Золотой ключик вместо снарядов
1. Теоретик разочаровывается в теории
Энрико Ферми, тридцатидвухлетний итальянский физик, в зимние каникулы 1933/34 учебного года поехал с семьёй в Доломитовые Альпы.
Он любил эти горы. Он чувствовал себя здесь превосходно. Здесь воздух был так удивительно вкусен, снег так ослепляюще чист, даль так проникновенно прозрачна, а ночные звёзды так ярки и так крупны, что хотелось по-мальчишески скакать (что он с успехом и проделывал) и говорить не формулами, а стихами (стихи, впрочем, даже и в горах удавались меньше, чем формулы). К тому же с этим районом голубых ледников, высоких вершин и бурных ручьёв Ферми связывали приятные личные воспоминания: здесь он сдружился с красивой и умной девушкой Лаурой Капон, пять лет назад ставшей его женой, здесь открыл в себе незаурядные способности скалолаза и талант горнолыжника и только здесь по-настоящему проявилось его дарование незаурядного отца: в Риме всегда не хватало времени на возню с трёхлетней очаровательной Неллой, а в горах он таскал её на шее, и она скорей уставала понукать его, чем он — прыгать по её командам.
А когда Нелла спала или её забирала няня, Энрико с Лаурой становились на лыжи и старались побить рекорды: он — по скоростному спуску, она — по частым падениям. И её восхищало, что он так лихо мчится к ней по ужасной крутизне, а ему нравилось поднимать её после падений и заботливо дознаваться, не ушиблась ли она. Он, правда, при этом укорял её в трусости и нежелании овладеть несложным искусством слаломиста, но нежность и испуг за неё в его голосе, когда он, отряхивая снег с её костюма, выговаривал ей, были Лауре дороже любых личных спортивных рекордов.
— Грустно, что зимние каникулы так коротки,— пожаловалась она как-то вечером.— В Риме ты опять погрузишься в свои бесконечные вычисления.
— Я теоретик, — сказал он задумчиво. — В последний раз я что-то мастерил руками лет пятнадцать назад. — Он поглядел на опечаленное лицо Лауры и шутливо добавил: — Но меня не очень тянет к новым темам. Так что не бойся, что я опять с головой уйду в математику.
Но она ничего не имела против его занятий теоретической физикой. Лаура хотела лишь, чтоб он отдыхал от вычислений не только во время отпуска, но и дома, в обычные вечера. И ещё она мечтала — но это были очень уж затаённые мысли,— чтобы он её не вовлекал в штудирование физики: уравнения Максвелла и Шрёдингера ей не давались, а добрый в остальном Энрико тут проявлял несгибаемую жёсткость: его жена должна разбираться и в электродинамике, и в квантовой механике не хуже его самого, так он твердил ежедневно. Она слишком любила его, чтоб доказывать свою неспособность к науке. И скрывала, как ей трудно.
Лаура видела, что последняя работа, посвящённая бета-распаду, буквально вымотала его силы. Если прежнюю, принёсшую ему известность статью о законах поведения идеального одноатомного газа он писал с увлечением, то эту — математические закономерности превращения протонов в нейтроны, а нейтронов в протоны — он заканчивал через силу, и только бычье упрямство, никогда не покидавшее Энрико, заставляло его всё снова и снова возвращаться к столу. Лаура временами начинала ненавидеть эти странные новые частицы, нейтроны и нейтрино, заставившие Энрико с таким напряжением трудиться. Он слишком увлекался новинками науки, это было вредно для его здоровья. Она ловила себя на том, что с беспокойством ожидает сообщений из других стран о новых открытиях в физике: Энрико с жадностью набрасывался на научные журналы — он не просто желал быть в курсе чужих исследований, он жаждал немедленно включиться в них, ответить на чужие достижения своим участием. Добром это кончиться не могло.
На Сольвеевском конгрессе она впервые заметила странности в поведении Энрико. Ах, какая это была для неё радость, когда мужа пригласили на форум виднейших учёных мира поговорить о проблеме атомного ядра! Пришло настоящее признание, Энрико официально включён в группу самых ярких научных светил. Так расценила приглашение она, такого же мнения придерживались все друзья. Энрико взял Лауру с собой в Брюссель. Она предвкушала торжество от признания его заслуг, радость от встреч со знаменитостями, праздничные вечера и приёмы.
Поначалу ожидания осуществлялись. И знаменитостей было полно: каждый участник конгресса являлся крупной величиной в науке, а над такими, как Резерфорд, или Бор, или Мария Кюри, сияли нимбы мировой славы. И все они предупредительно раскланивались с Энрико, крепко жали ему руку.
И вечера и официальные приёмы были великолепны. Лаура познакомилась с Елизаветой, королевой и скрипачкой, танцевала на балу с самим королём Альбертом, мужем Елизаветы, — король неплохо вальсировал и сыпал любезностями не хуже простого кавалера. И туалеты Лауры, спешно изготовленные на все сбережения Энрико, не потерялись среди туалетов других профессорских жён, хотя, естественно, уступали нарядам придворных дам. И хоть помятые пиджаки и не слишком выутюженные брюки иных мировых научных светил и выпадали из пышности общего ансамбля, к Энрико это не относилось, она не позволила бы мужу появиться на балу или на заседании в неряшливом костюме. Казалось, всё было хорошо.
А Энрико замыкался в себе и мрачнел. Он без охоты позировал налетавшим отовсюду репортёрам, а если и попадал в группу фотографируемых, то прятался за чьими-то спинами. Лаура вдруг обнаружила, что конгресс Сольвея, знаменовавший международное признание научного значения Энрико, причиняет ему скорее досаду, чем радость. Она пыталась допытаться, что с ним, но Энрико отмалчивался или раздражался.
И только здесь, в Доломитовых Альпах, в тихие вечера, когда Нелла спала, а она с Энрико выходила погулять на ночном воздухе, Лаура стала понимать, какое недовольство собой породил в нём Сольвеевский конгресс. Он и вправду безмерно устал от своих исследований, но странной усталостью. Она показалась Лауре надуманной. Энрико изнемог не от умственного напряжения. Он устал от своих успехов. Его не устраивала приобретённая известность. Он страдал от того, что превратился в научное светило. Он светил отражённым светом, вот что его угнетало. Ему тридцать два года, Вернер Гейзенберг в этом возрасте стал нобелевским лауреатом, а он, Энрико? Что он? Он поднимается на горные вершины науки, всё верно, но по тропкам, проложенным другими.
Они шли по тёмной улице горного посёлка, когда Энрико впервые заговорил о том, что его тайно мучает. Они остановились на краю обрыва. В тёмной глубине призрачно сияли снега, завалившие ущелье, сумрачно посверкивали грани ледника. Над головой перемигивались мохнатые звёзды, на юге поднимался огромный Орион — ещё нигде Лаура не видела такого яркого неба. Но она не поднимала головы. Звёзды отвлекали от серьёзного разговора. Она старалась переубедить Энрико.
И она с волнением говорила о том, что он напрасно умаляет свои свершения. Разве ещё студентом он не стал самым крупным знатоком теории относительности в Италии? Разве его, как молодого выдающегося учёного, не послали стажироваться в прославленный Гёттинген к Максу Борну и Джеймсу Франку? И разве на его первые работы не обратил внимание Пауль Эренфест? И разве Эренфест не пригласил потом Энрико к себе в Лейден? И разве теория, разработанная Энрико, не называется теперь «статистикой Ферми»? А то, что он известен как один из лучших знатоков квантовой механики на всём земном шаре! Молодые учёные называют Энрико «папой», ибо считают его в науке непогрешимым, как римского папу в богословии,— это ли не признание? Чего ещё желать?
— Ты просто очень устал,— говорила она.— Тебе надо отдохнуть от науки, несколько месяцев, а то и лет заниматься одним преподаванием.
Он любовался Орионом, всё выше поднимавшимся на бархатно-тёмном небе, озарённом лихорадочно пылающими звёздами. В углу Ориона сверкал красноватый Бетельзейзе, на другом углу звёздного четырёхугольника исторгался ослепительно белый Ригель, цепочка прекрасных звёзд перепоясывала туловище древнего беотийского охотника Ориона, сперва ослеплённого и убитого завистливыми богами, а после смерти вознёсшегося на небо прекраснейшим из созвездий. А левее и ниже Ориона блистала, переливалась, мятежно меняла свои цвета первая звезда неба — изумительный Сириус. Энрико думал о том, что мог бы стать таким же Сириусом на небосклоне науки, а не стал. И, может быть, уже не станет! Тридцать два года есть тридцать два года. Истинные гении в таком возрасте завершают, а не начинают.
И так как он был до педантичности последовательным, то не ограничился тем, что высказал Лауре свои печали, но опроверг каждое её утешение, горячим её доказательствам противопоставил холодные аргументы.
Да, конечно, ещё студентом он напечатал много работ по принципу относительности, около двадцати исследований по этой теории он мог бы насчитать за собой сегодня. А что толку? Разве хоть одна из его статей может быть поставлена вровень с работами самого Эйнштейна? Правильно, его когда-то премировали за успехи в учении годичной командировкой в Гёттинген. Но он потерялся там среди крупных фигур, его никто не заметил в кругу блистательных Борна и Франка, Паули и Гейзенберга, Иордана и Дирака. А в статистике, носящей его имя, он с успехом применил к некоторым атомам «запрет» Паули, по которому каждый электрон имеет своё особое квантовое состояние. Но «запрет» придумал не он, это гениальное открытие Паули, он только воспользовался чужой идеей, хотя и вполне мог бы совершить такое открытие самостоятельно!
А если говорить о его последней работе, то и здесь он шёл по дорогам, проложенным другими. Он соединил в математической теории нейтрино, найденное Паули, нейтрон, открытый Чедвиком, и протон, давным-давно обнаруженный Резерфордом. И когда его называют в Риме «папой» квантовой механики, то этим признают его лишь хорошим истолкователем, а не создателем. Квантовую механику разработали Бор и Гейзенберг — творцы, а не продолжатели, как он. И когда на конгрессе он встречался с этими людьми, с Резерфордом, и Бором, и Гейзенбергом, он опускал голову, так ему становилось совестно, что он не такой, как они, и они все понимают это.
— Ты преувеличиваешь! — запротестовала Лаура.— Ты всё безмерно преувеличиваешь, Энрико! Неужели ты не видел, с каким почтением к тебе относятся?
— Может быть, я и преувеличиваю,— сказал он со вздохом.— Конечно, мне выказывали уважение. Но вот я слушал этих молодых французов... Жолио на год старше меня и Гейзенберга, мы начинали в науке одновременно. Мейтнер и Лоуренс опровергли работы супругов Жолио, я видел, как они подавлены,— и завидовал им!
— Завидовал их неудаче? — с удивлением спросила Лаура.
— Завидовал тому, что они экспериментаторы, а не теоретики. И не мог отделаться от мысли, что нечто важное они нашли, хоть и не смогли убедить конгресс. В теории каждый этап вычислений виден полностью, в эксперименте неизвестное нужно ещё уловить. Эксперимент загадочней вычисления. Меня тянет к эксперименту.
— Тебя всегда тянуло, к загадкам, но ты находил их в теории, а не в эксперименте,— возразила она.— Хороший отдых — вот всё, что тебе требуется,— с убеждением повторила Лаура.
Лаура вскоре убедилась, что Энрико точнее поставил диагноз своему заболеванию, чем она.
Результаты этого внезапно одолевшего его чувства были очень важны для него самого и значительны для науки.
2. «Мальчуганы» сенатора Корбино углубляются в недра атома
Во второй половине января 1934 года Ферми возвратился в Рим. Зимние каникулы кончились. Пора было приступать к чтению лекций на физическом факультете университета, а также к дальнейшему развитию интереснейших исследований сверхтонкого строения атома и радиоактивного распада ядра, то есть тех проблем, которые сделали известной «римскую школу теоретической физики», руководимую Ферми.
Так, во всяком случае, считали все видные деятели этой «римской теоретической школы»: двадцативосьмилетний Эмилио Сегре, прозванный за свою вспыльчивость и резкость «василиском»,— он недавно напечатал совместное с Ферми исследование о переходах электронов с одного «подуровня» на другой и жаждал продолжить так успешно начатые работы; и двадцатишестилетний «херувимчик» Эдоардо Амальди, верный ассистент и поклонник Энрико; и язвительный Франко Разетти, друг Ферми ещё со студенческой скамьи, человек универсальных знаний и такого же всестороннего сарказма, всевластный «кардинал» при непогрешимом «папе квантовой механики».
Правда, широта интересов молодых сотрудников Ферми была так велика, что они давно подумывали, не следует ли соединить теоретические изыскания с экспериментальными работами. Такое сочетание, с увлечением рассуждали они между собой, придало бы особый блеск их «школе»: ведь в мире почти нет теоретиков, которые одновременно были бы и экспериментаторами,— они могли бы стать первыми.
И для осуществления этих своих мечтаний они добросовестно изучали трудное искусство эксперимента: Франко Разетти весь 1931 год проработал у Лизы Мейтнер в Берлине, Сегро побывал в лабораториях в Гамбурге и Амстердаме, Амальди — в Лейпциге. Вся эта практическая подготовка велась к тому, чтобы наладить в Риме спектроскопические работы. Дальше экспериментов по спектроскопии никто из сотрудников Ферми и не загадывал.
И ещё меньше способен был догадаться, что вся устоявшаяся ориентация «римской школы» может внезапно круто перемениться, её высокий покровитель — декан физического факультета, профессор и сенатор Орсо Марио Корбино. Это он, толстый, живой, доброжелательный сицилианец Корбино, десять лет назад угадал в застенчивом юнце задатки научного гения и буквально в пух и прах расшибался, чтоб перетащить Ферми в Рим, облечь его в профессорскую мантию и обеспечить молодого профессора толковыми ассистентами, этими самыми Разетти, Сегре и Амальди, а после того, как проблема ассистентов была решена,— и студентами, что было ещё труднее, ибо вначале на четырёх преподавателей теоретической физики приходилось всего два ученика. И это он, пламенный южанин Корбино, с восторгом встречал каждую статью своих «мальчуганов», иначе он их и не называл, и горячо доказывал всем, кто его слушал — а Орсо Марио Корбино умел заставить себя слушать,— что к Италии возвращается авторитет мирового центра физической науки, утраченный со времён печальной памяти процесса над Галилеем, и что возрождение былой итальянской научной славы дело рук его «мальчуганов», его «папы» Ферми с «кардиналами» и «василисками».
— Что нового? — поинтересовался Ферми у своих помощников, когда появился в университете.
Новости в Риме были такие: погода весь январь стояла отвратительная, «дуче Муссолини» произнёс очередную свирепую речь, пришёл свежий номер докладов Французской Академии наук с сообщением о новых экспериментах супругов Жолио-Кюри.
Ферми унёс журнал к себе в кабинет. Он пробежал глазами короткую заметку от 15 января 1934 года, откинулся в кресле, размышлял...
Итак, свершилось! Парижские физики не только доказали свою правоту, но и продвинулись дальше! Таинственные процессы в атомном ядре, до сего дня почти не подвластные человеку, становятся сферой его влияния, так бы это назвали дипломаты. Человек уже не только способен со стороны наблюдать радиоактивный распад, но и может вызывать его искусственно. Барьеры, защищавшие атомное ядро, поддались наконец бомбардировке тяжёлыми снарядами альфа-частиц!
Он, Энрико Ферми, создал теорию обычного радиоактивного бета-распада, супруги Жолио-Кюри искусственно сотворили радиоактивный распад, ещё неслыханный, даже не предсказанный — распадаются уже не одни тяжёлые, но и лёгкие ядра, и распадаются с испусканием позитронов, которые до этого находили лишь в космических лучах, а не на Земле. Что остаётся ему, Энрико Ферми? Снова подводить математические основания под чужие открытия?
И он вышел к своим помощникам такой взбудораженный, что все сразу поняли: у руководителя возникли какие-то планы. Чем же они будут заниматься? Углублением теории сверхтонкого строения атома или математическим обоснованием позитронного бета-распада, открытого французами? Или начнут, наконец, экспериментальные исследования по спектроскопии?
— Мы будем заниматься совсем другим,— ответил он.— С сегодняшнего дня мы главным образом экспериментаторы. Мы воспроизведём исследования французов, продолжим их дальше. Мы постараемся возбудить искусственную радиоактивность не только у алюминия, магния и бора, но и у других элементов, включая средние и тяжёлые.
И он спокойно выслушал посыпавшиеся возражения. Как? Они не ошиблись? Им, в Риме, воспроизвести работы парижского Института радия? Не только воспроизвести, но и продолжить дальше? Нет, это же просто смешно! С одной стороны — самый знаменитый в мире институт, первоклассная лабораторная техника, превосходно обученный персонал, уникальнейшие источники альфа-частиц. А что в Риме? Нет, пусть «папа» ответит, что у них в Риме. Жалкие учебные лаборатории, в которых не всегда поставишь и школьные опыты,— вот чем они располагают в Риме!
И где они возьмут источник альфа-частиц, ту самую пушку, из которой должны вылетать взрывающие ядро снаряды? А мишени, хотелось бы им знать? Где они раздобудут все химические элементы, которые «папа» задумал превращать из солидно стабильных, какими им непреклонно велела быть природа, в легкомысленно радиоактивные?
С обычной своей последовательностью Ферми опровергал возражения, рассеивал сомнения. Он улыбался. Он имел в запасе нечто такое, что перевешивало все неудобства экспериментов по ядерной физике в Риме. В его голове созрела одна воистину гениальная идея, и, когда он выскажет её, друзья будут покорены, сомнения их сменятся восторгом!
Да, конечно, в Риме условия хуже, чем в Париже, но кто доказал, что великие открытия происходят только в хорошо оборудованных лабораториях? И химические препараты, и радиоактивный источник достать можно, надо лишь постараться.
И, понимая, что он их ещё не убедил, Ферми с торжеством выложил свой главный аргумент:
— Опыты французов страдают важным недостатком — в качестве бомбардирующих снарядов применяются альфа-частицы, прицельность которых очень мала. Положительно заряженное ядро отталкивает положительно заряженную альфа-частицу, и лишь одна из миллиона альфа-частиц попадает в цель. Мы применим снаряды, несравненно более прицельные. Мы воспользуемся нейтронами.
Блестящая идея положила конец всем спорам. Великолепное окружение Ферми мгновенно оценило колоссальное преимущество нейтронов перед всеми другими бомбардирующими снарядами. Можно было только удивляться, что мысль применить нейтроны для ядерных реакций ещё не пришла в голову ни одному экспериментатору, но, в конце концов, это являлось частной заботой самих экспериментаторов. Римские физики не собирались подсказывать другим свои замечательные идеи. Они с энергией принялись сами осуществлять их.
Нет, это была нелёгкая задача — в считанные часы превратиться из теоретиков в экспериментаторов. Ферми быстро убедился, что важного прибора физика, работающего с атомными частицами, счётчика Гейгера — Мюллера, нет ни в лабораториях университета, ни в римских магазинах. Другого бы такое невезение обескуражило, но только не Ферми. Он смастерит счётчик Гейгера собственными руками. Разве не видел он такие счётчики в Гёттингене, в Лейдене? И разве в детстве он не увлекался изготовлением игрушечных самолётов и самоходов? Придётся вспомнить детские забавы.
Он внимательно вглядывался в рисунок. Ничего сверхъестественного: стеклянная трубочка, в неё впаять два металлических электродика, заполнить трубочку газом, подвести к электродам электрическое напряжение — и готово, счётчик функционирует.
Пришлось, правда, переломать не один десяток стеклянных трубочек, прежде чем появился первый сносный счётчик, но затем они стали удаваться один за другим. А когда Ферми заменил Франко Разетти, отлично мастерившего лабораторные аппараты, проблема регистрации радиоактивности была окончательно решена.
Сложнее оказалось решить проблему источника нейтронов. Нейтроны в лабораториях получали из бериллия: порошок бериллия бомбардировался альфа-частицами, в ответ из бериллия исторгался поток нейтронов, всё было до удивления просто. Порошкообразный бериллий Ферми достал легко. Но где, в самом деле, добыть альфа-пушку? В Париже имелся мощнейший в мире полониевый источник альфа-частиц. В Риме полония ни один химик и в глаза не видал.
Ферми направился к профессору Чезаре Трабакки, заведовавшему лабораторией министерства здравоохранения.
Лаборатория эта помещалась в том же здании физического факультета университета, а профессор Трабакки был человек с добрым сердцем и владелец богатых складов. На стеллажах у него хранились сокровища, давно уже приковывавшие к себе завистливые взгляды бедных университетских физиков: химикалии и приборы, реостаты и катодные лампы, инструменты и материалы. К нему бегали клянчить дефицитное имущество — амперметры и отвёртки, проволоку и напильники, — и он никому пока не отказывал. Синьору Трабакки нравилось, что он всем так нужен, он с охотой угождал молодым учёным, и те между собой благодарно именовали его «промыслом божьим».
И каждому в университете было хорошо известно, что в большом стальном сейфе, обшитом свинцовыми плитами, у Трабакки хранится главное его сокровище — один грамм радия стоимостью в 34 000 долларов. И этот радий испускал как раз те альфа-частицы, в которых нуждался Ферми для создания источника нейтронов.
Но даже доброжелательный Трабакки не мог ссудить физиков такой драгоценностью, как щепотка радия. Он был хранителем радия, но отнюдь не его хозяином. Чтоб выдать малую толику дорогого элемента, пришлось бы писать министру с полной уверенностью если и не в прямом отказе, то в многомесячной проволочке, а Ферми время подготовки к первому опыту исчислял днями, а не месяцами.
Ферми, однако, вовсе и не настаивал на радии. Радий в процессе своего медленного распада непрерывно исторгал газ радон, постепенно накапливавшийся в сейфе. А радон тоже испускал альфа-частицы, и даже интенсивней, чем сам радий. И радон не находился на материальном подотчёте Трабакки: профессор мог его и ссужать, и выпускать в атмосферу без последующих бухгалтерских оправданий.
Ферми договорился с Трабакки, что в железном сейфе просверлят отверстие, приварят к отверстию трубку и будут периодически отсасывать по трубке неподотчётный радон, чтобы заполнить им ампулы с порошкообразным бериллием.
Проблема нейтронной пушки, таким образом, тоже была решена.
Оставалось последнее — бомбардируемые мишени, набор химических элементов, которые из стабильных намеревались превратить в радиоактивные.
И на этом участке вскоре обозначился успех...
Добычей химических элементов занялся Эмилио Сегре, самый, вероятно, талантливый из помощников Ферми, будущий лауреат Нобелевской премии. Ферми набросал на клочке бумаги список препаратов, содержащих нужные химические элементы, и вручил список Сегре. Эмилио Сегре прихватил огромную сумку и направился в магазин Трокколи, крупнейшего в Риме торговца химикатами. Сегре твёрдо знал, что того, чего нет у Трокколи, вообще не найдёшь в Риме.
Синьор Трокколи бросил пренебрежительный взгляд на смятую бумажку, исчёрканную кривыми строчками, и обвёл рукой полки магазина:
— Смотрите и берите. И если вы чего-либо здесь не найдёте, так я просто не знаю, что вам нужно от химии.
И Сегре стал усердно наполнять свою сумку всем, что ему подавал Трокколи. А когда Сегре, сверившись со списком, назвал соли цезия и рубидия, Трокколи полез наверх, снял две запылившиеся банки, обдул их и растроганно сказал:
— Вы можете взять их бесплатно, синьор учёный. Они лежат у меня на этом месте ровно пятнадцать лет — и хоть бы раз их кто-нибудь спросил! Я просто обязан отблагодарить вас за то, что они вам понадобились.
Гордый Сегре возвращался в университет, изгибаясь под тяжестью битком набитой сумки. За один выход он добыл почти все элементы таблицы Менделеева, которые выпускала промышленность.
Правда, в сумке не было мирного элемента технеция, который самому Сегре предстояло открыть через три года, а также грозного плутония, в открытии которого он будет участвовать через семь лет. Но в тот солнечный январский день «василиск» Эмилио Сегре и не догадывался о существовании таких элементов и ещё менее мог предугадать свою будущую огромную роль в их открытии. Он шёл изнемогая, но весело напевал — труд был радостен, тяжесть приятна.
К исследованиям приступили в тот же день.
И сами эксперименты, которыми занялись римские теоретики, и методика их опытов поражали: вряд ли ещё существовала в мире лаборатория, где решились бы так внешне «несолидно» провести работы, вызвавшие подлинную революцию в физике.
Начать с того, что источник нейтронов, то есть ампулка с порошкообразным бериллием и газом радоном, находился в одном конце длинного университетского коридора, а счётчик Гейгера — в другом. Источник не мог помещаться поблизости от счётчика, так как нейтроны ионизировали воздух и это могло повлиять на показания прибора. А поскольку активность облучённых элементов временами была весьма недолгой, то экспериментаторам приходилось сломя голову мчаться с пробой в руках из конца в конец коридора и, запыхавшись, как можно скорее подносить её к счётчику, вслух высчитывая щелчки в приборе. О какой-либо медлительной вдумчивости, неторопливых измерениях в такой спешке не приходилось и мечтать.
Впрочем, физики в Риме и не стремились к медлительности в измерениях, к неспешной вдумчивости, всё это было не в их натуре.
Не стремились они также и к общепринятой обстоятельности, к педантичной перепроверке каждого измерения, к скрупулёзным уточнением запятых и сотых. Они врубались в чащу неизвестного топорами, а не манипулировали ланцетами. Они только что стали экспериментаторами, до лабораторного изящного мастерства, которое так отличало всё научное творчество супругов Жолио-Кюри, энергичным римлянам было недосягаемо далеко. Они ставили природе не хитрые, не тонко продуманные вопросы,— нет, грубо и решительно допрашивали её о предельно простых явлениях, и природа отвечала с той же простотой и решительностью.
И ответы, полученные группой Ферми, буквально ошеломляли.
Правда, первые дни не принесли успеха. Ферми начал с самых лёгких элементов. Но водород, литий, бериллий и бор, углерод и азот стойко выдерживали нейтронную бомбардировку, ни один не собирался распадаться после атаки на них. Они были так великолепно забронированы, что казались заколдованными. И начинающие экспериментаторы стали понемногу впадать в уныние. Не ошиблись ли они с нейтронами? Не переоценили ли могучую силу новой частицы?
Но когда физики, отступив от непокорённых азота и кислорода, занялись следующим элементом — фтором, овладевшее было ими разочарование сменилось восторгом. Даже кратковременная нейтронная бомбёжка делала фтор радиоактивным. Правда, активность фтора за десять секунд уменьшалась наполовину, так что приходилось устраивать спринтерские кроссы по коридору, но импульсы регистрировались отчётливо, облучённый фтор интенсивно ионизировал воздух.
Алюминий показал ещё более высокую активность — 30—40 импульсов в минуту сразу после облучения. И период полураспада равнялся уже не секундам, а 12 минутам, с алюминием можно было и не побивать рекордов в беге. И алюминий к тому же после нейтронной бомбардировки испускал не экзотические позитроны, обнаруженные парижанами,— нет, в Риме он выбрасывал тривиальные электроны. Это был хорошо известный науке радиоактивный бета-распад, но только созданный искусственно.
В восторге от удачи, Ферми отправляет в печать сообщение о том, что нейтронная бомбардировка элементов порождает искусственную радиоактивность. Правда, искусственно активированных элементов пока два — фтор и алюминий, но разве дело в количестве их? Важен принцип: нейтроны порождают радиоактивность даже у лёгких элементов.
И Ферми так торопится порадовать учёный мир своими находками, что отправляет заметку не в лондонский «Нейчур», где стараются публиковаться физики всего мира («Нет, но пока дойдёт до Англии, пока прочтут, пока напечатают!..»), а в мало кому известный итальянский журнал «Ричерка шентифика» («Научные исследования»), гарантирующий авторам срочные публикации. На заметке стоит дата: 25 марта 1934 года — всего два месяца и десять дней прошли с момента опубликования гениального открытия супругов Жолио-Кюри.
Заметка ушла, а новые открытия полились водопадом. Через две недели, 10 апреля 1934 года, римские физики отправляют в «Ричерка шентифика» вторую заметку. Уже не у двух, а у двадцати двух элементов вызвана радиоактивность. Среди них железо, кремний, фосфор, хлор, ванадий, медь, мышьяк, серебро, теллур, йод, хром, барий, лантан и т. д. И это уже не лёгкие, а средние элементы менделеевской таблицы. И радиоактивность, по этим опытам, оказывается не редчайшим свойством некоторых, особо избранных природой атомов, а рядовым процессом, легко достижимым, нужно лишь извне вогнать в атомное ядро нейтрон. Врываясь в ядро, нейтрон вызывает в нём внутренние потрясения, порождает неустойчивость — стабильное от века ядро превращается в активное. Фраза «Вгони нейтрон!» отныне звучит аналогично волшебному заклинанию «Сезам, отворись!»
Ферми, однако, понимал, что ежедневно умножающиеся открытия носят пока сугубо качественный характер. К чему они, в конце концов, сводятся? К простому ответу: «Да, появляется активность», и краткой справке, каков в секундах, минутах, или часах, или днях — дальше этого эксперименты не пошли — период полураспада активности. Ни сведений о характере выбрасываемых активированных ядром частиц, ни анализа продуктов. Их физической группе до зарезу не хватало современной аппаратуры и главное — хорошего химика.
Ферми опять отправляется к «божьему промыслу», профессору Чезаре Трабакки. Но у доброго синьора Трабакки, несмотря на его богатства, нет камеры Вильсона. Зато он командует группой неплохих химиков. И одного из них, и притом радиохимика, то есть как раз требуемой специальности, он уговаривает перейти к Ферми.
Химик этот, Оскар д'Агостино, стажировался в Институте радия в Париже и приехал в Рим на пасхальные каникулы. В его кармане лежал заблаговременно купленный обратный билет Рим — Париж. Но Трабакки с пафосом воззвал к его патриотизму итальянца, а Ферми нарисовал такие блистательные перспективы, что д'Агостино, долго не колеблясь, променял всемирно известный институт Марии Кюри на более чем скромную римскую лабораторию — и никогда в этом потом не раскаивался.
Очередное сообщение от 10 мая было подписано уже пятью исследователями: Ферми, Сегре, Разетти, Амальди и д'Агостино. В нём мир информировался о создании искусственной радиоактивности у серы, кобальта, гелия, палладия, празеодима, неодима, самария, золота и урана. Ферми с последовательностью осуществлял свой план. Разделавшись с лёгкими элементами, он принялся за бомбардировку нейтронами элементов тяжёлых. Уран в этом третьем сообщении поминался впервые, но ему уже уделялась половина заметки.
И начиная с этой знаменательной даты, 10 мая 1934 года, уран надолго приковывает к себе внимание сперва физиков, а потом и всего человечества.
Но Ферми в те дни, естественно, и не подозревал, какой далеко идущий процесс начинается его сообщением о порождении интенсивной искусственной радиоактивности у урана, известного до того лишь своей очень слабой природной радиоактивностью.
Для Ферми возбуждённая активность урана имела лишь то значение, что она была сложней, чем у других элементов, и продукты её почему-то не поддавались точному химическому определению. И своё отношение к урану Ферми вскоре стал измерять личными огорчениями. Это был нехороший элемент, хуже всех, таким он стал казаться увлекающемуся экспериментатору. О грядущей зловещей и радостной роли урана для человечества римские физики и не подозревали, хотя каждый новый опыт с ураном прямёхонько вёл к раскрытию великой тайны.
Печатавшая сообщение римских исследователей «Ричерка шентифика» из мало известного издания быстро стала самым читаемым физическим журналом мира. За свежими номерами журнала охотились во всех институтах, его буквально вырывали друг у друга из рук. Люди, хорошо владевшие итальянским, становились объектами почитания — за ними ходили, упрашивая перевести очередную заметку.
«Я был одним из немногих, кто читал по-итальянски,— вспоминал через много лет физик Отто Фриш, с которым нам ещё придётся встретиться на страницах этой книги. Он в те дни, бежав из фашистской Германии, нашёл пристанище в Копенгагене у Бора.— И как только приходил очередной номер журнала «Ричерка шентифика», все окружали меня в надежде услышать что-нибудь интересное».
В Риме в 1934 году внезапно забушевал научный вулкан, и пылающая лава открытий озарила новым блеском всю атомную физику.
И если самого Ферми вначале и грызло тайное сомнение, примет ли учёный мир неожиданное превращение известного теоретика в экспериментатора, то ровно через месяц после первого сообщения все сомнения были решительно развеяны.
Сам «патриарх атомной физики», первый физик-экспериментатор мира Резерфорд 25 апреля сердечно написал в Рим Энрико Ферми:
«Я поздравляю вас со столь плодотворным бегством за пределы чисто теоретической физики.— И, показывая, что он видит в этом интересе теоретиков к эксперименту важное знамение времени, Резерфорд продолжал: — Может быть, вам будет интересно услышать, что профессор Дирак тоже занялся экспериментами. Кажется, это доброе предзнаменование для будущего теоретической физики».
Письмо Резерфорда вызвало в Риме восторг. Авторитет молодых экспериментаторов теперь был признан прочно. Резерфорд просил командировать кого-либо из сотрудников Ферми в Кембридж, чтобы там продемонстрировать английским физикам свои успехи. Было решено, что летом, когда начнутся каникулы, в Англию поедут Сегре и Амальди.
Но больше самих физиков торжествовал их высокий покровитель — сенатор и профессор Орсо Марио Корбино. Правда, когда его «мальчуганы» так круто повернули от чистой теории к эксперименту, сенатор обеспокоился. Конечно, Энрико гениален, только слепой неспособен видеть величие этого сорванца, он, Корбино, кричит о гениальности Ферми на всех римских перекрёстках и каждое такое восклицание святая истина, но позвольте, он говорит о теоретическом даровании Энрико, о мощи его мозговых извилин, о глубине его теоретических прозрений, а «мальчуганы» захотели экспериментировать, им надоели математические вычисления, они собираются работать не головой, а руками! Нет, он не сомневается, видит непорочная мадонна, он верит в ожидающие их новые успехи, но всё-таки... Смогут ли неопытные руки работать так же успешно, как раньше работали их светлые головы?
И когда крутой поворот, проделанный «мальчуганами», увенчался блистательной удачей, Орсо Марио Корбино возликовал. Для него уже не существовало сомнений, что центр мировой физики окончательно перемещается в Рим. И в состоянии восторга, отнюдь не желая причинять вред своим любимцам, сенатор Корбино нанёс их уже шумному, но ещё не устоявшемуся авторитету экспериментаторов такой тяжкий удар, что, как Ферми сгоряча показалось, едва не нокаутировал всю «римскую школу».
3. Гениальное открытие или газетная свистопляска?
По лестнице физического факультета Римского университет та поднимался мужчина в безукоризненном чёрном костюме и ослепительно белой сорочке, воротник которой был стянут строгим галстуком. В Риме в начале лета стояла невыносимая жара, но не было похоже, что зной тяготит посетителя.
Со второго этажа сбежал худощавый юноша, и мужчина в чёрном костюме остановил его.
— Скажите, где я могу увидеть его превосходительство синьора академика Ферми? — Он с чопорной вежливостью поклонился.
Юноша скептически посмотрел на изысканного гостя:
— Папа наверху, но вам его темп не по зубам. Лучше пройдите к кардиналу. Он поспокойней.
Посетитель с полминуты обалдело смотрел юноше вслед. Изумлённо покачав головой, он поднялся на второй этаж. В коридоре мимо неге промчались двое мужчин в грязноватых больничных халатах. Оба что-то держали в руках, и оба энергично работали ногами. Один, коротконогий, лысеющий, с намечающимся брюшком, обгонял другого, невысокого, черноволосого, в очках. Черноволосый мчался молча, а лысеющий покрикивал на бегу:
— Эдоардо, ты отстаёшь! Торопись, Эдоардо!
Бегуны пронеслись так близко от посетителя, что он в испуге отпрянул. В смятении он осматривался. В Риме начались учебные каникулы. Возможно, на каникулярное время в помещении университета разместили спортсменов? Но почему же спортсмены в белых халатах? Если бы гостю сказали, что в университете временно обосновался сумасшедший дом, он тоже не слишком бы удивился.
Ощущение ненормальности происходящего стало ещё сильнее, когда рядом быстро прошёл высокий человек в очках, тоже в халате и с такой равнодушной бесцеремонностью отодвинул рукой гостя, словно это был не респектабельный господин, а стоящая на дороге вещь.
Следом за бесцеремонным мужчиной в халате шёл другой, с улыбающимся лицом, в распахнутой рубашке. Он показался посетителю довольно приличным. Гость повторил свою просьбу: провести его к академику Ферми. Мужчина в распахнутой рубашке пожал плечами:
— Сомневаюсь, чтобы папа захотел разговаривать. Он как раз сейчас исследует короткоживущие элементы. Я позову кардинала Разетти.— Он возвысил голос: — Франко! Франко!
Шедший впереди мужчина в халате остановился.
— Франко, синьор желает видеть папу. Поговорите с ним, кардинал.
Гость во все глаза глядел на мужчину в грязноватом халате, которого называли кардиналом. Фамилия профессора Франко Разетти была, впрочем, довольно известна в научных кругах. Неужели это тот самый?
Разетти, улыбаясь, протянул руку.
— Вас удивляют наши прозвища?
— Я не думал, что в Риме священные названия папы и его кардиналов могут стать предметом игры,— сказал чопорный гость.— В Испании подобные шутки немыслимы. Я приехал из Мадрида, чтобы поговорить со всемирно известным профессором Энрико Ферми об искусственной радиоактивности и о трансурановых элементах.
— Это не шутка, а точное определение,— разъяснил Разетти.— В квантовой механике Ферми непогрешим, как папа в богословии. А мы, друзья и ученики Энрико, распространяем среди неверных и невежд его физические теории.
— Я бы хотел поговорить с самим его превосходительством синьором Ферми.— Испанец явно не принимал легкомысленного объяснения молодого профессора.
— Тогда вам придётся побегать. В такую жару это нелегко. В конце коридора показались те же двое бегунов. И опять коротконогий лысеющий мужчина обгонял того, кто был помоложе. Разетти сорвался с места и побежал рядом с ними.
— Папа, к вам гость из Мадрида,— закричал он коротконогому.— Синьора интересуют трансурановые призраки. Вы сами прочтёте ему проповедь по физике или мне этим заняться, Энрико?
— Ваше превосходительство! — возопил испанец вслед убегающим физикам.— Постойте, ваше превосходительство!
— Догоняйте! — крикнул Ферми, не оборачиваясь.
Испанец поспешил за умчавшимися людьми в халатах. Они вскакивали один за другим в последнюю дверь. Запыхавшийся гость увидел небольшую комнату, заставленную аппаратами.
— Франко, вы на время замените меня,— сказал Ферми Разетти.— И работайте поэнергичней ногами! У этого проклятого элемента каждые пятьдесят секунд активность уменьшается вдвое. Если вы не разовьёте моего темпа, он скончается у вас на руках раньше, чем вы добежите до счётчика. Амальди,— сказал Ферми человеку, с которым бежал по коридору,— кардинал любит шествовать, а не бежать, погоняйте-ка его!
Разетти и Амальди, достав из одного аппарата какие-то металлические пластинки, умчались. Ферми учтиво сказал гостю, что готов к его услугам. Испанец растерянно оглянулся. В лаборатории не было ни одного стула.
— Мы отлично побеседуем стоя,— успокоил его Ферми.— У нас ведут дискуссии даже на бегу. Отойдёмте к окну, там светлее. К тому же на подоконнике можно делать записи.
Церемонному испанцу казалась дикой научная дискуссия «на бегу». Но у него хватило такта не вводить свои порядки в чужом доме. Он даже облокотился на подоконник, чтобы показать свою способность приноравливаться к чуждой обстановке.
— Ваше превосходительство, мне хотелось бы знать...
Ферми прервал его, любезно улыбаясь:
— Зовите меня лучше Ферми, а не ваше превосходительство. Боюсь, мне достанется от Эмилио Сегре, если он услышит титул.— Ферми указал на физика в распахнутой рубашке, который показался посетителю приличней других.— Эмилио у нас — василиск. Когда он сердится, его взгляд убивает наповал.
Испанец нахмурился. Над ним, кажется, смеются? Он почти враждебно спросил, не может ли синьор академик объяснить, что побудило его заняться конструированием новых элементов сверх того их количества, которое строго установил сам господь, когда создавал этот мир.
Нет, никто над ним не подшучивал. Профессора Ферми радовало, что даже в Испании, до сих пор стоявшей далеко от физических наук, заинтересовались научными опытами. Человеку трудно судить, сколько господь создавал химических элементов, если он вообще когда-нибудь занимался такой нудной работой. Не будем привлекать к лабораторному стенду высшую силу, хватит нескольких лаборантов.
Испанцу не понравилось свободное высказывание Ферми о боге, оно отдавало прямым атеизмом. В газетах, впрочем, сообщали, что знаменитый физик не ходит в церковь и не соблюдает религиозных праздников. Гость не захотел развивать эту щекотливую тему. Он с недоумением осматривался.
— Неужели вы здесь совершили ваши замечательные открытия, синьор академик? Мне думалось, ваша лаборатория несравненно богаче.
— Пока она вполне устраивает нас.— Ферми показал на аппарат, у которого хлопотали лаборанты: — Вы видите наш нейтронный источник, синьор гость. Некоторые искусственные радиоэлементы быстро теряют активность. Бег в коридоре вызван стремлением не упустить ни одной секунды в их жизни.
— Пишут, что вы активировали десятки элементов?
— Да, порядочно. По количеству искусственных активностей мы далеко обогнали парижан.
— Газеты обошло сообщение, что вам удалось создать не существующие в природе тяжёлые элементы, следующие за ураном.
Любезная улыбка на лице Ферми вдруг погасла. Только что он рассказывал о своих опытах с увлечением, сейчас он глядел настороженно, живое лицо с тонкими чертами стало отчуждённым.
— В газетах много преувеличений.
— Но об этом говорил Корбино, министр и декан факультета. И всем известно, что сенатор Корбино вам покровительствует, синьор профессор. Об этом тоже пишут в газетах. Такой уважаемый человек...
Ферми, с усилием согнав с лица холодок, снова приветливо улыбался.
— Мы любим и уважаем сенатора Корбино. Он замечательный человек. Но и синьор Корбино может ошибаться. Дело в том, что при активации урана образуется несколько новых радиоактивных элементов, но количество их так мало, что мы не можем определить их химическую природу. Возможно, среди них имеются и более тяжёлые, чем уран... Возможно, синьор, но, к сожалению, точно не доказано. Кстати, я послал опровержение в газеты. Сожалею, что вам не удалось прочитать.
И Ферми так выразительно показал, что больше не собирается развивать эту тему, что гостю осталось только откланяться.
Раздражение, охватившее Ферми, когда с ним заговорили о трансурановых элементах, имело серьёзные причины. В серии блестящих опытов появились неясности. Все они были связаны со странным поведением урана.
При бомбардировке урана нейтронами образовывалось не одно, а несколько новых веществ. Среди продуктов распада обнаружили два рода атомов с периодами полураспада в 15 и 100 минут. Изучение их химических свойств показывало, что они не похожи ни на один из близких к урану известных тяжёлых элементов. Да они и не могли быть ими. Активированный уран испускал бета-электроны. Это означало, что номер активированного ядра увеличивается на единицу. Но уран, девяносто второй элемент, также и последний. За ним элементов больше нет.
Что же это могло быть?
«Рабочая гипотеза» появилась такая: удалось создать соседей урана с другой стороны, то есть не существующие в природе в естественном состоянии элементы с номерами 93 и 94. с Что тут необычного?» — с жаром доказывал Ферми своим помощникам. Они в Риме сотворили уже десятки неустойчивых ядер легче урана. Но кто доказал, что на уране кончается ядротворчество природы? Таблица Менделеева имеет начало, но где её конец? Не исключено, что им в Риме посчастливилось продолжить таблицу за уран. Это станет полностью ясно, когда они химически выделят достаточные количества таинственных веществ.
Нужно умножать опыты, терпеливо накапливать продукты распада урана, терпеливо их анализировать.
Но в этот разумный план внёс непредвиденные поправки Корбино.
Услышав, что Ферми надеется открыть трансурановые элементы, сенатор мгновенно в них поверил. Пламенное сицилианское воображение быстро дорисовало отсутствующие детали. И в блестящей речи в июне 1934 года на сессии академии в присутствии короля Корбино подробно рассказал о работах римских физиков. Отметив, что Ферми до серии контрольных опытов не собирается официально объявлять о новом открытии, сенатор торжественно добавил — уже от своего имени:
— По этим успешным опытам, за которыми я слежу ежедневно, я полагаю себя вправе заключить, что элемент под номером девяносто три уже получен!
На другое утро Ферми с содроганием раскрывал газеты.
Фашистская печать шумно рекламировала речь сенатора. Успехи Ферми объявлялись достижением фашистского строя. Ферми прочёл и о «культурных завоеваниях фашизма», и об огромном вкладе итальянских учёных» в мировую науку. «Италия при фашистском строе снова выступает в своей древней исторической роли учителя и представляет собой ведущую силу во всех областях». Одна газетёнка, захлёбываясь, лихо врала, что будто сам Ферми галантно поднёс королеве Италии хрустальный флакончик с элементом 93.
Ферми впал в отчаяние. Все серьёзные учёные теперь обвинят его в легкомыслии, в стремлении к шумихе. Особенно расстроила его заметка из Лондона: «Английские учёные 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». Как не походило это холодное вежливое недоверие на недавнее задушевное письмо Резерфорда!
Придя поздно домой, Ферми разбудил Лауру и чуть ли не со слезами в голосе прочёл ей злополучную заметку.
— Пусть Корбино печатает опровержение, иначе моя репутация погибла,— твердил он, бегая по комнате.
Ещё никогда Лаура не видела его таким расстроенным.
Корбино без охоты согласился отправить в печать совместное объяснение: «В публике распространилось превратное толкование выступления сенатора Корбино... Потребуется ещё немалое количество тщательнейших исследований, прежде чем получение элемента 93 можно будет считать доказанным... Главная цель наших опытов заключается не в том, чтобы получить новый элемент, а в том, чтобы изучить явление в целом».
Газетная шумиха не прекратилась, но зато теперь Ферми мог считать, что не имеет непосредственного отношения к трескотне о культурных достижениях режима Муссолини. Ферми всегда с недоброжелательством относился к фашизму, но в это время ещё считал, что учёный должен стоять в стороне от политики. Сейчас от него часто стали слышать язвительные замечания о порядках в Италии.
В одном Ферми ошибся. Он недооценил прочности своей научной репутации. Уважение к Ферми уже не могла поколебать газетная шумиха. С ним могли не соглашаться, но всякое исходящее от его имени сообщение прочитывалось со вниманием. Самые видные учёные мира начинали воспроизводить римские эксперименты у себя.
И, может быть, наиболее важным было то, что в Берлине, в великолепно оборудованном Химическом институте кайзера Вильгельма, известный радиохимик Отто Ган вместе со своей не менее известной помощницей физиком Лизой Мейтнер поставил тщательную проверку опытов Ферми. В Берлине орудовали не топорами и не грубыми кистями, здесь признавали лишь тончайшие ланцеты, здесь научные картины рисовались не толстыми мазками, а мельчайшими штрихами. Сугубо качественная оценка, которой по необходимости обходились римляне, вызывала усмешку у берлинских радиохимиков, они признавали лишь точные количественные определения. Не существовало другого института в мире, где были бы так тщательно разработаны методы определения микроскопических доз любого химического вещества. И Ганн, и Мейтнер некоторое время работали у Резерфорда — и великий англичанин не мог нахвалиться аккуратностью своих немецких сотрудников.
И если в споре с молодыми французами Жолио-Кюри Мейтнер оказалась неправа, то это отнюдь не поколебало её репутации в среде учёных. Что ж, парижанам повезло. Они поставили опыт так, что в ходе эксперимента появились и позитроны, и искусственная радиоактивность. А Мейтнер не нашла ни позитронов, ни искусственной радиоактивности по самой простой причине — в её опыте их не было. Не могла же она, в самом деле, утверждать наличие того, чего в наличии не существовало. Это и вправду было бы подобно вере в привидения. Нет-нет, если и могла быть где-нибудь распутана «урановая загадка», то только здесь, в Берлин-Далеме, в Химическом институте кайзера Вильгельма, в лаборатории профессора Отто Гана и его проницательной помощницы, его верного друга — Лизы Мейтнер.
Но Ферми, хоть он и знал, что в Берлине приступили к тщательному воспроизводству его исследований, на время потерял интерес к урану. После газетной свистопляски ему захотелось отдохнуть подальше от лабораторного стола. Бег по коридорам с активированными пробами в руках на лето прекратился. Амальди и Сегре в августовском дождливом Лондоне поражали спокойных англичан своей живостью и быстротой в постановке опытов не меньше, чем поразительными результатами самих опытов, а «папа» «римской школы» умчался с Лаурой в двухмесячное путешествие по Южной Америке.
Вернулся он только к осени, с новыми силами и новыми планами. Эксперименты возобновились. И почти сразу же было совершено замечательное открытие, настолько важное, что оно вплотную приблизило наступление той новой эпохи, которая впоследствии получила наименование «атомная эра».
Неожиданно для экспериментаторов к загадкам активированного урана добавились загадки с серебром. Этот элемент среднего веса вдруг обнаружил норов. Он капризничал. Он от опыта к опыту менял свою активность, возбуждённую нейтронами.
— Нужно покончить с непостоянством серебра,— решил Ферми по возвращении из отпуска.
Некоторое время ушло на подготовку контрольного опыта. «Вскоре это чудесное, фантастическое, необычайное явление раскроет им свой секрет»,— с восторгом писал потом о времени, затраченном римскими физиками на подготовку опыта с серебром, Пьер Лятиль, биограф Ферми.
4. Свинец и парафин
— Какая странность! Ничего не понимаю! — воскликнул молодой лаборант Понтекорво, среди друзей больше известный под ласковым наименованием «этот щенок Бруно».
Понтекорво недавно закончил университет и был приглашён сотрудничать в группе Ферми. Он выделялся среди новых друзей не только молодостью, но и талантом экспериментатора. Контрольные опыты с серебром Ферми поручил ему.
— В чём странность? Чего не понимаете, Бруно? — откликнулся Амальди.
18 октября 1934 года они производили опыты совместно.
— По-прежнему сильно меняется активность серебра,— пожаловался Понтекорво.— И даже ещё сильнее, чем прежде. Третий раз измеряю — и каждый раз новые цифры!
— По-разному облучаете серебро или тратите разное время на бег к счётчику, Бруно? Возможно, причина в этом?
— Нет. Единственное, что меняется,— это место пробы в свинцовом ящике. Один раз я её ставил посередине, другие разы — в углу. Это я очень хорошо заметил.
— Повторим измерения,— предложил Амальди.
Проба представляла собой серебряный цилиндр, внутрь которого вставили источник нейтронов — запаянную стеклянную пробирку, содержащую смесь порошка бериллия с газообразным радоном. Пока шло облучение, проба запиралась в свинцовом ящике, чтоб уберечь экспериментаторов от радиоактивного излучения.
Амальди убедился, что облучённая проба и вправду становилась активней, когда её перемещали с середины ящика в угол. Наблюдение Понтекорво подтверждалось.
— Надо информировать папу,— решил Амальди. Ферми беседовал с Разетти, когда явились оба физика.
— Чепуха,— сказал Разетти.— Неточное измерение или другая ошибка. Это загадочное непостоянство серебра не больше чем небрежность опыта. Пора научиться работать тщательно, Эдоардо!
— Не случайные ошибки, а закономерность,— настаивал Амальди.— Проверьте сами, Франко, и вы увидите, что свинец как-то влияет на активность серебра.
Ферми считал, что любое интересное явление нуждается в проверке. Нарушения закономерностей интересовали его временами больше, чем сами закономерности. А разгадать «серебряные загадки» надо было как можно скорее — они не только действовали на нервы, но и серьёзно подрывали репутацию римских физиков.
— Облучите серебро вне свинцового ящика, и тогда вы узнаете, влияет ли свинец на активность серебра, — сказал он.
Амальди и Понтекорво вскоре обнаружили, что не только свинец, но и все предметы, находящиеся поблизости от пробы, влияют на вызванную нейтронами активность. Оба физика опять пошли к Ферми.
Производить новые опыты пришла вся группа. Источник нейтронов поместили не в цилиндрике, а вне его, а между источником и серебром ставили разные предметы. Активность облучённого серебра каждый раз менялась. Самое странное было в том, что предметы, заслонявшие пробу от нейтронов, не ослабляли, но усиливали активность. Даже массивный лист свинца хоть и незначительно, но увеличивал её.
— Давайте работать методично,— предложил Ферми, когда все устали от беспорядочных опытов.— Будем экранизировать источник тяжёлыми и лёгкими веществами последовательно. Свинец — элемент тяжёлый. Попробуем завтра что-нибудь полегче, например парафин.
На следующее утро физики взяли большой кусок парафина, выдолбили в нём ямку, вложили в ямку нейтронный источник и поставили около парафина серебряный цилиндрик. Когда облучённый цилиндрик поднесли к счётчику Гейгера, тот бешено защёлкал. Такой сильной активности ещё никто не наблюдал. Удивлённые восклицания долго звучали в лаборатории.
— Не сломался ли счётчик? — опасливо высказался Сегре. Он, как «василиск», не мог разрешить себе сразу поверить в невероятное.
— Поразительно! Непостижимо! — восхищался другой, более впечатлительный.
— Теперь я знаю, что такое чёрная магия! — кричал третий.— И пусть мне больше не говорят, что волшебства не существует.
Повторный опыт подтвердил, что, если источник нейтронов экранировать парафином, активность пробы возрастает почти в тридцать раз. Возбуждение экспериментаторов не утихало, а Ферми становился молчаливей и сосредоточенней.
— Пойдёмте обедать! — сказал он, поднимаясь.
Перерыв для отдыха и еды обычно делался часа на два. В этот день физики собрались раньше. Ферми сиял.
— Я знаю, почему парафин увеличивает активность!
И он изложил взволнованным физикам теорию, которую успел придумать за время перерыва. Парафин — вещество, содержащее много атомов водорода. Огромное количество лёгких ядер — вот что характерно для парафина. Нейтроны вырываются из бериллиевого источника с огромными скоростями. Большинство нейтронов пролетает мимо тяжёлого ядра или отскакивает почти с такой же скоростью. Но если нейтрон попадает в лёгкое ядро, он отдаёт ему часть своей энергии, а сам замедляется. И быстрые нейтроны, несущиеся среди лёгких ядер, в результате многочисленных столкновений с ними вскоре существенно замедляются.
Как будет вести себя такой замедлившийся нейтрон, если ударится в тяжёлое ядро? Вероятность, что он будет захвачен этим ядром, значительно увеличивается. Медленный нейтрон дольше взаимодействует с ядром, когда мчится вблизи него, а значит, увеличивается шанс на то, что ядро притянет его к себе. Вот разгадка открытого Понтекорво явления: водород в парафине замедляет летящие из бериллия нейтроны. Замедленные нейтроны интенсивней поглощаются ядрами серебра. Количество активированных нейтронами атомов серебра растёт.
Ферми смеющимися глазами оглядел молчаливо внимавших ему физиков. Он давал им время уяснить его новую замечательную теорию. И он с торжеством закончил:
— Быстрый нейтрон подобен снаряду, пробивающему броню атомного ядра. Нейтронный обстрел несравненно эффективней, чем бомбардировка альфа-частицами, но это тоже артиллерия... А медленный нейтрон больше похож не на снаряд, вспарывающий броню, а на ключ, открывающий ядерные двери.
Сегре задумчиво сказал:
— Но если ваша теория правильна, Энрико...
— ...то из неё следует, что не только водород, но и другие лёгкие элементы могут замедлять нейтроны и вызывать увеличение радиоактивности,— перебил его Разетти.
— Конечно, Франко,— согласился Ферми.— И водород, и литий, и гелий, и бор, и бериллий, и углерод должны замедлять нейтроны. Даже тяжёлый свинец немного замедляет их, почему Бруно и заметил увеличение активности серебра, когда источник нейтронов находился вблизи стенок свинцового ящика.
— Теория великолепная, но её нужно проверить на эксперименте, Энрико.
— Начнём снова с водорода. Больше всего водорода в воде. Предлагаю и пробу и источник погрузить в небольшой бассейн.
Кто-то вспомнил о фонтане в саду сенатора Корбино. Физики, схватив серебряный цилиндрик в пробирку с бериллием, помчались в сад.
Профессор Корбино на правах декана занимал весь третий этаж физического факультета. Позади дома был сад, небольшой, но с фонтаном, в котором жили золотые рыбки и саламандры и над которыми наклонялись ветви миндальных деревьев.
22 октября 1934 года саламандры и золотые рыбки, метнувшиеся кто куда, вели себя всё же спокойнее, чем молодые физики, скакавшие вокруг фонтана,— по крайней мере, восторженно не орали, как экспериментаторы.
Новосотворенная теория Ферми полностью подтвердилась при первом же испытании. Вода, как и парафин, в десятки раз увеличивала активность облучённого серебра.
Вечером этого же дня физики собрались на квартире Эдоардо Амальди писать сообщение о своём открытии. Ферми диктовал, Амальди записывал. Жена Амальди Джинестра, высокая, тоненькая, изящная, тоже физик, к тому же наделённая незаурядным литературным талантом, обладала ещё одним бесценным даром: она прилично печатала на машинке. Но возбуждённые физики так спорили, с таким жаром старались один другого перекричать и настоять обязательно на своих формулировках, а при диктовках так судорожно вскакивали и шумно носились по комнате, что запись с каждой строчкой становилась всё путаней. После ухода гостей служанка спрашивала у Джинестры, с какой радости друзья её мужа так отчаянно перепились.
Корбино и тут внёс свои коррективы в планы физиков. Он возмутился, когда узнал, что его «мальчуганы» собираются немедленно обнародовать своё открытие.
— Вы ничего не понимаете в жизни, мальчики! — изрёк он.— Вы жаждете славы. Это хорошо. Я тоже жажду славы для вас. Но в нашем мире деньги важнее славы. Итак, позаботимся раньше о деньгах. Вы запатентуете процесс замедления нейтронов. И до патента не смейте и думать о публикациях.
Ферми пытался спорить. Разве сенатор Корбино раньше не поощрял их к быстрым публикациям? Залежавшееся открытие теряет вкус свежести — разве не его слова? И разве он не объявил на весь мир, что найден элемент 93, когда они только искали его? Почему сейчас нужно вести себя по-иному?
Корбино не согласился с Ферми. Раньше речь шла об одной чести. Никто пока и не мыслит о промышленном использовании трансурановых элементов. А радиоактивные вещества нужны и в лабораториях, и в больницах, и в промышленности. И они стоят безумно дорого. Один грамм радия на рынке равноценен тридцати килограммам чистого золота. И человек, который открыл способ в сотню раз увеличить выход радиоактивных элементов, нашёл золотое дно. Лучше богатством, найденным физиками, воспользуется их наука, чем оно пойдёт на пополнение сейфов фабрикантов, разжиревших на прикарманивании чужих изобретений.
Ферми, Разетти, Сегре, Амальди, д’Агостино, Понтекорво и Трабакки подали совместную заявку на патент, описывающий способ получения искусственных радиоактивных веществ при помощи бомбардировки замедленными нейтронами.