В делении сила. Ферми. Ядерная энергия.
Шрифт:
Скорость частиц, с помощью которых осуществлялась бомбардировка, имела решающее значение для получения радиоактивных материалов. Получив финансирование от фонда Алессандро Вольты, Ферми между 1935 и 1936 годами отправил Разетти на стажировку в лабораторию Милликена в Пасадину и в Беркли (где Лоуренс разработал ускоритель частиц), Понтекорво — в Париж в лабораторию Жолио-Кюри, а д’Агостино — в Национальный химический институт. Тем временем Сегре в 1935 году женился и получил место заведующего кафедрой экспериментальной физики в Палермо. Вскоре Амальди и Ферми остались в Риме единственными, кто продолжал исследования, начатые с бомбардировок медленными нейтронами и с создания радиоактивных изотопов. Вместе они открыли, что процесс захвата нейтрона ядром обратно пропорционален скорости самого нейтрона. Ферми разработал уравнение диффузии, которое объясняло и поглощение нейтронов
Тем временем ситуация в Италии становилась все сложнее из-за радикализации фашизма. Муссолини захватил Эфиопию, что привело к международному кризису. Девятого мая 1936 года он провозгласил Италию империей, а Виктора Имануила III — императором. В октябре — создал ось Рим — Берлин, подписав с нацистской Германией пакт, по которому эти страны становили внешнеполитическими союзниками.
К рабочим успехам Ферми, плодам упорных трудов добавилась и личная радость: 16 февраля 1936 года у него родился сын Джулио. То ли из отцовского инстинкта, то ли из страха, возникшего после того, как Гитлер нарушил Версальский мирный договор и ввел войска в долину Рейна в марте 1936 года, однажды вечером Ферми принес домой противогазы для всей семьи, чем немало удивил жену. Группа «ребят с улицы Панисперна» распалась, и, хотя это расставание должно было быть временным, как это бывало и раньше, неспокойная обстановка в муссолиниевской Италии не обещала ничего хорошего. Словно в преддверии будущих трудностей все отделение физики переселили с улицы Панисперна в новый кампус на востоке Рима. В довершение всего 23 января 1937 года внезапно скончался сенатор Корбино. Для Ферми это было тяжелым ударом, и он посвятил наставнику хвалебную статью: «Учитель: Орсо Марио Корбино», еще не зная, что в том же году ему предстоит написать еще одну — «Памяти лорда Резерфорда* для журнала Nature — и что в июле умрет и Гульельмо Маркони. Уход этих ученых не оставил Ферми равнодушным. Он был им бесконечно благодарен за помощь и поддержку в создании новой физики. И Маркони, и Корбино отстаивали перед дуче его идеи, последней из которых было создание новой национальной физической лаборатории с большим ускорителем частиц.
Как и следовало ожидать, Ферми не стал преемником Корбино: на это место был поставлен приближенный к Муссолини сенатор Антонио Ло Сурдо. Ферми решил сконцентрироваться на изучении ускорителей частиц. В новой лаборатории был сконструирован прототип на 200 кВ и был открыт способ простого получения ускоренных до 200 кэВ ионов дейтерия.
Влияние немецкого национал-социализма в Италии становилось все сильнее. Когда в июле 1938 года Муссолини издал Итальянский расовый манифест, антисемитские настроения уже нашли поддержку среди населения. Однако Лаура была еврейкой, и Ферми не соблюдал законы, установленные режимом,— собственно, именно это и стало причиной, по которой ему не позволили занять место Корбино и отказали в открытии нового исследовательского центра. Ферми понимал, что эмигрировать всей семьей будет сложно: до этого, когда они выезжали за границу, по крайней мере дочь Нелла оставалась в Италии. После публикации Расового манифеста евреев исключили из университетов и других государственных учреждений, а приветствие в виде римского салюта стало обязательным. Энрико и Лаура твердо решили покинуть страну. Они намерились отправиться в Соединенные Штаты — ученый уже получил приглашения от ряда американских университетов.
Деление ядра — это его расщепление на два или более маленьких ядра и другие элементарные частицы, например нейтроны или фотоны. Процесс происходит при бомбардировке тяжелого атома нейтронами, поэтому, если в результате деления также образуются нейтроны, может возникнуть цепная реакция. Атом урана-235 можно делить разными способами. Статистически наиболее вероятно, что при его делении появляются ксенон и стронций, образуя два нейтрона с высвобождением энергии, или криптон и барий (см. рисунок), образуя три нейтрона с высвобождением энергии. Нейтроны, появляющиеся в процессе деления, могут поглощаться или провоцировать цепную реакцию. Также уран может делиться на рубидий и цезий, опять же с высвобождением двух нейтронов.
Последней каплей стала гибель Этторе Майораны — в конце марта он пропал при невыясненных обстоятельствах, когда плыл на пароме из Неаполя в родной Палермо. Итальянским физикам стало не по себе: в накалявшейся военной обстановке они были ценной добычей. Тем летом Ферми оставил свою обычную осторожность и написал дуче письмо, в котором советовал продолжать исследования, начатые его другом:
«Вне всякого сомнения, я могу сказать, что из всех итальянских и зарубежных ученых Майорана больше всего поразил меня глубиной своего гения».
Ферми был научным руководителем дипломной работы Майораны на тему «Квантовая теория радиоактивных ядер», которую тот защитил в 1929 году. В этот период Ферми убедился в невероятных способностях Майораны и его гениальности, несмотря на всю замкнутость и чрезвычайную застенчивость. По свидетельству Сегре и Амальди, Майорана опередил Чедвика в открытии нейтрона, а Гейзенберга — в теории атомного ядра, образованного нейтронами и протонами, но не опубликовал своих работ.
Ферми был в отчаянии. В сентябре на конференции в Копенгагене Бор спросил его, принял бы он Нобелевскую премию, если бы ему ее дали, или, скорее, позволят ли ему фашистские власти принять эту награду. Ферми не предполагал, что сказал бы Муссолини, но понимал: будучи самым молодым академиком, он олицетворял «успехи фашистской науки». Конечно, ученый хотел бы получить эту награду и надеялся, что дуче из чувства гордости позволит ему поехать за ней.
Поэтому, когда утром 10 ноября 1938 года раздался долгожданный звонок от Академии, Ферми обрадовался не только Нобелевской премии по физике «за доказательства существования новых радиоактивных элементов, полученных при облучении нейтронами, и связанное с этим открытие ядерных реакций, вызываемых медленными нейтронами», но и открывшейся возможности сбежать из Италии со всей семьей. И Лауре, и Нелле, и Джулио выдали специальную визу, чтобы они смогли присутствовать на награждении.
ГЛАВА 4
Манхэттенский проект
Приехав в США, Ферми начал углубленно изучать деление урана и исследовал механизмы рассеяния и поглощения нейтронов.
В разгар Второй мировой войны, когда атомная физика нашла военное применение под кодовым названием «Манхэттенский проект», ученый возглавил исследовательскую группу, запустившую первый ядерный реактор в истории, «Чикагскую поленницу — 1». Он также участвовал в работе Лос-Аламосской лаборатории, в частности в разработке смертоносной атомной бомбы, которая была применена в конце войны.
Энрико вместе с Лаурой, детьми и служанкой покинули Рим на поезде 6 декабря 1938 года. Нелле было семь лет, Джулио — меньше трех. Самое тревожное было — пройти паспортный контроль на границе с Германией, а после этого путешествие в Швецию прошло довольно спокойно. К счастью, Ферми предусмотрел все возможные трудности и подготовился к ним заранее. Приняв решение уехать из Италии, супруги продумали побег в мельчайших подробностях. Прежде всего, они должны были делать вид, что Ферми едет получать Нобелевскую премию, а после этого вернется в Италию как гордый триумфатор и символ фашизма. Однако радикальные фашисты придерживались другого мнения, ведь в 1935 году Гитлер запретил принимать премии Нобелевской академии. Случилось это после того, как премия мира была присуждена Карлу фон Осецкому — пацифисту, который чуть позже оказался в нацистской тюрьме. Многие в окружении Муссолини считали, что Ферми должен отказаться от премии. К счастью, дуче придерживался собственной точки зрения, которая не всегда совпадала с мнением Гитлера.
Чтобы гарантировать успешный побег, Ферми переступил через себя и, воспользовавшись знакомствами, сделал Лауре «чистый» паспорт, в котором отсутствовали указания на ее еврейское происхождение (что было в то время обязательным).
Затем с помощью своих связей ученый получил визы в немецком консульстве. Эта минута, пока нацистский офицер проверял паспорта семьи Ферми, показалась супругам вечностью. Офицер никак не мог найти страницу с визой, и Энрико на прекрасном немецком спросил, в чем задержка. Тут офицер наконец нашел страницу и поставил печать. В это мгновение жизнь Ферми разделилась на до и после: теперь ученый мог стряхнуть с себя все страхи и волнения предыдущих месяцев, освободиться от напряжения, которое ощущал с того дня, как был издан расовый манифест, ведь под действие этого документа попадала и его семья. Доехав до Балтийского моря, Ферми пересели на корабль до Стокгольма. Они превратились в эмигрантов, оставив родственников, друзей, результаты долгой и упорной работы — всю прежнюю жизнь. Воспоминания тонули в холодном Балтийском море.