История атомной бомбы - Хуберт Мания

Ферми — прирожденный вожак, именно он определяет в компании, кому что делать, и ему все доверяют. Его серо-голубые глаза сияют радостью. Он основательно думает, прежде чем что-то сказать. Наверное, поэтому его суждения всегда разумны и справедливы. Его спортивное честолюбие непомерно. В походе он водружает себе на плечи самый тяжелый рюкзак, и чем круче подъем, тем одержимее он стремится опередить и оставить далеко позади себя всех. Вдвоем с другом Франко Разетти они ради удовольствия заучивают энциклопедические сведения из далеких им областей знания, чтобы произвести на друзей впечатление учеными диалогами и задать им каверзные вопросы, на которые обе эти ходячие энциклопедии сами же и отвечают, исполненные гордости, донимая невежд пристрастием к деталям. Преподавая в Римском университете, Ферми и Разетти сразу же получили прозвища. Ферми — это Папа, а Разетти — Кардинал. Манера Ферми передавать знания — от души и играючи — делает его любимым преподавателем вуза.

Хотя супруги Жолио открыли искусственную радиоактивность при помощи альфа-частиц, однако эти снаряды, пролетая через атомы мишени, тормозятся электронами. Большинство из-за этого так и не достигает ядра. Кроме того, они слишком слабы, чтобы расщепить атомное ядро тяжелого элемента. Когда Энрико Ферми весной 1934 года берется за исследование искусственной радиоактивности, о существовании нейтрона как электрически нейтральной частицы известно уже два года. Теоретически нейтроны должны бы пронизывать атом, не испытывая торможения, и быть в состоянии расщепить ядро. Но никто еще не пытался испробовать это всерьез.

Лео Силард хотя и думает над этим и уже воображает результаты, но в его распоряжении нет университетской лаборатории, а потенциальные меценаты так и не заразились его желанием исследовать ядерные цепные реакции посредством бомбардировки нейтронами. Оппенгеймерская «жертва отравленного яблока» Патрик Блеккет, который только что забрал Макса Борна в Кембридж, не оставляет Силарду надежды на поддержку в Англии. Безумцам его калибра с дорогостоящими идеями можно было бы сдвинуть свою карьеру с места разве что в России. Там для государственных физиков созданы райские условия. А пока Силард стучится во все двери и пожимает руки направо и налево, Энрико Ферми не останавливается перед тем, чтобы на деле воплотить игру ума Силарда и методично обстрелять нейтронами все девяносто два элемента. С той разницей, что итальянец при этом не думает о цепной реакции и о получении атомной энергии, а надеется лишь на углубленное понимание процесса искусственно вызванной радиоактивности.

В марте 1934 года он берется по своей инициативе за геркулесову задачу: исследовать все химические элементы на предмет искусственной радиоактивности. Его сотрудник Эмилио Сегре назначается главным закупщиком. В кармане у того всегда с собой неслыханный бюджет в 20 000 лир — около 1000 долларов, — когда он направляется с корзинкой в свой любимый магазин товаров для химиков и закупает там более редкие элементы, чем имеются в запасе на полках института Ферми. В это же время Ферми приходится заняться приборостроением, поскольку счетчики Гейгера не так-то просто раздобыть даже в 1934 году. А ему для обнаружения продуктов распада требуется сразу полдюжины приборов. Но еще важнее смастерить подходящий источник нейтронов. Ему помогает само «Божественное провидение». Оно является ему в образе профессора Джулио Чезаре Трабаччи. Он директор отдела здравоохранения и за свою легендарную готовность прийти на помощь снискал это прозвище — в Италии граничащее с кощунством.

В подвале Физического института стоит сейф, в котором Трабаччи хранит один грамм радия, предоставленный процессу распада. Энрико Ферми получает разрешение откачивать из бронированного шкафа возникающий при этом радон через систему стеклянных трубок. Радиоактивный газ попадает для очистки в специальный аппарат. Оттуда его берут для наполнения стеклянных ампул длиной один сантиметр, в которых находится небольшое количество порошка бериллия. Наполнение ампул — процесс деликатный. Тонкие трубочки иной раз нечаянно лопаются в пальцах сотрудников Ферми. Но если удается их запаять, источник нейтронов в течение нескольких дней — в соответствии с коротким периодом полураспада радона — фонтанирует достаточно сильно, чтобы провести эксперимент. А когда запаянному радону выходит срок, его альфа-частицы заставляют бериллий испускать миллион нейтронов в секунду. Ферми действует методично и вначале бомбардирует водород, легчайший элемент — без успеха. Также и в следующих элементах таблицы периодической системы — литии, боре, азоте — ничего не происходит. Только у фтора, девятого элемента, ему удается вызвать искусственную радиоактивность. До первой публикации результатов Ферми и его команда добились успеха у 47 из 68 исследованных к тому времени элементов. Так, например, облучаемое железо с порядковым номером 26 превращается в марганец, который в периодической системе занимает номер 25. И возбужденный кремний (14) становится искусственным ядром алюминия (13). Бросается в глаза тенденция оставаться в ближайшем соседстве.

Кто бы мог подумать, что спортивное честолюбие пригодится и в экспериментах. Поскольку выясняется, что некоторые радиоактивные продукты распада уже через минуту своего существования еще раз претерпевают превращение, а потом могут стать и необнаружимыми. Чтобы все-таки подтвердить радиоактивный процесс в облученном веществе, нужно поднести его к счетчику Гейгера непосредственно после бомбардировки нейтронами. Но счетчик непременно должен стоять на достаточном удалении от источника нейтронов, чтобы не регистрировать еще и излучение радона-бериллия, фальсифицируя тем самым результаты. Решить эту дилемму в Физическом институте Римского университета можно,только если разнести в противоположные концы коридора на втором этаже помещение для облучения и помещение для измерения. А это означает: быстрейшие бегуны группы Ферми мчатся с облученным материалом вдоль по коридору к счетчикам Гейгера, чтобы успеть идентифицировать короткоживущие продукты распада. Бегает главным образом начальник собственной персоной, поскольку считает себя непобедимым в спринте. Эдоардо Амальди, который в Лейпциге учился у Петера Дебая, коллеги Гейзенберга, утверждает о себе то же самое и при случае вызывает Ферми на состязание по коридору.

Лаура Ферми описывает посещение института одним испанским аристократом, который с благоговейным трепетом высказывает желание поговорить с «Его превосходительством Энрико Ферми» — и слышит в ответ: «Папа наверху». Когда он поднялся на второй этаж, мимо него, осклабившись, промчались два типа в грязных развевающихся халатах, с шелестящей серебряной фольгой в руках, под вопли коллег-болельщиков. Каков же был ужас посетителя, когда в измерительном помещении один из потных спринтеров как раз и оказался «Его превосходительством» — титул, которым его сподобил Бенито Муссолини и которым он не так уж и гордился. Разговор с испанцем проходил между считыванием показаний счетчика Гейгера и новой пробежкой Папы по коридору — вот этот титул, возникший из дружеской шутки, нравился Ферми куда больше.

Первую из своих десяти статей об экспериментах с нейтронами Энрико Ферми публикует в марте 1934 года. А летом его результаты становятся главной темой разговоров среди физиков и химиков во всем мире. Особенно пристально методы Ферми изучаются в Далеме. В конце летнего семестра группа Ферми успешно бомбардировала нейтронами и самый тяжелый и последний элемент в таблице периодической системы. В ядре урана теснятся 92 протона и 146 нейтронов. До сих пор альфа-лучи были бессильны против этой плотной скученности положительно заряженных и нейтральных ядерных частиц. После облучения нейтронами Ферми, к своему удивлению, находит сразу пять новых радиоактивных изотопов с периодом полураспада от десяти секунд до девяноста минут. Субстанция, исследованная им основательнее прочих, имеет период полураспада тринадцать минут, однако после химического анализа ей не достается места в непосредственном соседстве с ураном. Экскурсия «по окрестностям» приводит Ферми на десять ступенек ниже — до свинца с порядковым числом 82. Спускаться еще ниже, по его мнению, не стоит, поскольку все предыдущие опыты с нейтронным обстрелом показали, что активированные ядра превращаются в элемент, расположенный в таблице непосредственно рядом с элементом — до или после него.