Превращение элементов - Борис Казаков

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.

К этому времени весьма интересные результаты получили Ирен Жолио-Кюри и югославский радиохимик Павел Савич. В продуктах реакции после обстрела урана нейтронами они, как сообщалось, обнаружили новый элемент, химическими свойствами напоминающий актиний. Однако более тщательное исследование показало, что новый элемент не может быть актинием; он, хотя и напоминает его, но ещё более похож на соседа по третьей группе — на лантан. Это было не что иное, как подтверждение абсурдной гипотезы Иды Ноддак. Ирен в неё не верила и старалась отделить новообразованный элемент от настоящего лантана. Ей казалось, что разделения удалось добиться методом фракционной перегонки. Судя по всему, новый элемент — трансурановый, но не из тех, что получены группой немецких физиков. Узнав обо всём этом, Ган сказал, что «Кюри и Савич очень сильно запутались». Он написал им частное письмо с просьбой повторить эксперименты с большей тщательностью. И не получил ответа. А вскоре вышла вторая статья Ирен, дополняющая первую. Оскорблённый Ган не захотел её читать, но Штрассман с таким жаром пересказал ему основные положения этой статьи, что Ган положил горящую сигарету на письменный стол и помчался в лабораторию. Выявилась фатальная ошибка Жолио-Кюри: не «похожий на лантан», а сам лантан обнаружила она!

Ган и Штрассман — первоклассные химики, они со всей несомненностью установили в продуктах реакции присутствие таких элементов, как лантан, барий и церий. Ошибка Жолио-Кюри состояла в убеждении, что она отделила от лантана элемент, «похожий на лантан», тогда как она отделила барий или церий. Но как могло это произойти, откуда здесь взялись элементы № 56, 57 и 58, так далеко отстоящие от урана? Это всё равно, как если бы в инкубатор положили яйцо страуса, а вылупились цыплёнок и голубь. Выходит, что атом урана под воздействием нейтрона расщеплялся на приблизительно равные части. В соответствии с общепринятыми в физике взглядами, это был чистейший абсурд, и разве сам Ган не то же самое говорил Вальтеру Ноддак? Тем не менее всё было настолько очевидным, что и химикам, и физикам ничего не оставалось, как заняться многократной и тщательной проверкой. У Гана и Штрассмана не осталось больше никаких сомнений в правильности полученных результатов. Они подготовили статью, в которой описали всё, но, проявляя исключительную осторожность, оговорились, что «как ядерные химики, тесно примыкающие к физикам, они не могут заставить себя совершить этот скачок, столь противоречащий всем явлениям, до сих пор наблюдавшимся в ядерной физике». Они даже допускали, что «редкое стечение случайностей привело их к ошибочным наблюдениям».

Почему же только Ган и Штрассман, а где же Лиза Мейтнер? Она не могла участвовать в этих экспериментах. «Коричневая чума» захлестнула Европу. Разжигалась расовая ненависть. Антисемитские законы гитлеровцев заставили многих учёных искать спасения вне пределов Германии. Эйнштейн был объявлен главарём «еврейской физики». Когда Германия захватила Австрию, Эрвин Шрёдингер, виднейший физик-теоретик, перешёл границу с одним лишь рюкзаком за плечами, добрался до Рима и отправился к Ферми с просьбой проводить его в Ватикан, где он надеялся найти убежище. Сам Ферми, слава итальянской науки, дождался вызова в Стокгольм на церемонию присуждения ему Нобелевской премии, поехал туда, зная, что уже не вернётся в Италию. Он давно уже обдумал свою эмиграцию, ибо расовые законы свирепствовали и в Италии, а жена Ферми была еврейкой. Лиза Мейтнер также была еврейкой, но пока она была австрийской подданной, ей не препятствовали работать в берлинской лаборатории. Когда же Австрии не стало, то ясно было, что она попадёт под действие фашистских антисемитских законов. Это грозило физическим уничтожением. Ей помогли голландские коллеги, доставшие разрешение на въезд в Голландию без паспорта. Оттуда она направилась в Стокгольм и тем избежала трагической участи.

Именно Лизе Мейтнер написал Отто Ган обо всех своих экспериментах и полученных результатах, прежде чем решился кому-нибудь о них сообщить. Он безоговорочно доверял её острому взгляду и наблюдательности, боялся строгой критики и ответа её ждал с большим волнением.

Лиза Мейтнер получила письмо Гана в то время, когда у неё гостил Отто Фриш, её племянник, тоже физик. Мейтнер рассказала ему о расщеплении урана в экспериментах Гана, но Фриш от какого бы то ни было обсуждения старался уклониться, ему это казалось пустой тратой времени; он хотел поговорить о перспективах своей работы — за этим, собственно, он и приехал к своей знаменитой тётке. Но от неё не так легко было отделаться. Он предложил пойти прогуляться и надел лыжи, надеясь, что свежий воздух охладит тётушку. Какое там! Она шла за ним и настойчиво говорила об одном и том же, не позволяя уклониться от темы. И она добилась своего, увлекла его новой проблемой, заставила спорить о природе открытия, выставляя аргументы и контраргументы. Своей матери он написал тогда: «Я чувствую себя как человек, который, пробираясь через джунгли, не желая этого, поймал за хвост слона и сейчас не знает, что с ним делать». Прежде всего они решили известить Нильса Бора. Когда Фриш добрался до Копенгагена и рассказал обо всём знаменитому учёному, тот воскликнул: «Как мы могли не замечать этого так долго!» Он был так взволнован, что едва не опоздал на пароход, отправляющийся в Швецию, откуда он должен был отбыть в США. Там он намеревался провести несколько месяцев в Институте прогрессивных исследований, где работал в то время А.Эйнштейн. Но, прибыв на место, Бор отправился прежде всего не к Эйнштейну, чтобы обсуждать с ним теории космоса, как предполагалось ранее, а к своему ученику Д.Уиллеру, профессору физики Принстонского университета, и сообщил ему об опыте Гана и Штрассмана и истолковании этого опыта Мейтнер и Фришем.

Если ранее развитие событий в исследованиях по физике атома исчислялось годами, то с этого момента стали решать дни и даже часы.

Урановый кошмар

Строго говоря, не церий, лантан и барий, полученные Ганом и Штрассманом, так взволновали физиков и химиков. Важно было другое: в процессе их образования из урана выделялось такое количество энергии, которое трудно было себе представить. Как подсчитали Лиза Мейтнер и Отто Фриш, при расщеплении одного атома урана энергии должно выделиться в 50 миллионов раз больше, чем при сгорании одного атома водорода в кислороде.

Бор был ещё в пути, когда Фриш повторил опыты Гана и Штрассмана с использованием осциллографа, регистрирующего электрические импульсы. Этот прибор был своеобразным атомным термометром; высота импульса на его экране характеризовала выделившуюся энергию. Сомнения не было: таких всплесков на экране Фришу никогда не приходилось наблюдать ранее.

На следующий день Фриш и Мейтнер послали в английский журнал статью «Деление урана с помощью нейтронов — новый тип ядерной реакции». В статье указывалось на возможность деления ядра урана после захвата нейтрона на два ядра других элементов. Так как они первоначально будут находиться в непосредственной близости и оба несут большие положительные заряды, то последует их взаимное отталкивание с огромной кинетической энергией. Она в 20 миллионов раз превосходит взрывчатую силу тротила.

Когда эта потрясающая новость дошла до Ферми, он понял, насколько был близко у цели, открывая 93-й элемент. Не теряя времени, он вместе с профессором Дж. Пегрэмом и Дж. Даннингом обсудил возможность постановки эксперимента по делению ядер урана, а сам устремился на свидание с Бором в Вашингтон. Даннинг вместе с профессором Дж. Слэком и Ю.Бутом сконструировали необходимую установку в тот же вечер. К 23 часам они провели решающий эксперимент, не зная, что уже 10 дней назад это всё сделано О.Фришем по другую сторону океана. А утром аудитория университета Джоржда Вашингтона, где проходила встреча по вопросам теоретической физики, с нетерпением ожидала выступления Бора и Ферми. Уже распространился слух, что два лауреата Нобелевской премии намереваются сообщить аудитории сведения первостепенного значения.

Бор не отличался красноречием, но его выступление произвело на всех присутствующих ошеломляющее действие. Когда он в последних своих словах пояснил, что ядерные осколки высокой энергии можно обнаружить простейшим прибором, то несколько физиков сорвались с мест и помчались в свои лаборатории, чтобы самим убедиться в том, что всё, сказанное Бором, — правда.