Отряд отморозков. Миссия «Алсос» или кто помешал нацистам создать атомную бомбу

Ирен Кюри хотела бы, чтобы с каждым разом боли и унижения становилось меньше. Но когда ее снова и снова опережали на пути к важному научному открытию, это вызывало все те же муки.

Ирен была дочерью выдающихся физиков Марии и Пьера Кюри. Она родилась в 1897 г., в один из самых плодотворных периодов деятельности своих родителей, и ей нередко приходилось соперничать с наукой в борьбе за их внимание. Это было непросто для застенчивой, нелюдимой девочки, которая порой вообще пряталась за дверью, лишь бы не общаться с гостями. (Она с ужасом вспоминала, как когда в 1903 г. ее родители получили Нобелевскую премию за работы по радиоактивности, толпа фотографов штурмовала их дом.) Положение усугубляло то, что Мария, несмотря на свои многочисленные достоинства, отнюдь не была любящей матерью. Полька по происхождению, Мария в семилетнем возрасте лишилась матери и не была склонна к проявлению чувств. Ирен и ее младшую сестру в основном воспитывал дедушка по отцовской линии, и, даже если девочки требовали внимания матери, цепляясь за ее юбку по вечерам, когда она наконец возвращалась из лаборатории, она редко обнимала их или вообще прикасалась к ним.

Мария стала еще более отчужденной после семейной трагедии. В апреле 1906 г., играя как-то в доме подруги, Ирен вдруг услышала, что ей придется остаться там на несколько дней. Никто не объяснил почему. Наконец поздно вечером зашла Мария и туманно заметила, что Пьер разбил голову. «Его не будет некоторое время», – сказала мать, но Ирен ничего не поняла. Вскоре приехали жившие в Польше брат и сестры Марии, а также брат Пьера, что еще больше озадачило девочку. Как выяснилось, конный экипаж насмерть сбил ее отца, о чем ей никто не сказал до самых похорон. Другие семьи смерть, возможно, сближала, но Мария пыталась справиться со своим горем, еще больше отдаваясь работе, и в течение многих лет после гибели Пьера даже не произносила вслух его имени.

Подростковый период оказался для Ирен не менее сложным. Когда ей исполнилось 12 лет, Мария записала ее в независимую школу, где сама по четвергам преподавала математику и естественные науки. Около десятка учеников осваивали там скульптуру и китайский язык, а также занимались разными видами спорта. (Мария отнюдь не была только лишь интеллектуалом; она твердо верила в физическое воспитание: Кюри плавали и ходили в походы, на заднем дворе у них висела трапеция.) Школа казалась идиллией, духовно раскрепощенной альтернативой затхлой атмосфере французской системы образования, но Мария предъявляла к дочери строгие требования. Однажды она увидела, как Ирен грезит о чем-то, вместо того чтобы искать решение математической задачи. Когда девочка призналась, что не знает ответа, Мария рявкнула: «Как можно быть такой дурой?» – и вышвырнула ее тетрадь в окно. Ирен пришлось спуститься на два лестничных пролета, чтобы найти тетрадь, попутно решая задачу в уме.

Особенно тяжелыми для семьи Кюри оказались 1910 и 1911 годы. Сначала умер любимый дедушка Ирен. Затем во французских таблоидах разразился скандал с участием Марии. Она завела роман с женатым мужчиной, физиком Полем Ланжевеном, и одна газета опубликовала выдержки из их любовной переписки. («Знание о том, что вы с ней [женой], превращает мои ночи в кошмар, я не могу спать», – писала Мария.) Жена Ланжевена как-то на улице пригрозила убить Марию, а сам он вызвал издателя газеты на дуэль. По мере того как положение усугублялось, и Мария, и Ланжевен подвергались оскорблениям, но она, как женщина, страдала больше. Толпа швыряла камни в ее окна и кричала: «Убирайся в Польшу!» Вдобавок, когда несколько недель спустя Мария неожиданно получила вторую Нобелевскую премию, Шведская академия попросила ее не присутствовать на церемонии, чтобы избавить короля от неприятной необходимости пожимать руку распутной женщине. Бросив всем вызов, Мария все-таки явилась на награждение, но так сильно переживала скандал, что даже задумывалась о самоубийстве. Не имея сил сосредоточиться на исследованиях, не говоря уже о воспитании детей, она отправила Ирен с сестрой к родственникам.

Только потрясения Первой мировой войны помогли наладить крепкие отношения между матерью и дочерью. В августе 1914 г. Ирен с сестрой отдыхали в Л'Аркуэсте, рыбацком поселке на севере Франции, который иногда называли «Порт-Наука» за его популярность среди ученых. Мария собиралась приехать к ним через несколько недель. Но едва началась война, она отказалась от этих планов и полностью сосредоточилась на своем драгоценном грамме радия. Для получения этой крупинки радиоактивного элемента с атомным номером 88 ей потребовалось несколько лет изнурительного труда в сарае, где она обработала в котле восемь тонн минеральной руды. Этот грамм была основой всех ее исследований и, откровенно говоря, самой дорогой для нее вещью в мире. Поэтому, вместо того чтобы поехать в Л'Аркуэст к дочерям, Мария ринулась в Бордо, на юго-запад Франции, чтобы спрятать радий от наступавших немцев. Она везла его в защитном свинцовом футляре, который весил почти 60 кг – примерно в 60 000 раз больше, чем спрятанный в нем радий.

В конце концов положение во Франции стабилизировалось настолько, что дочери Кюри вернулись в Париж. Здесь Ирен наконец-то удалось завоевать уважение матери. Опираясь на свои научные знания, Мария оборудовала рядом с линией фронта рентгенографические станции, чтобы помогать хирургам обнаруживать осколки в телах солдат; она также организовала систему передвижных рентгеновских пунктов, которые в армии прозвали «маленькими Кюри». Ирен настояла на том, чтобы участвовать в этой работе в качестве добровольца, и проявила при этом такие способности, что в 19 лет уже заведовала одной из полевых установок в Бельгии. Она работала настолько близко к окопам, что постоянно слышала грохот пушек; несмотря на риск для собственного здоровья (оборудование было, мягко говоря, плохо экранировано), она обследовала тысячи солдат и даже сама ремонтировала выходившие из строя рентгеновские аппараты. Она сопровождала Марию в нескольких изнурительных поездках на фронт в фургонах с «маленькими Кюри». «Часто мы вообще не были уверены, что сможем двигаться дальше, не говоря уже о том, чтобы найти жилье и еду», – вспоминала впоследствии Мария. Но испытания сблизили их, и к концу войны Мария убедилась, насколько независимым и твердым характером обладает ее дочь.

Невероятно, но в перерывах между поездками на фронт Ирен нашла время, чтобы получить диплом физика в Сорбонне. По окончании войны она начала работать в институте Марии в качестве аспиранта и ассистента-исследователя. (В то время более половины научных сотрудников института составляли женщины, потому что Мария ставила перед собой задачу поддерживать женщин в науке, а многие молодые люди погибли на фронте.) Ирен расцвела в этой атмосфере, и к началу 1920-х гг. уже обладала достаточным авторитетом, чтобы принять под свое начало ассистента – и вместе с ним впервые в жизни бросить вызов собственной матери.

Фредерик Жолио не мог поверить такой удаче. После окончания войны он пополнил ряды неустроенных молодых ученых, тщетно пытаясь найти работу, поскольку, с точки зрения парижских снобов, учился в «неправильных» местах. Поэтому, подавая заявление на работу в институт Марии Кюри, он не питал особых надежд. Однако Мария, сама из разряда «неправильных», решила дать шанс этому высокому худому юнцу с носом, похожим на акулий плавник. (Не последнюю роль сыграло и то, что ее бывший любовник, Ланжевен, настоятельно рекомендовал Жолио.) Предложение о работе ошеломило Жолио: в детстве он вырезал фотографии Кюри из журналов и по-прежнему преклонялся перед ней. Он с радостью согласился. Затем Мария познакомила Жолио с его новым начальником – Ирен.

Молодые люди составили удачный тандем: Ирен в основном занималась химией, а Жолио – физикой. Мария одобряла это партнерство, поскольку оно напоминало разделение труда, которое оказалось столь успешным для нее и ее покойного мужа. Что она не одобряла – и от чего даже пришла в оторопь, когда узнала, – так это романтических отношений между Фредериком и зеленоглазой Ирен, за которой он начал ухаживать за спиной Марии.

Не менее поразительно и то, что Ирен ответила Жолио взаимностью. Казалось, их союз обречен, учитывая полную противоположность характеров. Он – импульсивный, тщеславный, общительный, ухоженный, в лаборатории всегда в безупречно белом халате; она – замкнутая, равнодушная к радостям жизни, безвкусно одетая, способная прилечь вздремнуть прямо на полу. Но их многое и сближало: потеря отцов в ранней юности, стремление к социальной справедливости и особенно увлечение ядерной физикой. Наиболее наглядно это выражалось в их лабораторных журналах, которые временами читаются как научные арии: один из них начинает описывать эксперимент, а другой подхватывает мысль с середины предложения, продолжая дуэт другим почерком. После нескольких лет таких близких отношений Ирен наконец приняла предложение Жолио, и утром 9 октября 1926 г. они стали мужем и женой (по крайней мере, формально – после свадебной церемонии они провели весь день в лаборатории).

С подозрением относясь к этому браку, Мария Кюри часто представляла Жолио посторонним не как зятя, а как «мужчину, который женился на Ирен». Помимо прочего, ее раздражало, что после свадьбы Ирен и Жолио поменяли свои фамилии на «Жолио-Кюри». С одной стороны, соединение фамилий выглядело прогрессивным и феминистским, своего рода декларацией равенства. Но циники отмечали, что Фредерик получил гораздо больше, добавив «Кюри» к своему имени, чем Ирен – добавив «Жолио» к своему. В результате некоторые коллеги стали называть Жолио «жиголо Ирен». Так они пытались поставить на место выскочку Фредерика, а заодно и оскорбить Ирен, которая во многих отношениях была доминирующим партнером. Тем не менее браку Жолио-Кюри сопутствовал успех, как и их исследованиям.

Первую научную неудачу пара пережила в январе 1932 г. Несколькими годами ранее немецкие физики опубликовали необычные результаты эксперимента с радиоактивными атомами. Такие атомы нестабильны: они распадаются и выбрасывают разные виды частиц – своего рода субатомную шрапнель. В частности, немцы работали с так называемыми альфа-частицами. Они направляли их поток на тонкий лист металлического бериллия. Это заставляло бериллий высвобождать частицы второго типа. Но природа этой вторичной шрапнели оказалась загадочной. Начать хотя бы с того, что она обладала чрезвычайно большой энергией – летела с такой скоростью, что пробивалась сквозь 10 см сплошного свинца. Самый мощный известный тогда тип радиоактивных частиц назывался гамма-излучением, поэтому немцы пришли к выводу, что это должен быть особый сорт гамма-излучения, и написали об этом статью.

Две команды приступили к дальнейшей работе над этой темой, в том числе Жолио-Кюри в Париже, у которых благодаря покровительству Марии Кюри было огромное преимущество перед конкурентами. У Кюри было лучшее оборудование в мире, а также самые мощные источники альфа-частиц, в том числе два грамма радия. (В дополнение к первоначальному грамму, который она прятала во время Первой мировой войны, в 1921 г. Мария получила еще один в подарок от Ассоциации женщин США в знак признания ее заслуг как первой женщины-ученого.) Мария, в свою очередь, предоставила дочери и мужчине, который на ней женился, исключительный доступ к этим научным сокровищам. Попутно отметим, что перед тем, как войти в семью Кюри, Жолио пришлось подписать брачный договор, где указывалось, что в случае смерти Марии и его развода с Ирен радий будет принадлежать одной только Ирен. Такова была тогда ценность этого вещества – не менее 100 000 долларов за грамм (1,3 млн долларов в современном эквиваленте).

Радий со временем распадается на другие вещества, и, анализируя продукты его распада, Жолио-Кюри выделили образец полония – элемента, который испускает интенсивный поток альфа-частиц. Затем они повторили немецкий эксперимент и обнаружили нечто поразительное. Как и немцы, они позволили альфа-частицам бомбардировать образец бериллия, высвобождая гамма-лучи. Но они также расширили эксперимент, поместив за листом бериллия пластинку парафина и заставив эти гамма-лучи врезаться уже в нее. К их изумлению, парафин начал испускать протоны – еще одну субатомную частицу. Протоны намного тяжелее настоящих гамма-лучей; поэтому, для того чтобы гамма-лучи выбивали протоны, они должны двигаться с немыслимой скоростью. Это все равно что стрелять бумажными шариками с такой силой, чтобы сдвинуть с места валун. Взволнованные, Жолио-Кюри написали статью о своем эксперименте и разослали ее для публикации. В то время Ирен была беременна (никаких норм относительно ограничения воздействия радиоактивного излучения на плод тогда не существовало), поэтому после публикации статьи они отправились в заслуженный отпуск в семейный коттедж Кюри недалеко от Л'Аркуэста. (Коттедж, можете не сомневаться, принадлежал только семье Кюри: брачный договор Жолио не позволял ему претендовать и на него.)

Тем временем другому ученому, который тоже продолжал опыты немцев, Джеймсу Чедвику из Англии, приходилось преодолевать одну трудность за другой. Он работал в скудно оборудованной Кавендишской лаборатории в Кембридже с громоздкой аппаратурой и слабыми источниками альфа-частиц. Наконец ему удалось раздобыть более подходящий источник: из больницы в Балтиморе ему отправили несколько почти израсходованных ампул радиоактивных веществ, использовавшихся для поражения опухолей. (Норм безопасности при пересылке почтовых отправлений тогда тоже еще не изобрели.) К тому времени, как Чедвик получил ампулы, вышла статья Жолио-Кюри. Но вместо того чтобы смириться с поражением, он критически взглянул на их работу – и ее вывод показался ему подозрительным. Он просто не верил, что крошечные гамма-шарики могут сталкивать с места огромные валуны протонов. И сделал другой вывод.

Ученые того времени считали, что атомы состоят из двух частиц: положительных протонов, которые находятся в атомном ядре, и отрицательных электронов, которые вращаются вокруг него. Но некоторые теоретики предсказывали существование третьей частицы, также находящейся в ядре, – нейтрального нейтрона. Чедвик задался вопросом, не могут ли странные бериллиевые гамма-лучи на самом деле являться первым экспериментальным свидетельством существования нейтронов. Это было бы логично: будучи того же размера, что и протоны, нейтроны могли легко их выбить. При этом, будучи электрически нейтральными, нейтроны могли легко проникать сквозь материю, даже толстые пластины свинца.

В течение следующих 30 дней Чедвик без конца повторял свои эксперименты, зачастую проводя в постели всего по три часа в сутки, и вскоре получил твердые доказательства существования нейтронов. В феврале 1932 г. он отправил статью в журнал Nature. Вернувшись из отпуска, Ирен и Жолио прочли статью и готовы были сгореть от стыда: они только что упустили возможность открыть одну из трех фундаментальных частиц Вселенной. Это была самая обидная неудача, какую они только могли вообразить, – но вскоре все стало еще хуже.

После промашки с открытием нейтрона Жолио-Кюри с удвоенной силой взялись за исследования. Ирен родила ребенка, но уже шесть недель спустя, в апреле, потащила Жолио в лабораторию, расположенную в Швейцарских Альпах на высоте 3350 м. Это делало ее идеальным местом для изучения так называемых космических лучей – потока субатомных частиц, которые попадают на Землю из космоса. Никто в то время толком не знал, что это за лучи, и Ирен с Жолио хотели изучить их и выяснить, не попадутся ли в этом потоке нейтроны.

В своей работе они использовали так называемую камеру Вильсона – герметичный резервуар, наполненный парами спирта или воды. Пролетая сквозь эту камеру, космические лучи оставляли за собой видимый след из капель. Подвергая резервуар воздействию электрических и магнитных полей, ученые могли закручивать или изгибать такие капельные следы, причем по форме этих траекторий можно было определить размер, скорость и электрический заряд частиц. Помешанный на приборах Жолио обожал камеры Вильсона и мог часами наблюдать за следами частиц, увлеченно рассматривая петли и завитки. Всякий раз, когда появлялся особенно красивый след, он восклицал: «Разве это не самая прекрасная вещь на свете?» На что Ирен отвечала: «Да, дорогой, возможно… кроме рождения ребенка».

В Альпах Ирен с мужем наблюдали довольно любопытные капельные следы, в том числе странные спирали. Оставлявшая их частица, по-видимому, имела одинаковый вес с электроном, но след закручивался в противоположном направлении, как будто она была заряжена положительно. Как бы то ни было, нейтральные нейтроны никак не могли оставить такого следа, поэтому после двух бесплодных месяцев пара отказалась от проекта и вернулась с ребенком в Париж.

Но в сентябре того же года новое известие заставило их снова броситься к своим лабораторным журналам. Некий физик из Калифорнии, также используя камеру Вильсона, обнаружил нечто, называемое антиматерией. Различные комбинации трех фундаментальных частиц – протонов, нейтронов и электронов – составляют практически все вокруг нас, и мы называем это окружающее нас вещество материей. Но Вселенная также содержит антиматерию, которая, по сути, является негативом материи. (Если материя и антиматерия соприкасаются, они уничтожают друг друга с выбросом энергии.) Подобно Жолио-Кюри, калифорнийский физик, отслеживая необычные завихрения в камере, заметил частицу размером с электрон, но с положительным зарядом. В отличие от них, он осознал важность этого явления: перед ним было первое доказательство существования антиматерии – он обнаружил частицу под названием «позитрон».

Когда Ирен и Жолио покопались в своих лабораторных записях, им оставалось только стонать. Они наблюдали те же самые следы, имели те же доказательства – и во второй раз за несколько месяцев упустили фундаментальное открытие. На сей раз их научная ария звучала с трагическим надрывом.

Если в 1932 г. Жолио-Кюри мечтали, чтобы неудачный для них год закончился как можно быстрее, то следующие несколько лет возместили понесенный ими научный урон. Они возобновили обстрел различных металлов альфа-частицами, и осенью 1933 г., когда они попробовали алюминий, их ожидал приятный сюрприз. Обычно обстрел альфа-частицами порождал только один тип вторичной шрапнели, чаще всего нейтроны. Но при бомбардировке алюминиевой фольги образовывались и нейтроны, и позитроны – так сказать, два по цене одного. Никто никогда не наблюдал подобной двойной радиоактивности, поэтому Жолио-Кюри решили подготовить доклад для престижной октябрьской конференции в Брюсселе. В ней должны были участвовать почти все корифеи ядерной физики: Бор, Ферми, Дирак, Шредингер, Резерфорд, Паули, Гейзенберг.

Это выступление могло бы обеспечить всю их карьеру. Вместо этого оно едва ее не погубило. Из-за своих прежних промахов Жолио-Кюри приобрели репутацию небрежных исследователей, и это новое открытие, которое, кстати, включало обе частицы, упущенные ими ранее, выглядело слишком невероятным. Выдающийся австрийский физик Лиза Мейтнер встала после их выступления и заявила с суровостью ветхозаветного пророка: «Это не так». Она утверждала, что проводила аналогичные эксперименты в Берлине и ничего подобного никогда не наблюдала. Это была убийственная оценка, и, учитывая репутацию Мейтнер, большинство ученых ей поверили.

Подавленные, Ирен и Жолио вернулись в Париж. Но вместо того чтобы повесить головы, они как одержимые принялись искать доказательства достоверности своих результатов. Ни о чем другом они не помышляли, обсуждая свои эксперименты и во время еды, и поздно ночью. После нескольких недель изнурительных проверок и перепроверок фортуна наконец им улыбнулась. Однажды утром в январе 1934 г. Жолио засучил рукава своего белоснежного лабораторного халата и принялся двигать компоненты их экспериментальной установки – просто чтобы посмотреть, что произойдет. Сначала он отодвинул источник альфа-излучения подальше от алюминиевой фольги. Затем, без всякого умысла, вообще убрал полоний. К его замешательству, детектор радиоактивности продолжал регистрировать вылет шрапнели. И не секунду-другую, а несколько минут. Этого не могло быть: альфа-частицы были необходимы, чтобы выбивать шрапнель, и удаление их источника должно было все прекратить. Так почему же детектор несколько минут все еще регистрировал вылет частиц? Находясь в растерянности, он, как и всегда в подобных случаях, обратился к Ирен.

Они принялись за работу и после целого дня бурной деятельности, в результате которой в лаборатории воцарился нехарактерный беспорядок, поняли, что происходит. Во всех других известных экспериментах этого типа, когда альфа-частицы обстреливали металлическую фольгу, они выбивали что-то немедленно. Однако в этом случае алюминий поглощал альфа-частицы и становился радиоактивным лишь позже, с некоторой задержкой. Это озадачивало, потому что с технической точки зрения альфа-частицы – это просто комок протонов и нейтронов. Маленький шарик, по две штуки каждой частицы. Итак, если атом алюминия поглощает альфа-частицу, он получает два протона. Природа элемента определяется количеством протонов в атомном ядре, поэтому, если алюминий (13-й элемент) поглотил альфа-частицу с двумя протонами, он должен превратиться в фосфор (15-й элемент); затем фосфор претерпевает радиоактивный распад и испускает шрапнель. Иными словами, Ирен и Жолио, по всей видимости, открыли способ искусственного превращения одного элемента в другой. Это была искусственная радиоактивность – научная алхимия.

Как ни ужасно, само осознание величия этого открытия заставило Ирен и Фредерика Жолио-Кюри заколебаться. Ошибившись дважды, они уже не доверяли себе. Что, если их детектор просто неисправен? А если они снова неверно истолковали полученные результаты? А если?.. Увы, на тот вечер у них был запланирован важный ужин, поэтому работу пришлось прекратить. Но они оставили указания молодому немецкому ассистенту, приятелю Жолио по перекурам в лаборатории, чтобы тот проверил каждый миллиметр детектора на предмет коротких замыканий или других дефектов.

Немец всю ночь выполнял всевозможные тесты и оставил им записку. Утром Ирен и Жолио поспешили в лабораторию, волнуясь, как подростки после серьезного экзамена. Аппаратура, заверял их немец, работала безупречно.

Это убедило импульсивного Жолио, и он уже был готов праздновать открытие. Ирен не спешила с выводами. Химики больше физиков полагаются на тактильные ощущения, и ей нужно было увидеть этот вновь созданный фосфор своими глазами, подержать его в пробирке. Она разработала план. Они убрали в сторону все, что осталось со вчерашнего дня, и в течение нескольких минут бомбардировали новый лист алюминиевой фольги. Но в этот раз Ирен не поместила его перед детектором, а бросила фольгу в колбу с кислотой, которая начала пузыриться и шипеть, выделяя газ.

Если они действительно создали фосфор, этим газом был фосфин (PH

). Идентифицировать фосфин было просто, но ситуацию осложняло то, что фосфор, P в PH

, сам был радиоактивен и стремительно распадался. Поэтому Ирен пришлось работать быстро, собирая газ и проводя его полный анализ всего за три минуты. Менее опытный химик не справился бы с такой задачей. Но не Ирен, которая нашла убедительные доказательства наличия фосфора. Алхимия стала реальностью.

Наблюдая, как его жена завершает анализ, Жолио едва не запел. Он начал бегать по лаборатории, подпрыгивая от радости. «С нейтроном мы опоздали, с позитроном опоздали, а теперь успеваем!» – кричал он.

Однако в семье Жолио-Кюри ни одно открытие не засчитывалось до тех пор, пока его не оценила старшая Кюри – Мария. К началу 1934 г., после многих лет работы с радиоактивными веществами, она страдала анемией и редко посещала лабораторию. Однако, узнав об открытии, сделанном ее дочерью и мужчиной, который на ней женился, старая львица выбралась из логова. (Любопытно, что ее сопровождал бывший любовник Поль Ланжевен, который к тому времени развелся c женой и оставался другом семьи Кюри.) Ирен хладнокровно повторила эксперимент для матери, растворив фольгу в кислоте и собрав газ. Когда Мария сжимала пробирку с фосфором, на ее пальцах были отчетливо видны трещины и язвы от радиационного поражения. Зрение старухи ослабло из-за катаракты, а счетчик Гейгера ей приходилось держать поближе к уху, чтобы слышать щелчки, указывавшие на радиоактивность. Расслышав их, Мария улыбнулась улыбкой, которую можно было описать только как фосфоресцирующую. Позже Жолио скажет: «Без сомнения, это была последняя большая радость в ее жизни».

Через несколько месяцев Мария умерла. Но осенью 1935 г. Жолио-Кюри получили Нобелевскую премию по химии за открытие искусственной радиоактивности. Вспомнив о толпе журналистов, осаждавшей дом ее родителей, Ирен в день объявления лауреатов сбежала из дома, потащив мужа в магазин за скатертью для обеденного стола. Но на церемонии в Стокгольме в декабре того же года она присутствовала и получила свою премию из рук того же короля, Густава V, который дважды вешал медаль на шею ее матери.

Совершенно заслуженно вместе с Ирен и Жолио на сцене присутствовал человек, чье открытие нейтрона заставило их так переживать, – нобелевским лауреатом по физике в том году был объявлен Джеймс Чедвик. Но все последующие годы большинство присутствовавших будут вспоминать, причем с содроганием, другого лауреата – немецкого биолога Ханса Шпеманна. В финале своей речи он приветствовал аудиторию странным жестом – вытянув руку с раскрытой ладонью вперед на уровне плеча. Вскоре этот жест узнает весь мир – Sieg Heil.

Как часто бывает с этапными событиями в семейной жизни, совместное получение Нобелевской премии изменило ситуацию для Жолио-Кюри, особенно для Фредерика. Один коллега как-то назвал его «наиболее честолюбивым человеком со времен Рихарда Вагнера», и, едва вернувшись из Стокгольма, Фредерик начал работать над планом сооружения самой амбициозной на тот момент в мире научной установки – циклотрона. Эти ускорители элементарных частиц позволяли физикам исследовать субатомный мир, сталкивая атомы друг с другом. Циклотроны также лучше всего подходили для масштабного производства радиоактивных изотопов.

Была только одна проблема. Циклотрон был машиной большой и дорогой, а в институте Жолио и Ирен не было для него места. В результате Жолио пришлось переехать в новую лабораторию на заброшенной электростанции в нескольких километрах от института. И с этим переездом для Ирен и Фредерика все изменилось. Как писал один биограф, они «легко могли дойти друг до друга пешком, но это было совсем не то, что находиться в одной комнате, склонив головы над одним экспериментом». Впервые в своей профессиональной жизни Жолио-Кюри стали работать раздельно – распалась одна из самых продуктивных научных команд в мире.

Жолио, впрочем, не только не сожалел о расколе, но и настаивал на нем. Как муж и жена они с Ирен все еще были в прекрасных отношениях и крепко любили друг друга. Однако в научном плане ему надоело быть «жиголо Ирен». Он хотел вырваться из-под гнета матриархата Кюри, стать самостоятельным человеком. Пусть у Кюри были их граммы радия и семейный коттедж – у него будет свой циклотрон. Он не представлял, к каким тяжелым для него последствиям приведет это решение.

Глава 3

Быстрые и медленные

В речи Фредерика Жолио при вручении ему Нобелевской премии содержалось грозное предостережение. Он предупредил, что искусственная радиоактивность может когда-нибудь привести к «превращениям взрывного характера» с использованием так называемой «цепной реакции». Никто еще не применял этот термин к ядерному процессу, и Жолио, несомненно, полагал, что опасность относится к далекому будущему. Но не прошло и нескольких лет, как эти два слова уже были на устах каждого физика-ядерщика на планете – во многом благодаря открытиям резвых ученых из Рима.

Как и Жолио-Кюри, итальянцы бомбардировали образцы различных элементов радиоактивным излучением. Разница заключалась в том, что вместо альфа-частиц они использовали нейтроны. Итальянские исследователи также действовали более системно, начав с самых легких элементов периодической таблицы и постепенно переходя к тяжелым.

Их экспериментальная установка была хороша всем, за исключением одного недостатка: из-за ограниченного пространства все оборудование для облучения образцов располагалось в одном конце длинного коридора, а для детектирования частиц – в противоположном. Хуже того, многие их проявляющие искусственную радиоактивность образцы распадались за считаные секунды – гораздо быстрее, чем можно было пройти по этому коридору. И вот, стараясь выжать максимум из неблагоприятных обстоятельств, руководитель лаборатории Энрико Ферми превратил каждый эксперимент в игру, предложив ассистентам устраивать в коридоре гонки на скорость, чтобы выявить, кто сможет быстрее доставить образцы к детектору. (Оказавшиеся в коридоре коллеги быстро научились уступать дорогу.) Эти гонки поддерживали боевой дух в лаборатории, и каждый из участников клялся, что именно он – самый быстрый физик в Италии.

Однажды утром в октябре 1934 г., когда была пройдена уже половина периодической таблицы Менделеева, один из ассистентов Ферми, Эдоардо Амальди, отметил нечто странное, обстреливая образец серебра. Если серебро стояло на мраморной полке, то облученный и со спринтерской скоростью доставленный по коридору образец вызывал лишь несколько всплесков радиоактивности. Но если эксперимент проводился на деревянном столе, количество звуковых сигналов увеличивалось стократно. Амальди не понимал, в чем дело. Почему поверхность имеет значение? Он позвал Ферми. По наитию Ферми поместил серебро в брусок парафина и снова облучил его. Когда они на этот раз рванули к детектору, прибор словно обезумел: сигналы звучали с такой скоростью, что не поддавались подсчету. Как позднее вспоминал один из физиков, в этом было что-то от «черной магии».

Озадаченная команда сделала перерыв на обед. Но, пока остальные занимались набиванием желудков, Ферми продолжал обмозговывать странный результат. Он не зря считался самым быстрым физиком – и речь здесь, конечно, не о том, как он бегал, а о том, как он думал, – поэтому, когда все снова собрались в лаборатории, Ферми уже разгадал загадку. (Впрочем, стоит помнить, что типичный итальянский обед длится несколько часов.) Все дело, объявил он, в скорости нейтронов.

Когда нейтроны врезаются в образец, может произойти одно из двух. Либо они срикошетят и улетят, либо будут поглощены его атомами. Ферми утверждал, что именно скорость нейтронов определяет их судьбу. Обычно нейтроны движутся с огромной скоростью (10 000 км/c), но некоторые элементы просто оказались прекрасными ловцами – подобно кетчеру Мо Бергу, они ловили все, что в них бросали. Однако, возможно, такие элементы, как серебро, были менее ловкими и не могли справиться с фастболами. Может, они предпочитали нейтроны, движущиеся с более умеренной скоростью (скажем, 1 км/c). Ферми, естественно, использовал более сложные доводы, но в целом суть сводилась к следующему: каждый элемент взаимодействует с нейтронами с определенной скоростью, и, когда его бомбардируют нейтронами с этой скоростью, он поглощает их и становится радиоактивным. В противном случае у него это не выходит.

Но как, спросили его помощники, это объясняет разницу между мраморной и деревянной столешницами? Спокойно, отвечал Ферми. Представьте летящий нейтрон. Возможно, он не попадает в цель напрямую, а сначала отскакивает от ближайшей поверхности. Если материал поверхности содержит в основном тяжелые атомы, нейтрон будет отскакивать, не теряя импульса, – точно так же, как бильярдный шар отскакивает от борта гораздо более тяжелого стола, не теряя скорости. Но если материал поверхности содержит более легкие элементы, то нейтрон будет терять импульс, так же как бильярдный шар теряет скорость, врезаясь в другой шар такого же размера. Главное, что древесина и парафин содержат гораздо больше легких элементов, особенно водорода, чем мрамор. Поэтому, когда серебро было окружено этими материалами, срикошетившие нейтроны довольно существенно замедлялись, позволяя серебру их улавливать.

Это было виртуозное объяснение. Ферми, по сути, открыл в обеденный перерыв новый закон физики. Но он еще не закончил. Согласно его логике, вещество с еще более высоким содержанием водорода – скажем, H