Атомный проект. Жизнь за «железным занавесом» - [44]

Итак, был обнаружен эффект Ферми (замедление нейтронов), открывший новую главу ядерной физики, а также новую область техники, как мы говорим сегодня, — атомную технику.

Я столь подробно рассказал об открытии медленных нейтронов потому, что здесь очень существенными были как случайные обстоятельства, так и глубина и интуиция великого ума. Когда мы спросили Ферми, почему он поставил парафиновый, а не свинцовый клин, он улыбнулся и насмешливо произнес: «C. I. F.» (con intuito fenomenale). По-русски это звучало бы примерно как ПФИ (по феноменальной интуиции).

Было бы неправильно, если бы у читателя вследствие этой ПФИ-бравады создалось впечатление, что Ферми нескромен. Он был непосредственным, очень простым и скромным человеком, но он просто был уверен в своих силах. Кстати, когда после обеда в этот знаменитый день он возвратился в институт и с удивительной ясностью объяснил нам эффект парафина, введя понятие о замедлении нейтронов, то совершенно искренне сказал: «Как глупо, что мы открыли явление случайно и не сумели его предсказать». Ферми сразу же угадал, что нейтроны, теряя энергию в столкновениях с водородом, замедляются вплоть до энергии теплового движения и что как раз медленные нейтроны очень эффективно могут наводить радиоактивность в нашем детекторе. Однако со свойственной ему научной осторожностью он подчеркнул, что идея о «тепловых» нейтронах остается пока гипотезой и ее проверку можно осуществить только при помощи обнаружения влияния температуры парафина или прямого измерения скоростей нейтронов. Первая попытка наблюдения влияния температуры на наведенную активность, кстати, была сделана Ферми очень скоро, но опыт, состоявший в поисках различия активации детектора при холодном и горячем парафине, не дал положительного результата, и только через несколько месяцев Муну и Тиллману в Англии, а также Ферми и сотрудникам удалось наблюдать это явление.

Уже в тот же день, сразу после обеда, был выполнен ряд опытов, показавших, что эффект парафина (и воды) связан в основном с водородом, а не с другими элементами, и что он обусловлен нейтронами, а не γ-лучами от источника Rn + Be.

Кроме того, было найдено правило, согласно которому чувствительность к водородсодержащим веществам обнаруживают не все активности, а только те, которые соответствуют образованию радиоактивного изотопа бомбардируемого элемента. Это был очень важный результат, и связь реакции (n, γ) с эффектом водорода объяснила ряд странных результатов, которые наблюдались ранее.

В ту же ночь 22 октября мы все собрались в доме Ферми (или Амальди, не помню точно). Здесь в ясном телеграфном стиле была написана первая работа по замедлению нейтронов, которая должна была стать началом новой серии писем в «Ricerca Scientifica» под названием «Влияние водородсодержащих веществ на радиоактивность, наведенную нейтронами».

Ферми доложил об удивительных свойствах медленных нейтронов директору института профессору Корбино. Корбино оживленно реагировал на сообщение Ферми и сказал: «Вы должны обязательно добиться патента на ваш метод получения медленных нейтронов». И сейчас не могу забыть искреннего, сердечного, детского смеха Ферми при намеке Корбино на то, что работы, о которых шла речь, могли бы иметь практическое значение. Корбино же на общее веселье Ферми и его сотрудников довольно сухо заметил: «Вы молоды и ничего не понимаете!»

Конечно, Корбино был прав: этот патент, который был оформлен вначале в Италии, а затем и в других странах, оказался очень полезным для изобретателей после того (1950 г.), как замедление нейтронов стало широко использоваться.

Открытие замедляющего эффекта водорода вызвало необходимость решить ряд новых проблем, и скоро наряду с изучением радиоэлементов, образованных нейтронами, важную роль в работе стали играть уже исследования свойств самих нейтронов (замедление, рассеяние, поглощение и т. д.).

Результаты работ, выполненных в первые три месяца после открытия явления замедления нейтронов, достаточно подробно изложены в статье, представленной Резерфордом в «Proceedings of the Royal Society». В этой статье содержатся практически все основные идеи физики медленных нейтронов, за исключением, конечно, важнейшего вопроса о «группах нейтронов» и нейтронных резонансах, который, кстати, Ферми удалось полностью обосновать и разобрать через год. Как видно, темп работ был потрясающим! При этом в лаборатории никогда не ощущалось спешки и Ферми был всегда спокоен.

После открытия эффекта замедления систематически проводились и облучения урана (и тория) с парафином и без него. Однако загадка множественности обнаруженных активностей не была решена Ферми; для этого потребовалось открытие деления Ганом и Штрассманом (1939 г.). Сейчас мне кажется чудом, что Ферми с его глубиной и интуицией не сумел теоретически предугадать процесс деления.

Что же касается экспериментов с ураном, то группе Ферми в это время не повезло: деление могло быть открыто экспериментально в Риме в январе 1935 г., если бы не случайные обстоятельства. Несколько слов об этом. Среди многочисленных активностей, вызванных в уране и тории нейтронами, согласно Ферми, могли бы находиться и α-активности. Эти α-активные радиоэлементы с периодом больше нескольких секунд искались, но не были найдены. Тогда была рассмотрена возможность того, что при бомбардировке урана и тория медленными нейтронами α-частицы испускаются мгновенно, как это было найдено нами в боре. Аппаратура для наблюдения α-частиц была той же самой, которая использовалась для экспериментов с бором. Итак, образец из окиси урана бомбардировался в парафине медленными нейтронами; образец находился перед малой импульсной ионизационной камерой, соединенной с линейным усилителем, способным регистрировать импульсы ионизации от α-частиц. Так как ожидалось, что искомые α-частицы имеют больший пробег, чем естественные α-частицы от урана, то для уменьшения фона последних перед урановым образцом была помещена алюминиевая фольга толщиной, эквивалентной 5 см воздуха. Именно эта фольга и помешала наблюдению больших импульсов ионизации, обусловленных осколками деления! Не раз в 1939 г. и позже сотрудники Ферми обсуждали случай со «зловредной» алюминиевой фольгой и задумывались над вопросом: «Допустим, что мы в 1935 г. наблюдали большие импульсы ионизации от урана; сумел бы Ферми понять явление, т. е. открыть деление?»