4. Свинец и парафин

4. Свинец и парафин

—  Какая странность! Ничего не понимаю! — воскликнул молодой лаборант Понтекорво, среди друзей больше известный под ласковым наименованием «этот щенок Бруно».

Понтекорво недавно закончил университет и был приглашён сотрудничать в группе Ферми. Он выделялся среди новых друзей не только молодостью, но и талантом экспериментатора. Контрольные опыты с серебром Ферми поручил ему.

—   В чём странность? Чего не понимаете, Бруно? — откликнулся Амальди.

18 октября 1934 года они производили опыты совместно.

—   По-прежнему сильно меняется активность серебра,— пожаловался Понтекорво.— И даже ещё сильнее, чем прежде. Третий раз измеряю — и каждый раз новые цифры!

—   По-разному облучаете серебро или тратите разное время на бег к счётчику, Бруно? Возможно, причина в этом?

—   Нет. Единственное, что меняется,— это место пробы в свинцовом ящике. Один раз я её ставил посередине, другие разы — в углу. Это я очень хорошо заметил.

— Повторим измерения,— предложил Амальди.

Проба представляла собой серебряный цилиндр, внутрь которого вставили источник нейтронов — запаянную стеклянную пробирку, содержащую смесь порошка бериллия с газообразным радоном. Пока шло облучение, проба запиралась в свинцовом ящике, чтоб уберечь экспериментаторов от радиоактивного излучения.

Амальди убедился, что облучённая проба и вправду становилась активней, когда её перемещали с середины ящика в угол. Наблюдение Понтекорво подтверждалось.

—   Надо информировать папу,— решил Амальди. Ферми беседовал с Разетти, когда явились оба физика.

—   Чепуха,— сказал Разетти.— Неточное измерение или другая ошибка. Это загадочное непостоянство серебра не больше чем небрежность опыта. Пора научиться работать тщательно, Эдоардо!

—   Не случайные ошибки, а закономерность,— настаивал Амальди.— Проверьте сами, Франко, и вы увидите, что свинец как-то влияет на активность серебра.

Ферми считал, что любое интересное явление нуждается в проверке. Нарушения закономерностей интересовали его временами больше, чем сами закономерности. А разгадать «серебряные загадки» надо было как можно скорее — они не только действовали на нервы, но и серьёзно подрывали репутацию римских физиков.

—   Облучите серебро вне свинцового ящика, и тогда вы узнаете, влияет ли свинец на активность серебра, — сказал он.

Амальди и Понтекорво вскоре обнаружили, что не только свинец, но и все предметы, находящиеся поблизости от пробы, влияют на вызванную нейтронами активность. Оба физика опять пошли к Ферми.

Производить новые опыты пришла вся группа. Источник нейтронов поместили не в цилиндрике, а вне его, а между источником и серебром ставили разные предметы. Активность облучённого серебра каждый раз менялась. Самое странное было в том, что предметы, заслонявшие пробу от нейтронов, не ослабляли, но усиливали активность. Даже массивный лист свинца хоть и незначительно, но увеличивал её.

—   Давайте работать методично,— предложил Ферми, когда все устали от беспорядочных опытов.— Будем экранизировать источник тяжёлыми и лёгкими веществами последовательно. Свинец — элемент тяжёлый. Попробуем завтра что-нибудь полегче, например парафин.

На следующее утро физики взяли большой кусок парафина, выдолбили в нём ямку, вложили в ямку нейтронный источник и поставили около парафина серебряный цилиндрик. Когда облучённый цилиндрик поднесли к счётчику Гейгера, тот бешено защёлкал. Такой сильной активности ещё никто не наблюдал. Удивлённые восклицания долго звучали в лаборатории.

—   Не сломался ли счётчик? — опасливо высказался Сегре. Он, как «василиск», не мог разрешить себе сразу поверить в невероятное.

—   Поразительно! Непостижимо! — восхищался другой, более впечатлительный.

—   Теперь я знаю, что такое чёрная магия! — кричал третий.— И пусть мне больше не говорят, что волшебства не существует.

Повторный опыт подтвердил, что, если источник нейтронов экранировать парафином, активность пробы возрастает почти в тридцать раз. Возбуждение экспериментаторов не утихало, а Ферми становился молчаливей и сосредоточенней.

—   Пойдёмте обедать! — сказал он, поднимаясь.

Перерыв для отдыха и еды обычно делался часа на два. В этот день физики собрались раньше. Ферми сиял.

—   Я знаю, почему парафин увеличивает активность!

И он изложил взволнованным физикам теорию, которую успел придумать за время перерыва. Парафин — вещество, содержащее много атомов водорода. Огромное количество лёгких ядер — вот что характерно для парафина. Нейтроны вырываются из бериллиевого источника с огромными скоростями. Большинство нейтронов пролетает мимо тяжёлого ядра или отскакивает почти с такой же скоростью. Но если нейтрон попадает в лёгкое ядро, он отдаёт ему часть своей энергии, а сам замедляется. И быстрые нейтроны, несущиеся среди лёгких ядер, в результате многочисленных столкновений с ними вскоре существенно замедляются.

Как будет вести себя такой замедлившийся нейтрон, если ударится в тяжёлое ядро? Вероятность, что он будет захвачен этим ядром, значительно увеличивается. Медленный нейтрон дольше взаимодействует с ядром, когда мчится вблизи него, а значит, увеличивается шанс на то, что ядро притянет его к себе. Вот разгадка открытого Понтекорво явления: водород в парафине замедляет летящие из бериллия нейтроны. Замедленные нейтроны интенсивней поглощаются ядрами серебра. Количество активированных нейтронами атомов серебра растёт.

Ферми смеющимися глазами оглядел молчаливо внимавших ему физиков. Он давал им время уяснить его новую замечательную теорию. И он с торжеством закончил:

—   Быстрый нейтрон подобен снаряду, пробивающему броню атомного ядра. Нейтронный обстрел несравненно эффективней, чем бомбардировка альфа-частицами, но это тоже артиллерия... А медленный нейтрон больше похож не на снаряд, вспарывающий броню, а на ключ, открывающий ядерные двери.

Сегре задумчиво сказал:

—   Но если ваша теория правильна, Энрико...

—   ...то из неё следует, что не только водород, но и другие лёгкие элементы могут замедлять нейтроны и вызывать увеличение радиоактивности,— перебил его Разетти.

—   Конечно, Франко,— согласился Ферми.— И водород, и литий, и гелий, и бор, и бериллий, и углерод должны замедлять нейтроны. Даже тяжёлый свинец немного замедляет их, почему Бруно и заметил увеличение активности серебра, когда источник нейтронов находился вблизи стенок свинцового ящика.

—   Теория великолепная, но её нужно проверить на эксперименте, Энрико.

—   Начнём снова с водорода. Больше всего водорода в воде. Предлагаю и пробу и источник погрузить в небольшой бассейн.

Кто-то вспомнил о фонтане в саду сенатора Корбино. Физики, схватив серебряный цилиндрик в пробирку с бериллием, помчались в сад.

Профессор Корбино на правах декана занимал весь третий этаж физического факультета. Позади дома был сад, небольшой, но с фонтаном, в котором жили золотые рыбки и саламандры и над которыми наклонялись ветви миндальных деревьев.

22 октября 1934 года саламандры и золотые рыбки, метнувшиеся кто куда, вели себя всё же спокойнее, чем молодые физики, скакавшие вокруг фонтана,— по крайней мере, восторженно не орали, как экспериментаторы.

Новосотворенная теория Ферми полностью подтвердилась при первом же испытании. Вода, как и парафин, в десятки раз увеличивала активность облучённого серебра.

Вечером этого же дня физики собрались на квартире Эдоардо Амальди писать сообщение о своём открытии. Ферми диктовал, Амальди записывал. Жена Амальди Джинестра, высокая, тоненькая, изящная, тоже физик, к тому же наделённая незаурядным литературным талантом, обладала ещё одним бесценным даром: она прилично печатала на машинке. Но возбуждённые физики так спорили, с таким жаром старались один другого перекричать и настоять обязательно на своих формулировках, а при диктовках так судорожно вскакивали и шумно носились по комнате, что запись с каждой строчкой становилась всё путаней. После ухода гостей служанка спрашивала у Джинестры, с какой радости друзья её мужа так отчаянно перепились.

Корбино и тут внёс свои коррективы в планы физиков. Он возмутился, когда узнал, что его «мальчуганы» собираются немедленно обнародовать своё открытие.

—  Вы ничего не понимаете в жизни, мальчики! — изрёк он.— Вы жаждете славы. Это хорошо. Я тоже жажду славы для вас. Но в нашем мире деньги важнее славы. Итак, позаботимся раньше о деньгах. Вы запатентуете процесс замедления нейтронов. И до патента не смейте и думать о публикациях.

Ферми пытался спорить. Разве сенатор Корбино раньше не поощрял их к быстрым публикациям? Залежавшееся открытие теряет вкус свежести — разве не его слова? И разве он не объявил на весь мир, что найден элемент 93, когда они только искали его? Почему сейчас нужно вести себя по-иному?

Корбино не согласился с Ферми. Раньше речь шла об одной чести. Никто пока и не мыслит о промышленном использовании трансурановых элементов. А радиоактивные вещества нужны и в лабораториях, и в больницах, и в промышленности. И они стоят безумно дорого. Один грамм радия на рынке равноценен тридцати килограммам чистого золота. И человек, который открыл способ в сотню раз увеличить выход радиоактивных элементов, нашёл золотое дно. Лучше богатством, найденным физиками, воспользуется их наука, чем оно пойдёт на пополнение сейфов фабрикантов, разжиревших на прикарманивании чужих изобретений.

Ферми, Разетти, Сегре, Амальди, д’Агостино, Понтекорво и Трабакки подали совместную заявку на патент, описывающий способ получения искусственных радиоактивных веществ при помощи бомбардировки замедленными нейтронами.