Самый сокровенный секрет материи. Мария Кюри. Радиоактивность и элементы
Шрифт:
Битва науки — это битва разума с силами мракобесия, битва свободы духа с рабством невежества.
Франсуа Миттеран, в речи, произнесенной на перезахоронении Марии и Пьера Кюри в Пантеоне
Потребовалось 60 лет для того, чтобы Мария Кюри получила от Франции официальное признание. В апреле 1995 года прах Марии и Пьера Кюри был перенесен в Пантеон в Париже — святилище, где покоятся великие люди Франции. Это был один из последних публичных актов Франсуа Миттерана, который председательствовал на этой церемонии вместе с польским президентом Лехом Валенсой, здесь же присутствовала и дочь Марии, Ева Кюри. Французский президент подчеркнул работоспособность и талант Марии, ее усилия в прокладывании дороги в мире мужчин и вклад в величие Франции.
Рассказывают, что Эйнштейн назвал Марию единственным человеком, которого не испортила слава. Она не поддалась не только славе: ничто не смогло
Приложение
Разговор о Марии Кюри — это разговор о радиоактивности, а говоря о ней, сложно не упомянуть ядерную энергию. Этот источник энергии имеет глубоко отрицательные ассоциации благодаря бомбам, сброшенным на Хиросиму и Нагасаки во время Второй мировой войны. Мария умерла до появления нацистов, определившего запуск Манхэттенского проекта, в рамках которого была изготовлена бомба, но этот проект не был бы возможен, если бы не были открыты атомы, высвобождающие энергию при своем распаде. Следовательно, косвенно Манхэттенский проект также можно считать ее наследием.
Мария Кюри была и остается образцом для подражания бессчетного количества молодых девушек во всем мире. Благодаря ее славе и исключительности история Кюри рассматривается со всех возможных точек зрения: от гиперфеминистки до мачистки, даже экофеминистки. Ее жизнь так подробно изучали, что даже нашли негативный подтекст в некоторых ее действиях, что вполне логично при попытках понять человека такого масштаба, недостижимого для большинства смертных. Несмотря на все домыслы начиная с 1940-х годов, когда книга Евы Кюри получила известность, огромное количество молодых людей во всем мире под влиянием образа легендарной Марии посвятило свою жизнь науке. Прошел почти век, но легенда о Марии Кюри не только не тускнеет, но даже становится ярче с годами. Так, в конце 2011 года в Нью-Йорке состоялась премьера театральной постановки, основанной на самом бурном периоде в ее жизни, связанном с выделением радия и отношениями с Ланжевеном. В названии пьесы Radiance: The Passion of Marie Curie отражены два момента из жизни Марии, которые показались актеру Алану Алде, автору текста и режиссеру пьесы, наиболее захватывающими: работа с радиацией и неиссякаемая любовь к жизни. Алан Алда признается, что влюблен в героиню, и рассказывает, что его захватил не только ее научный гений, но и неистощимое мужество, готовность бороться и брать от жизни лучшее, даже в самых враждебных ситуациях.
* * *
ЯДЕРНОЕ ДЕЛЕНИЕ… И ОТКРЫЛИСЬ ВРАТА АДА
Мария Кюри и Эрнест Резерфорд не дожили до этого, но их ученики открыли ящик Пандоры: они высвободили ядерную энергию. Ключевым был вклад Лизы Мейтнер — еще одной женщины, очарованной физикой, которая однажды захотела работать в лаборатории Кюри.
Лиза работала в Берлине, в намного более враждебной к женщинам лаборатории, директор которой, Эмиль Фишер, даже запретил ей входить в здание с главного входа. С приходом к власти нацистов положение еще более ухудшилось, и в итоге Мейтнер пришлось укрыться в захудалой лаборатории в Стокгольме.
Распределение продуктов деления урана-235 с указанием вероятности того, что образуются легкие и тяжелые ядра.
Цепная реакция
Там она получила письмо от Отто Гана, коллеги по лаборатории в течение более чем 30 лет, который описал результаты недавнего эксперимента с бомбардировкой ядра урана медленными нейтронами и попросил помочь в их толковании. Лиза вместе со своим племянником Отто Фришем, также физиком, истолковала эксперимент Гана как деление, или разрыв, ядра урана. В процессе образовывались два более легких ядра, а часть массы превращалась в энергию. На основе этого открытия и был создан Манхэттенский проект. Лиза наотрез отказалась участвовать в нем и в любом другом проекте, целью которого было убийство людей, даже если речь шла о жизнях нацистов. Реакция деления, которую Лиза истолковала правильно, сделала возможным не только создание атомной бомбы, но и мирное использование ядерной энергии. Она получается на основе типичных реакций деления ядра урана-235, которые порождают два ядра среднего размера, но с различной массой, как, например, в двух следующих ситуациях, где полученные ядра — это стронций и ксенон в первом случае и криптон и барий — во втором:
Но это не единственные реакции, существует более 50 подобных реакций, при которых разрыв ядра урана порождает ядро с массовым числом 90+/-10 (первый максимум графика) и другое тяжелое ядро с массовым числом 140+/-10 (второй максимум графика). Во всех случаях, кроме того, отделяется два или три нейтрона и выделяется много энергии.
Процесс столкновения медленного нейтрона с радиоядром порождает нестабильное ядро, которое в конечном счете разрывается (реакция деления), порождая другие два ядра меньшей массы и три нейтрона. Реакция сопровождается большим выбросом энергии. Высвободившиеся электроны действуют как детонаторы новых процессов деления у соседних ядер, порождая цепную реакцию.
* * *
Эту неистощимую страсть к жизни, должно быть, чувствовали люди, находившиеся рядом с Марией, и особенно ее дочь Ирен, которая физически и интеллектуально была больше похожа на отца, чем на мать. После смерти Пьера Мария озаботилась тем, чтобы дать Ирен лучшее образование, для чего создала просветительское сообщество, преподавателями в котором были она сама и избранные коллеги-ученые. Еще подростком Ирен поддержала мать во время скандала с Ланжевеном, а через некоторое время стала ее лучшей помощницей в поездках по фронтам во время Первой мировой войны. Это, безусловно, сказалось на здоровье Ирен, что, однако, не отразилось на ее академическом росте, поскольку через некоторое время после окончания войны она получила образование в области физики и начала работать в лаборатории, занимаясь тем же, чем и ее мать. В отличие от Марии, возможно, под влиянием дедушки, Ирен открыто поддерживала левые политические партии, войдя в состав правительства Леона Блюма, и говорила о поддержке Испанской Республики после восстания 1936 года. Она также была страстной суфражисткой и на вручении Нобелевской премии произнесла феминистскую речь, положения которой актуальны до сих пор.
Партнер Ирен, Фредерик Жолио, с которым она, как и ее мать, познакомилась в лаборатории, также работал в русле исследований Марии. Он родился в 1900 году в семье коммерсантов, в которой не было научной традиции, и его жизнь сильно изменилась из-за войны, когда он был вынужден оставить обучение в лицее и поступить в менее престижную Школу промышленной физики и химии. Это изменение в конце концов оказалось благоприятным, потому что Жолио познакомился с Полем Ланжевеном, по рекомендации которого по одному из грантов Ротшильда пошел работать в Радиевый институт в качестве ассистента Марии Кюри. В 1926 году он женился на Ирен и добавил фамилию Кюри к своей. Закончив обучение физике в Сорбонне, в 1930 году он представил докторскую диссертацию, посвященную изучению электрохимических свойств полония, — продолжение исследований самой Ирен. Их совместные работы привели к открытию искусственной радиоактивности, за что супругам вручили Нобелевскую премию по химии в 1935 году.
Но исследовательская деятельность — только одна из областей, в которых выделялся Фредерик. Он был активным членом Сопротивления, он готовил динамит и бросал бомбы в немецкие танки на улицах Парижа, пока руководил лабораторией Французского колледжа. Благодаря хорошим личным отношениям Жолио с Вольфгангом Гентнером, немецким ученым, ответственным за контроль над французскими исследователями, колледж работал и во время войны. Также эта дружба могла освободить Ланжевена после задержания немцами во время оккупации Франции. Позиция Фредерика привела его к вступлению во Французскую коммунистическую партию — он думал, что это единственная организация, способная противостоять нацистам.
После войны Жолио был назначен директором французского государственного исследовательского учреждения — Национального центра научных исследований — и был принят в члены Академии наук, выиграв голосование у Жана Беккереля, сына Анри. Подозрительно хорошие отношения Фредерика с немецкими учеными и в особенности верность коммунистической партии привели к тому, что американцы оставили его за рамками Манхэттенского проекта, хотя его кандидатуру рекомендовал сам Эйнштейн.
Когда восстановился мир, Жолио добился для Франции чего-то более ценного, чем Нобелевская премия. С его помощью страна обрела энергетическую независимость и смогла наилучшим образом воспользоваться наследием Марии Кюри. Главными героями этого подвига были ученый, который кидал бомбы в нацистов, и генерал Сопротивления. Комиссариат атомной энергии (СЕА) был официально основан 15 ноября 1945 года, но фактически он появился раньше, на встрече генерала де Голля и Фредерика Жолио-Кюри в ноябре 1944 года. Ученый убедил тогда еще кандидата в президенты в том, что Франции нужно развивать собственную ядерную программу. Изначальная идея Фредерика состояла в том, чтобы сотрудничать с англичанами и американцами для разгадки секретов ядра и извлечь из этого максимум пользы. Но вскоре он увидел, что цели стран отличаются, поскольку англичане и американцы ввязались в гонку вооружений холодной войны, а Фредерик не хотел, чтобы ядерная энергия использовалась не в мирных целях. Пока была возможность, Фредерик держался за рамками этой войны и, пользуясь щедрой поддержкой правительства, создавал исследовательские центры, программы и базовые инфраструктуры мощной французской школы ядерной физики.