Превращение элементов - Борис Казаков

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».