Нильс Бор

«Я написал Национальному совету по исследованиям, что хотел бы поработать у Бора, ибо он умеет заглядывать в завтрашний день еще не решенных физических проблем более глубоко, чем кто бы то ни было другой…»

Хотя Бор к тому времени еще не сделал для физики ядра ничего обнадеживающего (скорее наоборот, своим затянувшимся отрицанием сохранения энергии при бета-распаде посеял смуту), это было очень проницательно — именно с ним связать свои надежды теоретика. Они стали оправдываться в следующем году, 1935-м, когда время растворило внутреннее оцепенение Бора и его Нелюдимость прошла; когда он вновь начал появляться в библиотеке, где тишина часто нарушалась игрой в пинг-понг, брал в руки не книгу, а пробковую ракетку и со сноровкой не по возрасту переигрывал всех подряд, так что «нельзя было припомнить случая, — по словам Отто Фриша, — чтобы кто-нибудь его победил»; когда он снова стал заходить к экспериментаторам, и охотно предлагал им свою помощь, и однажды даже успел с неосторожной услужливостью передвинуть хрупкий счетчик Гейгера раньше, чем Фришу удалось его остановить, и под «отвратительный треск гибнущего прибора обескураженно выбежал из лаборатории»; когда последние физические новости сызнова начали властвовать над его воображением, а те, что доходили из Рима, сумели даже настолько его взбудоражить, что весною он послал туда молодого Кристиана Меллера с поручением разузнать «детали озадачивающих результатов Ферми»; где почти одновременно новая атака Эйнштейна, предпринятая им вместе с молодыми теоретиками Подольским и Розеном, вновь пробудила в душе Бора боевой дух былых брюссельских баталий и заставила его сразу приняться за ответ на статью трех «Можно ли считать квантовомеханическое описание физической реальности полным?». Конечно, он отвечал: «Можно!»

Словом, надежды Уилера начали сбываться, как только Бор снова обрел себя.

Однако к тому времени девятимесячная стажировка американца окончилась. Хоть он и успел достаточно близко познакомиться с Бором, но слишком ранний отъезд из Копенгагена не позволил Уилеру воочию увидеть, как однажды в зимний денек на исходе 35-го года Бор действительно сумел заглянуть в будущее ядерных проблем глубже других. А то был редкий случай, когда взрыв понимания и вправду произошел прямо на глазах у окружающих.

Не случайно на исходе года. Весь год на Блегдамсвей нарастала нейтронная лихорадка. Уж очень соблазнительны были ядерные эксперименты с нейтронами.

…В 20-м году, предсказывая существование нейтральных частиц, Резерфорд предупреждал, что их нельзя будет собрать и удержать в сосуде — любые стенки окажутся для них прозрачными. Он думал о простой вещи: лишенные заряда, они не будут чувствовать барьера электрических сил внутри атома. И смогут легко проникать в ядро. Даже самые медленные из них.

И все-таки полная прозрачность ядер для нейтронов была иллюзией. Да иначе и быть не могло бы: эти частицы вместе с протонами формировали ядра благодаря не электрическим, а иным — еще не изученным — силам взаимного притяжения. (Сразу после открытия нейтрона в 32-м году ото поняли — почти одновременно и независимо друг от друга — теоретики разных стран: Вернер Гейзенберг в Германии, Дмитрий Иваненко в России, Этторе Майорана в Италии…)

Словом, ядерные силы могли задерживать легко проникающий извне нейтрон. Но с какой вероятностью? И с какими последствиями? Все хотелось знать. Это сулило разгадку структуры атомной сердцевины.

Соблазн нейтронных экспериментов возрастал из-за их доступности. Никаких дорогостоящих ускорителей. Хороший источник нейтронов был по карману даже небогатой лаборатории: немножко радия и несколько граммов бериллиевого порошка. Альфа-частицы радия выбивали из ядер бериллия нейтроны. А дальше ставились нужные для бомбардировки мишени. Так работали тогда пионеры ядерной физики всюду — у Резерфорда в Кембридже, у Жолио-Кюри в Париже, у Иоффе в Ленинграде…

А главное, у Ферми в Риме, где впервые догадались нейтроны замедлять. Это увеличивало вероятность их захвата ядрами мишени: провзаимодействовать с неторопливой частицей больше шансов, чем с быстролетящей. Такое замедление уж и вовсе ничего не стоило: довольно было нейтронам пройти через слой воды — там в столкновениях с подобными им по массе водородными ядрами — протонами — они растрачивали свою энергию.

В общем, был бы радий! Остальное требовало терпимых расходов.

Приближалось 50-летие Бора. 7 октября.

Молодые остроумцы решили завести новую традицию на Блегдамсвей, как бы в продолжение «Фауста» 32-го года: к каждой круглой дате учителя выпускать рукописный журнал «Шуточная физика». Вот сейчас — к полувековому юбилею — No 1. А No 2 — к 60-летию. No 3 — к 70-летию. No 4… No 5… И ТАК ДАЛЕЕ… Это было пожеланием бессрочной жизни их юбиляру. А заодно и самим себе, пока еще двадцатилетним и тридцатилетним. Видимо, Леон Розенфельд был на сей раз главным в новой ударной бригаде, а Пит Хейн и Отто Фриш, хорошие карикатуристы, — его соратниками. И первый номер удался. (Его цитируют физики до сих пор.)

А старые друзья Бора — ветераны института — решили приготовить юбиляру другой подарок. Более вещественный.

Отто Фриш (в воспоминаниях): …Хевеши обратился к датскому народу с призывом собрать 100 тысяч крон, чтобы преподнести Бору в день его рождения ПОЛГРАММА радия!

7 октября 35-го года Бор получил в подарок 600 миллиграммов драгоценного излучателя альфа-частиц. Разделили подарок на шесть равных частей и создали шесть одинаковых источников нейтронов. В этом участвовал весь институт. Доктора философии европейских университетов вместе с магистрами и лаборантами толкли бериллий в ступке — легкий, но дьявольски твердый металл. То была работа как раз по плечу теоретикам: тут они ничего не сумели бы сломать или испортить. Разве что могли отравиться бериллиевой пылью. Однако об этой угрозе тогда никто не подозревал, и, может быть, поэтому обошлось без несчастий. Словом, Отто Фришу — ответственному за источники нейтронов — помогали все. День за днем. Это оттого, что теоретиков лихорадило еще больше, чем экспериментаторов. Проходили и не выдерживали испытания их уже устоявшиеся представления…

…О вероятностях разных событий, возможных при столкновении атомного ядра с налетающей частицей, физики разговаривают на зримом геометрическом языке: они ввели наглядный образ — СЕЧЕНИЕ события.

Частица летит к ядру, как пуля к мишени. Поразит или не поразит? Шансов тем больше, чем больше мишень. Сравненье поперечных сечений — это сравненье вероятностей успеха.

Но содержательность этого образа не в его точности, а напротив — в условности. Ядра не безучастные мишени. Микрочастицы не безучастные пули. Тут происходят мудреные взаимодействия. Одни — легко, и потому часто. Другие — трудно, и потому редко. И хотя геометрические размеры ядра все те же, а депо выглядит так, будто для одних частиц и событий у ядра маленькое сечение, а для других — большое.

Однако как раз для захвата нейтронов ничего особенного не предвиделось. В духе старого предсказания Резерфорда ожидалось, что и быстрые и медленные нейтроны будут «видеть» сердцевину атома примерно в ее натуральную величину. А преимущество медленных — то, что их легче захватить на лету, — не очень меняло такую оценку.

Меж тем в римских опытах «мальчиков Ферми» — Амальди, д'Агостиио, Понтекорво, Разетти, Сегрэ — постепенно открылась фантастическая картина: когда на тяжелые ядра тихо падали медленные нейтроны определенных энергий, эти ядра словно раздувались для них в непомерные шары («апельсины», — острил Ферми). Вероятность захвата таких избранных нейтронов резко возрастала.

Отчего же именно они приходились ядру по вкусу? Квантовое объяснение было наготове: очевидно, каждый такой нейтрон приносил с собою как раз столько энергии, сколько надобно было ядру, чтобы подняться по своей энергетической лестнице на новую устойчивую ступеньку. Это лишний раз доказывало существование такой лестницы не только в атоме, но и в атомном ядре!

И конечно, возбужденное ядро стремилось освободиться от избытка энергии и прийти к наибольшей устойчивости — свалиться вниз по лестнице разрешенных уровней на самую нижнюю ступеньку. В атоме это стремление заставляло электроны падать поближе к ядру и обнаруживалось в излучении квантов света. А что и куда падало в ядре?

Иногда и там происходило нечто похожее: ядро освобождалось от возбуждения, излучая невидимый свет — гамма-кванты. Но часто ядра избавлялись от избытка энергии и совсем по-другому. Там открылись иные возможности. О них давала знать радиоактивность: ядра выбрасывали разные частицы.

Словом, квантовая лестница была в ядре устроена явно иначе, чем в электронных владениях атома.

Там, в атомной сердцевине, вершились сложные и темные события. Состоящие только из протонов и нейтронов, ядра вдруг исторгали вчетверо более тяжелые альфа-частицы или почти в две тысячи раз более легкие электроны. Ядра выбрасывали при распаде то, чего в них раньше вовсе и не было. Там работала незримая лаборатория, где варились первоосновы материи. И как была устроена эта лаборатория да как происходили в ней ядерные реакции, не понимал никто. Бор не являл собою исключения.