Превращение элементов - Борис Казаков

Совокупность таких доказательств могла убедить самого предубеждённого скептика. Узнав об этих результатах (они были опубликованы в Париже в «Отчётах» Академии наук), Резерфорд не замедлил направить в адрес французских учёных письмо, в котором сообщал, что он в восторге от проделанных ими опытов и полученных результатов.

Значение работы Жолио было оценено всем учёным миром, что выразилось в присуждении им Нобелевской премии. Если до этого времени радиоактивность можно было лишь наблюдать, регистрировать, изучать, то теперь оказалось возможным её создавать в элементах, которые в природе самопроизвольно не распадаются.

…Тем больше абсурда?

Искусственная радиоактивность произвела на всех ошеломляющее впечатление, и группа молодых итальянских физиков, возглавляемых Энрико Ферми, задалась вопросом: а что, если произвести аналогичную работу, но в качестве снарядов использовать не альфа-частицы, а нейтроны, которые в ядро будут проникать несравненно легче?

Ферми был замечательным теоретиком, но в экспериментальной физике не имел тогда достаточного опыта, а дело было совершенно новое. Прежде всего необходимо было располагать источником нейтронов. Полоний-бериллиевый источник был испробован на облучении нескольких элементов, но никаких признаков наведённой активности обнаружено не было. Тогда Ферми решил его заменить более сильным — радон-бериллиевым. В этом молодым физикам помог директор физической лаборатории департамента здравоохранения Джулио Трабакки, которого шутливо называли «божьим промыслом» за то, что у него, как у человека, педантично любившего порядок, можно было найти всё, начиная с отвёртки и кончая источником нейтронов.

Один грамм радия, хранившийся в подвалах физического института, непрерывно отделял при своём распаде благородный и радиоактивный же газ радон. Его-то и отдал «божий промысел» Ферми и его группе. Трубочку, в которой был бериллий, заполняли радоном, погружали конец её в жидкий воздух, чтобы газ сконденсировался; после этого трубочку запаивали, и она становилась источником нейтронов. Так как активность радона через несколько дней исчезала, трубочки приходилось всё время изготовлять заново.

Ферми не предполагал провести какой-то единичный лабораторный эксперимент, он хотел проверить нейтронным облучением все элементы периодической системы. Для этого, конечно, нужно было располагать ими, если и не в чистом виде, то хотя бы в соединениях. Эмилио Сегре, ставший потом знаменитым учёным, повесил на плечо сумку и отправился «в поход за добычей» к известному тогда торговцу химикалиями Троколли. К великому удивлению и счастью, Сегре удалось набить свою сумку сразу же чуть ли не всеми нужными химикалиями, причём торговец проявил отсутствие какой бы то ни было корысти. Когда Сегре, просмотрев свой список, дошёл до цезия и рубидия, Троколли отдал две банки бесплатно, сказав, что их никто не спрашивал уже 15 лет, и возгласил при этом торжественно по-латыни: «Даю тебе рубидий и цезий даром из любви к Господу нашему».

Облучение элементов нейтронами было начато строго систематически в порядке возрастания атомного веса. Начали с водорода, затем облучили литий, бор, углерод, азот, кислород и… не получили никакого эффекта. Наступил период разочарования и уныния. А у кого он в своё время не наступает? Тут важно не упасть духом и найти в себе силы преодолеть этот неприятный и трудный рубеж. Ферми сумел преодолеть и продолжил работу. И вот первый, пока ещё слабый успех: облучённый фтор заставил несколько раз щёлкнуть счётчик Гейгера — Мюллера.

Дальше пошло лучше.

Чтобы измерения не искажались радиацией источника нейтронов, счётчики находились в комнате, далеко отстоящей от лаборатории, где проводилось облучение. Возбуждённая радиоактивность в том или ином элементе бывала очень непродолжительной, и, чтобы успеть её зарегистрировать, экспериментаторы неслись по коридору сломя голову.

Понятно, что одного щёлканья счётчика для каких-то научных выводов из эксперимента было недостаточно; следовало определить, что же получается из элемента, подвергшегося воздействию нейтронов. Для этого нужен был профессиональный химик. «Божий промысел» располагал и этим. В его лаборатории работал Оскар Д'Агостино, и профессор Трабакки познакомил с ним всех нейтронных энтузиастов группы Ферми. Правда, Д'Агостино стажировался тогда в области радиохимии в Париже, в лаборатории М.Кюри, в Риме же он находился лишь на пасхальных каникулах. Но узнав о работе, которую предлагает ему Ферми, он «не воспользовался обратным билетом в Париж», по выражению Сегре.

Определение образовавшихся элементов проводилось по методу, который использовал недавно Фредерик Жолио-Кюри. Эксперименты велись систематически и последовательно освещались в научном журнале.

Резерфорд, которому Ферми направил отчёт о своих опытах по наведению радиоактивности с помощью нейтронов, не замедлил горячо поблагодарить молодого физика. «Поздравляю Вас, — писал он, — с успешным побегом из сферы теоретической физики! По-видимому, Вы откопали неплохое занятие для начала. Возможно, Вам будет интересно узнать, что профессор Дирак также проводит некие опыты. Это кажется хорошим предзнаменованием для будущего теоретической физики!».

Следует иметь в виду, что вовсе не обязательно, чтобы после воздействия нейтронов на ядро в нём возбуждалась позитронная эмиссия. Стандарта не было: при ядерных превращениях наблюдалось выделение альфа-частиц или протонов, гамма-лучей или электронов. При поглощении нейтрона ядро становилось неустойчивым, нестабильным, но предугадать, какого характера излучения последует за этим, в то время не представлялось возможным.

Приняв все предосторожности, Ферми и его группа обстреляла нейтронами уран, установила, что он активизируется, и стала выяснять, какой элемент получается в результате ядерного превращения. Уже описанным методом соосаждения и последующей регистрацией активности молодые итальянцы искали в осадке элементы, расположенные согласно периодическому закону в непосредственном соседстве с ураном. Ни один из элементов, начиная с атомного номера 86 и кончая ближайшим к урану номером 91, не регистрировался. Оставалось предположить, что образуется совершенно новый, в природе неизвестный элемент, номер которого больше последнего в таблице, т. е. 93.

Рассуждение было вполне логичным: при захвате нейтрона ядро элемента становилось неустойчивым, после чего выбрасывался электрон и образовывалось устойчивое ядро большего порядкового номера.

Сообщение о проделанных опытах было очень осторожным, и в нём не упоминалось об открытии нового элемента, ибо Ферми и его группа считали, что для такого утверждения требуются более веские доказательства.

Вся исследовательская группа римских физиков организовалась стараниями декана физического факультета профессора Корбино. Он всегда покровительствовал ей, помогал во всём, был в курсе всех её работ и гордился достижением своих мальчуганов, как он их называл. Крайне обрадованный их успехами, Корбино на сессии академии в присутствии короля выступил с речью и обронил неосторожные слова: «По этим успешным опытам, за которыми я слежу ежедневно, я полагаю себе вправе заключить, что этот элемент (93-й. — Б.К.) уже получен». Страстная речь патрона очень обеспокоила Ферми, настолько, что он не спал по ночам. Дело в том, что фашистская печать на следующий день подняла трезвон о «культурных завоеваниях фашизма», о том, что «Италия при фашистском строе снова выступает в своей давнишней роли учителя и представляет собой ведущую силу во всех областях».

Сам Ферми не имел абсолютной уверенности в получении им элемента № 93, не говоря уже о том, что шумиха вокруг этого события ему просто претила. Он чувствовал, что вся его репутация учёного поставлена на карту: его легко могут обвинить в неоправданных спекуляциях, хотя он сам к этому не имеет никакого отношения. А тут ещё в одной из итальянских газет появилась сенсационная выдумка о том, что Ферми подарил королеве Италии маленький флакончик с 93-м элементом.

Зарубежная пресса живо откликнулась на известие о новом элементе — броские заголовки останавливали внимание физиков всего мира. В Лондоне отнеслись ко всему этому с большой осторожностью: «Известие из Рима об искусственном получении нового элемента… вызвало огромный интерес в научных кругах. Английские учёные воздерживаются от каких-либо выводов до получения дальнейших подробностей о работе академика Ферми, а до тех пор не считают возможным согласиться с предположением, высказанным сенатором Корбино».

Ферми был страшно огорчён: ведь английских физиков возглавлял не кто иной, как Резерфорд, который, конечно, был для него непререкаемым авторитетом. Именно от него так недавно было получено замечательное, одобряющее и ободряющее письмо, вдохновляющее на продолжение работ по наведению радиоактивности с помощью нейтронов. Сейчас же Ферми чувствовал, что сомнения английских физиков, и Резерфорда в том числе, вполне правомерны.