История атомной бомбы
Шрифт:
Мария Кюри и в шестьдесят три года работает в лаборатории по двенадцать—четырнадцать часов в день. Дважды лауреатка Нобелевской премии жалуется на постоянную усталость, борется с катарактой на обоих глазах, и ее постоянно мучает звон в ушах. Облученные руки болят одинаково — что в сухом, что в гнойном состоянии. Она регулярно засиживается за полночь на полу, обложившись книгами, журналами и расстелив диаграммы. За столом ей со всем этим тесно. На коленях у нее лежит блокнот, и когда она делает расчеты, то числительные бормочет по-польски.
В 1931 году супруги Жолио повторяют эксперимент немецких физиков Вальтера Боте и Герберта Беккера. Те год назад обстреливали некоторые легкие элементы — такие, как магний и бериллий, — альфа-лучами из полониевого источника, чтобы изучить гамма-излучение этих элементов. И пришли к странному результату, что излучение, вызванное в ядрах бериллия, оказалось существенно сильнее, чем у полониевого источника. Боте и Беккер истолковали этот неожиданный феномен как гамма-излучение, однако некоторое сомнение в этом оставалось. Теперь супруги
Когда Джеймс Чедвик в январе 1932 года читает статью французов, он предугадывает решение этой загадки. Гамма-лучи, правда, могут выбивать из орбит легкие электроны, но протоны оказывают гораздо большее сопротивление, поскольку они почти в 2000 раз тяжелее. Если наблюдение Жолио верно, то картина похожа на то, как если бы метнуть бильярдный шар в гранитный валун и ждать, что валун отлетит по воздуху на двадцать метров. Чедвик знает: лишь одна частица, по массе близкая протону, в состоянии выбить из парафина протон и отбросить его. Тут действительно могла вступить в игру электрически нейтральная частица, которую Эрнест Резерфорд предсказал почти двенадцать лет назад и масса которой сопоставима с массой протона. Супругам Жолио, как видно, неизвестно, что теза Резерфорда как влитая могла бы встать в пробел интерпретации. И вот Чедвик врывается — с журналом Comptes Rendusв руке — в кабинет Резерфорда и сообщает ему новость из Парижа. По свидетельству Чедвика, он впервые за двадцать лет видел своего ментора действительно потерявшим на мгновение дар речи.
Итак, обстоятельства складываются в пользу того, чтобы наконец доказать существование нейтральной частицы. В Кавендишскую лабораторию как раз поступила большая партия использованных радоновых ампул из американского университета Джона Хопкинса. И после того как Чедвику удалось не вполне безопасное выделение полония, он может сам исследовать это пресловутое «излучение бериллия», уже имея в голове убедительную гипотезу, припасенную до поры до времени. Альфа-частицы из его полониевого источника вызывают в бериллии, как и ожидалось, сильное излучение. Чедвик тестирует, однако, не только их действие на парафин, но выставляет позади препарата бериллия еще добрую дюжину других элементов — таких, как углерод, азот и кислород. Даже свинцовый слой толщиной в два сантиметра не представляет собой препятствия для лучей. Выясняется, что независимо от структуры материала из элемента выбивается одно и то же число протонов. Эти столкновения настолько энергичны, что гамма-лучи никак не могут рассматриваться в качестве их причины. Чедвик убежден: то, что коллеги трактовали как таинственное излучение бериллия, на самом деле является потоком частиц. Эти выбитые из бериллия частицы сталкиваются с протонами стоящих позади него мишеней. Из измеренных характеристик этих столкновений Чедвик вычисляет массу неизвестной частицы. Она почти идентична массе протона.
Чедвик может подтвердить и второе предсказание Резерфорда. Новооткрытые частицы без труда проникают сквозь различные материалы. Они не отклоняются электрическими зарядами атомного ядра и электронов. А это означает: они, должно быть, электрически нейтральны. Так Джеймс Чедвик в феврале 1932 года, после десяти лет тщетных поисков, осуществил стремительный финишный рывок и открыл мифическую нейтральную частицу. Он называет ее «нейтрон». В полном изнеможении и уже слегка подвыпивший, он оповещает взволнованно сбежавшихся сотрудников Кавендишской лаборатории о своем значительном открытии. Английский физик и писатель Ч. П. Сноу был свидетелем этой речи. В конце Чедвик якобы сказал: «А сейчас бы мне уснуть под хлороформом и недели две не просыпаться». Однако желание отдохнуть так и осталось несбыточным, поскольку открытие Чедвика — сенсация, великий прорыв, который бурно обсуждается по всему миру. Физики-экспериментаторы надеются, что этот новый проницающий материю снаряд поможет им глубже проникнуть в ядро, поскольку электрические барьеры в атоме бессильны перед ним и не могут его остановить. Как знать, что там еще скрывается в ядре.
На Пасху 1932 года в копенгагенском институте Нильса Бора собирается на весеннюю конференцию избранное общество. Немецкие гости находятся под впечатлением столетия со дня смерти Гёте. По этому поводу пара расшалившихся любителей сцены разыгрывает в качестве пародии несколько пассажей из «Фауста». Вряд ли еще какая профессиональная группа лучше физиков-атомщиков подошла бы для интерпретации девиза Фауста: «Узнать бы мне, что скрепляет мир изнутри» [2] . Физики Макс Дельбрюк и Феликс Блох переиначивают классический текст. Среди участников также венгр Эдвард Теллер, который в 1930 году защищался у Гейзенберга, и девятнадцатилетний Карл Фридрих фон
2
В переводе Б. Пастернака: «А понял бы, уединясь, Вселенной внутреннюю связь». (Примеч. перев.)
Конферансье объявляет «квантово-теоретическую Вальпургиеву ночь», для которой первым делом необходимо ввести новый временной параметр, чтобы отграничить ее от классической Вальпургиевой ночи. Но тогда Фаусту приходит в голову, что одно лишь наблюдающее вмешательство публики элегантно устранит классическую версию шабаша ведьм, так что можно сразу начинать с квантово-теоретического варианта. Обыгрываются в пьесе и персональные разногласия, и выдохшиеся гипотезы. Так, новая теория поля Эйнштейна в качестве блохи третьего поколения вливается посредством какао в ухо великого ученого. Добродушно вышучиваются слабости характера коллег и эксцентричные формы поведения, к действующим лицам кокетливо подкрадывается «противоположный знак», и гетевские «Четыре Серых Бабы» из пятого акта зовутся в Копенгагене так: «Эталонный вариант», «Константа тонкой структуры», «Негативная энергия» и «Единичный случай». Такой спрессованной вещественной женственности физики страшатся больше всего. И под занавес «мистический хор» славит Джеймса Чедвика и его нейтрон:
Все, что заряжено, Это не вопрос! Всюду срывалось, А здесь — удалось Феноменальное, Сделано сейчас! Вечно-нейтральное Притягивает нас!Глава 5. Трансурановые элементы
Калифорнийский университет в Беркли на придирчивый взгляд Роберта Оппенгеймера «научная пустыня» — в противоположность зеленой университетской территории, живописно разбросанной среди холмов напротив бухты Сан-Франциско. Услышав слова «квантовая механика», там лишь плечами пожимают. Предыдущий год Оппенгеймер провел у Вольфганга Паули в Цюрихе и теперь здесь, на тихоокеанском побережье, хочет основать американскую школу квантовой механики, которая со временем сможет потягаться с Гёттингеном, Берлином, Кембриджем и Копенгагеном. Убийственный сарказм Паули и его иногда дьявольская критика по отношению к коллегам явно задели какую-то струну в Оппенгеймере. Как будто давно искали и в Швейцарии нашли друг друга два несравненных насмешника и глумителя. Паули такой теоретик, славит Оппенгеймер своего ментора, что как только он входит в лабораторию, аппаратура выходит из строя и все эксперименты срываются. Но и ту оценку, которую Паули дает своему бывшему докторанту, тоже следует считать похвалой: идеи американца всегда были оригинальны; только ему не хватало терпения и основательности, чтобы их развить. Кроме того, мол, складывалось впечатление, что физика для Оппенгеймера — побочное занятие, а вот психоанализ, напротив, есть его истинное призвание. Из того, что Дж. Дж. Томсон, Макс Борн и Вольфанг Паули всегда порицали в методе работы Оппенгеймера, в калифорнийском Беркли он вырабатывает свой господствующий стиль. Поначалу студенты не поспевают за скоростью мышления Оппенгеймера, но уже скоро спешат вместе с ним от одной идеи к другой, которые всегда находятся на острие европейской науки. Оппенгеймер не стремится блистать стилистически и писать статьи, проработанные до мельчайших математических деталей. Для него важнее внушить студентам волнующее чувство, что они пребывают в самом пекле дебатов по квантовой теории, заглядывая, так сказать, через плечо прямо в записные книжки авангарда физиков и добиваясь признания дерзкими умными комментариями.
В своем старом «крайслере» Оппенгеймер пускается наперегонки с поездами Тихоокеанской прибрежной железной дороги, пока однажды неподалеку от Лос-Анджелеса не теряет управление машиной и не попадает в аварию, в которой его спутница теряет сознание. Когда слухи об этом доходят до старшего Оппенгеймера, он дарит молодой даме подлинный рисунок Поля Сезанна, а своему сыну — новый автомобиль, который тот называет именем знаменитого еврейского патриарха Гамалиила. Первое ироническое признание своих еврейских корней? Свои многосторонние литературные и философские интересы он подсвечивает еще одним лучом, всерьез беря уроки санскрита у одного профессора в Беркли, чтобы читать в оригинале Бхагават-гиту, священную книгу индусов. Это уже восьмой язык, который он изучает.
Следующий «крайслер», которым отец одаривает его три года спустя, он называет Гаруда. Это индуистский птицебог, который несет по воздуху хранителя вселенского порядка Вишну. Ровно пятьсот восемьдесят километров по прямой линии отделяют Беркли от Пасадены в Южной Калифорнии. Весь зимний семестр Оппенгеймер преподает в Беркли, а каждой весной «Гаруда» везет его в Пасадену, поскольку он преподает и в тамошнем Калифорнийском технологическом институте. Его самые одаренные студенты следуют за ним повсюду, «словно хвост кометы». Он берет их с собой в гоночные поездки и щедро водит по дорогим ресторанам. Они подражают его манере речи, имитируют его жесты, меняют марку своих сигарет и курят только «Честерфилд» — как мастер. Но не каждому дается фокус Оппенгеймера — кончиком мизинца смахнуть пепел прямо с тлеющего кончика. Молодые люди не признают музыку Чайковского, потому что Оппенгеймеру она не по вкусу.