В общем, был бы радий! Остальное требовало терпимых расходов.
Приближалось 50-летие Бора. 7 октября.
Молодые остроумцы решили завести новую традицию на Блегдамсвей, как бы в продолжение «Фауста» 32-го года: к каждой круглой дате учителя выпускать рукописный журнал «Шуточная физика». Вот сейчас — к полувековому юбилею — No 1. А No 2 — к 60-летию. No 3 — к 70-летию. No 4… No 5… И ТАК ДАЛЕЕ… Это было пожеланием бессрочной жизни их юбиляру. А заодно и самим себе, пока еще двадцатилетним и тридцатилетним. Видимо, Леон Розенфельд был на сей раз главным в новой ударной бригаде, а Пит Хейн и Отто Фриш, хорошие карикатуристы, — его соратниками. И первый номер удался. (Его цитируют физики до сих пор.)
А старые друзья Бора — ветераны института — решили приготовить юбиляру другой подарок. Более вещественный.
Отто Фриш (в воспоминаниях): …Хевеши обратился к датскому народу с призывом собрать 100 тысяч крон, чтобы преподнести Бору в день его рождения ПОЛГРАММА радия!
7 октября 35-го года Бор получил в подарок 600 миллиграммов драгоценного излучателя альфа-частиц. Разделили подарок на шесть равных частей и создали шесть одинаковых источников нейтронов. В этом участвовал весь институт. Доктора философии европейских университетов вместе с магистрами и лаборантами толкли бериллий в ступке — легкий, но дьявольски твердый металл. То была работа как раз по плечу теоретикам: тут они ничего не сумели бы сломать или испортить. Разве что могли отравиться бериллиевой пылью. Однако об этой угрозе тогда никто не подозревал, и, может быть, поэтому обошлось без несчастий. Словом, Отто Фришу — ответственному за источники нейтронов — помогали все. День за днем. Это оттого, что теоретиков лихорадило еще больше, чем экспериментаторов. Проходили и не выдерживали испытания их уже устоявшиеся представления…
…О вероятностях разных событий, возможных при столкновении атомного ядра с налетающей частицей, физики разговаривают на зримом геометрическом языке: они ввели наглядный образ — СЕЧЕНИЕ события.
Частица летит к ядру, как пуля к мишени. Поразит или не поразит? Шансов тем больше, чем больше мишень. Сравненье поперечных сечений — это сравненье вероятностей успеха.
Но содержательность этого образа не в его точности, а напротив — в условности. Ядра не безучастные мишени. Микрочастицы не безучастные пули. Тут происходят мудреные взаимодействия. Одни — легко, и потому часто. Другие — трудно, и потому редко. И хотя геометрические размеры ядра все те же, а депо выглядит так, будто для одних частиц и событий у ядра маленькое сечение, а для других — большое.
Однако как раз для захвата нейтронов ничего особенного не предвиделось. В духе старого предсказания Резерфорда ожидалось, что и быстрые и медленные нейтроны будут «видеть» сердцевину атома примерно в ее натуральную величину. А преимущество медленных — то, что их легче захватить на лету, — не очень меняло такую оценку.
Меж тем в римских опытах «мальчиков Ферми» — Амальди, д'Агостиио, Понтекорво, Разетти, Сегрэ — постепенно открылась фантастическая картина: когда на тяжелые ядра тихо падали медленные нейтроны определенных энергий, эти ядра словно раздувались для них в непомерные шары («апельсины», — острил Ферми). Вероятность захвата таких избранных нейтронов резко возрастала.
Отчего же именно они приходились ядру по вкусу? Квантовое объяснение было наготове: очевидно, каждый такой нейтрон приносил с собою как раз столько энергии, сколько надобно было ядру, чтобы подняться по своей энергетической лестнице на новую устойчивую ступеньку. Это лишний раз доказывало существование такой лестницы не только в атоме, но и в атомном ядре!
И конечно, возбужденное ядро стремилось освободиться от избытка энергии и прийти к наибольшей устойчивости — свалиться вниз по лестнице разрешенных уровней на самую нижнюю ступеньку. В атоме это стремление заставляло электроны падать поближе к ядру и обнаруживалось в излучении квантов света. А что и куда падало в ядре?
Иногда и там происходило нечто похожее: ядро освобождалось от возбуждения, излучая невидимый свет — гамма-кванты. Но часто ядра избавлялись от избытка энергии и совсем по-другому. Там открылись иные возможности. О них давала знать радиоактивность: ядра выбрасывали разные частицы.
Словом, квантовая лестница была в ядре устроена явно иначе, чем в электронных владениях атома.
Там, в атомной сердцевине, вершились сложные и темные события. Состоящие только из протонов и нейтронов, ядра вдруг исторгали вчетверо более тяжелые альфа-частицы или почти в две тысячи раз более легкие электроны. Ядра выбрасывали при распаде то, чего в них раньше вовсе и не было. Там работала незримая лаборатория, где варились первоосновы материи. И как была устроена эта лаборатория да как происходили в ней ядерные реакции, не понимал никто. Бор не являл собою исключения.
«Действительно, мы должны сознаться, — написал он тогда, — что нет у нас никаких оправданий даже для простого предположения, что внутри ядра существуют те частицы, какие высвобождаются при его разрушении».
Не только классическая физика, но и квантовая с такой чертовщиной еще не встречалась!
Вот и тяжелое ядро, возбужденное захватом медленного нейтрона, оно могло приходить к устойчивости разными путями, начиная от излучения гамма-кванта и вплоть до…
Ради этого-то ВПЛОТЬ ДО, открывшего через пять лет АТОМНЫЙ ВЕК, и длится здесь рассказ о нейтронной лихорадке 35-го года на Блегдамсвей. Экспериментаторам предстояло обнаружить, а теоретикам осмыслить никем не предвиденный вариант распада возбужденных ядер урана: их развал на две почти равные части с выделением огромной энергии.
Как позже прояснилось, уже в римских опытах урановые ядра демонстрировали этот вариант распада. Он мог быть открыт уже тогда! Да только никому из теоретиков не приходило в голову, что такая малость, Как захват медленного нейтрона, способна привести к столь грандиозному микрособытию, как раскалывание тяжелого ядра пополам. Не действовал ли тут какой-то заслоняющий даль психологический барьер? Похоже, что так…
Еще короток был век ядерной физики. Но уже достаточно длинен, чтобы в ней произошло неизбежное: сложились и окрепли заведомо упрощающие действительность убеждения. И было среди них подкупающее ясностью, бытующее и сегодня (хотя, конечно, не у физиков) картинное представление о судьбе ядра, столкнувшегося с меткой частицей: прилетевшая пуля попадает в одну из ядерных частиц и выбивает ее прочь…
Не только в 35-м году, но и позже Бор с огорчением замечал, что эта картина еще жива в теории.
«Рассматривая столкновения, обычно предполагают, что превращение атомного ядра состоит по преимуществу в прямой передаче энергии от падающей частицы к какой-нибудь из частиц исходного ядра и оттого-то сопровождается выбрасыванием последней».
Такая картина не могла ни подсказать, ни вместить догадку, что вдруг ядро разваливается пополам под ударом слабенького снаряда.
Бор писал это в 1937 году вместе с талантливым молодым датчанином Фрицем Калькаром (которому, к сожалению, оставалось недолго жить). И они еще вынуждены были предупреждать: «…От такой картины надо отказаться». Сам Бор решительно отказался от нее уже на исходе 35-го года, как раз когда в лабораториях института заработали все шесть новеньких источников нейтронной бомбардировки.
…Неизвестно, помогал ли Бор толочь бериллий в ступке. Но известно — он неотступно думал о вероятностях ядерных реакций. И потому настал тот зимний денек, которого не дождался Джон Уилер, слишком рано вернувшийся домой, в Штаты.
В то время там, в Штатах, немецкий теоретик Ганс Бете попытался рассчитать фантастические вероятности нейтронного захвата. И конечно, копенгагенцы обсуждали его исследование.
Отто Фриш (в воспоминаниях): «Я помню коллоквиум в конце 35-го года, когда кто-то докладывал о работе Бете. Бор все норовил прервать это сообщение, и я поинтересовался, не сдержав легкого раздражения, почему он не дает докладчику договорить. И тогда, внезапно остановившись посреди фразы, Бор опустился на свое место, а лицо его так же внезапно стало совершенно безжизненным. Мы всполошились — не сделалось ли ему дурно? Но всего лишь через несколько секунд он снова встал и произнес с виноватой улыбкой: «Теперь я это понимаю!» Понимание, достигнутое им на том памятном коллоквиуме, воплотилось в идее, ставшей известной под именем КОМПАУНД-ЯДРА.