Однако теперь их ждала неожиданность: им не удалось обнаружить ни одного изотопа радия. Где же они ошиблись? Что порочно, теория или практика?
Кончалась вторая декада декабря 1938 года. Ган решил провести контрольный эксперимент. Он взял раствор и подменил в нем гипотетический «изотоп радия» уже известным ему радиоактивным изотопом радия – «торием-Х». Затем разбавил раствор так, чтобы показатель радиоактивности был таким же, как и в предыдущем опыте с «квазирадием». На этот раз ничего необычного не произошло. Ученые сумели отделить от хлорида бария несколько атомов настоящего радия. Значит, схема эксперимента была верна. Что же они тогда получили вместо «изотопов радия»? Что это за таинственное вещество?
17 декабря, в субботу, Ган и Штрассман повторили оба опыта одновременно. На этот раз в одном и том же растворе содержались и искусственный «изотоп радия», и естественный его изотоп, «мезоторий-1». Последний служил индикатором. На каждой стадии этого сложнейшего эксперимента ученые брали пробы кристалла бария и проверяли их радиоактивность. Счетчик Гейгера показывал, как постепенно, от одной стадии кристаллизации к другой, увеличивалось содержание мезотория. С искусственным «изотопом радия» дело обстояло иначе. Он был равномерно распределен среди кристаллов бария – столь же равномерно, как и сам барий.
В тот же вечер Отто Ган записывал в своем дневнике: «Поразительная картина дробной кристаллизации Ra-Ba-Msth [2]».
Никаких сомнений у него уже не осталось. Вещество, которое он поначалу считал «изотопом радия», не имело к радию никакого отношения. Его невозможно было отделить от бария, значит, он имел дело с радиоактивным изотопом самого бария.
Таким образом, при обстреле атомов урана (самого тяжелого на земле элемента) медленными нейтронами возникал барий – элемент, весивший почти в два раза меньше. Под градом нейтронов атомы урана «лопались», «раскалывались», «расщеплялись». Итак, используя самое примитивное оборудование, которое не шло ни в какое сравнение с приборами, коими располагали крупнейшие физические институты того времени, немецкий ученый Отто Ган сделал удивительное открытие, которое едва не стало (а может, еще и станет) роковым для всего человечества.
Несколько дней Ган не сообщал никому о своем открытии – тем более что его занимали еще и проблемы, далекие от мира физики. Ему требовалось уладить некоторые дела Лизы Майтнер. Он побывал в Министерстве финансов и в понедельник утром переговорил с Карлом Бошем, президентом Общества имени императора Вильгельма. Его волновало, может ли Майтнер сдать свою квартиру одному из коллег, профессору Маттауху.
Вернувшись, наконец, в институт, Ган вместе со Штрассманом стал готовить новый эксперимент – он напоминал предыдущий, субботний. На этот раз ученые решили выяснить природу других радиоактивных изотопов, возникавших при расщеплении урана. Еще недавно он верил, что это изотопы актиния. Он попробовал и их выделить с помощью бария.
Расположившись возле счетчика Гейгера, Ган начал писать пространное письмо Лизе Майтнер. Сообщив о том, как улажено ее поручение, Ган затем описал эксперименты, поставленные им вместе со Штрассманом. В заключение Ган просил свою давнюю знакомую попробовать найти хоть какое-то физическое объяснение полученным им результатам. Тогда мы могли бы втроем опубликовать отчет о данном открытии.
…Близилось Рождество. Во вторник, 20 декабря, в Институте имени императора Вильгельма проходил ежегодный рождественский вечер. Отто Ган чувствовал себя на нем неуютно. Ему вспоминались иные рождественские вечера, проведенные им вместе с Лизой. Теперь они были далеко друг от друга. И еще он напряженно обдумывал результаты, полученные в последние дни. Вырисовывались «очень симпатичные графики». Надо было немедленно составить письменный отчет о проделанной работе, прежде чем институт закроется на праздники.
В последующие два дня вторая часть работы была завершена. Мнимые «изотопы актиния» оказались, как и ожидал Ган, изотопами лантана – элемента, опять же находящегося в самой середине таблицы Менделеева.
Двадцать второго декабря Ган и Штрассман спешно составили отчет об идентифицированных ими искусственных изотопах. «Нам, как химикам, – докладывали они, – следовало бы непреложно сказать, что речь идет об изотопах бария, а не радия; о каких-либо других элементах кроме радия или бария не может быть и речи». И хотя этот вывод противоречил «всем известным нам положениям ядерной физики» оба «ядерных химика» не хотели считать данный вывод окончательным, они все-таки поспешили как можно быстрее опубликовать результаты. Профессор Ган позвонил своему старому другу и редактору журнала «Naturwissenschaften» («Естественные науки») доктору Паулю Росбауду. В тот же вечер тот примчался в Институт химии. Ган и Штрассман как раз закончили писать статью, в которой доказывали, что ядро урана «расщепляется».
Редактор Росбауд тут же оценил всю важность открытия. И хотя ближайший номер «Naturwissenschaften» уже был готов к печати, он распорядился снять один из материалов и заменить статьей Гана и Штрассмана, датированной «22 декабря 1938 года», днем зимнего солнцестояния. В этот день над миром сгустилась тьма. Был расщеплен уран.
…В Швецию, в гости к Лизе Майтнер, на эти праздники приехал ее племянник, доктор Отто Фриш. Он работал в знаменитой копенгагенской лаборатории Нильса Бора. В один из праздничных дней она получила пространное письмо из Германии. По его прочтении она изумилась. Неужели химики такого класса, как Ган и Штрассман, ошиблись? Да быть того не может! А не рассказать ли об их проблемах и гипотезах Фришу?
Вскоре она разговорилась с Фришем о «капельной модели» атомного ядра, предложенной два года назад Бором. Согласно этой модели, стабильность ядра обеспечивали «силы поверхностного натяжения», защищавшие его от небольших деформаций. И тут Майтнер упомянула об опытах Отто Гана. Как их истолковать?
Ядро урана содержит очень много протонов, стал рассуждать Фриш. Эти одинаково заряженные частицы отталкивают друг друга, что ослабляет энергию связи частиц в ядре. Ядро урана неустойчиво. Стоит ему захватить лишний нейтрон, и тогда достаточно небольшого импульса энергии, чтобы вывести атом из равновесия. Атом, – то бишь одна большая «капля», – разрывается на две почти одинаковые «капельки» (два атомных ядра). Каждое из новых ядер заряжено положительно. Они отталкиваются друг от друга. По расчетам Фриша получалось, что при каждом таком расщеплении выделяется огромная энергия: около двухсот миллионов электрон-вольт.
Шестого января 1939 года статья Гана и Штрассмана была опубликована и вызвала немалую досаду ряда ученых, которые только теперь поняли, как были близки к открытию. Буквально в шаге от него остановилась, например, Ирен Кюри, получившая вещество с периодом полураспада, равным трем с половиной часам, и напоминавшее своими свойствами лантан. Был близок к открытию и их берлинский коллега, доктор Дросте. Он готовился повторить эксперимент, в котором намерен был зафиксировать
