Фридрих Гернек - Пионеры атомного века (Великие исследователи от Максвелла до Гейзенберга)
Немецкий химик Ида Ноддак усомнилась в предположении Ферми. Она высказала догадку, что здесь, возможно, само собой происходит расщепление тяжелого атомного ядра урана. Однако ее точка зрения не нашла поддержки у физиков-ядерщиков. Распад ядра урана считался совершенно невозможным. Ферми не принимал такого предположения всерьез, а Отто Ган еще в 1936 году называл его абсурдным.
В опытах, которые Отто Ган и Лиза Мейтнер проводили сначала одни, а затем при участии ассистента Гана Фрица Штрасмана, они пыталась решить вопрос: действительно ли Ферми получил трансураны или речь здесь идет только об изотопных разновидностях протактиния, ближайшего к урану элемента с меньшим порядковым номером, как это утверждал один из бывших сотрудников Гана.
Решение повторить опыты Ферми и выяснить природу веществ, возникающих при облучении урана нейтронами, очевидно, было особенно соблазнительно для Отто Гана и Лизы Мейтнер. Как первооткрыватели и исследователи протактиния, они очень хорошо знали все химические свойства этого элемента. Итак, они лучше других могли судить о том, следует ли считать полученные Ферми мнимые трансураны изотопами протактиния или нет.
Результаты своей совместной работы над решением этого вопроса Лиза Мейтнер, Отто Ган и Фриц Штрасман публиковали между 1934 и 1938 годами примерно в двадцати работах. При этом они с безукоризненной точностью установили, что полученное Ферми вещество с периодом полураспада тринадцать минут ни в коем случае не является изотопом протактония. Речь должна была идти, очевидно, о трансурановых элементах.
И в опытах с замедленными, так называемыми тепловыми нейтронами поздней осенью 1938 года Отто Ган и Фриц Штрасман придерживались ошибочного взгляда, что они, как и Ферми, нашли один из новых элементов с более высоким порядковым числом, чем у урана. Они считали, что перед ними изотоп радия. Несмотря на все усилия, им, однако, не удалось отделить предполагаемый изотоп радия от бария с помощью известных методов разделения, так как он проявлял все свойства бария.
Так в конце концов на основе многочисленных опытов Отто Ган и Фриц Штрасман 20 декабря 1938 года пришли к убеждению, что здесь в действительности речь идет о барии. Тяжелое ядро урана с числом ядерных разрядов 92 под действием медленных нейтронов, очевидно, "распадалось" на два более легких ядра: радиоактивное ядро бария с числом ядерных зарядов 56 и, как это вскоре выяснилось, ядро инертного газа криптона с числом ядерных зарядов 36. Ядерные заряды этих элементов, 56 и 36, при сложении давали число 92, ядерный заряд урана. Это было решающим открытием, имевшим далеко идущие последствия.
"Доказательство расщепления урана Отто Ганом и Фрицем Штрасманом, писала Лиза Мейтнер, - открыло новую эру в истории человечества. Научное достижение, лежащее в основе этого открытия, кажется мне потому таким удивительным, что оно было получено без какого-либо теоретического указания, чисто химическим путем".
Сегодня можно сказать, что это открытие, которое проложило дорогу к покорению энергии атомного ядра, превосходило по своему значению и своим последствиям открытие Рентгена. Поначалу оно взволновало только ученых и не вызвало столь же всеобщего внимания, как "сенсационное открытие" 8 ноября 1895 года.
Удивительный результат, полученный Ганом и Штрасманом, противоречил всему прежнему опыту и всем теоретическим ожиданиям. Продукты реакции до сих пор всегда лежали в непосредственной близости от облучаемых элементов. Они или были изотопом исходного элемента, или удалялись от него самое большее на одно или два места в системе элементов. Физики-ядерщики не хотели ничего знать о "скачках" в периодической системе. Это и служило помехой, как говорил позднее Ган, "прыжку в необычное".
Понятно, что в таких условиях Отто Ган и Фриц Штрасман сначала отнеслись к результатам своего опыта с недоверием и сдержанностью.
В статье "О доказательстве получения и поведении земельно-щелочных металлов, возникающих при облучении урана нейтронами", в которой они описали свои опыты, говорится: "Как химики, мы, собственно, должны были бы на основе только что проведенных опытов переименовать вышеприведенную схему и вместо Ra, Ac, Th поставить символы Ba, La, Ce. Как "ядерные химики", в определенной мере близко стоящие к физике, мы еще не можем решиться на этот противоречащий всему прошлому опыту ядерной физики прыжок. Может быть, в наши результаты закрался ряд странных случайностей" (см. факсимиле).
Эта нерешительная и осторожная манера выражения не была следствием строгой самокритичности, свойственной всем великим исследователям-экспериментаторам; она была вызвана тем обстоятельством, что опыты еще продолжались и конечные результаты не были известны. Во всяком случае, создавалось впечатление, что Ган и Штрасман сами неправильно оценили свое открытие. Так думал даже Эйнштейн.
"Я не считаю себя творцом высвобожденной атомной энергии, - сказал он в 1945 году. - Я сыграл при этом лишь второстепенную роль. В действительности я не предвидел, что она будет высвобождена еще при моей жизни. Я верил только в теоретическую возможность этого. Практически пригодной она стала прежде всего из-за случайного открытия цепной реакции, а этого я не мог предвидеть. Она была открыта в Берлине Ганом, который еще неправильно интерпретировал свое открытие. Правильную интерпретацию дала Лиза Мейтнер, которая бежала из Германии и вручила свою информацию Нильсу Бору".
Эти высказывания Эйнштейна, во многом неточные, поддерживают, к сожалению, неумную легенду - она получила распространение после 1945 года, утверждающую, что Лиза Мейтнер при побеге из Германии захватила с собой часть документации о немецких исследованиях атома, "вручила" ее Нильсу Бору, и таким образом за границей узнали тайну расщепления атома. Но об этом не может быть и речи.
По поводу заявлений Эйнштейна Ган в 1955 году в одном из писем замечал: "Однажды случайно среди многочисленных сообщений профессора Эйнштейна я прочитал, что г-н Штрасман и я совершенно не знали, что делали, и даже что главную заслугу следует приписать работе профессора Мейтнер. При всем моем дружеском отношении к моей коллеге картина такого рода была бы неправильной".
Отто Ган указал на действительно безупречное сообщение об истории расщепления урана, которое уже в начале 1940 года опубликовал американский физик Тарнер. В этом сообщении говорится, что Ган и Штрасман "с большой сдержанностью" изложили неожиданные и поразительные результаты, казавшиеся несовместимыми с уже известными свойствами ядер. "Авторы считали возможным, что ряд необычных случайностей в совокупности может привести к ошибочным результатам. Несмотря на это, их сообщение побудило других исследователей к дальнейшей работе, которая вскоре принесла достаточные доказательства правильности выводов Гана и Штрасмана".
Еще до того, как 6 января 1939 года в журнале "Натурвиссеншафтен" появилась первая публикация о расщеплении урана, Ган сообщил в письме своей бывшей сотруднице о поразительных результатах последних опытов. Лиза Мейтнер тотчас же увидела физические связи. Вместе со своим племянником, физиком-атомщиком Отто Робертом Фришем, учеником Нильса Бора, она дала исчерпывающее с точки зрения ядерной физики толкование наблюдения Гана Штрасмана.
Мейтнер и Фриш признали, что расщепление ядра должно само собой происходить при необычайно большом, не наблюдавшемся ранее ни в каком ядерном процессе выделении энергии. Они первыми определили количество энергии, которое высвобождается при расщеплении урана: оно должно быть в миллионы раз больше, чем энергия, выделяющаяся при превращении таких же количеств углерода в углекислый газ в процессе горения или при подобных ему химических процессах. При этом они ввели сегодня уже ставшее привычным выражение "расщепление ядра"; оно получило права гражданства в литературе по ядерной физике: Ган и Штрасман говорили о "разрыве" ядра урана под действием замедленных нейтронов.
В своем втором сообщении, которое было опубликовано в журнале "Натурвиссеншафтен" 10 февраля 1939 года, Ган и Штрасман отметили, что в то время, когда записывались результаты их последних опытов, они получили рукопись двух сообщений, которые должны были быть напечатаны в английском журнале "Нейче": авторы, Лиза Мейтнер и О.Р. Фриш, прислали их еще до публикации. В этих работах Мейтнер и Фриш обсуждали "разрыв" ядра урана и тория на две приблизительно одинаковые части. О.Р. Фриш также приводил экспериментальные доказательства появления очень богатых энергией частиц при облучении урана и тория нейтронами.
Физик-ядерщик Отто Роберт Фриш, который во время второй мировой войны принимал участие в разработке атомных бомб в Англии и в Соединенных Штатах, а позднее стал профессором теоретической физики в Кембриджском университете, так описывал в 1955 году события конца 1938 года: "Когда я на рождество посетил Лизу Мейтнер в Швеции (недалеко от Гётеборга), она показала мне письмо, или корректуру, где излагалось открытие Гана - Штрасмана. После долгой дискуссии мы убедились, что расщепление ядра урана "а две приблизительно одинаковые части совместимо с капельной моделью Бора. Нам удалось показать, что этот процесс должен проходить при выделении огромного количества энергии. После моего возвращения в Копенгаген я рассказал Нильсу Бору об открытии Гана - Штрасмана и о нашем толковании. Через несколько дней после этого Бор поехал в Америку, и когда в конце января туда поступил журнал "Натурвиосеншафтен" с работой Гана - Штрасмана, Бор на заседании Американского физического общества доложил о нашем толковании. Некоторые физики тотчас же покинули заседание и через несколько часов могли экспериментально доказать предсказанное выделение энергии. Только несколько дней спустя Бор узнал, что мне это еще раньше удалось сделать в Копенгагене".
