Нильс Бор
Шрифт:
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,
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.
В точности повторилась сцена, какую пятнадцать лет назад наблюдал Джеймс Франк в Берлине. Бор оставался все тем же.
1936… 1937… 1938…
Раз уж заладилось наше повествование о 30-х годах в этом ключе, то вот еще одна трель машинки, мгновенно уносящая с собою очередное трехлетие. Оно, пожалуй, И правда хорошо бы сразу шагнуть в год 1939-й, чтобы в воскресенье 16 января вместе с Джоном Арчибальдом Уилером не опоздать в нью-йоркский порт к прибытию лайнера «Грипсхольм», встретить сходящих с трапа Бора и Розенфельда, заметить не без удивленья, как они переглянутся в ответ на приветливо-пустое «что нового в Европе?», а через минуту тут же — на пирсе — услышать под честное слово сверхнеобычайное научное известие, и запомнить доверительно-пониженный голос Бора, озирающегося по сторонам, и успеть подумать о возможных причинах такой таинственности.
Но у того свиданья на пирсе была предыстория, у той предыстории — своя подоплека…
За пределами института на Блегдамевей первыми услышали о новой идее Бора его коллеги по Датской академии. 27 января 36-го года он прочел им доклад «Захват нейтрона и строение ядра». Через месяц этот доклад появился в лондонской Nature, чтобы стать достоянием всех. Было 29 февраля.
А между этими датами к сходной идее
…Компаунд-ядро — составное ядро.
Бор обесценил образ лабораторной бомбардировки: микроснаряд не разрушает мишени и ничего из нее не выбивает. Вторгшийся в ядро нейтрон скорее похож на беспокойную овцу, прибившуюся к чужому стаду.
Попадая в ядро, нейтрон к нему присоединяется. Он приносит с собою свою массу — единицу атомного веса. И не приносит никакого электрического заряда. И потому возникающее составное ядро — это более тяжелый изотоп того же элемента, из какого сделана мишень. Уран-235 превращается в уран-236, а уран-238 — в уран-239. И то, что случится дальше, случится уже не с первоначальным ядром. Его больше нет в игре. Надо думать о свойствах и предсказывать судьбу вновь родившегося ядра!
А оно рождается возбужденным. Захваченный нейтрон-пришелец потеснил одного из обитателей ядра — первый встретившийся ему нуклон (это общее название для ядерных частиц), а тот — ближайшего соседа, а сосед — другого соседа, и вот уже ядро охватывает коллективная толчея. Охватывает незамедлительно, потому что частицы в нем упакованы плотно. И в этой толчее быстро теряется память о первопричине возбуждения — об энергии залетного нейтрона.
Образуется, по выражению Бора, «полуустойчивая система». И это — первая стадия любых ядерных реакций. Вторая — распад: освобождение от энергетического избытка.
Долго ли проживет возникшее компаунд-ядро?
По нашим масштабам — мгновенье. По атомным — целую жизнь. Длительность этой мимолетной жизни может порою «в миллион раз превышать время, какое понадобилось бы нейтрону, чтобы просто пройти сквозь ядро».
Эта оценка Бора была равносильна сравнению часа со столетьем! И она оправдывала его уверенье, что составное ядро не хранит воспоминаний о своем происхождении. Можно ли «через сто лет» помнить, что да как ворвалось в мишень, и ставить в зависимость от этого тип наступившего распадения ядра?! Становилось явно бессмысленным говорить о выбивании частиц при удачливом ударе. Делалось равно законным множество вариантов распада.
И еще — Бор решился на одно экспериментальное предсказание… Шла речь о необычайно громадных вероятностях захвата нейтронов ядрами тяжелых элементов — вроде золота. Обсуждались те избранные — физики называли их резонансными — энергии нейтронов, когда их поглощение идет с такою легкостью, точно сечения ядер делаются вдруг гораздо больше геометрических. Идея долгоживущего компаунд-ядра позволила Бору предвидеть, что подходящими окажутся даже совсем медленные нейтроны. Его прогноз расходился с прежними в тысячи раз. Не могло ускользнуть в эксперименте такое внушительное различие…
Все тонкости новой теории тотчас освоил, по словам Отто Фриша, его копенгагенский друг и погодок — тридцатилетний Иржи Плачек. (Датчане называли его Георгом, а Ландау — еще Юрием да Егором.)
Австрийский чех, однако пока не эмигрант, он внес памятный вклад в коллекцию своенравно-независимых характеров на Блегдамсвей. Сонный в дневные часы, он оживал к вечеру и, подобно Паули, предпочитал работать ночами. Но Паули трудился в одиночку, а у Плачека бывали партнеры, и это меняло дело. Им больше всего хотелось спать, когда его голову осеняли хорошие решения. А среди таких решений случались и вполне практические идеи. Одна из них, выражавшая его полное пренебрежение к условным ценностям цивилизации, помогла ему и Фришу успешно провести опыты по захвату нейтронов ядрами золота — в подтверждение теории Бора.