Страница 8 из 10
В Альпах Ирен с мужем наблюдали довольно любопытные капельные следы, в том числе странные спирали. Оставлявшая их частица, по-видимому, имела одинаковый вес с электроном, но след закручивался в противоположном направлении, как будто она была заряжена положительно. Как бы то ни было, нейтральные нейтроны никак не могли оставить такого следа, поэтому после двух бесплодных месяцев пара отказалась от проекта и вернулась с ребенком в Париж.
Но в сентябре того же года новое известие заставило их снова броситься к своим лабораторным журналам. Некий физик из Калифорнии, также используя камеру Вильсона, обнаружил нечто, называемое антиматерией. Различные комбинации трех фундаментальных частиц – протонов, нейтронов и электронов – составляют практически все вокруг нас, и мы называем это окружающее нас вещество материей. Но Вселенная также содержит антиматерию, которая, по сути, является негативом материи. (Если материя и антиматерия соприкасаются, они уничтожают друг друга с выбросом энергии.) Подобно Жолио-Кюри, калифорнийский физик, отслеживая необычные завихрения в камере, заметил частицу размером с электрон, но с положительным зарядом. В отличие от них, он осознал важность этого явления: перед ним было первое доказательство существования антиматерии – он обнаружил частицу под названием «позитрон».
Когда Ирен и Жолио покопались в своих лабораторных записях, им оставалось только стонать. Они наблюдали те же самые следы, имели те же доказательства – и во второй раз за несколько месяцев упустили фундаментальное открытие. На сей раз их научная ария звучала с трагическим надрывом.
Если в 1932 г. Жолио-Кюри мечтали, чтобы неудачный для них год закончился как можно быстрее, то следующие несколько лет возместили понесенный ими научный урон. Они возобновили обстрел различных металлов альфа-частицами, и осенью 1933 г., когда они попробовали алюминий, их ожидал приятный сюрприз. Обычно обстрел альфа-частицами порождал только один тип вторичной шрапнели, чаще всего нейтроны. Но при бомбардировке алюминиевой фольги образовывались и нейтроны, и позитроны – так сказать, два по цене одного. Никто никогда не наблюдал подобной двойной радиоактивности, поэтому Жолио-Кюри решили подготовить доклад для престижной октябрьской конференции в Брюсселе. В ней должны были участвовать почти все корифеи ядерной физики: Бор, Ферми, Дирак, Шредингер, Резерфорд, Паули, Гейзенберг.
Это выступление могло бы обеспечить всю их карьеру. Вместо этого оно едва ее не погубило. Из-за своих прежних промахов Жолио-Кюри приобрели репутацию небрежных исследователей, и это новое открытие, которое, кстати, включало обе частицы, упущенные ими ранее, выглядело слишком невероятным. Выдающийся австрийский физик Лиза Мейтнер встала после их выступления и заявила с суровостью ветхозаветного пророка: «Это не так». Она утверждала, что проводила аналогичные эксперименты в Берлине и ничего подобного никогда не наблюдала. Это была убийственная оценка, и, учитывая репутацию Мейтнер, большинство ученых ей поверили.
Подавленные, Ирен и Жолио вернулись в Париж. Но вместо того чтобы повесить головы, они как одержимые принялись искать доказательства достоверности своих результатов. Ни о чем другом они не помышляли, обсуждая свои эксперименты и во время еды, и поздно ночью. После нескольких недель изнурительных проверок и перепроверок фортуна наконец им улыбнулась. Однажды утром в январе 1934 г. Жолио засучил рукава своего белоснежного лабораторного халата и принялся двигать компоненты их экспериментальной установки – просто чтобы посмотреть, что произойдет. Сначала он отодвинул источник альфа-излучения подальше от алюминиевой фольги. Затем, без всякого умысла, вообще убрал полоний. К его замешательству, детектор радиоактивности продолжал регистрировать вылет шрапнели. И не секунду-другую, а несколько минут. Этого не могло быть: альфа-частицы были необходимы, чтобы выбивать шрапнель, и удаление их источника должно было все прекратить. Так почему же детектор несколько минут все еще регистрировал вылет частиц? Находясь в растерянности, он, как и всегда в подобных случаях, обратился к Ирен.
Они принялись за работу и после целого дня бурной деятельности, в результате которой в лаборатории воцарился нехарактерный беспорядок, поняли, что происходит. Во всех других известных экспериментах этого типа, когда альфа-частицы обстреливали металлическую фольгу, они выбивали что-то немедленно. Однако в этом случае алюминий поглощал альфа-частицы и становился радиоактивным лишь позже, с некоторой задержкой. Это озадачивало, потому что с технической точки зрения альфа-частицы – это просто комок протонов и нейтронов. Маленький шарик, по две штуки каждой частицы. Итак, если атом алюминия поглощает альфа-частицу, он получает два протона. Природа элемента определяется количеством протонов в атомном ядре, поэтому, если алюминий (13-й элемент) поглотил альфа-частицу с двумя протонами, он должен превратиться в фосфор (15-й элемент); затем фосфор претерпевает радиоактивный распад и испускает шрапнель. Иными словами, Ирен и Жолио, по всей видимости, открыли способ искусственного превращения одного элемента в другой. Это была искусственная радиоактивность – научная алхимия.
Как ни ужасно, само осознание величия этого открытия заставило Ирен и Фредерика Жолио-Кюри заколебаться. Ошибившись дважды, они уже не доверяли себе. Что, если их детектор просто неисправен? А если они снова неверно истолковали полученные результаты? А если?.. Увы, на тот вечер у них был запланирован важный ужин, поэтому работу пришлось прекратить. Но они оставили указания молодому немецкому ассистенту, приятелю Жолио по перекурам в лаборатории, чтобы тот проверил каждый миллиметр детектора на предмет коротких замыканий или других дефектов.
Немец всю ночь выполнял всевозможные тесты и оставил им записку. Утром Ирен и Жолио поспешили в лабораторию, волнуясь, как подростки после серьезного экзамена. Аппаратура, заверял их немец, работала безупречно.
Это убедило импульсивного Жолио, и он уже был готов праздновать открытие. Ирен не спешила с выводами. Химики больше физиков полагаются на тактильные ощущения, и ей нужно было увидеть этот вновь созданный фосфор своими глазами, подержать его в пробирке. Она разработала план. Они убрали в сторону все, что осталось со вчерашнего дня, и в течение нескольких минут бомбардировали новый лист алюминиевой фольги. Но в этот раз Ирен не поместила его перед детектором, а бросила фольгу в колбу с кислотой, которая начала пузыриться и шипеть, выделяя газ.
Если они действительно создали фосфор, этим газом был фосфин (PH3). Идентифицировать фосфин было просто, но ситуацию осложняло то, что фосфор, P в PH3, сам был радиоактивен и стремительно распадался. Поэтому Ирен пришлось работать быстро, собирая газ и проводя его полный анализ всего за три минуты. Менее опытный химик не справился бы с такой задачей. Но не Ирен, которая нашла убедительные доказательства наличия фосфора. Алхимия стала реальностью.
Наблюдая, как его жена завершает анализ, Жолио едва не запел. Он начал бегать по лаборатории, подпрыгивая от радости. «С нейтроном мы опоздали, с позитроном опоздали, а теперь успеваем!» – кричал он.
Однако в семье Жолио-Кюри ни одно открытие не засчитывалось до тех пор, пока его не оценила старшая Кюри – Мария. К началу 1934 г., после многих лет работы с радиоактивными веществами, она страдала анемией и редко посещала лабораторию. Однако, узнав об открытии, сделанном ее дочерью и мужчиной, который на ней женился, старая львица выбралась из логова. (Любопытно, что ее сопровождал бывший любовник Поль Ланжевен, который к тому времени развелся c женой и оставался другом семьи Кюри.) Ирен хладнокровно повторила эксперимент для матери, растворив фольгу в кислоте и собрав газ. Когда Мария сжимала пробирку с фосфором, на ее пальцах были отчетливо видны трещины и язвы от радиационного поражения. Зрение старухи ослабло из-за катаракты, а счетчик Гейгера ей приходилось держать поближе к уху, чтобы слышать щелчки, указывавшие на радиоактивность. Расслышав их, Мария улыбнулась улыбкой, которую можно было описать только как фосфоресцирующую. Позже Жолио скажет: «Без сомнения, это была последняя большая радость в ее жизни».