Текст книги "Превращение элементов"
Автор книги: Борис Казаков
сообщить о нарушении
Текущая страница: 11 (всего у книги 15 страниц)
Чем дальше в лес…
О первом превращении ядра, как уже говорилось, Резерфорд мог судить по появлению протонов. С помощью экрана из сернистого цинка не представлялось возможным регистрировать появление бета– (электронов) или гамма-лучей. А немецких учёных Боте и Беккера как раз интересовало, не возникает ли при бомбардировке атомного ядра альфа-частицами что-нибудь ещё, кроме протонов. В качестве источника альфа-частиц они применили полоний, для мишени взяли некоторые лёгкие элементы. В опыте было обнаружено возникновение каких-то исключительно энергичных лучей, для которых не был преградой даже свинцовый экран с толщиной, вполне достаточной, чтобы задержать не только бета-, но и гамма-излучение. Особенно заметно было возникновение таких лучей, когда под обстрелом альфа-частиц находился элемент бериллий. Следует заметить, что энергия альфа-частиц, используемых Боте и Беккером, была ниже, чем та, которую несли альфа-частицы в экспериментах Резерфорда. И именно тот элемент, у которого Резерфорд не мог зарегистрировать акта превращения, в опыте немецких учёных показал возникновение исключительно мощного излучения.
Бериллиевое излучение, как стали его называть, заинтересовало многих физиков, так как, по всей видимости, свидетельствовало о том, что альфа-частицы захватываются ядром без выбивания из него протонов.
Научные наследники Пьера и Марии Кюри – их дочь Ирен с мужем, супруги Жолио, взялись за изучение этого процесса и воспроизвели эксперименты немецких учёных с использованием более совершенной регистрирующей аппаратуры. В специальной установке они подвергли действию бериллиевого излучения различные вещества. Ничего особенного не было замечено при прохождении этих лучей через массивные свинцовые экраны, кроме того, на что уже было указано ранее. Но неожиданный эффект получился тогда, когда лучи пропускались через преграды из веществ, содержащих водород (парафин, целлофан).
В камере Вильсона, замечательном регистрирующем приборе, позволяющем сфотографировать пути летящей частицы, появились следы, со всей несомненностью указывающие на то, что частицы эти – протоны.
Этому явлению требовалось объяснение. Оно напрашивалось: бериллиевые лучи, обладающие огромной энергией, приводят в движение протоны, находящиеся в ядре лёгкого элемента. У массивных ядер такой процесс затруднён, поэтому и зарегистрированных камерой Вильсона протонов гораздо меньше.
Казалось бы, всё логично. Но вот беда: не сходится энергетический баланс. По величине пробега протонов представлялось возможным измерить их энергии, и это, конечно, было сделано. Результат измерения был ошеломляющим. Энергия лучей, под воздействием которых вылетали протоны, в десять с лишним раз превосходила энергию альфа-частиц первоисточника – полония. Возникал старый тривиальный вопрос: откуда энергия?
Супруги Жолио-Кюри опубликовали результаты своей работы, не скрывая своих трудностей. Естественно, что многие учёные недоверчиво отнеслись к экспериментам Жолио-Кюри, так как они не дали удовлетворительного объяснения. Однако в лаборатории Резерфорда сообщению французов оказали исключительное внимание. Джеймс Чэдвик немедленно проверил эксперименты Жолио-Кюри и получил результаты, ещё более несовместимые с предположением об электромагнитной природе бериллиевых лучей. Их воздействию он подверг азот и аргон, значительно превосходящие своей массой водород, и также обнаружил появление частиц с большой кинетической энергией. Расчёт показал, что в таком случае энергия новых лучей должна превосходить исходную уже в 20 и 30 раз. Но не могло же быть так, что энергия этих лучей менялась в зависимости от того, на что они действовали. Всё это навело Чэдвика на мысль, что бериллиевое излучение вовсе не электромагнитной природы, а представляет собой поток частиц, по массе примерно равных протонам, но совершенно не имеющих заряда.
Так была открыта новая элементарная частица – нейтрон.
Открытие, можно сказать, было в руках у французских учёных, но оно выскользнуло, как сказочная жар-птица. Всего пять недель минуло с тех пор, как опубликовали Жолио-Кюри результаты своей работы, и вот англичанин строго и последовательно разбирает их, проверяет, ставит добавочные эксперименты и совершает открытие.
Не следует, однако, думать, что резерфордовскому ученику сильно повезло, что он счастливчик, волей сложившихся обстоятельств пожавший плоды трудов французских учёных. Совсем нет! Он был подготовлен к открытию, шёл к нему уже много лет. За двенадцать лет до описываемых событий Резерфорд высказал убеждение в том, что со временем должна быть обнаружена частица, не имеющая заряда. Он говорил об этом в так называемой бейкерианской лекции ещё в 1920 г. Ни Ирен, ни Фредерик Жолио-Кюри своевременно не ознакомились с текстом её, полагая, что в таких лекциях редко можно найти что-нибудь новое, прежде не публиковавшееся. По собственному признанию Фредерика Жолио-Кюри, если бы случилось иначе, то нейтрон почти наверняка был бы открыт в Париже раньше, чем в Кембридже.
Что же дала новая частица физикам-исследователям? Очень много. Появилась возможность обстреливать ядра элементов, не преодолевая отталкивающего их действия. Ведь нейтрон не имеет заряда, он электрически не взаимодействует ни с протоном, ни с электроном. Открылась перспектива, правда, ещё пока не совсем ясная, попадать в ядро тяжёлой частицей с большей лёгкостью, не прибегая к помощи циклопических установок.
В том же году советский учёный Д.Д.Иваненко и независимо от него немецкий – В.Гейзенберг разработали теорию строения атомного ядра, отличную от прежних представлений. В ядре нет никаких электронов, не надо больше задавать вопроса – почему они не слипаются? Ядро составлено из протонов и нейтронов. Этим и объясняется разница в массах изотопов. Ядро тяжёлого водорода, например, в своём составе имело один протон и один нейтрон, поэтому заряд этого изотопа оставался неизменным, тогда как масса была удвоенной. В скором времени, менее чем через два года, был открыт и ещё один изотоп водорода, названный тритием, или сверхтяжёлым водородом, у которого в ядре было два нейтрона и один протон. Каждый химический элемент стал рассматриваться теперь как совокупность атомов, располагающих одинаковым числом протонов в ядре и неодинаковым – нейтронов.
Не столь многообещающее, но тоже сильно впечатляющее открытие было сделано в том же году. Физик-теоретик П.Дирак предсказал существование своеобразного антипода электрона – частицы его массы, но противоположного заряда. Далеко не всех убедил этот учёный, однако при исследовании следов частиц космического излучения американец К.Андерсон нашёл этот антипод, который был назван позитроном. Видимо, сам он считал, что у него ещё недостаточно данных, чтобы твёрдо говорить о «внеземной» положительно заряженной частице, и первую публикацию об этом сделал не в научном, а научно-популярном журнале. Знаменитый физик Милликен вскоре показал Резерфорду фотографию, снятую в камере Вильсона, находившейся в магнитном поле, на которой явственно был виден след частицы малой массы. След этой частицы изгибался в противоположную сторону от следа, оставляемого электроном. Появились в атомной физике новые загадки, но многое, до того необъяснимое, стало для учёных ясным и определённым, был получен импульс для новых поисков и исследований.
Как же повели себя супруги Жолио-Кюри после того, как они «немного не дотянулись» до открытия нейтрона? Разочаровались в своих исследованиях и, что называется, опустили руки? Ничего подобного; наоборот, они повторили эксперименты Чэдвика и опубликовали сообщение, в котором подтверждали его вывод. Начался, по выражению Резерфорда, «бег на старте исследования», в котором лидировали Ирен и Фредерик Жолио-Кюри. Они стали систематически изучать, от каких веществ под воздействием альфа-частиц можно получить нейтроны. В октябре 1933 г. они выступили в Брюсселе на Сольвеевском конгрессе с сообщением о том, что под ударами альфа-частиц лёгкие элементы вроде алюминия испускают не только протоны, но и нейтроны и положительные электроны – позитроны. Но французов ожидал блистательный провал. Известный немецкий физик Лиза Мейтнер сказала, что она знакома с работами Жолио по предварительным сообщениям, повторила их эксперименты со всей тщательностью, но ничего, кроме эмиссии (испускания) протонов, обнаружить не смогла.
В несколько изменённом виде повторилось то, что в своё время было с Резерфордом. Некоторые участники брюссельской встречи восприняли доклад Жолио-Кюри с сожалением. Они заподозрили у Жолио-Кюри желание поспешным выступлением «отыграться» за неудачу с нейтроном. Только Нильс Бор, а затем и Вольфганг Паули ободрили французских учёных. Бор отвёл их в сторону и сказал, что считает полученные ими результаты очень важными. Эта, хотя и кулуарная, поддержка придала им силы и уверенности, несмотря на общее неприятие их выводов. Как знать, может быть, именно такой поворот событий и помог супругам Жолио сделать не менее важное открытие.
Не было бы счастья, да несчастье помогло.
Сразу же по возвращении в Париж супруги перепроверили всё, что ими было получено, убедились в своей правоте и продолжили опыты. В эти, по выражению биографа Фредерика Жолио, «враждебные дни» они старались «расчленить» свой эксперимент на отдельные этапы, максимально упростив его.
Они поставили себе целью ответить на вопрос: как зависит излучение нейтронов и сопутствующих им позитронов от скорости бомбардирующих атом альфа-частиц? Это изучалось постепенным отдалением от мишени радиоактивного источника. В одном из опытов источник альфа-частиц был убран совсем, а счётчик Гейгера, регистрирующий выделение из обстрелянной алюминиевой фольги заряженных частиц, продолжал щёлкать. Что-нибудь более непонятное было трудно придумать. Боясь ошибки, супруги попросили немецкого физика В.Гентера проверить исправность счётчика. Тот внимательно исследовал прибор и удостоверил, что он в полном порядке. Выходило, что алюминий после воздействия на него альфа-частиц сам становился радиоактивным. Волей-неволей вспомнилось давнее заблуждение, в которое впали и Резерфорд, и Мария Кюри, сделав вывод, что излучения радия или тория заставляют быть радиоактивными окружающие предметы. Выходит, что никакого заблуждения не было? Жолио-Кюри не затруднились измерить продолжительность эмиссии – 3 часа 15 минут. Называйте это как хотите – возбуждённая, наведённая, искусственная радиоактивность, но она – установленный факт! Получена даже фотография следов частиц с помощью камеры Вильсона в магнитном поле.
Сомнений нет: это те самые позитроны, которые предсказал Дирак, которые обнаружил Андерсон в составе космического излучения. Теперь они обнаружены на Земле, французские учёные вызвали их к жизни. Эксперименты были продолжены – заменены мишени. Под воздействием альфа-частиц возбудилась позитронная эмиссия у бора и магния. Измерили её продолжительность: в первом случае – 14 минут, во втором – 2 минуты 30 секунд.
Теперь надо объяснить, что происходит с мишенью, в частности с алюминием; картина представляется такой: поглотив альфа-частицу, атом алюминия увеличивает свой заряд на 2 и становится атомом фосфора; правда, несколько необычного, имеющего массовое число не 31, а 30.
Но как убедить в этом химиков? Для них присутствие химического элемента можно доказать, только проведя характерную аналитическую реакцию. Химической разницы у изотопов нет, потому не так уж и трудно показать присутствие фосфора, ибо известна специфическая реакция его обнаружения. Беда лишь в том, что существует-то этот фосфор в течение трёх с половиной минут, да и образуется его ничтожные доли миллиграмма. Жолио обратилась за содействием к знакомым химикам, но те ничем не могли помочь: не существует экспресс-анализ фосфора; требуется несколько часов, чтобы определить его наличие. Пришлось физикам стать в какой-то степени химиками. Они сами разработали метод, который дал им возможность зарегистрировать новообразованный фосфор. Облучённую альфа-частицами алюминиевую фольгу они быстро растворили, после чего в раствор ввели обычную фосфорную соль и туда же добавили реактив, осаждающий фосфор. Весь фосфор, как прибавленный, так и новообразованный, был отделён от алюминия. Поднесённый после этого к осадку счётчик Гейгера зарегистрировал своими щелчками выбрасывание фосфором заряженных частиц.
Что и требовалось доказать!
Не столь уж трудно было написать после этого схему процесса: поглощая альфа-частицу, атом алюминия выбрасывает нейтрон и превращается в изотоп фосфора, который существует недолго; он радиоактивен и, выбрасывая позитрон, становится кремнием. Аналогична последовательность для двух других элементов: бор – радиоактивный азот – углерод; или: магний – радиоактивный кремний – алюминий.
Совокупность таких доказательств могла убедить самого предубеждённого скептика. Узнав об этих результатах (они были опубликованы в Париже в «Отчётах» Академии наук), Резерфорд не замедлил направить в адрес французских учёных письмо, в котором сообщал, что он в восторге от проделанных ими опытов и полученных результатов.
Значение работы Жолио было оценено всем учёным миром, что выразилось в присуждении им Нобелевской премии. Если до этого времени радиоактивность можно было лишь наблюдать, регистрировать, изучать, то теперь оказалось возможным её создавать в элементах, которые в природе самопроизвольно не распадаются.
…Тем больше абсурда?
Искусственная радиоактивность произвела на всех ошеломляющее впечатление, и группа молодых итальянских физиков, возглавляемых Энрико Ферми, задалась вопросом: а что, если произвести аналогичную работу, но в качестве снарядов использовать не альфа-частицы, а нейтроны, которые в ядро будут проникать несравненно легче?
Ферми был замечательным теоретиком, но в экспериментальной физике не имел тогда достаточного опыта, а дело было совершенно новое. Прежде всего необходимо было располагать источником нейтронов. Полоний-бериллиевый источник был испробован на облучении нескольких элементов, но никаких признаков наведённой активности обнаружено не было. Тогда Ферми решил его заменить более сильным – радон-бериллиевым. В этом молодым физикам помог директор физической лаборатории департамента здравоохранения Джулио Трабакки, которого шутливо называли «божьим промыслом» за то, что у него, как у человека, педантично любившего порядок, можно было найти всё, начиная с отвёртки и кончая источником нейтронов.
Один грамм радия, хранившийся в подвалах физического института, непрерывно отделял при своём распаде благородный и радиоактивный же газ радон. Его-то и отдал «божий промысел» Ферми и его группе. Трубочку, в которой был бериллий, заполняли радоном, погружали конец её в жидкий воздух, чтобы газ сконденсировался; после этого трубочку запаивали, и она становилась источником нейтронов. Так как активность радона через несколько дней исчезала, трубочки приходилось всё время изготовлять заново.
Ферми не предполагал провести какой-то единичный лабораторный эксперимент, он хотел проверить нейтронным облучением все элементы периодической системы. Для этого, конечно, нужно было располагать ими, если и не в чистом виде, то хотя бы в соединениях. Эмилио Сегре, ставший потом знаменитым учёным, повесил на плечо сумку и отправился «в поход за добычей» к известному тогда торговцу химикалиями Троколли. К великому удивлению и счастью, Сегре удалось набить свою сумку сразу же чуть ли не всеми нужными химикалиями, причём торговец проявил отсутствие какой бы то ни было корысти. Когда Сегре, просмотрев свой список, дошёл до цезия и рубидия, Троколли отдал две банки бесплатно, сказав, что их никто не спрашивал уже 15 лет, и возгласил при этом торжественно по-латыни: «Даю тебе рубидий и цезий даром из любви к Господу нашему».
Облучение элементов нейтронами было начато строго систематически в порядке возрастания атомного веса. Начали с водорода, затем облучили литий, бор, углерод, азот, кислород и… не получили никакого эффекта. Наступил период разочарования и уныния. А у кого он в своё время не наступает? Тут важно не упасть духом и найти в себе силы преодолеть этот неприятный и трудный рубеж. Ферми сумел преодолеть и продолжил работу. И вот первый, пока ещё слабый успех: облучённый фтор заставил несколько раз щёлкнуть счётчик Гейгера – Мюллера.
Дальше пошло лучше.
Чтобы измерения не искажались радиацией источника нейтронов, счётчики находились в комнате, далеко отстоящей от лаборатории, где проводилось облучение. Возбуждённая радиоактивность в том или ином элементе бывала очень непродолжительной, и, чтобы успеть её зарегистрировать, экспериментаторы неслись по коридору сломя голову.
Понятно, что одного щёлканья счётчика для каких-то научных выводов из эксперимента было недостаточно; следовало определить, что же получается из элемента, подвергшегося воздействию нейтронов. Для этого нужен был профессиональный химик. «Божий промысел» располагал и этим. В его лаборатории работал Оскар Д'Агостино, и профессор Трабакки познакомил с ним всех нейтронных энтузиастов группы Ферми. Правда, Д'Агостино стажировался тогда в области радиохимии в Париже, в лаборатории М.Кюри, в Риме же он находился лишь на пасхальных каникулах. Но узнав о работе, которую предлагает ему Ферми, он «не воспользовался обратным билетом в Париж», по выражению Сегре.
Определение образовавшихся элементов проводилось по методу, который использовал недавно Фредерик Жолио-Кюри. Эксперименты велись систематически и последовательно освещались в научном журнале.
Резерфорд, которому Ферми направил отчёт о своих опытах по наведению радиоактивности с помощью нейтронов, не замедлил горячо поблагодарить молодого физика. «Поздравляю Вас, – писал он, – с успешным побегом из сферы теоретической физики! По-видимому, Вы откопали неплохое занятие для начала. Возможно, Вам будет интересно узнать, что профессор Дирак также проводит некие опыты. Это кажется хорошим предзнаменованием для будущего теоретической физики!».
Следует иметь в виду, что вовсе не обязательно, чтобы после воздействия нейтронов на ядро в нём возбуждалась позитронная эмиссия. Стандарта не было: при ядерных превращениях наблюдалось выделение альфа-частиц или протонов, гамма-лучей или электронов. При поглощении нейтрона ядро становилось неустойчивым, нестабильным, но предугадать, какого характера излучения последует за этим, в то время не представлялось возможным.
Приняв все предосторожности, Ферми и его группа обстреляла нейтронами уран, установила, что он активизируется, и стала выяснять, какой элемент получается в результате ядерного превращения. Уже описанным методом соосаждения и последующей регистрацией активности молодые итальянцы искали в осадке элементы, расположенные согласно периодическому закону в непосредственном соседстве с ураном. Ни один из элементов, начиная с атомного номера 86 и кончая ближайшим к урану номером 91, не регистрировался. Оставалось предположить, что образуется совершенно новый, в природе неизвестный элемент, номер которого больше последнего в таблице, т. е. 93.
Рассуждение было вполне логичным: при захвате нейтрона ядро элемента становилось неустойчивым, после чего выбрасывался электрон и образовывалось устойчивое ядро большего порядкового номера.
Сообщение о проделанных опытах было очень осторожным, и в нём не упоминалось об открытии нового элемента, ибо Ферми и его группа считали, что для такого утверждения требуются более веские доказательства.
Вся исследовательская группа римских физиков организовалась стараниями декана физического факультета профессора Корбино. Он всегда покровительствовал ей, помогал во всём, был в курсе всех её работ и гордился достижением своих мальчуганов, как он их называл. Крайне обрадованный их успехами, Корбино на сессии академии в присутствии короля выступил с речью и обронил неосторожные слова: «По этим успешным опытам, за которыми я слежу ежедневно, я полагаю себе вправе заключить, что этот элемент (93-й. – Б.К.) уже получен». Страстная речь патрона очень обеспокоила Ферми, настолько, что он не спал по ночам. Дело в том, что фашистская печать на следующий день подняла трезвон о «культурных завоеваниях фашизма», о том, что «Италия при фашистском строе снова выступает в своей давнишней роли учителя и представляет собой ведущую силу во всех областях».
Сам Ферми не имел абсолютной уверенности в получении им элемента № 93, не говоря уже о том, что шумиха вокруг этого события ему просто претила. Он чувствовал, что вся его репутация учёного поставлена на карту: его легко могут обвинить в неоправданных спекуляциях, хотя он сам к этому не имеет никакого отношения. А тут ещё в одной из итальянских газет появилась сенсационная выдумка о том, что Ферми подарил королеве Италии маленький флакончик с 93-м элементом.
Зарубежная пресса живо откликнулась на известие о новом элементе – броские заголовки останавливали внимание физиков всего мира. В Лондоне отнеслись ко всему этому с большой осторожностью: «Известие из Рима об искусственном получении нового элемента… вызвало огромный интерес в научных кругах. 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».
Ферми был страшно огорчён: ведь английских физиков возглавлял не кто иной, как Резерфорд, который, конечно, был для него непререкаемым авторитетом. Именно от него так недавно было получено замечательное, одобряющее и ободряющее письмо, вдохновляющее на продолжение работ по наведению радиоактивности с помощью нейтронов. Сейчас же Ферми чувствовал, что сомнения английских физиков, и Резерфорда в том числе, вполне правомерны.
Корбино, с которым посоветовался Ферми, несмотря на свою убеждённость в том, что открытие состоялось, согласился с доводом, что подобные заявления слишком опасны, и необходимо как-то утихомирить разбушевавшиеся страсти. Совместно они написали заметку в газету, где Ферми указывал на то, что его работы показали лишь возникновение радиоактивности в элементах, обстреливаемых нейтронами, и превращение их в другие элементы; открытие элемента № 93 пока только предположительное; чтобы считать его доказанным, потребуется ещё немало тщательнейших исследований… С полной недвусмысленностью Ферми указывал, что главная цель исследований его группы заключается не в том, чтобы получить новый элемент, а в изучении явления в целом.
Это заявление Ферми мало чему помогло, и вокруг 93-го элемента в учёной среде разгорелись споры и дискуссии.
Когда-то алхимики верили в существование «философского камня», с помощью которого можно было бы превращать одни элементы в другие, прежде всего, конечно, неблагородные металлы в золото. Теперь же передовые учёные склонялись к мысли, что нечто подобное найдено. Нейтрон – это истинный философский камень, именно он превращает одни элементы в другие. Какое там золото! С помощью нейтрона удалось получить элемент, какого и в природе не существует!
Но удалось ли? Физики разных стран повторяли эксперимент Ферми, проверяли, уточняли и расходились во мнениях. У приверженцев получения 93-го элемента складывалось мнение, что он тоже радиоактивный элемент. В общем, представлялась такая же картина, какую давно уже выявили физики – цепь радиоактивных превращений урана или тория, только идущая за пределы периодической системы. Среди опровергателей особенно выделились немецкие физики супруги Ида и Вальтер Ноддак, которым принадлежала честь открытия редчайшего элемента рения. Ида Ноддак в серьёзном научном журнале выступила со статьёй, в которой указала на возможность получения при бомбардировке урана нейтронами не новых тяжёлых («сверхтяжёлых» – по таблице) элементов, а наоборот, уже хорошо известных – лёгких, образующихся в результате распада ядра на два или несколько крупных осколков.
Несмотря на большой авторитет Ноддак, к их предположению никто из ведущих физиков с серьёзностью не отнёсся, слишком оно казалось невероятным. Ида Ноддак уговорила своего мужа обратиться по этому вопросу к его близкому другу, ученику Резерфорда – Отто Гану, состоявшему профессором в Институте кайзера Вильгельма. Свидание учёных состоялось, но осталось без последствий. Отто Ган, выслушав своего друга, придал своему лицу суровое, даже воинственное выражение и, затянувшись сигарой, безапелляционно заявил: «Это невозможно!» Он предложил Ноддакам оставить сумасбродную идею о расщеплении урана и никогда о ней не вспоминать, ибо в научном мире такую глупость никогда не простят. Ида Ноддак свою статью прислала Ферми, но ни сам он, никто из его группы не придал ей значения.
В работе группы Ферми произошло такое, что заставило заняться исключительно новым непонятным явлением. По-прежнему испытывали на радиоактивность некоторые металлы, облучённые нейтронами. Однажды, когда таким металлом было серебро, вдруг заметили, что радиоактивность его изменяется в зависимости от… находящихся поблизости предметов. Сначала, конечно, это было приписано неточности измерения, ошибке опыта, но проверка показала, что всё правильно. Стали между источником нейтронов и облучённым металлом помещать различные экраны. Свинцовая пластинка очень незначительно повлияла на величину возбуждённой радиоактивности. Тогда Ферми рассудил: свинец – вещество тяжёлое, испытаем лёгкое, и поставил парафин. Облучив нейтронами, прошедшими через парафиновый экран, серебряный цилиндрик, его поднесли к счётчику – он словно с цепи сорвался, показав увеличение радиоактивности серебра в сотню раз. Это казалось какой-то чёрной магией: наиболее массивное вещество свинец ничем почти не воспрепятствовал потоку нейтронов, а лёгкое, парафин, сделало что-то невообразимое.
Ферми очень скоро объяснил неожиданный эффект. В парафине много водорода. Его ядра (протоны) обладают такой же массой, как нейтроны. Сначала происходит столкновение нейтрона с протоном, а затем уже попадание его в ядро серебра. При столкновении теряется значительная часть энергии нейтрона (как у двух бильярдных шаров), и он замедляет своё движение. Медленный же нейтрон с гораздо большей вероятностью будет захвачен ядром серебра и вызовет превращение.
Если такое объяснение правильно, то ещё больший эффект можно будет наблюдать от нейтронов, прошедших через большое количество воды. Чтобы проверить это, физики отправились к дому Корбино, в сад, где находился большой бассейн с золотыми рыбками. Они погрузили источник нейтронов и серебряный цилиндрик в воду на определённом расстоянии, после чего замерили наведённую радиоактивность. Предположение Ферми блестяще подтвердилось. В тот же вечер физики собрались на квартире, чтобы написать первое сообщение о неожиданном эффекте в научный журнал. Все кричали, подсказывали, спорили друг с другом, срывались с места и носились по комнате. Когда они ушли, прислуга вежливо спросила хозяйку дома, с чего это они так перепились?
Предстояла большая работа – последовательно изучать радиоактивность, наведённую воздействием замедленных нейтронов, а пока следовало написать подробный отчёт о своих опытах. Через два дня их посетил профессор Корбино, который, как уже говорилось, всё время был в курсе того, что они делали и чего достигли. Узнав об их намерении, он довольно энергично воспротивился тому, чтобы об их открытии узнала печать. «Неужели вы не понимаете, – говорил он, – что ваше открытие может иметь промышленное значение? Вы должны сначала взять патент, а потом уже сообщать подробности вашего способа производства искусственных радиоактивных веществ».
Для молодых исследователей такая постановка вопроса была совершенно новой и неожиданной. Правила и порядки промышленности им были совсем неизвестны, едва ли они представляли себе, что их открытие может составить интерес для производства большого масштаба, а затем – в обычае ли учёных брать патент на свои открытия? Но Корбино настоял на своём. Мальчуганы привыкли слушать его советы и полностью им доверять. Совместная заявка была ими подана; авторами значились Ферми, Розетти, Сегре, Амальди, Д'Агостино, Понтекорво и Трабакки. Они не забывали своего «божьего промысла», который так старался помочь им во всех их исследованиях.
Однако попытки заинтересовать кого-нибудь из промышленников открытием оказались безуспешными: руководители фирм оставляли тогда ядерную энергию любителям фантастики.
На фоне многих интересных достижений новой физики не столь шумным и заметным было сообщение Ф.Панета в лондонском журнале «Природа» об опытах по бомбардировке бора нейтронами.
Между тем эти опыты имели принципиальное значение. Дело в том, что до сих пор последствия бомбардировки элементов нейтронами наблюдались лишь по косвенным показателям – регистрацией радиоактивности и по наличию следа элементарной частицы на фотопластинке. Ф.Панет, в течение семи недель обстреливая бор нейтронами, получил литий и гелий. Показать наличие гелия спектроскопически не составляло труда, но Панет не ограничился этим и измерил количество полученного газа. Это был первый случай, когда продукт превращения элементов стал доступен непосредственному измерению.
Но что же всё-таки 93-й элемент, получил его Ферми или не получил? Неужели этот вопрос ведущими физиками и химиками был оставлен без внимания? Нет, конечно, опыты Ферми повторялись, но выводы из них у учёных были неодинаковы. Гипотеза Иды Ноддак показалась Отто Гану настолько дикой, что он не желал о ней даже упоминать, сказав её супругу Вальтеру, что не хочет выставлять учёного в смешном виде, ибо предположение о раскалывании ядра урана – чистейший абсурд.
Да, в это, действительно, было трудно поверить, чтобы нейтроны ничтожной энергии производили бы такие разрушения в ядре, каких не удавалось добиться воздействием на него самых мощных снарядов. «Это напоминало, – по выражению Р.Юнга, автора книги «Ярче тысячи солнц», – то, как если бы на войне кто-нибудь предложил артиллеристам, безуспешно ведущим огонь снарядами самых крупных калибров по укрывшемуся в подземных убежищах противнику, попытаться добиться успеха с помощью шариков для пинг-понга».
Отто Ган и Лиза Мейтнер в 1917 г. заполнили 91-ю клетку периодической системы неизвестным ранее элементом протактинием. Теперь вместе с радиохимиком Фрицем Штрассманом они воспроизвели все эксперименты Ферми по воздействию нейтронов на уран и пришли к выводу, что при этом получались не один, а последовательно несколько заурановых (радиоактивных) элементов с порядковыми номерами от 93-го до 96-го.
