Марианна Шаскольская - Фредерик Жолио-Кюри
Ган и Штрассман снова облучили уран нейтронами и как можно тщательнее проверили результаты Ирен Кюри. Ган долго не хотел соглашаться, но ему пришлось признать: Ирен Кюри права. Да, там был лантан! И еще — столь же странно и непонятно — в числе продуктов распада урана оказался еще и сосед лантана барий. Те элементы, которые раньше Ган, Штрассман и Мейтнер приняли за 88-й и 89-й, оказались 57-м и 56-м — лантаном и барием.
Это поистине была загадка. Как могли возникнуть из 92-го элемента 57-й и 56-й? Ган и Штрассман отправили заметку в научный журнал и написали о своем открытии Лизе Мейтнер: быть может, их старый друг сумеет разгадать тайну? Письмо пришло как раз в те дни, когда у Мейтнер гостил ее племянник, тоже беженец из фашистской Германии, известный физик Отто Фриш. Он приехал к ней на несколько дней из Копенгагена, где работал в Институте теоретической физики у знаменитого Нильса Бора, того самого, который поддержал и ободрил Фредерика Жолио и Ирен Кюри на Сольвеевском конгрессе 1933 года.
Мейтнер и Фриш вместе пытались разгадать, как могли из урана получиться элементы 56-й и 57-й. Догадка блеснула у Мейтнер.
Посмотрим на таблицу Менделеева. Уран находится в ее конце, барий и лантан на середине. Заряд и масса ядра бария или лантана составляют примерно половину заряда и массы ядра урана. Не может ли быть, что ядро урана, захватив нейтрон, стало неустойчивым и развалилось, разделилось почти пополам? Осколки этого деления — ядра новых элементов.
Если действительно возможен такой процесс распада, при котором новые элементы отстоят от старого далеко, то можно было подсчитать, что при этом должна выделиться громадная энергия, неизмеримо превосходящая все то, что было известно раньше.
Это следовало из теоретических соображений, развитых Полем Ланжевеном и Альбертом Эйнштейном.
В первые дни января 1939 года Фриш срочно вернулся в Копенгаген, чтобы проверить догадку опытом. Мейтнер негде было экспериментировать, она продолжала расчеты. Понимая, что они у порога грандиозного открытия, они даже не тратили времени на новые поездки, а получаемые результаты обсуждали друг с другом в письмах, телеграммах и по телефону.
Сам Нильс Бор очень заинтересовался ходом работ и повседневно следил за ними. В середине января Бор уехал в США для встречи со своим старым другом Альбертом Эйнштейном, которому тоже пришлось бежать из Германии после того, как нацисты установили цену 50000 марок «за голову еврейского физика».
Бор рассказал об опытах Фриша и Мейтнер на лекции в Принстонском университете. Один из слушателей в тот же день принес эту весть Энрико Ферми — и он был теперь в Соединенных Штатах. В декабре 1938 года ему с женой и детьми пришлось бежать из фашистской Италии. Так получилось, что Ферми и другие физики в США узнали об опытах Фриша и Мейтнер еще до того, как они появились в печати.
Согласовав текст по телефону, Фриш и Мейтнер отправили письмо в редакцию английского научного журнала «Nature». Их заметка «Распад урана под воздействием нейтронов: новый вид ядерной реакции» появилась в журнале 18 февраля 1939 года. А двумя неделями раньше, 30 января того же года, в «Труды Парижской Академии наук» был представлен доклад Фредерика Жолио «Экспериментальное доказательство взрывного распада ядер урана и тория под воздействием нейтронов».
Фредерика Жолио вели вперед интуиция, смелость и то особое чувство, которое было так характерно для Жолио: уменье «открывать окна в сторону неизведанного».
Он не только предположил, он экспериментально доказал, что лантан и барий получаются в результате деления урана. Уран, захватывая нейтрон, расщепляется на два примерно одинаковых ядра. При этом должна выделиться громадная энергия.
Метод опыта был необычайно прост и изящен. Жолио опять воспользовался своим старым полониевым препаратом, обойдясь без каких-либо дорогостоящих установок.
Через двадцать дней последовал новый доклад Фредерика Жолио: «Наблюдения методом камеры Вильсона траекторий продуктов взрыва ядер урана». На этот раз он приложил фотографию, на которой впервые виден был след нового ядра, возникшего при распаде урана. Чтобы получить одну эту фотографию, Жолио девятьсот два раза фотографировал следы распада урана в камере Вильсона.
Ирен Кюри одна и с Савичем в Париже, И. В. Курчатов, Л. И. Русинов, Г. Н. Флеров, В. Г. Хлопин и его ученики в Советском Союзе, Фриш в Дании, Ферми и Сциллард в США, Жолио во Франции — все проверяли опытами новое явление, изучали его основные особенности. Никогда еще не было в физике такого пристального внимания к одному открытию и такого количества работ по одному вопросу всего лишь за несколько месяцев.
Всех привлекала та грандиозная энергия, которая выделяется при делении урана. При делении ядра урана выделяется энергия, в сотни раз большая, чем при естественном или искусственном радиоактивном распаде того же урана. Если бы разделились одновременно ядра всех атомов в одном лишь килограмме урана, то результат был бы таким же, как взрыв тридцати цистерн с бензином.
Но как заставить ядра атомов распадаться одновременно?
Трудно попасть нейтроном в ядро одного атома урана. Немыслимо осуществить атомную бомбардировку так, чтобы сразу попасть в ядра многих атомов. Как же извлечь энергию ядерного деления?
Ответ на это был дан Фредериком Жолио и его сотрудниками Альбаном и Коварским в докладе 8 марта 1939 года. Еще в первой заметке, 30 января, Жолио указал, что если ядро урана делится примерно пополам, то при этом должны выбрасываться еще и нейтроны. Сколько их? Жолио, Альбан и Коварский измерили на опыте: новых нейтронов больше, чем было до распада.
Итак, замедленными нейтронами бомбардируют уран. Какой-то один нейтрон попал в ядро урана и вызвал деление. Уран разделился на два «осколка». «Осколки» — это новые элементы из середины таблицы Менделеева.
Среди «осколков» вскоре были найдены не только лантан и барий, но и другие элементы, например иттрий, стронций, а в воздухе вблизи распадающегося урана нашли радиоактивные изотопы криптона и ксенона.
Сумма зарядов, например, криптона (36) и бария (56) как раз дает заряд урана. Итак, заряд и масса ядра разделились примерно пополам, образовав два новых атомных ядра.
Но — и это самое главное! — несколько нейтронов, вылетевших из ядра урана, не войдут в ядра новых элементов. Они могут снова попасть в другое ядро урана.
Именно это и определили Фредерик Жолио-Кюри, Альбан и Коварский: всякий раз, как один нейтрон, попадая в ядро урана, вызывает деление ядра, высвобождаются два-три нейтрона. Каждый из этих свободных нейтронов, разлетающихся в разные стороны, может на своем пути снова попасть в другое ядро урана и вызвать новое разрушение ядра. А при каждом новом разрушении опять вылетают нейтроны, и их опять больше, чем было раньше. Каждый распад ядра рождает новые распады, количество нейтронов растет как лавина. Энергия урана высвобождается взрывом, сметая и уничтожая все на своем пути.
