Создание атомной бомбы - Ричард Роудс

Корбино, совершив откровенно грабительский налет на инженерное училище, добавил к их числу Эдоардо Амальди, сына профессора математики Университета Падуи. Ферми быстро прозвали в группе «Папой» за непогрешимость в вопросах квантовой механики; подобно Резерфорду в Кавендишской лаборатории, Корбино называл своих питомцев «мальчиками». Чтобы набраться опыта, Разетти поехал в Калтех, а Сегре – в Амстердам. В начале 1930-х, после того как было принято решение заниматься ядерной физикой, Ферми снова отправил их за границу: Сегре поехал в Гамбург работать с Отто Штерном, Амальди – в Лейпциг, в лабораторию физикохимика Петера Дебая, а Разетти – в Институт кайзера Вильгельма к Лизе Мейтнер. К 1933 году у отдела был годовой бюджет порядка 2000 долларов, что было в десять раз больше бюджета большинства физических факультетов Италии, качественная камера Вильсона, возможность использовать радиевый источник и знание тонкостей работы со счетчиками Гейгера, полученное в Институтах кайзера Вильгельма: группа была готова приступить к делу.

Тем временем, через два месяца после Сольвеевского конгресса, Ферми завершил крупнейшую в своей жизни теоретическую работу, основополагающую статью по бета-распаду. Бета-распад, возникновение и испускание из ядра высокоэнергетических электронов в процессе радиоактивных преобразований, нуждался в подробном, численном теоретическом описании, и такое описание полностью разработал Ферми. Он предложил концепцию нового типа сил, «слабого взаимодействия», чем завершил формирование четверки основных сил, существующих в природе, в которую входят гравитация и электромагнитное взаимодействие, действующие на больших расстояниях, и действующие в масштабах ядра сильное и введенное Ферми слабое взаимодействия. Он ввел новую фундаментальную постоянную, которую называют теперь постоянной Ферми, определив ее значение по уже имевшимся экспериментальным данным. «Фантастическая статья, – восхищался ею впоследствии Виктор Вайскопф, – настоящий памятник интуиции Ферми»[921]. Редакция лондонского журнала Nature отвергла эту статью, посчитав ее слишком далекой от физической реальности[922]; Ферми нашел этот отказ досадным, но забавным[923]. Он напечатал ее в малоизвестном журнале Ricerca Scientifica, еженедельнике итальянского Совета по научным исследованиям, в котором работала жена Амальди Джинестра, а затем – в Zeitschrift für Physik. Теория бета-распада Ферми, лишь с небольшими поправками, до сих пор остается исчерпывающим изложением этой темы.

Журнал Comptes Rendus с отчетом Жолио-Кюри об открытии искусственной радиоактивности пришел в Рим в январе 1934 года, вскоре после возвращения Ферми из Альп, где он катался на лыжах[924]. «Тогда мы еще не нашли для своей работы задач [в области ядерной физики], – вспоминает Амальди. – …И тут появилась статья Жолио, и Ферми немедленно начал искать радиоактивность»[925]. Как и Сцилард, Ферми понимал преимущества использования нейтронов. И. А. Раби перечислил эти преимущества в одной из своих лекций:

Поскольку нейтрон не имеет заряда, он не испытывает сильного электрического отталкивания, препятствующего его проникновению внутрь ядра. Более того, силы притяжения, обеспечивающие целостность ядра, могут затягивать нейтрон в ядро. Попадание нейтрона в ядро вызывает приблизительно такие же катастрофические последствия, какие вызвало бы столкновение Луны с Землей. Соударение резко сотрясает ядро, особенно если оно приводит к захвату нейтрона. Происходит скачкообразное увеличение энергии, и избыточная энергия должна быть рассеяна, что может происходить несколькими разными способами, все из которых представляют интерес[926].

Когда Ферми начал свои эксперименты с бомбардировкой ядер нейтронами, ему было тридцать три года. Он был невысок, мускулист, смугл, с густыми черными волосами, тонким носом и неожиданно серо-голубыми глазами. Он говорил низким голосом и часто улыбался. Женившись на миниатюрной красавице Лауре Капон, дочери офицера итальянского военно-морского флота еврейского происхождения, он обзавелся регулярными привычками: с утра он работал дома в течение нескольких часов, к девяти приходил в Физический институт, работал там до половины первого, обедал дома, возвращался в институт к четырем и продолжал работать до восьми вечера, после чего шел домой ужинать. Кроме того, после женитьбы он прибавил в весе.

Вместе с группой молодых коллег они занимали южное крыло второго этажа института; там же работали Корбино и главный физик римского департамента здравоохранения – Sanita Pubblica – великодушный Дж. Ч. Трабакки, который одалживал мальчикам Корбино некоторые из своих приборов и доставал материалы, необходимые им для экспериментов (чем заслужил их любовь и прозвище «Божественное Провидение»). Антонио Ло Сурдо, вечно недовольный физик старой школы, не допускал эту орду захватчиков в свой кабинет, расположенный в северном крыле того же этажа. Корбино жил со своей семьей на верхнем этаже; его квартира выходила на внутренний дворик с садом, в центре которого был пруд с золотыми рыбками. На первом этаже были студенты; в подвале стояли электрогенераторы и обитый свинцом сейф, в котором хранился принадлежащий Sanita грамм радия, стоивший 670 000 лир – около 34 000 долларов. Именно в этом году ему суждено было войти в историю. Сквозь стенки сейфа были проведены стеклянные трубки, по которым радон, образующийся при распаде радия, выходил из сейфа в компактную экстрационную установку, скромное сооружение из вертикальных стеклянных труб для очистки и сушки радиоактивного газа. Верхний, жилой этаж института был короче нижних, так как в одном его конце была небольшая ротонда с черепичным куполом. «Здание было расположено удобно и в то же время красиво – на холме в небольшом парке, недалеко от центра Рима, – вспоминает Сегре. – В живописно спланированном парке с его пальмами и бамбуковыми рощами почти всегда стояла тишина, и только в сумерках ее нарушали воробьи, облеплявшие деревья. Институт был очень тихим и приятным местом работы»[927][928]. Дорожка, засыпанная гравием, ярко белевшим под золотым римским солнцем, выводила на виа Панисперна.

Как обычно, Ферми собственноручно проводил эксперименты с нейтронами. В феврале и начале марта он лично собирал примитивные счетчики Гейгера из алюминиевых трубок, которые изготавливали, отрезая дно от баночек с таблетками. На них устанавливали проводку, наполняли их газом, запаивали с концов и подключали к аппаратуре. Эти счетчики были размером чуть меньше пачки мятных леденцов и в сто раз менее эффективными, чем нынешние модели промышленного изготовления, но, когда ими управлял Ферми, они работали[929]. Во время изготовления счетчиков Гейгера он попросил Разетти подготовить источник нейтронов, который сделали из полония, нанесенного методом испарения на бериллий. Поскольку полоний испускает сравнительно низкоэнергетические