Книга Создание атомной бомбы - Ричард Роудс

есть нечто настолько странное, что пока что мы рассказываем об этом только Вам. Периоды полураспада трех изотопов определены совершенно точно; их удается отделить от всех элементов, кроме бария; все процессы работают, как должны. За исключением одного-единственного – если только речь не идет о чрезвычайно необычных совпадениях; фракционирование не работает. Наши изотопы радия ведут себя как барий[1119].

Ган и Штрассман работали в трех помещениях на первом этаже Химического института кайзера Вильгельма, того самого здания с куполом в форме Pickelhaube: они использовали большую личную химическую лабораторию Гана к северу от главного холла, измерительную комнату, находившуюся напротив, в ближнем конце крыла, вытянутого на северо-запад вдоль Фарадейвег, и комнату для облучения, расположенную в дальнем конце того же крыла[1120]. Они разделили этапы облучения, измерения и химической обработки, чтобы исключить загрязнение одного этапа радиацией других. Все помещения были оборудованы рабочими столами из неполированной сосны; изготовивший их плотник позаботился придать ножкам столов изящную коническую форму. На столе в комнате для облучения стояли похожие на бисквитные кексы парафиновые цилиндры цвета пчелиного воска, в которых были просверлены отверстия для установки нейтронных источников – каждый из них состоял из смеси одного грамма радия в составе солей с бериллиевым порошком. В измерительной комнате располагались самодельные счетчики Гейгера, закрепленные в свинцовых защитных футлярах с откидными крышками и соединенные тонкими спиральными проводами с собранными на перфорированных платах усилителями на покрытых серебром вакуумных лампах, похожих на перевернутые цветочные бутоны. Усилители приводили в действие блестящие механические латунные таймеры с наклонными миниатюрными окошками, в которых появлялись черные цифры. На полке, установленной под столом, располагался источник питания системы, собранный из обернутых в картон сухих 90-вольтовых аккумуляторных батарей марки Pertrix. На лабораторном столе Гана стояли штативы, мензурки, колбы, воронки и фильтры для радиохимических исследований[1121]. Оба исследователя регулярно перемещались со своей работой из помещения в помещение через интервалы, определявшиеся длительностью периодов полураспада тех изотопов, которые они изучали. В воздухе стоял жгучий запах нитратов, смешанный с ароматом неизменных сигар Гана.

На пятьдесят девятом году жизни Ган несколько сутулился, но выглядел моложе своих лет. Его волосы поредели, а брови стали кустистее; он подбрил навощенные прусские усы, которые носил в молодости, до самого края верхней губы; его карие глаза по-прежнему светились теплотой. К этому времени он был, вне всякого сомнения, лучшим в мире радиохимиком. Для разгадки тайны урана ему потребовался весь опыт, накопленный за сорок лет работы.

В начале декабря они со Штрассманом заново начали исследование трех «радиевых» изотопов, пытаясь получить более чистое отделение от урана. Штрассман предлагал использовать в качестве носителя не обычный сульфат бария, а хлорид бария, потому что, как объясняет Ган, хлорид «образует прекрасные кристаллики»[1122] исключительной чистоты. Они хотели убедиться в том, что выделенное вещество не загрязнено другими продуктами бомбардировки с близкими периодами полураспада: именно эта проблема завела в тупик Кюри и Савича. Процедура получения изотопа с 86-минутной активностью, который они назвали «Ra-III», требовала облучения приблизительно пятнадцати граммов очищенного урана в течение двенадцати часов, выдержки в течение нескольких часов, за которые активность более интенсивного 14-минутного изотопа Ra-II должна была отойти на второй план в результате его распада, добавления хлорида бария в качестве носителя и завершения разделения. Ra-III выделялся из уранового раствора вместе с барием, но затем, при кристаллизации бария, он никак не хотел отделяться от него. Вместо этого он кристаллизовался вместе с барием.

«Попытки отделить наши искусственные “изотопы радия” от бария этим методом оставались безуспешными, – рассказывал Ган в своей нобелевской лекции; – никакого обогащения “радия” не происходило. Было естественно приписать эту неудачу исключительно низкой интенсивности наших препаратов. Речь всегда шла всего лишь о нескольких тысячах атомов, обнаружить которые как индивидуальные частицы можно было только при помощи счетчика Гейгера – Мюллера. Такое небольшое число атомов могло быть унесено значительно превосходящим количеством неактивного бария без сколько-нибудь заметного увеличения или уменьшения»[1123]. Чтобы проверить эту возможность, они достали со склада хорошо известный изотоп радия, с которым они часто работали, так называемый мезоторий. Они растворили его настолько, чтобы его активность соответствовала слабой активности нескольких тысяч атомов Ra-III, а затем провели с ним осаждение барием и фракционирование. Он отделился от бария без остатка. Методика была не виновата.

В субботу 17 декабря, на следующий день после того, как Ган ходил в налоговое управление разбираться с мебелью Мейтнер, они со Штрассманом произвели еще одну героическую проверку. Они смешали Ra-III с разбавленным мезоторием, а затем провели совместное осаждение и фракционирование обоих веществ. После этого химическое доказательство уже не вызывало сомнений, что бы оно ни означало с точки зрения физики: после кристаллизации бариевого носителя мезоторий остался в растворе, а Ra-III кристаллизовался вместе с барием, равномерно и неотделимо распределившись по его чистым кристалликам. Ган отметил этот день воодушевленной записью в своем карманном дневнике: «Интереснейшее фракционирование радия/бария/мезотория»[1124][1125].

Казалось, что их «радиевые» изотопы должны быть барием, элементом 56 с массой и зарядом чуть более половины массы и заряда урана. Ган и Штрассман с трудом могли в это поверить. Они придумали еще более убедительный опыт. Если их «радий» действительно был радием, то при бета-распаде он должен был превращаться в следующий элемент периодической системы, актиний (89). Если же это был барий (56), то его бета-распад должен был давать следующий за ним элемент – лантан (57). А лантан можно отделить от актиния методом фракционирования. Этот решающий опыт они провели вечером понедельника 19 декабря, когда Ган отправил свои новости Мейтнер.

«Может быть, Вы сможете предложить какое-нибудь фантастическое объяснение, – писал он. – Мы понимаем, что на самом деле уран не может распадаться в барий… Попробуйте придумать какую-нибудь другую возможность. Изотопы бария с атомным весом, значительно большим 137? Если Вы сможете придумать что-нибудь, что можно будет опубликовать, то мы все же будем авторами этой работы все втроем. Нам не кажется, что тут таится какая-то глупость или что нас вводит в заблуждение загрязнение»[1126].

В заключение своего письма он по-дружески пожелал ей «хотя бы сносного» Рождества[1127]. Фриц Штрассман передавал «очень теплый привет и наилучшие пожелания»[1128]. Поздней ночью, возвращаясь домой, Ган отправил свое письмо в Стокгольм.

На следующий день два исследователя ненадолго отвлеклись от своих измерений ради рождественской вечеринки Институтов кайзера Вильгельма, хотя в отсутствие Мейтнер она не доставила Гану большой радости[1129]. Они продолжали свой опыт с актинием и лантаном