Ярче тысячи солнц

Глава 4 Неожиданное открытие (1932–1939)

В начале 30-х годов, в то самое время, когда политика столь грубо и жестоко вторглась в тихий мир лабораторий, ядерная наука, в свою очередь, тоже постучалась в дверь политики: в 1932 г. Джеймс Чэдвик открыл нейтрон — ключ к расщеплению атома.

Но стук этот был весьма деликатным. Вряд ли кто-нибудь услышал его.

Фриц Хоутерманс в 1932 г. в документе, адресованном Технической академии в Берлине, утверждал, что эта мельчайшая, только что открытая в Кембридже частица может оказаться отличным средством высвобождения могучих сил, дремлющих в материи. Однако его слова не привлекли серьезного внимания.

Тремя годами позже Фредерик Жолио-Кюри вместе со своей женой Ирен прибыли в Стокгольм для получения Нобелевской премии за открытие ими явления искусственной радиоактивности. Там он сказал: «Мы отдаем себе отчет в том, что ученые, которые могут создавать и разрушать элементы, способны также осуществлять ядерные реакции взрывного характера… Если удастся осуществить такие реакции в материи, то, по всей вероятности, будет высвобождена в огромных количествах полезная энергия». Но даже пророческие слова Жолио-Кюри вызвали не больше чем мимолетный интерес, и только лишь один исследователь сделал почти немедленно политические выводы из перспектив, возникших в связи с открытием нейтрона.

Венгерский физик Лео Сциллард (родившийся за два года до смены столетия) еще в молодости пострадал от политических треволнений. Не прошло и года его учебы в Технической академии, как он был призван на военную службу. Война складывалась неудачно для держав Тройственного Союза, но императорские и королевские офицеры все еще продолжали муштровать рекрутов так же сурово, как и в годы больших императорских смотров. Это навсегда внушило Сцилларду глубокое отвращение ко всему военному. Перипетии гражданской войны в Венгрии заставили Сцилларда, пытавшегося после демобилизации продолжать свое образование в Будапеште, перебраться в Берлин. Здесь он поступил в Техническую академию в Шарлоттенбурге, а на следующий год перевелся в университет. В то время в германской столице работали и преподавали Эйнштейн, Нернст, фон Лауэ и Планк. Под их влиянием Сциллард, намеревавшийся сначала стать подобно своему отцу гражданским инженером, отдал все же предпочтение теоретической физике. Живой, с богатым воображением молодой ученый вскоре начал работать в избранной им области деятельности сначала как ассистент у фон Лауэ, а затем как внештатный лектор в Институте кайзера Вильгельма.

Когда Гитлер пришел к власти, Сциллард вначале уехал в Вену. Пробыв в Вене шесть недель, он перебрался в Англию. Сциллард обладал удивительной способностью, опираясь на факты сегодняшнего дня, методом дедукции предугадывать будущие события. Он понимал, что рано или поздно Австрия будет захвачена нацистами.

Осенью 1933 г. на годичном собрании Британской ассоциации лорд Розерфорд произнес речь, в которой заметил, что люди, толкующие о получении атомной энергии в больших масштабах, «говорят вздор». «Его слова заставили меня задуматься над этой проблемой, — вспоминает Сциллард, — и в октябре 1933 г. мне пришла в голову мысль, что цепная реакция могла бы стать реальностью, если бы удалось найти элемент, который, поглощая один нейтрон, эмитировал бы два других. Сначала мне казалось, что таким элементом может быть бериллий, затем — некоторые другие элементы, включая и уран. Но по тем или иным причинам критический эксперимент так и не был мной осуществлен».

Будучи ученым-реалистом, он старался предвидеть последствия, старался угадать вероятную реакцию политиков, крупных промышленников и военных, если в один прекрасный день действительно удастся получить атомную энергию. Однако до сих пор еще никто не сумел проникнуть сквозь несокрушимую оболочку атома и использовать для практических целей дремлющую в нем энергию. Но уже многие исследователи работали над этой проблемой и ее решение казалось не таким уж далеким и, поскольку такая возможность уже «носилась в воздухе», то обычное безразличие правительств, несомненно, должно было смениться их острым интересом.

Подобные соображения заставили Сцилларда уже в 1935 г. обратиться ко многим ученым-атомникам с вопросом, не считают ли они благоразумным воздержаться, по крайней мере временно, от опубликования результатов их работ, имея в виду серьезные и, возможно, даже опасные последствия их исследований. Большинство из тех, к кому он обращался, отвергли его предложение. В конце концов, казалось, не было шансов на то, чтобы крепость атома была когда-нибудь взята.

Сциллард же вел разговоры уже о том, как поступить с трофеем. Из-за этой «преждевременной тревоги» он приобрел репутацию человека, постоянно думающего о третьем и четвертом шагах до того, как будут сделаны первый и второй.

Однако некоторых других ученых беспокоили такие же тревожные мысли.

Поль Ланжевен, так много сделавший в те годы для беженцев из «Третьего рейха», был серьезно обеспокоен и пытался в несколько своеобразной манере утешить бежавшего из Германии студента-историка: «Вы воспринимаете все это слишком серьезно», — говорил он. — «Гитлер? Не так уже много осталось до того момента, когда он подобно всем тиранам сломает себе шею. Я значительно больше беспокоюсь кой о чем другом. Это нечто такое, что может причинить миру гораздо больший ущерб, чем этот бесноватый, который рано или поздно отправится ко всем чертям. Это вещь, от которой нам теперь уже не отделаться: я имею в виду нейтрон».

Молодому историку до сих пор приходилось только случайно слышать о нейтроне и он вряд ли мог поэтому заподозрить в нем что-либо опасное. Он, так же как и большинство его друзей, не осознавал того, что великие научные открытия могут гораздо сильнее влиять на ход истории, чем могущественные диктаторы.

В те времена, четверть века назад, недооценка политики людьми науки превышалась только недооценкой значения науки, наблюдавшейся среди политиков и широкой публики. Если сравнить статистически, сколько раз в те дни произносилось имя «Гитлер» и сколько раз слово «нейтрон», то отношение миллион к одному, возможно, окажется даже слишком заниженным. Настолько мало мы сами, даже в наш «век информации», можем судить о том, какие современные нам события окажутся в итоге важными и уже сегодня являются предзнаменованием будущего.

Только лишь с конца 1945 г., когда весь мир осознал значение открытия атомной энергии, стало очевидным, что расщепление атома следует рассматривать как поворотный пункт в мировой истории.

Как знаменательно необычайное совпадение, что в один и тот же год был открыт нейтрон (февраль 1932 г.), был избран президент США Рузвельт (ноябрь 1932 г.) и Гитлер возглавил германское правительство (январь 1933 г.).

Прошло семь роковых лет, прежде чем физики осознали значение нейтрона во всей его полноте, семь лет, в течение которых атомы были уже расщеплены с помощью нейтронов в Париже, Кембридже, Риме, Цюрихе и Берлине. Но истинного значения этого факта никто еще не понимал, в том числе и сами ученые. С 1932 г. до конца 1938 г. они просто отказывались верить тому, что показывали их приборы, а поэтому не удивительно, что и государственные люди, к счастью, еще не догадывались о возможностях необычайно мощного оружия, уже появившегося в сфере их деятельности. Интересно, каковы были бы последствия, если бы цепную реакцию в уране правильно истолковали в Риме в 1934 г., когда ее удалось там осуществить? Не оказались бы Муссолини и Гитлер первыми в разработке атомной бомбы? Началась бы гонка атомного вооружения до второй мировой войны? Велась бы эта война с применением атомного оружия с обеих сторон?

Физик Эмилио Сегре принимал участие в этих успешных, но неправильно истолкованных экспериментах в столице Италии. Через 20 лет, на похоронах своего учителя Энрико Ферми, он сказал: «Бог по его собственным непостижимым мотивам сделал в то время всех нас слепыми в отношении явления расщепления ядра».

Открытие нейтрона произошло именно в Кембридже в резерфордовской лаборатории далеко не случайно. В 1931 г. в Цюрихе на Конгрессе физиков немцы Бете и Бекер заявили, что они, бомбардируя бериллий альфа-частицами, наблюдали весьма сильное излучение, которое, однако, не удалось объяснить. Это заявление вызвало сенсацию.

Исследователи всех стран немедленно попытались повторить эксперимент и выявить природу замеченного излучения. Жолио-Кюри и его жена в известной мере решили загадку. Не позже чем через месяц после опубликования их первых результатов Чэдвик, работавший почти непрерывно над этой же проблемой (и подбадриваемый Резерфордом), объявил, что в загадочном явлении участвуют нейтроны. Их существование было предсказано Резерфордом еще 17 лет назад.

Своим успехом Чэдвик в значительной мере был обязан превосходной измерительной аппаратуре и, в частности, новому усилителю, который тогда только что был изобретен. В 1932 г. в мире не было ни одного физического исследовательского учреждения, которое обладало бы столь блестящей аппаратурой, как лаборатория Кавендиша в Кембридже.

В области атомных исследований огромное значение имеет измерительная аппаратура. Только с ее помощью невидимые глазом предметы исследований становятся ощутимыми и измеримыми. Эти приборы, без применения которых практически невозможно вмешательство человека в мир частиц наимельчайших размеров, к концу первой мировой войны все еще оставались чрезвычайно примитивными. Исследователи по старой привычке «стряпали» их из проволоки, воска и стеклянных сосудов, которые они сами выдували. Однако, чем глубже они пытались проникнуть внутрь неизвестного, тем сложнее требовалось оборудование и тем труднее было его изготавливать.

В 1919 г. английский физик Эллис впервые увидел экспериментальную аппаратуру, с помощью которой Резерфорд только что осуществил первые превращения атомов. Позднее Эллис писал: «Вся аппаратура состояла из небольшого латунного ящика, а сцинтилляции наблюдались с помощью микроскопа. Помнится, я был удивлен и даже слегка шокирован тем, что аппаратура не производила более внушительного впечатления». Менее 15 лет спустя тот же Эллис, ставший за это время членом резерфордовского «товарищеского кружка» в лаборатории Кавендиша, пользовался для своих экспериментов огромными генераторами и новыми высокочувствительными измерительными приборами. Рабочие помещения для атомных исследований приобретали все большее сходство со сборочными цехами заводов, а работа ученых все чаще становилась похожей на работу инженеров. Новые приборы, естественно, были дорогостоящими. Если к концу первой мировой войны лаборатория Кавендиша расходовала не более 550 фунтов стерлингов в год на новую аппаратуру, то в 30-х годах эта цифра превышала указанную величину в несколько раз. Это принесло с собой известное изменение во взаимоотношениях ученых-атомников с обществом. Раньше необходимые для покрытия растущих расходов лабораторий фонды обеспечивались ежегодно богатыми людьми. К их числу относились канадский торговец табаком Мак-Гилл (который, между прочим, считал курение ужасной привычкой и запрещал его в тех лабораториях, которые он финансировал), бельгийский фабрикант Эрнест Сольвэй и крупный германский промышленник Карл Стилл, прозванный «добрым ангелом геттингенских физиков». Однако их дары не могли долго оставаться достаточными, и даже капиталов Рокфеллеров, мелонов и остинов, становилось мало. Вмешательство государства оказывалось все более и более необходимым. Некоторые правительства, например британское, были уже готовы помочь. Другие проявляли меньше охоты. В тех случаях, когда общественная помощь оказывалась недостаточной, ученые-атомники все чаще и притом небезуспешно обращались за более крупными субсидиями. В те годы не было еще такого случая, чтобы их новый патрон, государство, сказал бы в один прекрасный день: «Кто платит музыканту, тот и заказывает музыку».

Так как в то время лаборатория Кавендиша была значительно богаче оборудована в техническом отношении по сравнению с другими экспериментальными институтами мира, то неудивительно, что физики-атомники ожидали, что вслед за открытием нейтрона именно из этой лаборатории поступят новые важные сообщения о свойствах этой ядерной частицы.

Их ожидания были тем более оправданы, что Резерфорду удалось подобрать исключительный коллектив сотрудников. Там работал несколько меланхоличный Астон, построивший в 1919 г. образец масс-спектрографа, с помощью которого он первым измерил массы некоторых изотопов. Был там и японец Шимицу, чья новая «туманная камера» автоматически фотографировала следы атомов. Выделялся Блэкетт — самый искусный картограф этого вновь завоеванного «царства». Через его руки прошли 440000 следов атомов на фотографиях туманной камеры.

Не забудутся ни темпераментный австралиец Маркус Олифант, ни непревзойденный специалист по новейшей электрической аппаратуре Джон Кокрофт, ни Норман Фезер, прославившийся, в частности, своим почти сверхчеловеческим терпением. Эти люди работали в своего рода подсекции, руководимой русским физиком Петром Капицей, который в 1921 г. приехал к Резерфорду в Кембридж. «Клуб Капицы», состоявший примерно из 20 молодых людей, собирался раз в неделю для научных дискуссий вне лаборатории. Ганс Бете вспоминает, что Капица во время этих дискуссий имел обыкновение спрашивать каждые две минуты: «А почему это так?»

Все эти молодые ученые-атомники были буквально одержимы необыкновенным рвением к своей работе. Резерфорд, называя их просто «ребятами», частенько обращался с ними, как строгий школьный учитель, но, по правде говоря, любил их, как отец. Не имея собственного сына, он щедро расточал все свое внимание, заботу и привязанность этой растущей молодежи. Когда он замечал, что один из его «парней» находится на пути к новому открытию, то начинал буквально опекать его с утра до вечера и даже поздно ночью звонил по телефону в лабораторию, чтобы дать ему совет и по-дружески подбодрить.

Несомненно, что в течение долгого времени Капица был любимцем Резерфорда. Последний восхищался упрямой настойчивостью русского, сочетавшейся с живостью ума и работоспособностью, а также с восторженностью, граничившей с фанатизмом, когда тот был поглощен работой. Но главное состояло в том, что Резерфорд, хотя и был на 25 лет старше Капицы, чувствовал в нем родственную душу. О самом Резерфорде можно было слышать такие высказывания: «Он дикарь, возможно, благородный дикарь, но все же дикарь», или «Отношения с Резерфордом не являются обычными. Никто не может дружить со стихией». Все это относилось и к Капице. Он, так же как и его патрон, с энтузиазмом наслаждался жизнью, обладал такой же необузданной энергией и таким же богатым воображением; ко всему этому добавлялась еще некоторая доля русской эксцентричности. Мчался ли он с предельной скоростью по тихим английским сельским дорогам, прыгал ли в реку (что он любил делать во время «уикэнда»^[3] к негодованию его пуританских хозяев), распугивал ли лебедей, подражая карканью ворон, проводил ли по несколько ночей без сна, когда, уподобляясь богу-громовержцу, экспериментировал с высокочастотным генератором, нагружая его до такой степени, что начинали гореть кабели, — всегда он жил за чертой обычных условностей. Он любил возиться с техникой и презирал опасности.

Однажды Капица написал Резерфорду, путешествовавшему вокруг света, характерное письмо о своих экспериментах с новым мощным оборудованием: «Пишу Вам это письмо в Каир и хочу рассказать, что мы уже имеем машину короткого замыкания и катушку и что мы ухитрились получить поля более 270 000[4] в цилиндрическом объеме диаметром 1 сантиметр и высотой 4,5 сантиметра. Мы не смогли продвинуться дальше, так как катушка не выдержала и разрушилась со страшным грохотом, что, несомненно, здорово позабавило бы Вас, если бы Вы могли это слышать. Мощность в цепи составляла около 13,5 тысяч киловатт… что приблизительно равнялось общей мощности трех кембриджских городских станций, взятых вместе… Случай этот оказался наиболее интересным из всех экспериментов… Теперь мы знаем, как выглядит дуга в 13 000 ампер».

Резерфорд был неутомим в изыскании новых возможностей для высоковольтных «исполинских бэби» Капицы. Для них была выстроена специальная лаборатория, названная именем химика и мультимиллионера Монда; открытие ее состоялось в феврале 1933 г. Пораженные участники церемонии открытия заметили на фасаде необычного геральдического зверя — крокодила, высеченного из камня известным английским скульптором Эриком Гиллом по особой просьбе Капицы. Когда Капицу спросили, что должно означать здесь это диковинное создание, он ответил: «Это крокодил науки. Крокодил не может поворачивать головы. Подобно науке, он должен беспрерывно двигаться вперед с широко раскрытой всепожирающей пастью». Однако суть дела заключалась в том, что «крокодил» это было прозвище Резерфорда, придуманное русским, о чем знали все в лаборатории, за исключением самого Резерфорда.

Но Капице не пришлось сразу же приступить к работе в новой лаборатории. Русская Академия наук после переезда ее из Ленинграда в Москву избрала его своим членом. Вслед за этим Капица нанес визит своей Родине. Он уже не в первый раз ездил туда. Но на этот раз дома ему сказали, что Родина нуждается в его знаниях, особенно в связи с гитлеровской угрозой, и Капица остался.

Тогда Резерфорд сделал шаг, свидетельствующий о его безграничной вере в интернациональный характер науки и его привязанности к своему любимцу. Он принял решение послать Капице в полном комплекте аппаратуру его новой лаборатории, на оборудование которой он затратил так много усилий. Английские ученые Адриан и Дирак отправились в Москву, чтобы обеспечить передачу всей этой ценной и громоздкой аппаратуры. Русское правительство не только заплатило 30 000 фунтов стерлингов за демонтированное оборудование лаборатории, но и построило для Капицы новенький, «с иголочки» институт в Москве в английском усадебном стиле.

Уход Капицы не только очень глубоко повлиял на Резерфорда. Он оказал разрушительное влияние на лабораторию Кавендиша в целом, и в течение немногих последующих лет ее блестящий коллектив начал распадаться.

Первым ушел Блэкетт, затем Чэдвик и, наконец, Олифант. Они заняли важные должности в других университетах. Да и могучий организм Резерфорда, бывшего всегда воплощением здоровья и силы, внезапно начал стариться, хотя он никогда в этом не сознался бы. Однажды, когда он пытался вставить в электроскоп маленькую и узкую полоску листового золота, его руки так сильно задрожали, что ему пришлось попросить своего помощника Кроу проделать за него эту операцию.

Несколько дней спустя повторилось то же самое. Это встревожило Кроу, и он спросил у своего шефа: «Снова нервы не слишком-то хороши сегодня, сэр?» Резерфорд огрызнулся; подобно льву он прорычал: «Какие, к черту, нервы! Это Вы трясете стол!»

14 октября 1937 г. после напряженной работы ученый внезапно почувствовал себя плохо: в легкой форме дала себя знать грыжа. Стала неизбежной небольшая операция, по-видимому, совершенно безопасная.

Но дело обернулось плохо, и пятью днями позже основоположник атомных исследований скончался. В его лице ушел из жизни великий ученый старого поколения, чье желание понять природу мира атомов возникло непосредственно из любви к познанию истины. Когда еще в 1932 г., после огромных успехов его коллектива, газеты начали пророчествовать по поводу вероятного будущего применения атомной энергии, Резерфорд немедленно же дал им отповедь. «Так не бывает, — говорил он, — чтобы экспериментаторы вели свои поиски ради открытия нового источника энергии или ради получения редких или дорогих элементов. Истинная побудительная причина лежит глубже и связана с захватывающей увлекательностью проникновения в одну из глубочайших тайн природы».

Под руководством Резерфорда в Кембридже Фезер провел весьма продуктивные исследования поведения нейтронов. Но наиболее интересные результаты исследований, начиная с 1934 г., были получены в Риме. За несколько лет Вечный город превратился в столицу мировой физики. Этим он был обязан работам молодого ученого Энрико Ферми.

Решение Ферми посвятить себя физике атома (вместо спектроскопии, как он намеревался раньше) было принято им совершенно случайно во время спора со своими сотрудниками в комнатке на теннисном корте.

Последовавший вскоре успех подтвердил правильность его выбора. Даже первые теоретические труды Ферми вызвали настоящую сенсацию, особенно среди физиков младшего поколения. Они часто совершали путешествие в Рим, чтобы посмотреть на итальянца, которого надо было всерьез принимать за ученого, несмотря на его мальчишеский задор в спорте.

Ферми не разочаровал их. Впечатления Бете, этого блестящего ученика Арнольда Зоммерфельда, были типичными. Он писал из Рима своему учителю: «Конечно, я приехал для того, чтобы видеть Колизей и восхищаться им. Но самое лучшее в Риме, это, несомненно, Ферми. Он обладает изумительной способностью немедленно видеть решение любой заданной ему проблемы». В 1934 г., когда стало известно об успешном получении супругами Кюри искусственных радиоактивных элементов, Ферми потерпел некоторую неудачу. Его последняя статья о бета-лучах была отклонена лондонским журналом «Нэйчур», в котором помещалось все наиболее важное, что имело отношение к физике. Тогда Ферми решил попробовать свои силы на этот раз «только шутки ради» на некотором варианте практических экспериментов, предпринимавшихся Жолио. Но Ферми решил применить не альфа-частицы, как это делал француз, а новый, более мощный снаряд — нейтрон. Вместе с учениками он начал в 1934 г. систематическую бомбардировку нейтронами одного элемента за другим. Результаты с первыми восемью элементами оказались отрицательными. Но когда взялись за девятый элемент, фтор, то гейгеровский счетчик начал щелкать, т. е. обнаружил искусственную радиоактивность. Работа оказалась настолько захватывающей, что молодой ученый физико-химик д'Агостино, приехавший из Парижа на несколько недель, так надолго отложил свой отъезд, что кончился срок действия железнодорожного обратного билета, и тогда он решил остаться навсегда.

В процессе этих экспериментов Ферми и его ближайшие помощники сделали два важных открытия. Первое заключалось в том, что радиоактивность металлической мишени, бомбардируемой нейтронами, возрастала в сотню раз, когда нейтроны предварительно замедлялись слоем воды или парафина. Предположение об этом впервые было подтверждено в живописном прудике для золотых рыбок за зданием Физического института. Второе открытие предполагало, что бомбардировка самого тяжелого из всех металлов, урана, по-видимому, приводила к появлению нового элемента и, возможно, даже нескольких новых, так называемых искусственных трансурановых элементов. Первое из этих открытий впоследствии оказало решающее воздействие на последующее развитие физики атома. Второе же было не чем иным, как иллюзией.

Ферми все же не удалось с помощью нейтронов создать новые трансурановые элементы. Но он сумел, и, возможно, впервые, расщепить атом урана. Работа Ферми, достигшая своего апогея созданием нового элемента с порядковым номером 93, произвела глубокое впечатление на весь ученый мир. Ферми смог показать эффект мощного воздействия нейтронов, этих новых микроскопических частиц, открытых Чэдвиком.

Однако выяснить результаты нейтронной бомбардировки ему не удалось.

Во многих лабораториях начали проводить эксперименты, подобные тем, которые делал Ферми. Среди всеобщего одобрения прозвучало только одно критическое замечание. Ида и Вальтер Ноддак, молодая пара из Института физической химии Фрейбургского университета в Бреслау, еще с 1929 г. держались весьма настороженно в отношении возможности открытия естественных трансурановых элементов. Еще до своего замужества в 1925 г. фрау Ноддак открыла неизвестный до того элемент рений. Она и ее муж считались ведущими авторитетами в области химического анализа редких земель. В 1934 г. они получили от чехословацкого химика Коблика образчики красной соли, которую тот извлек из урановых руд в Иоахимстале. Коблик решил, что это трансурановый элемент, и хотел назвать его богемием. Подвергнув образцы соответствующим химическим испытаниям, супруги Ноддак пришли к заключению, что предположение чешского ученого ошибочно, Ида Ноддак вынесла столь же неблагоприятный приговор и «трансурановым элементам» Ферми. Она не только доказала, что итальянский физик в своих химических анализах не представил убедительных доводов в обоснование своего предположения, но и выдвинула смелую гипотезу, справедливость которой подтвердилась лишь в конце 1938 г. В 1934 г., т. е. более чем за четыре года до открытия явления расщепления атома урана Ганом и Штрассманом, она писала в «Цейтшрифт фюр ангевандт Хеми»: «Можно предположить, что когда ядра распадаются под воздействием нейтронов, то возникают ядерные реакции, значительно отличающиеся от тех, которые наблюдались до сих пор при воздействии протонов или гамма-частиц на атомное ядро. Казалось бы вероятным, что при бомбардировке тяжелых ядер нейтронами исследуемое ядро распадается на несколько крупных кусков, которые, несомненно, должны быть изотопами известных элементов, но не соседями элементов, подвергнутых облучению».

Когда эта критика и сопутствующие ей сомнения дошли до Ферми, то последний не принял их всерьез. Предположение, что нейтроны с энергией менее одного вольта[5] в состоянии расщепить атомные ядра, которые могут противостоять бомбардировке с энергиями в миллионы вольт, ему как физику казалось совершенно немыслимым. В своей правоте Ферми убедился в еще большей степени, когда с ним согласился Отто Ган — признанный в мире специалист по радию.

В это же время «трансурановые» элементы Ферми усиленно изучались в лаборатории Института кайзера Вильгельма в Берлин-Далеме под руководством Гана и его коллеги из Вены фрейлейн Лизы Мейтнер. В многочисленных публикациях 1935–1938 гг. Ган и Мейтнер исчерпывающе описали химические свойства новых веществ, образовавшихся в результате нейтронной бомбардировки. Фрау Ноддак писала: «Я все же продолжаю сомневаться в том, что это самостоятельные трансурановые элементы. Мой муж и я давно знаем Гана, и он часто интересовался нашей работой… в 1935 или в 1936 г. мой муж в разговоре с ним высказал мысль о том, что Ган мог бы в своих лекциях или публикациях хотя бы упомянуть о моем критическом отношении к экспериментам Ферми. Но Ган ответил, что ему не хотелось выставлять меня в смешном виде, поскольку мое предположение о раскалывании ядер урана на крупные осколки являлось, по его мнению, чистейшим абсурдом».

Ни Ферми, ни Ган-Мейтнер со своими сотрудниками не принимали всерьез гипотезы фрау Ноддак. Дело в том, что по тогдашним физическим представлениям только с применением «снарядов» значительно большей проникающей способности можно было проникнуть внутрь ядра тяжелого атома и расщепить его.

Начиная с первых опытов Резерфорда, «артиллерия», применявшаяся для «осады» атомных ядер, становилась все более мощной и разнообразной.

В США, например, для расщепления атома конструировалось такое оборудование, как генераторы Ван-де-Граафа и циклотроны. Эта аппаратура давала возможность ускорять отдельные частицы, использовавшиеся в качестве «снарядов», до громадной энергии в девять миллионов вольт. Однако даже эти частицы не могли проникнуть внутрь сквозь защитные барьеры, которыми природа в ее мудрости окружила атомные ядра и чудовищные запасы энергии, скрытые в них.

Мысль же о том, что нейтроны, не имеющие электрического заряда, могут выполнить то, что не удалось сделать с помощью мощных заряженных снарядов, казалась слишком фантастической, чтобы в нее можно было поверить. Это напоминало 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^[6].

И все же не одни только технические причины заставляли ученых-атомников в 1935–1938 гг. так часто оглядываться в поисках истины. Мы можем, например, поставить вопрос о влиянии, которое нападение Италии на Абиссинию оказало на Ферми; он именно в то время добился блестящего прогресса в своих исследованиях. По свидетельству Сегре, географический атлас в институтской библиотеке вскоре начал сам автоматически открываться на странице, отведенной Абиссинии.

Вместо обсуждения нейтронных бомбардировок Ферми и его сотрудники спорили о бомбардировках абиссинских крепостей. Короче говоря, атмосфера была не такой, при которой ясно думается и свободно расцветает научная самокритика. В научных отчетах при всей их уравновешенности, конечно, нельзя было найти упоминаний о подобных политических или даже частных обстоятельствах. Там ничего не говорилось о людях, участниках работы, о том, как они жили, и что чувствовали.

Для публики оставалось неизвестным, что между двумя фигурами, игравшими ведущие роли в драме с урановыми экспериментами, развивалось личное соперничество. Крупнейшими специалистами по радиевым исследованиям в это время были мадам Ирен Жолио-Кюри и фрейлейн Лиза Мейтнер. Никто не оспаривал их превосходства, и все же между ними возникло соперничество, в котором приняли участие и их сотрудники.

Трения начались в октябре 1933 г. на одном из конгрессов в Брюсселе.

Мадам Жолио вместе со своим мужем представили отчет об осуществленных ими бомбардировках алюминия нейтронами. О том, что произошло дальше, рассказывает Жолио: «Наше сообщение вызвало оживленную дискуссию. Фрейлейн Мейтнер объявила, что она провела такие же эксперименты, но не получила подобных результатов. Под конец подавляющее большинство присутствовавших там физиков пришло к заключению, что наши эксперименты были не точными. После сессии мы чувствовали себя довольно-таки скверно. В этот момент к нам подошел профессор Бор и сказал, что он рассматривает наши данные как чрезвычайно важные. Вслед за ним и Паули ободрил нас таким же образом».

Супруги Жолио по возвращении в Париж возобновили свою работу.

Исследования, раскритикованные в Брюсселе фрейлейн Мейтнер, послужили основой для самого важного открытия супругов Жолио — искусственной радиоактивности. Это не улучшило отношений между лабораториями на Рю д'Ульм и в Берлин-Далеме. Этим и объясняется, что материалы, опубликованные мадам Жолио-Кюри, были объявлены в Далеме «ненадежными». Однажды в 1935 г. фрейлейн Мейтнер дала указание своему ученику фон Дросту повторить в Далеме некоторые парижские эксперименты по бомбардировке тория. Мадам Жолио-Кюри объявила, что изотоп тория под воздействием облучения испускает альфа-лучи. Дрост же их не обнаружил, и фрейлейн Мейтнер еще раз поторопилась уверить себя, что она уличила свою соперницу в неточности. Но, как оказалось, она еще раз допустила ошибку.

Следующее сообщение о трансурановых элементах, написанное Ирен Жолио-Кюри в соавторстве с югославом Савичем, появилось летом 1938 г. Авторы упоминали о веществе, не соответствовавшем тем элементам, с которыми работал в то время Ган.

В Далеме говорили: «Мадам Жолио-Кюри все еще полагается на химические познания, которые она получила от своей прославленной матери, а это — только кусочек того, что нужно в наши дни». Ган считал необходимым соблюдать известный такт и старался не проявлять небрежности по отношению к французскому коллеге перед всем миром в научной периодической печати. «Сейчас и без того хватает чреватой неприятностями напряженности в отношениях между Германией и Францией, — говорил он. — Давайте не будем увеличивать ее». В соответствии с этим он написал частное письмо в лабораторию на Рю д'Ульм, предлагая повторить эксперименты с большей тщательностью.

Ответа на свое письмо он так и не получил. Напротив, Ирен Жолио-Кюри совершила дальнейший «грех». Она опубликовала вторую статью, базируясь на данных первой. Ган демонстративно отказался ее читать, несмотря на уговоры своего ассистента Штрассмана. Ган был глубоко возмущен парижским коллегой за ее безразличие к его поучениям.

Однако тем же летом 1938 г. его сильно встревожила другая проблема, не имевшая ничего общего с физикой. Более четверти века Лиза Мейтнер и ее «петушок»[7] работали бок о бок. Их индивидуальности столь тесно слились даже в их собственном представлении, что однажды фрейлейн Мейтнер на одном из конгрессов бросила своему собеседнику необдуманную реплику: «Мне кажется, Вы принимаете меня за профессора Гана».

Как австрийской подданной Лизе Мейтнер, несмотря на ее неарийское происхождение, все же было разрешено и после 1932 г. продолжать работу в Институте кайзера Вильгельма. Однако в марте 1938 г. расовое законодательство «Третьего рейха» распространилось и на нее.

Ган и Макс Планк, пытаясь спасти для института своего коллегу, ходатайствовали за нее даже лично перед Гитлером, но их вмешательство оказалось бесплодным, и она вынуждена была уйти.

Опасаясь, что правительство не разрешит ей покинуть Германию, Лиза Мейтнер под видом туристки бежала в Данию, не попрощавшись даже с товарищами. Только два или три человека в Далеме, не считая Гана, знали о том, что она не вернется из летнего отпуска.

Этой же осенью Ирен Жолио-Кюри опубликовала третью статью, в которой суммировала и дополнила данные, приведенные в двух предыдущих.

После ухода фрейлейн Мейтнер ближайшим сотрудником Гана в области радиационной химии сделался Штрассман. Прочитав статью, он сразу понял, что в лаборатории Кюри не было допущено никаких ошибок и, что, наоборот, там открыт замечательный новый путь к решению проблемы. Возбужденный, он стремительно взлетел по лестнице к Гану и воскликнул: «Вы просто обязаны прочесть это сообщение!»

Ган был стоек, как алмаз. «Я не интересуюсь последними писаниями нашей приятельницы-леди», — ответил он, невозмутимо попыхивая сигарой. Но Штрассмана этот отказ не смутил. Прежде чем Ган успел повторить, он изложил своему шефу краткое содержание наиболее важных положений новой статьи.

«Это поразило Гана, как удар молнии, — рассказывал потом Штрассман, он так и не докурил своей сигары. Положив ее, еще горящую, на письменный стол, он помчался вместе со мной вниз, в лабораторию».

Как видно из сказанного, нелегко было убедить Гана в том, что он, как и другие исследователи, шел ложным путем; но, осознав это однажды, он немедленно встал на другой путь и сделал все от него зависящее для выявления истины. Конечно, нелегко было признаться в ряде ошибок. Но именно этому признанию он был обязан величайшим успехом всей своей деятельности.

В ходе непрерывной работы круглыми сутками и даже неделями эксперименты мадам Жолио и Савича были полностью проверены с помощью наиболее точных методов радиационной химии. Выяснилось, что бомбардировка урана нейтронами действительно приводит к образованию вещества, которое, как установил парижский коллектив, очень напоминает лантан. Более точные анализы, проведенные Ганом и Штрассманом, дали, однако, химически неопровержимый, но физически необъяснимый результат: рассматривавшийся элемент в действительности оказался барием, который занимает место в середине таблицы и имеет вес, немного превышающий половину веса урана. Лишь позднее было установлено, что это, поначалу необъяснимое присутствие бария, объясняется «взрывом» ядра.[8]

То, что Ган и Штрассман выявили в ходе химических исследований, показалось им в то время настолько маловероятным, что они сделали следующие скептические наброски, ставшие впоследствии широко известными: «Мы приходим к такому заключению: наши «радиоактивные» изотопы обладают свойствами бария. Как химики мы должны подтвердить, что это новое вещество является не радием, а барием. Несомненно, что здесь нельзя предположить присутствия других элементов, кроме радия или бария… Как физики, знакомые со свойствами ядра, мы не можем, однако, решиться на такое утверждение, противоречащее предшествующему опыту ядерной физики».

Эти два немецких ученых-атомника понимали, что они сделали замечательное открытие, хотя его и нельзя было еще объяснить с точки зрения физических представлений. Все это происходило перед самыми рождественскими праздниками 1938 г., и Гану казалось важным опубликовать отчет о своей работе как можно скорее. Он предпринял необычный шаг. Позвонив доктору Паулю Розбауду, директору издательства «Шпрингер», своему личному другу, он попросил его найти место в очередном номере «Натурвиссеншафтен» для опубликования крайне срочной информации. Розбауд согласился и статья, датированная 22 декабря 1938 г., отправилась с гановского стола в почтовое путешествие. Впоследствии Ган рассказывал автору настоящей книги: «После того, как статья была отправлена по почте, все это снова показалось мне столь невероятным, что захотелось вернуть статью обратно из почтового ящика».

В обстановке таких колебаний и сомнений начался век расщепления атома.

В качестве демонстрации против расового законодательства «Третьего рейха», а также в качестве убедительного доказательства доверия, проверенного десятилетиями, Отто Ган немедленно направил полученные данные своей бывшей помощнице фрейлейн Мейтнер, жившей на положении эмигрантки в Стокгольме. Письмо было послано прежде, чем кто-либо из сотрудников отдела, руководимого Ганом, в Институте кайзера Вильгельма услышал о новом и пока еще совершенно необъяснимом открытии. Ган с нетерпением и даже волнением ждал, что скажет его бывшая соратница по поводу этих поразительных новостей, противоречивших всему прежнему опыту работы. Она всегда была неумолимо жестоким критиком его трудов. Возможно, думал он, она просто разорвет в клочки его новейшие данные.

Лиза Мейтнер получила письмо Гана в маленьком городишке Кунглев возле Гетеборга. Она приехала в это приморское курортное местечко, почти безлюдное зимой, чтобы провести первое в изгнании рождество в маленькой семье владельца пансиона. Ее молодой племянник физик О. Р. Фриш, который сам с 1934 г. очутился в изгнании и работал в институте Нильса Бора в Копенгагене, был огорчен одиночеством тетки.

Он навестил ее и находился как раз там, когда в этот тихий маленький провинциальный городишко пришло письмо Гана. Сообщение сразу же сильно взволновало его тетку. Если радиохимические анализы, проведенные Ганом и Штрассманом, были точными (а фрейлейн Мейтнер вряд ли могла сомневаться в этом, так как хорошо знала точность работы Гана), тогда некоторые представления ядерной физики, до этого считавшиеся неопровержимыми, оказывались неверными. Еще более ясно, чем Ган, она почувствовала, что неожиданно прояснилось нечто громадное.

Фрейлейн Мейтнер вряд ли смогла бы долго ожидать возможности обсудить множество вопросов и предположений, теснившихся в его голове. На ее счастье племянник, считавшийся одним из ведущих светил в коллективе Бора, волею случая находился рядом с ней. Однако Фриш приехал в Кунглев вовсе не для того, чтобы толковать о высоких материях со своей теткой. Он прибыл на праздничные каникулы и поэтому пытался избежать научной беседы с Лизой Мейтнер. Он застегнул крепления на лыжах и, несомненно, вскоре оказался бы вне пределов досягаемости своей тетушки, если бы местность вокруг городка не была столь безнадежно плоской. Мейтнер неизменно оказывалась рядом с ним и безостановочно продолжала говорить в то время, как их лыжи скользили по снегу. В конце концов, воздействуя бомбардировкой слов, она пробила глухую стену его безразличия и возбудила цепную реакцию мыслей в его мозгу.

В этот вечер и в последующие дни в старомодной гостиной пансиона велись вдохновенные дебаты. Фриш описывал это в следующих словах: «Постепенно нам стало ясно, что разрушение ядра урана на две почти равные части… должно происходить совершенно определенным образом.

Картина такова… постепенная деформация исходного уранового ядра, его удлинение, образование сужения и, наконец, деление на две половины. Поразительное сходство этой картины с процессом деления, которым размножаются бактерии, послужило поводом к тому, что мы назвали это явление в своей первой публикации «ядерным делением».

Эта публикация, с некоторым трудом согласованная по междугородному телефону (профессор Мейтнер уехала в Стокгольм, а я возвратился в Копенгаген), в конце концов, появилась в «Нэйчур» в феврале 1939 г.

Наиболее поразительной особенностью нового вида ядерных реакций было выделение большой энергии… Исключительную важность приобрел вопрос о высвобождении нейтронов в ходе процесса, но этот вопрос я лично полностью прозевал». Фриш, видимо, испытывал некоторую неуверенность по поводу своего открытия. Он писал своей матери: «Ощущение такое, как будто я, пробираясь сквозь джунгли, поймал за хвост слона и теперь не знаю, что с ним делать».

Новость об открытии Гана сначала вызвала недоумение среди ученых-атомников. Когда Фриш по возвращении из Швеции рассказал в Копенгагене о работе Гана и о беседах со своей теткой, Бор, хлопнув себя по лбу, воскликнул: «Как мы могли не замечать этого так долго!»