Редактор Росбауд тут же оценил всю важность открытия. И хотя ближайший номер «Naturwissenschaften» уже был готов к печати, он распорядился снять один из материалов и заменить статьей Гана и Штрассмана, датированной «22 декабря 1938 года», днем зимнего солнцестояния. В этот день над миром сгустилась тьма. Был расщеплен уран.
…В Швецию, в гости к Лизе Майтнер, на эти праздники приехал ее племянник, доктор Отто Фриш. Он работал в знаменитой копенгагенской лаборатории Нильса Бора. В один из праздничных дней она получила пространное письмо из Германии. По его прочтении она изумилась. Неужели химики такого класса, как Ган и Штрассман, ошиблись? Да быть того не может! А не рассказать ли об их проблемах и гипотезах Фришу?
Вскоре она разговорилась с Фришем о «капельной модели» атомного ядра, предложенной два года назад Бором. Согласно этой модели, стабильность ядра обеспечивали «силы поверхностного натяжения», защищавшие его от небольших деформаций. И тут Майтнер упомянула об опытах Отто Гана. Как их истолковать?
Ядро урана содержит очень много протонов, стал рассуждать Фриш. Эти одинаково заряженные частицы отталкивают друг друга, что ослабляет энергию связи частиц в ядре. Ядро урана неустойчиво. Стоит ему захватить лишний нейтрон, и тогда достаточно небольшого импульса энергии, чтобы вывести атом из равновесия. Атом, – то бишь одна большая «капля», – разрывается на две почти одинаковые «капельки» (два атомных ядра). Каждое из новых ядер заряжено положительно. Они отталкиваются друг от друга. По расчетам Фриша получалось, что при каждом таком расщеплении выделяется огромная энергия: около двухсот миллионов электрон-вольт.
Шестого января 1939 года статья Гана и Штрассмана была опубликована и вызвала немалую досаду ряда ученых, которые только теперь поняли, как были близки к открытию. Буквально в шаге от него остановилась, например, Ирен Кюри, получившая вещество с периодом полураспада, равным трем с половиной часам, и напоминавшее своими свойствами лантан. Был близок к открытию и их берлинский коллега, доктор Дросте. Он готовился повторить эксперимент, в котором намерен был зафиксировать альфа-частицы, излучаемые, – как считалось тогда, – ядрами урана и тория при обстреле их нейтронами. Проводя такой опыт в первый раз, он использовал металлическую фольгу, чтобы на результаты опыта не повлияли низкоэнергетичные альфа-частицы, покидающие атомы урана в процессе естественного излучения. Из-за этой фольги он заодно не заметил и многочисленные обломки «расщепившихся» ядер.
Много лет спустя Штрассман разговорился с одним американским физиком – судьба сыграла с ним очень злую шутку. За год до открытия, совершенного Ганом и Штрассманом, этот физик обстреливал раствор урана нейтронами. Он получил «вроде бы трансураны», выделил их из раствора и понес пробирку с ними в соседнюю комнату, чтобы изучить спектр их гамма-излучения. Стоило ему войти, и прибор с безукоризненной точностью отметил бы, что атомы урана распались на атомы бария и других, близких к ним по весу элементов. Но полы в лаборатории были в тот день натерты до блеска. Ученый поскользнулся, рухнул на пол, а вместе с ним низверглась драгоценная пробирка, разлетевшаяся вдребезги.
Лаборатория, зараженная радиацией, была немедленно закрыта. Она простояла опечатанной не один месяц. За это время физик занялся другой работой, и лишь успехи его немецких коллег напомнили ему, что такое же открытие он мог совершить намного раньше. Отто Ган, узнав об этой истории, заметил, что, если бы в Германии в 1938 году соблюдались такие же строгие правила обращения с радиоактивными веществами, ему вообще бы никогда не удалось открыть расщепление урана.
И все же, сопереживая неудачливым ученым, признаем, что Отто Ган заслужил свое открытие. Только радиохимик с таким огромным опытом, как он, мог обнаружить каких-то несколько сотен радиоактивных атомов, затерявшихся среди бесчисленных кристаллов бария. Только он с уверенностью мог оценить результаты проделанной работы, хотя они и «противоречили всем известным нам положениям ядерной физики».
Интересно, что бы произошло, если бы Втора мировая война началась в сентябре 1938 года, когда разразился Судетский кризис? В те дни в Лондоне готовились к воздушным налетам и рыли убежища, во Франции объявили частичную мобилизацию. Что тогда? Наверное, Отто Ган не сумел бы опубликовать статью о своем открытии и – «начинается цепная реакция» – о нем не узнали бы американцы. Возможно, что тогда они не сумели бы создать атомную бомбу и не применили бы это грозное оружие. Открытие, сохраненное в тайне, спасло бы жизни многих тысяч людей.
Однако судьба распорядилась иначе.
Лиза Майтнер и ее племянник, Отто Фриш, убежденные в правоте Гана и Штрассмана, не стали хранить их открытие в тайне. Вернувшись после Рождества в Копенгаген, Фриш немедленно зашел к Нильсу Бору и рассказал ему об эксперименте Отто Гана. Он пояснил Бору, какие последствия могло бы иметь высвобождение той энергии, что таится в атомном ядре. Вскоре после этой встречи Бор на несколько месяцев уехал в США.
В середине января в Копенгаген приехал профессор Йозеф Маттаух, ведущий венский физик, которому предстояло прийти на смену «незаменимой Лизе Майтнер». Он выступал с лекциями в Скандинавии. Фриш встретился с ним и познакомил с расчетами энергии, проделанными им и его тетушкой. Фриш поведал, что, опираясь на принципы теоретической физики, они доказали то, что Ган открыл в стенах химической лаборатории.
В эти же дни Фриш и Майтнер, постоянно созваниваясь друг с другом, набросали статью для журнала «Nature». В ней рассказывалось о fission process («расщеплении ядра»).
Двадцать третьего января, ничего не подозревая об изысканиях Фриша, два берлинских физика, доктор Зигфрид Флюгге и доктор фон Дросте, направили в журнал «Zeitschrift fuer Physikalische Chemie» («Журнал физической химии») свою статью, в которой пришли к тем же результатам, что Фриш и Майтнер.
А 26 января в Вашингтоне проходила пятая конференция по теоретической физике, организованная Университетом Джорджа Вашингтона и Институтом Карнегги. На ней выступил Нильс Бор, сообщивший известные ему подробности работы берлинских радиохимиков, а также расчеты энергии, выделяющейся при расщеплении атома. В заключение Бор сказал, ссылаясь на слова Фриш и Майтнер, что подобный эксперимент легко повторить, используя самое простейшее оборудование.
Хотя доклады Бора – при всем нашем к нему уважении – никогда не были особенно вразумительными, на этот раз, едва стихли его последние слова, ряд ученых немедленно поспешили – прямо в смокингах! – к себе в лабораторию, чтобы как можно быстрее воспроизвести сенсационные опыты.
Через несколько дней американские газеты уже пестрели сообщениями об этих опытах. Когда, наконец, в печати появились статьи Фриша-Майтнер и Флюгге-Дросте, все лавры – по вине Нильса Бора – были собраны другими, более бойкими экспериментаторами. Своеобразный итог первого этапа гонки физиков подвела «Таймс». В ней сообщалось, что сотрудник Колумбийского университета (США) Энрико Ферми (к тому времени он уже переехал в Америку) открыл новый физический процесс – «расщепление атомов урана». В своей работе он использовал циклотрон Колумбийского университета, весивший 150 000 фунтов.
Но передышка после этого отнюдь не последовала.
Уже 28 января Отто Ган и Фриц Штрассман отправили в тот же берлинский журнал «Naturwissenschaften» новую статью. Судя по ее заголовку, они уже не сомневались в правильности полученных ими результатов: «Доказательство появления радиоактивных изотопов бария при обстреле тория и урана нейтронами». А вторая часть статьи снова произвела эффект разорвавшейся бомбы: в ней приводилось «доказательство появления других радиоактивных осколков в процессе расщепления урана». Какова была природа этих «других осколков»?
По словам Гана, чтобы описать расщепление атомного ядра, важно знать не его массу, а его порядковый номер. Так, ядро урана (порядковый номер 92) расщепляется на ядра бария (56) и криптона (36). При этом ядро испускает какое-то количество нейтронов.