что при бомбардировке урана нейтронами сначала получается более тяжелый изотоп, уран-239, а затем новый, рукотворный трансурановый элемент с атомным номером 93, которого никогда раньше не существовало на свете.
Образец урана (раствор нитрата урана, светло-желтую жидкость) нужно было очистить от фоновой бета-активности, которую создают продукты естественного распада урана (в природе уран распадается по цепочке из четырнадцати сложных этапов, перемещаясь все ниже по периодической системе – сначала до тория, затем до протактиния, радия, радона, полония, висмута и свинца). Трабакки щедро одолжил группе молодого химика Оскара Д’Агостино, недавно окончившего курс радиохимии на улице Пьера Кюри; в начале мая Д’Агостино завершил трудоемкий процесс очистки. В это время они уже использовали более мощные источники, до 800 милликюри [936] радона, что давало около миллиона нейтронов в секунду. Облучение нитрата урана дало «очень сильный эффект с несколькими разными периодами [полураспада]: один период, составляющий около 1 минуты, другой – 13 минут, а также другие, более долгие периоды, еще точно не определенные» [937], – говорилось в их отчете от 10 мая.
Во всех этих случаях наведенная радиоактивность была бета-излучением. Атом, испускающий бета-частицу, увеличивает свой атомный номер на единицу. Таким образом, следовало предположить, что эти превращения ведут в неисследованную область периодической системы, область искусственных элементов. Чтобы доказать справедливость этого поразительного предположения, Ферми нужно было продемонстрировать методами химической сепарации, что бомбардировка нейтронами не приводит к непредвиденному образованию элементов более легких, чем уран. Поскольку период полураспада длительностью в одну минуту был слишком коротким для исследования, Ферми сосредоточился на тринадцатиминутном распаде. Д’Агостино разбавил облученный нитрат урана 50-процентной азотной кислотой, растворил в кислоте небольшое количество соли марганца и довел раствор до кипения. Добавление в кипящий раствор хлората натрия вызвало осаждение кристаллов двуокиси марганца. Когда же он очистил эти кристаллы от раствора фильтрованием, вся радиоактивность осталась в марганце – так же, как радиоактивность, которую Жолио-Кюри создали в алюминии, оставалась в газообразном водороде. Раз радиоактивное вещество можно было осадить из уранового раствора на марганцевый носитель, это вещество никак не могло быть ураном.
Добавляя другие носители и осаждая другие соединения, Д’Агостино доказал, что вещество с тринадцатиминутным периодом полураспада не могло быть ни протактинием (91), ни торием (90), ни актинием (89), ни радием (88), ни висмутом (83), ни свинцом (82). Его поведение не позволяло считать его ни 87-м элементом (который называли тогда экацезием [938]), ни радоном (86). Элемент 85 еще не был известен [939]. Ферми не пытался проверить полоний (84), возможно из-за явного различия периодов полураспада. Однако ему казалось, что его исследование было достаточно тщательным. «Такая невозможность приписать 13-минутную активность ни одному из большого числа самых тяжелых элементов, – осторожно писал он в июне в журнале Nature, – позволяет предположить, что атомный номер этого элемента может превышать 92» [940].
Корбино имел неосторожность объявить о «новом элементе» на ежегодном собрании по поводу окончания учебного года [941], причем в присутствии самого короля Италии; в прессе поднялась шумиха, доставившая Ферми несколько бессонных ночей. После столь блестящего завершения работы, которую Сцилард называл «долгой и скучной», утомленный физик был рад уехать вместе с женой и маленькой дочерью Неллой в летний лекционный тур по Аргентине, Уругваю и Бразилии, организованный на средства итальянского правительства.
Весной 1934 года, вылезши из ванны, Лео Сцилард по-прежнему пытался – все еще в одиночку – добиться достижения двух своих главных целей, высвобождения энергии ядра и спасения мира. В написанном в конце апреля меморандуме, осуждающем японскую оккупацию Маньчжурии, он, как кажется, заглядывает в далекое будущее: «Открытия ученых, – пишет он, – дали человечеству оружие, способное уничтожить нашу нынешнюю цивилизацию, если только нам не удастся предотвратить будущие войны» [942]. Вероятно, он имел в виду изобретение военной авиации; в середине того десятилетия много говорили об ужасах стратегических бомбардировок и даже о возможностях сдерживания путем создания равных угроз для всех сторон. Но в то же время он, почти несомненно, думал и об атомных бомбах.
Спустя несколько недель, пытаясь найти покровителей, он отправил сэру Хьюго Херсту, основателю британской General Electric Company, первую главу «Освобожденного мира». «Разумеется, – писал он сэру Хьюго с некоторой горечью, все еще не забыв предсказания Резерфорда, – все это лишь лунные миражи, но у меня есть основания полагать, что в том, что касается промышленного применения нынешних открытий в физике, прогноз писателей может оказаться более точным, чем прогноз ученых. У физиков есть убедительные доказательства того, что создать новые источники энергии для промышленных целей в настоящее время невозможно; я не вполне уверен, что они хорошо понимают, о чем идет речь» [943].
То, что Сцилард рассматривал не только «энергию для промышленных целей», но и возможность появления оружия, ясно видно из следующих поправок к его патентным заявкам, внесенных 28 июня и 4 июля 1934 года. Раньше он описывал «преобразование химических элементов»; теперь же он добавил «высвобождение ядерной энергии для производства электроэнергии и других целей путем ядерных преобразований». Он впервые предложил «цепную реакцию, звенья цепи которой образуют частицы, не несущие положительного заряда и имеющие массу, приблизительно равную массе протона или кратную ей, [т. е. нейтроны]» [944]. Он описал основные характеристики того, что впоследствии стали называть «критической массой», – объема вещества, в котором происходит цепная реакция, необходимого для того, чтобы цепная реакция стала самоподдерживающейся [945]. Он понимал, что критическую массу можно уменьшить, окружив сферу вещества, в котором происходит цепная реакция, «неким дешевым тяжелым материалом, например свинцом», который отражал бы вылетающие нейтроны обратно в эту сферу: отражатель нейтронов, основанный на этой базовой концепции, впоследствии стал известен под названием tamper, то есть «трамбовка», по аналогии с процессом утрамбовки земли в буровые скважины при использовании обычной взрывчатки. А кроме того, он понимал, что произойдет в случае накопления критической массы, и ясно изложил это понимание на четвертой странице своей заявки:
При толщине, превышающей критическое значение… я могу произвести взрыв [946].
Как будто бы чтобы отметить в неком далеком от человечества календаре конец одной эпохи и начало следующей, в тот же день, когда Сцилард подал свою заявку, 4 июля 1934 года, в Савойе умерла Мария Склодовская-Кюри, родившаяся в Варшаве 7 ноября 1867 года. Лучшей эпитафией ей стали слова Эйнштейна. «Мария Кюри, – сказал он, – была единственной из всех прославленных людей, чья слава осталась незапятнанной» [947].
Нет никаких документальных свидетельств того, что в то время Сцилард уже думал об уране. Его июньская поправка описывает возможную цепную реакцию с
