти, повысив голос, добавил: — Только она у них сейчас лопнет!

Разетти и не думал предложить свою помощь, а стоял в дверях, держа руки в карманах, и легкая насмешка играла на его загорелом лице. Он только что вернулся из Марокко.

Энрико с досадой покосился на него, плотно сжав тонкие губы.

— «Кардинал» что-то бесится, — снисходительно заметил Эдоардо. — Но ничего, это у него пройдет. Он скоро преодолеет свое отвращение к совместной работе и будет работать с нами, как пай-мальчик. А не то я его вздую, он уже знает, чем это пахнет! — Эдоардо был уже не прежний херувимчик-студент, а румяный, вполне владеющий собой женатый мужчина, и только он один не боялся дурных настроений Разетти.

Разетти пропустил его слова мимо ушей и продолжал свои объяснения для нас с Джинестрой.

— А теперь — видите? — Эмилио погружает нижний конец этой маленькой стеклянной трубочки в сосуд с жидким воздухом, чтобы радон, попавший в трубку, конденсировался. Иначе он улетучится, потому что при комнатной температуре это газ. Но все равно трубка у них сейчас лопнет.

Энрико пошел в дальний конец комнаты зажечь газовую горелку и стоял, повернувшись к нам спиной. Интересно было бы посмотреть, какая у него мина! У Эмилио нижняя губа вытянулась, видно было, что он злится. Амальди открыл кран, и радон пошел. Каштановая голова Амальди и черная голова Эмилио плотно прижались одна к другой, когда они оба, впившись глазами в маленькую трубочку, стали следить, как в ней образуются капли.

— Готово! — сказал Эмилио и сунул трубку Энрико.

— Они хотят ее запаять, но все равно она у них сейчас лопнет, — упрямо твердил Разетти.

— Дождешься ты у меня! — пригрозил Эдоардо, даже не взглянув на него.

А Эмилио-«василиск» метнул на него испепеляющий взгляд.

На миг наступила тишина, и вдруг — «поп!» — трубка лопнула.

К чести друзей Разетти следует заметить, что ему не пришлось разделить с синьором Нордом славу человека с дурным глазом.

Активность радона через несколько дней прекращалась, а свежий радон добывали раз в неделю. Наконец в лабораторию доставили стеклянные трубки, которые после запаивания не лопались; они-то и стали источником нейтронов, которыми облучали все элементы, раздобытые Эмилио. Затем облученные вещества испытывались на радиоактивность при помощи счетчика Гейгера. Радиации источника нейронов, достигнув счетчиков, могла исказить измерения, поэтому кабинет, где вещества облучались, и комната, где стояли счетчики, находились в противоположных концах длинного коридора.

Иной раз радиоактивность, сообщенная какому-нибудь элементу, была очень непродолжительна, и через минуту ее уже нельзя было обнаружить. В таких случаях надо было торопиться и, чтобы успеть попасть в другой конец коридора, приходилось бежать сломя голову. Амальди и Ферми гордились тем, что они бегают быстрее всех, и поэтому в их обязанности входило доставлять облученные вещества с коротким периодом полураспада из одного кабинета в другой. Они всегда бежали наперегонки, и Энрико утверждал, что он обычно обгонял Эдоардо. Энрико не любил признавать себя побежденным.

Однажды во время этих опытов некий весьма респектабельный испанский ученый в черном костюме и безукоризненно белой сорочке явился в физический корпус и заявил, что желал бы повидать «его превосходительство синьора Ферми». Эмилио Сегре, который ему случайно попался в вестибюле на первом этаже, рассеянно ответил: «Папа наверху!» И, когда тот уставился на него с недоумением, добавил: «Я имею в виду Ферми, разумеется!»

Когда посетитель поднялся на второй этаж, мимо него опрометью промчались какой-то румяный юноша и коротконогий молодой человек, оба в замызганных халатах и с какими-то странными предметами в руках. Изумленный посетитель заглянул в одну, в другую комнату, никого не нашел и пошел по коридору на площадку. И опять его чуть не сшибли с ног эти двое сумасшедших. Наконец ему попался Джан Карло Вик, изящный молодой человек с учтивыми манерами, который мечтал выдвинуться в теоретической физике. Вик не любил никакой суеты и сутолоки.

— Я ищу его превосходительство синьора Ферми, — сказал испанец, — не можете ли вы мне показать, где находится его кабинет?

Когда Вик с посетителем вышли на площадку, эти двое чудаков в третий раз промчались по коридору.

— Энрико! — окликнул Вик так громко, как только ему это позволяли его хорошие манеры. — Вот здесь синьор желает побеседовать с вами.

— Идемте! — крикнул на бегу Энрико и исчез.

Беседа происходила перед счетчиком, как, впрочем, и все разговоры Энрико со студентами и посетителями. Следя за показаниями прибора, Энрико быстро записывал цифры на клочке бумаги. Испанский гость, обманутый в своих ожиданиях, не мог скрыть глубокого разочарования.

После того как удавалось активировать то или иное вещество, физики старались определить, какой именно радиоактивный элемент они получили, и тут перед ними возникала задача — отделить активированную часть от неактивной массы. Обычные химические методы для этого не годились, потому что количество полученного радиоактивного элемента было настолько незначительно, что даже самые точные химические пробы не могли его обнаружить. Одно благоприятное условие позволяло произвести это отделение. Когда радиоактивные атомы какого-нибудь элемента попадают в раствор, содержащий тот же элемент в неактивной форме, они следуют за ним при химическом разделении. Например, наши физики бомбардировали нейтронами железо и обнаружили, что некая часть его стала радиоактивной. Исходя из предположения, что полученный из железа радиоактивный элемент, вероятно, уже не железо, а один из элементов, близких ему по периодической таблице, они добавили к раствору железа в азотной кислоте понемногу солей хрома, марганца и кобальта. Затем произвели химическое разделение обычным способом и активность выделенных элементов проверили счетчиком Гейгера. Активность показывал марганец, поэтому можно было предположить, что при бомбардировке железа нейтронами оно превращается в марганец.

Когда они в ходе своих экспериментов дошли наконец до последнего элемента периодической таблицы — урана, атомное число которого 92, и начали бомбардировать его нейтронами, они обнаружили, что он активируется, но при этом получается не один элемент и что по крайней мере одни из полученных радиоактивных продуктов нельзя отнести ни к каким из существующих элементов, близких к урану. Теоретические соображения и химический анализ указывали на то, что среди продуктов распада урана, по-видимому, имеется новый элемент с атомным числом 93, элемент, на земле не существующий, поскольку он неустойчив.

Первое свое сообщение об этом наши физики послали в «Ричерка шелтифика» в мае 1934 года; это было не сообщение об открытии нового элемента, а скорее подробный отчет о найденных ими данных, указывающих на возможность получения такого элемента.

4 июня сенатор Корбино произнес речь на королевской сессии Академии Линчеи в присутствии его величества короля. Сделав обзор современного состояния физики, он перешел к подробному описанию опытов, производимых в Риме. Он всегда был блестящим оратором, но на этот раз он говорил страстно, с энтузиазмом, потому что он действительно гордился своими «мальчуганами», как он называл этих молодых физиков. Зал слушал его с напряженным вниманием. Когда он рассказывал об опытах с ураном и о возможном создании элемента 93, он признал вполне уместной осторожность Ферми, который, прежде чем официально заявить о своем открытии, считал необходимым продолжить исследования и провести еще ряд опытов. Но затем он добавил: «По этим успешным опытам, за которыми я слежу ежедневно, я полагаю себя вправе заключить, что этот элемент уже получен».

На другой же день после выступления Корбино фашистская пресса подняла трезвон о «культурных завоеваниях фашизма», об «огромном вкладе итальянских ученых» в физику, который еще раз «доказывает, что Италия при фашистском строе снова выступает в своей древней исторической роли учителя и представляет собой ведущую силу во всех областях».

Вполне понятно, что в выступлении Корбино газетчиков больше всего привлекли слова о создании нового элемента. Какая-то низкопробная газетенка довралась до того, что объявила, будто Ферми поднес королеве Италии маленький флакончик с элементом 93.

Энрико был очень обеспокоен. Он был против всякой шумихи. Ему не понравились уверения Корбино об открытии элемента 93. Он считал, что, как бы там ни было, оповещать об этом широкую публику преждевременно. Это можно было бы сделать только после исчерпывающего научного отчета, и никак не раньте; он опасался, что ученые в других странах будут обвинять его в опрометчивости и легкомыслии.

Я старалась успокоить его, говорила, что это заявление об элементе 93 исходит от Корбино, а не от него, следовательно, никто не может его обвинять. Но Энрико, как всегда, оказался прав. В заграничной прессе появились сенсационные сообщения о речи Корбино. «Нью-Йорк таймс» напечатала статью на двух столбцах с заголовком в две строки: «Итальянец, бомбардируя уран, получил элемент 93». Одна итальянская газета перепечатала сообщение из Лондона: «Известие из Рима об искусственном получении нового элемента… вызвало огромный интерес в научных кругах… Английские ученые воздерживаются от каких-либо выводов до получения дальнейших подробностей о работе академика Ферми, а до тех пор не считают возможным согласиться с предположением, высказанным сенатором Корбино в Академии Линчеи».

Эта короткая заметка ужасно расстроила Энрико. Он прочел ее вечером, а ночью разбудил меня, что совсем не было в его привычках и правилах, и сказал мне с глубоким огорчением, чуть ли не со слезами в голосе, что сейчас вся его репутация ученого поставлена на карту.

— Но разве ты ничего не можешь сделать? — спросила я. — Разве нельзя поместить в печати какое-нибудь объяснение?

— Посоветуюсь утром с Корбино, — сказал Энрико. Это было так похоже на него. Так или иначе Корбино, пусть даже невольно, был причиной создавшегося положения, но это никак не испортило отношения к нему Энрико. Он ценил в Корбино острый критический ум, честность и прямоту ученого. Корбино был для него «маэстро», у которого всегда можно получить разумный совет, основанный на глубоком знании человеческой природы, на тонкой проницательности, на широком личном опыте. Когда Энрико нуждался в помощи, он всегда обращался к Корбино; так и на этот раз он решил обратиться к нему.

На следующее утро он и Корбино послали заметку в газету, где, в частности, говорилось:

«В публике распространилось превратное толкование выступления сенатора Корбино… Мои исследования показали, что… многие элементы после бомбардировки нейтронами превращаются в другие элементы, обладающие радиоактивными свойствами… Поскольку уран является последним элементом атомного ряда, можно предположить, что полученный элемент окажется следующим в ряду, то есть элементом 93… Однако, как это ясно указывалось в выступлении сенатора Корбино и в предварительных сообщениях, опубликованных в научных журналах… потребуется еще немалое количество тщательнейших исследований, прежде чем получение элемента 93 можно будет считать доказанным… Во всяком случае, главная цель наших исследований заключается не в том, чтобы получить новый элемент, а в том, чтобы изучить явление в целом».

Споры вокруг элемента 93 разгорались, общее мнение колебалось то в одну, то в другую сторону по мере того, как физики разных стран то подтверждали, то опровергали это открытие.

Вера Корбино в его «мальчуганов» оставалась непоколебимой, так же как и его уверенность в том, что они первые сумели получить новые элементы. За месяц до своей смерти он сказал в одном из своих выступлений, опубликованном в «Нуова антолоджиа»: «Это открытие подвергали сомнению, что было по меньшей мере легкомысленно… Однако недавно в Берлине два крупнейших специалиста в радиохимии, Лила Мейтнер и Отто Ган, полностью подтвердили открытие Ферми. Поэтому сейчас можно снять все оговорки, сделанные автором открытия в 1934 году». Но последнее слово об элементе 93 еще не было сказано.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.