Создание атомной бомбы - Ричард Роудс Страница 66

многочисленные попытки, найти пути в новые области никак не удавалось»[678]. Начинало казаться, добавляет он, что «как сказал однажды Резерфорд и как считали многие физики, задачу о новой структуре ядра действительно придется оставить следующему поколению»[679]. Резерфорд «был слегка разочарован, потому что найти что-либо действительно важное было ужасно трудно»[680]. Квантовая теория бурно расцветала, а ядерные исследования оказались в застое. В 1923 году Резерфорду еще хватало оптимизма воскликнуть на ежегодном собрании Британской ассоциации: «Мы живем в героическую эпоху физики!»[681] В 1927 году он уже выражал в своей статье по структуре атома несколько меньшую уверенность. «Нам пока что удается только догадываться о структуре даже самых легких и, предположительно, наименее сложных атомов»[682], – пишет он. Тем не менее он предложил гипотетическую структуру, в которой ядерные электроны обращаются вокруг ядерных протонов, – модель атома внутри атома.

Была у них и другая работа. Потом, задним числом, стало ясно, что она была необходимой подготовкой к дальнейшим исследованиям. Сцинтилляционный метод измерения излучения достиг пределов эффективной применимости: он становился ненадежным, когда частота появления вспышек была больше 150 или меньше 3 раз в минуту, а теперь ядерные исследования дошли до обеих этих областей[683]. Разногласия, возникшие между Кавендишской лабораторией и венским Радиевым институтом, убедили в необходимости перемен даже самого Резерфорда. В Вене повторили проведенные в Кавендише эксперименты по распаду легких элементов и опубликовали совершенно другие результаты. Хуже того, венские физики утверждали, что причиной расхождений было несовершенство оборудования Кавендишской лаборатории. Чедвик скрупулезно повторил эксперименты с использованием специально изготовленного микроскопа, в котором сульфид цинка был нанесен прямо на объектив, что обеспечивало гораздо лучшее освещение поля зрения. Результаты совпали с предыдущими подсчетами Кавендишской лаборатории. Тогда Чедвик поехал в Вену. «Там он обнаружил, – пишут его биографы, – что подсчетом сцинтилляций занимались три девушки: считалось, что у женщин не только зрение лучше, чем у мужчин, но и меньше мыслей, которые могли бы отвлекать их от подсчета!»[684] Чедвик понаблюдал за работой девушек и понял, что, поскольку они понимали, какие результаты предполагается получить в эксперименте, они и выдавали ожидавшиеся результаты, бессознательно добавляя к счету несуществующие вспышки. Чтобы испытать лаборанток, он поручил им провести незнакомый им эксперимент, не объяснив его цели; на этот раз их подсчет совпал с его собственным. Венцы извинились.

Ханс Гейгер также вернулся к одной из своих старых работ: он снова занялся электрическим счетчиком, который они с Резерфордом разработали в 1908 году, и усовершенствовал его. В результате получился счетчик Гейгера, по сути дела представляющий собою электрически заряженную проволоку в наполненной газом трубке с тонким окошком, через которое внутрь трубки могут попадать заряженные частицы. Оказавшись внутри трубки, заряженные частицы ионизируют атомы газа; электроны, оторванные при этом от атомов газа, притягиваются к положительно заряженной проволоке; это вызывает изменение силы тока, текущего по проволоке[685]; это изменение дает электрический импульс, который можно пропустить через усилитель и преобразовать в звуковой сигнал – обычно щелчок – или отобразить в виде скачка светового луча, движущегося по похожему на телевизионный экрану осциллографа. Однако счетчики ранних моделей обладали одним существенным недостатком: они обладали высокой, гораздо большей, чем сульфид цинка, чувствительностью к гамма-излучению, а соединения радия, которые использовались в Кавендишской лаборатории в качестве источников альфа-частиц, испускали множество гамма-лучей. Прекрасную альтернативную возможность давал полоний, радиоактивный элемент, который Мария Кюри открыла в 1898 году и назвала в честь своей родины, Польши. Полоний является хорошим источником альфа-частиц, а поскольку его фоновое гамма-излучение в 100 000 раз слабее, чем у радия, вероятность перегрузки электрических счетчиков при его использовании была гораздо ниже. К несчастью, достать полоний было трудно. Тонна урановой руды содержит всего лишь около 0,1 грамма этого элемента, что недостаточно для промышленной очистки. Полоний можно было получить только в качестве побочного продукта радиоактивного распада радия, а радия тоже было мало.

В эти годы было время оправиться от мрака военных лет и зажить нормальной жизнью. В 1925 году Чедвик женился на Эйлин Стюарт-Браун, происходившей из семьи старых ливерпульских коммерсантов. До этого он жил в кембриджском колледже Гонвилль и Кай; теперь он собрался обзавестись постоянным жильем. Год спустя, когда строительство дома было в самом разгаре, Резерфорд попросил его и еще одного коллегу по лаборатории принять участие в редактировании нового издания старого учебника Резерфорда по радиоактивности, и он занимался этим по ночам, сидя в пальто за письменным столом возле камина в продуваемой сквозняками временной съемной квартире. Когда камин горел недостаточно жарко, он даже натягивал перчатки.

В конце этого десятилетия на семью Резерфорд обрушилось личное несчастье. Их двадцатидевятилетняя дочь Эйлин, у которой уже было трое детей, – ее мужем был теоретик Р. Г. Фаулер, отвечавший в Кавендишской лаборатории за теоретическую физику, – родила в четвертый раз. Неделю спустя, 23 декабря, она умерла от тромбоза. «Потеря единственного ребенка, – пишет А. С. Ив, – бывшего предметом любви и восхищения, на некоторое время подкосила Резерфорда; он стал казаться старше и больше горбиться. Он мужественно и целеустремленно продолжал жить и работать, и одним из лучших его утешений были четверо внуков. Когда он говорил о них, его лицо всегда сияло»[686].

Резерфорд был включен в новогодний список награждений 1931 года – в этом году ему исполнилось шестьдесят – и стал бароном. Щит его герба венчала птица киви; с правой стороны его поддерживала фигура, изображавшая Гермеса Трисмегиста, египетского бога мудрости, писавшего, если верить легенде, книги по алхимии, а с левой[687] – воин маори с дубинкой в руке; сам щит пересекали две перекрещенные кривые, соответствующие росту и падению активности, определяющим характерное время полураспада любых радиоактивных элементов и изотопов[688].

В 1928 году немецкий физик Вальтер Боте, которого Эмилио Сегре называет «настоящим физиком из физиков»[689], и его студент Герберт Беккер начали изучать гамма-излучение, возникающее при бомбардировке легких элементов альфа-частицами. Они исследовали легкие элементы от лития до кислорода, а также магний, алюминий и серебро. Поскольку их интересовало гамма-излучение, возбуждаемое в мишени, они старались свести уровень фонового гамма-излучения к минимуму и использовали полониевые радиоактивные источники. «Не знаю, где [Боте] достал свои источники, – недоумевает Чедвик, – но ему это удалось»[690]. Лиза Мейтнер любезно присылала Чедвику полоний из Институтов кайзера Вильгельма, но его было слишком мало, и Чедвик не мог выполнить ту работу, которой занимался Боте.

Немцы обнаружили гамма-возбуждение в реакциях с бором, магнием и алюминием, что более или менее соответствовало