Жизнь и идеи Бруно Понтекорво - Михаил Сапожников

катастрофически не хватать. Поиск месторождений урана стал важной задачей. Лабин сильно заинтересовался открывающимися перспективами, специально съездил в Талсу и договорился с С. Щербацким сконструировать портативную ионизационную камеру, которую можно было бы использовать в полевых условиях для поиска урана.

В результате с 9 по 14 сентября 1944 была предпринята объединенная экспедиция WSI и Tube Alloys в район Большого Медвежьего озера на севере Канады. Экспедиция была оснащена счетчиками Гейгера и ионизационными камерами. Они оказались одинаково успешны при детектировании открытых минералов, однако ионизационные камеры – техника, в которой Бруно хорошо разбирался, – работали намного лучше, когда уран и его минералы залегали на небольшой глубине (до 30 см) под поверхностью.

31 октября 1944 г. в Вашингтоне прошло совещание 16 экспертов, представлявших все учреждения, имеющие отношение к поиску месторождений урана. Целью совещания было обсуждение вопросов, связанных с поиском месторождений, в том числе аппаратуры для поиска. Бруно был направлен на это совещание от Tube Alloys. Надо отметить, что работа по любым детекторам радиоактивного излучения, которые могли бы быть использованы для поисков урана, была в то время засекречена. Главный секрет, которым обладал Бруно, состоял именно в опыте работы с детекторами для поиска урана [5].

В Канаде семья Бруно существенно увеличилась: в 1944 г. родился второй сын, которого назвали Тито (https://t.me/bruno_pontecorvo_photo/8), а в 1945 г. – третий сын, Антонио.

Жили в небольшой деревушке Дип-Ривер, с населением около 4000 человек, расположенной неподалеку от объекта. Вокруг была прекрасная, почти нетронутая природа – хороший сосновый лес, жители промышляли охотой на оленей, по ночам выли волки. В центре городка стояла гора льда, присыпанного землей. Из этого хранилища каждый день развозили по домам лед для холодильников. На одном из близлежащих холмов сын Бруно Джиль первый раз встал на горные лыжи. Дом Понтекорво сохранился до наших дней, в чем Джиль убедился, приехав недавно в Дип-Ривер по приглашению своего канадского друга детства [36].

Бруно блистал в местном теннисном мире. Он стал первым победителем локального теннисного турнира, который продолжает разыгрываться до сих пор. Веселый и общительный красавец получил прозвище Рамон Новарро – в честь популярного тогда киноактера – символа жгучего латино. Что стоит одно описание Лауры Ферми [37]:

«Бруно был необычайно красив. Быть может, в нем привлекала удивительная пропорциональность его фигуры. Все у него было как раз в меру, ничего не следовало бы прибавлять или убавлять ни в ширине плеч и груди, ни в длине ног или рук. Может быть, он научился так ловко и складно держаться на теннисных площадках, где он рано стал чемпионом. А хорошие манеры были у него природным даром».

Бруно приехал в Монреаль 7 февраля 1943 г. А уже 29 июля 1943 г. в Кремле знали об этом из справки начальника 3 отдела 1-го Управления НКГБ CССР, полковника Г. В. Овакимяна «О работах по новому источнику энергии – урану» [48]. Там четко написано:

«Работа по быстрым нейтронам сосредоточена в Ливерпуле (проф. Чедвик, Фриш, Ротблат), по медленным нейтронам – в Кембридже (Халбан, Коварский, Мэй), и работы по разделению изотопов – в Оксфорде (проф. Саймон, Пайерлс). Халбан вместе с большей частью своей бригады уехал в Монреаль, Канада, где к ним присоединились проф. Оже, Плачек и Понтекорво».

Итак, кто такой Понтекорво и чем он занимается, КГБ знал еще в 1943 г.

14. Хлор-аргонный метод

Реакторы создавались для наработки материалов для атомной бомбы. Но Понтекорво привлек другой аспект реакторной физики – испускание нейтрино. Ядерные реакции, протекающие в реакторе, сопровождаются испусканием значительного числа нейтрино. И Бруно задумался над тем, как можно зарегистрировать эти замечательные частицы.

Существование нейтрино было введено Вольфгангом Паули для того, чтобы объяснить простую, но загадочную вещь. Энергетический спектр электронов в реакции бета-распада нейтрона был непрерывным. Почему это удивительно? Что наблюдал экспериментатор – нейтрон разваливался на протон и электрон (Рис. 14-1):

n → p + e— (1)

Масса нейтрона известна, масса протона – тоже известна, она чуть меньше, чем масса нейтрона, электрон должен вылетать со строго одинаковой энергией. Его энергетический спектр должен представлять собой просто одну линию. Вместо этого приборы регистрировали, что электроны имеют непрерывный энергетический спектр, то есть могут иметь разные энергии. Чтобы объяснить это явление, Паули предположил: «Непрерывность бета-спектра станет понятной, если предположить, что при бета-распаде с каждым электроном испускается такой “нейтрон”, что сумма энергии “нейтрона” и электрона постоянна…»

Рис. 14-1. Видимая схема бета-распада нейтрона.

Паули имел в виду, что в реакции (1) на самом деле в конечном состоянии образуются три частицы (Рис. 14-2):

из которых мы регистрируем только электрон, а нейтрино, которое Паули называл нейтроном, не оставляет следов в наших обычных детекторах. Постоянной должна оставаться сумма энергий электрона и нейтрино, и энергия электрона может меняться в зависимости от того, сколько энергии унесет нейтрино.

Довольно быстро была оценена проникающая способность нейтрино. Она оказалась колоссальной. Длина поглощения нейтрино с энергией 1 МэВ в воде составляет 35 световых лет. Нейтрино легко проходят не только через Землю, но и спокойно выходят из внутренних областей звезд.

Рис. 14-2. Бета-распад нейтрона.

Вообразить препятствие толщиной в 35 световых лет довольно трудно. Так же как и представить себе частицу, способную пройти через весь земной шар без какого-либо взаимодействия. Известного американского писателя Джона Апдайка такие свойства нейтрино настолько задели, что он назвал стихотворение, посвященное им, «Космическая наглость».

Оно хорошо демонстрирует, насколько бедны наши эпитеты и наивны сравнения:

                        Neutrinos, they are very small.

                        They have no charge and have no mass

                        And do not interact at all.

                        The earth is just a silly ball

                        To them, through which they simply pass,

                        Like dustmaids down a drafty hall

                        Or photons through a sheet of glass.

                        Нейтрино, они очень маленькие,

                        Они не имеют заряда и не имеют массы,

                        И они не взаимодействуют совсем.

                        Земля для них просто глупый шар,

                        Через который они легко проходят,

                        Как пылинки на сквозняке

                        Или фотоны сквозь стекло.

Как «фотоны, сквозь стекло»?! Какая чудовищная недооценка!

Но если частица свободно проходит через земной шар, то как ее можно зарегистрировать? Недаром Паули сокрушался: «Я сделал ужасную вещь: я изобрел частицу, которую невозможно будет зарегистрировать».

Однако он недооценил мощность разума и изобретательность своих коллег-экспериментаторов. Первое предложение реального эксперимента по регистрации нейтрино было сделано Бруно Понтекорво в 1946 г. [49]. Его не испугала колоссальная проникающая способность нейтрино. Исключительно красивая идея Бруно родилась из его опыта исследований радиоактивных веществ и работы на ядерном реакторе, который является источником огромного