Создание атомной бомбы - Ричард Роудс Страница 67

их ожиданиям, так как альфа-частицы разрушали эти элементы[691]. Но помимо этого они неожиданно нашли его еще и в литии и бериллии, причем никакого распада в этих реакциях они не видели. «Более того, – пишет Норман Фезер, один из сотрудников Чедвика по Кавендишской лаборатории, – в случае бериллия интенсивность… излучения была почти в десять раз выше, чем в любом из других исследовавшихся элементов»[692]. Уже это было странно; не менее странным было и то обстоятельство, что при бомбардировке альфа-частицами бериллий испускал это интенсивное излучение, не испуская протонов. В августе 1930 года Боте и Беккер вкратце сообщили о своих результатах, а затем, в декабре, опубликовали и более подробный отчет. Излучение, которое они возбудили в бериллии, обладало большей энергией, чем налетающие альфа-частицы. Согласно принципу сохранения энергии должен был существовать источник такого превышения. Несмотря на отсутствие протонов, они предположили, что таким источником все же является ядерный распад.

Чедвик поручил проверить эти необычные результаты одному из своих студентов, австралийцу Г. Ч. Вебстеру. Чуть позже такое же исследование начала и группа французов, в распоряжении которых были более мощные средства, – тридцатитрехлетняя в то время Ирен Кюри, хмурая, талантливая дочь Марии Кюри, и ее муж Фредерик Жолио, бывший на два года ее младше, общительный красавец, который изначально получил инженерное образование; по словам Эмилио Сегре, очарованием он напоминал французского певца Мориса Шевалье.

Основанный Марией Кюри Радиевый институт, построенный перед самой войной в восточном конце улицы Пьера Кюри в Латинском квартале на средства французского правительства и Фонда Пастера, находился в самом выгодном положении с точки зрения любых исследований с использованием полония. Газообразный радон со временем распадается на три слаборадиоактивных изотопа – свинец-210, висмут-201 и полоний-210, которые затем можно разделить химическими методами. Врачи всего мира использовали запаянные стеклянные ампулы с радоном – «зерна» – для лечения рака. После распада радона, происходившего за несколько дней, такие зерна становились непригодными к использованию. Многие врачи отсылали их в Париж из почтения к первооткрывательнице радия. Таким образом там и накапливались крупнейшие в мире запасы полония.

В течение двух лет после свадьбы, состоявшейся в 1927 году, супруги Жолио-Кюри работали независимо друг от друга; в 1929-м они решили перейти к совместной работе. Они начали с разработки новых химических методов выделения полония, и к 1931 году очистили некоторое количество элемента, интенсивность излучения которого была почти в десять раз больше, чем у любого другого из существовавших источников. Получив в свое распоряжение новый мощный источник, они занялись загадкой бериллия.

Тем временем, к концу весны 1931 года, студент Чедвика Г. Ч. Вебстер перешел от обобщений к открытиям: он установил, говорит Чедвик, «что излучение бериллия в направлении падения α-частиц более проникающее, чем излучение в обратном направлении»[693][694]. Гамма-излучение, которое представляет собою высокоэнергетическую форму света, должно испускаться во все стороны от точечного источника – например ядра, – одинаково, так же как видимый свет равномерно распространяется во все стороны от нити лампочки[695]. С другой стороны, частицы, выбиваемые налетающими альфа-частицами, обычно вылетают вперед. «Разумеется, – добавляет Чедвик, – именно это обстоятельство очень меня взволновало, потому что я подумал: “Вот он, нейтрон”»[696].

У Чедвика было теперь две дочери, и в семейной жизни у него завелись регулярные привычки. Одной из самых священных таких традиций был ежегодный семейный отдых в июне. Возможность обнаружения нейтрона, который он столь долго искал, не была причиной, достаточной для изменения планов. Возможно, он и изменил бы их, но ему казалось, что для следующего этапа исследований ему нужна камера Вильсона, а единственная такая камера, которую он мог использовать в Кавендишской лаборатории, была неисправна. Он нашел камеру в другом месте; ее владелец согласился предоставить ее Вебстеру после окончания той работы, которой занимался он сам. По-прежнему предполагая, что нейтрон – это пара, состоящая из электрона и протона и имеющая остаточный электрический заряд, достаточный для ионизации газов, хотя бы слабой, Чедвик хотел, чтобы Вебстер направил излучение бериллия в камеру Вильсона и попытался сфотографировать его ионизирующие траектории. Усадив своего студента за работу, он уехал в отпуск.

«Разумеется, – говорил впоследствии Чедвик о своей тогдашней охоте за нейтроном, – они ничего не должны были увидеть» в камере Вильсона – и действительно ничего не увидели. «Они написали мне об этом, что они ничего не нашли, и я был очень огорчен»[697]. Когда Вебстер перешел в Бристольский университет, Чедвик решил, что продолжит исследования бериллия сам.

Сначала ему пришлось перевести свою лабораторию в другую часть здания, что задержало его работу; затем ему нужно было приготовить сильный полониевый источник. С полонием ему повезло. Норман Фезер провел 1929/30 учебный год на физическом факультете Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе и подружился там с одним английским врачом, который распоряжался запасами радия в балтиморской больнице Келли. У врача накопилось несколько сотен отработанных радоновых зерен; «в общей сложности, – вспоминает Фезер, – они содержали столько же полония, сколько было в Париже у Кюри и Жолио»[698]. Больница пожертвовала их Кавендишской лаборатории, и Фезер привез их в Англию. Той же осенью Чедвик провел опасную химическую очистку.

Ирен Жолио-Кюри доложила во Французской академии наук о своих первых результатах 28 декабря 1931 года. Бериллиевое излучение, как она выяснила, оказалось еще более проникающим, чем сообщали Боте и Беккер. Она привела к единому образцу свои измерения и определила, что энергия излучения превышает энергию налетающих альфа-частиц в три раза.

Затем супруги Жолио-Кюри решили выяснить, способно ли бериллиевое излучение выбивать из материи протоны, как это делают альфа-частицы. «Они установили в своей ионизационной камере тонкое окошко, – объясняет Фезер, – и устанавливали рядом с окошком, на пути распространения излучения, разные материалы. Никаких протонов они не обнаружили, за исключением опытов с такими материалами, как парафин или целлофан, которые уже содержат водород в химических соединениях. Когда к окошку приближали тонкие слои этих материалов, ток в ионизационной камере становился больше обычного. Проведя несколько экспериментальных проверок, простых и изящных, они получили убедительные свидетельства того, что эта дополнительная ионизация была вызвана протонами, выбитыми из водородсодержащих веществ»[699]. Жолио-Кюри поняли, что наблюдаемый эффект – результат упругих соударений – подобных соударениям бильярдных шаров или стеклянных шариков – бериллиевого излучения с ядрами атомов водорода.

Однако они все еще придерживались своих старых убеждений, что проникающее излучение, испускаемое бериллием, – гамма-излучение. О том, что оно может быть нейтральными частицами, они не думали. Они не читали бейкеровской лекции Резерфорда, потому что, по их опыту, в таких лекциях никогда не