История атомной бомбы - Хуберт Мания

Но если для нового тринадцатиминутного атомного ядра место перед ураном с порядковым числом 92 бесспорно исключено, то из имеющегося опыта можно сделать вывод, что Ферми открыл неизвестный элемент с порядковым номером 93, за ураном, а также за рамками природы. Первый химический элемент, произведенный руками человека? Шестнадцатого июня в специализированном журнале «Природа» должна появиться статья Ферми со скромным названием «О возможном производстве элементов с порядковым числом больше 92». Однако когда Орсо Марио Корбино, экзальтированный директор Физического института в Риме, на двенадцать дней раньше публикации заявляет как о свершившемся факте о чреватом славой открытии так называемых трансурановых элементов в его институте, у Ферми холодеют ноги. Загадочный термин «трансураны» тотчас же подхвачен мировой прессой и подается как сенсация. Сам бы он, говорит Ферми на срочном совещании со своим институтским шефом, не рискнул сделать такое рискованное заявление, пока не исключены все ошибки. И вскоре следует совместное заявление Корбино и Ферми — весьма сдержанное. Мол, следует еще провести «множество тщательных опытов, прежде чем создание элемента 93 можно будет считать доказанным».

Этого требует и женщина-химик Ида Ноддак из Германии. Она, судя по всему, не собирается взмывать вместе со всеми на волне воодушевления трансуранами и критикует методы доказательств Ферми как ненадежные. Она упрекает группу из Рима в том, что сравнение их новонайденного радиоактивного вещества с известными элементами было проведено недостаточно основательно. Почему сравнение произвольно и преждевременно оборвано на свинце? Раз уж в случае с трансуранами речь заходит о новаторском утверждении, Ферми тем более следовало сперва исключить и остальные элементы — если понадобится, вплоть до водорода.

В поиске новых элементов Ида Ноддак знает толк. В 1925 году она, совместно с мужем Вальтером Ноддаком, идентифицировала элемент с порядковым числом 75 и назвала его рений, увековечив свою рейнскую родину. В 1932 году она впервые была выдвинута на Нобелевскую премию по химии и в нынешнем году опять могла питать надежды. Чтобы подчеркнуть, что заключение Ферми, будто он нашел элемент с порядковым числом 93, не является единственным выводом из эксперимента, Ида Ноддак делает в авторитетном журнале «Прикладная химия» от пятнадцатого сентября 1934 года смелое альтернативное предложение. Дескать, пусть до сих пор при обстреле тяжелых элементов альфа-лучами происходили ядерные превращения, допускавшие возникновение лишь соседних элементов. Но ведь можно «точно так же принять, что при этом новом методе разрушении ядер нейтронами произойдут и существенно иные "ядерные реакции", чем наблюдались до этого... Вполне допустимо представить, что при обстреле тяжелых ядер нейтронами эти ядра распадутся на несколько крупных обломков...».

«Расщепление» ядра урана на «несколько крупных обломков». Она даже выделяет курсивом решающую часть этой провокации, словно вознамерившись спустить нерадивых итальянцев вниз по ступеням периодической системы в область средних порядковых номеров между сорока и пятьюдесятью — там пусть и собирают обломки ядра урана. Например, двумя такими крупными фрагментами могли быть кадмий (48) и рутений (44), вместе они дают 92, порядковый номер урана. Или серебро (47) и родий (45). Или ксенон (54) и стронций (38). Как же Ферми и его группа могут исключить эти возможности, если они оборвали свои сравнения на свинце с порядковым номером 82? Однако выступление Иды Ноддак безжалостно игнорируется. Ферми даже готов бы и принять критику Ноддак в адрес его химического анализа, но вот уж ее интерпретация ядерной реакции урана звучит на слух римских экспериментаторов совершенно нелепо. Не он ли сам бомбардировал нейтронами именно все элементы по очереди, всегда откалывая от них лишь минимальные фрагменты? И теперь с чего бы вдруг самый тяжелый элемент должен развалиться на крупные обломки? Это не похоже на правду.

В октябре 1934 года, через четыре недели после выпада Иды Ноддак, секстет Ферми продолжает свои опыты облучения, чтобы выстроить шкалу активируемости ядер. Делая замеры при облучении серебряного цилиндра, стоящего на деревянной столешнице, они странным образом отмечают более высокую радиоактивность, чем у того же цилиндра на мраморной плите. Неужто разные материалы могут как-то влиять на поток нейтронов? В то время как все сотрудники грешат на неисправность приборов, Ферми зацикливается на этом странном феномене и последовательно изменяет порядок эксперимента. Утром двадцать второго октября он только собрался вставить между источником нейтронов и серебряным цилиндром тщательно отшлифованный по его указаниям клин из свинца, как вдруг ни с того ни с сего передумал в пользу парафина — как выяснилось впоследствии, это было ничем не объяснимое наитие, одно из его знаменитых решений con intuito fonnidabile, как сам он охотно называет это: по чудовищной интуиции.

На сей раз эта «чудовищная интуиция» приводит к открытию, имеющему богатые последствия, Лаура Ферми описывает это так: «Они взяли большой блок парафина, сделали в нем выемку, вставили туда источник нейтронов, облучили серебряный цилиндр и поднесли его к счетчику Гейгера, чтобы измерить его активность. Счетчик бешено затикал. По всему физическому корпусу разносились вопли: "Фантастика! Невероятно! Черная магия!"». Парафиновый фильтр увеличил эффект облучения в сотни раз. Видимо, парафин каким-то образом ускоряет нейтроны — гласит первая гипотеза. Пообедав и вздремнув, Ферми выкладывает прямо противоположное объяснение. Парафин имеет высокое содержание водорода. А поскольку атомы водорода представляют собой чистые протоны, то нейтроны, пролетая через парафин, сталкиваются со множеством протонов, прежде чем достигнут серебряного цилиндра. Поскольку нейтрон имеет почти ту же массу, что и протон, он при столкновении теряет энергию и затормаживается. Но именно такой — замедленный — нейтрон теперь столкнется с ядром серебра и взорвет его с большей вероятностью, чем более быстрый нейтрон. Замечательная жена Ферми объясняет это явление на примере мяча для гольфа, который лежит в трех метрах от лунки. В лунку вкатится только медленный мяч. А с размаху ускоренный — пролетит над ней. Также и деревянная столешница в лаборатории, по-видимому, тормозит нейтроны эффективнее, чем мраморная плита.

Итак, если атомы водорода в парафине замедляют нейтроны и тем самым усиливают искусственно вызванную радиоактивность серебра, то эксперимент с водой просто напрашивается. В тот же вечер эта лежащая на поверхности идея претворяется в жизнь. Все имеющиеся в лаборатории сосуды кажутся впавшей в эйфорию группе недостаточно большими, чтобы вместить затребованное Ферми «изрядное количество воды». И тут кто-то вспоминает про искусственный пруд, который хозяин Корбино обустроил в саду Физического института среди клумб и миндальных деревьев. Недолго думая, секстет ненадолго погружает в пруд источник нейтронов и серебряный цилиндр. Первая гипотеза Ферми, похоже, подтверждается, ибо и в воде активность серебра сильно возрастает. Медленные нейтроны — явно ключ к большему выходу искусственно произведенного радиоактивного вещества. Это новое знание позволит в будущем заменить дорогие радиоактивные вещества в медицине и в промышленном производстве на искусственные. Эмигрировавший в 1933 году в Англию немецко-еврейский физик Ганс Бете нахваливал Италию за ее изобилие мрамора и высказал подозрение, что медленные нейтроны могли быть открыты лишь на родине Ферми. В Америке, мол, все опыты проводились бы «на деревянных столах, и никто бы ни до чего такого не додумался».