3. Фамильное привидение Кавендишской лаборатории

К революциям в физике в первой трети двадцатого века если и не привыкли, то притерпелись. Каждое десятилетие вулканические взрывы сотрясали науку. Сперва это была квантовая теория излучения, потом теория относительности, затем планетарная теория атома и квантовая механика. Но ни один из катаклизмов не уничтожал полностью прежней науки. Законы ее не отменялись, лишь теряли абсолютность, им указывались более скромные границы действия. Не происходит ли нечто подобное и с удивительными явлениями, открытыми в Париже? — Не пришло ли время создавать новую теорию взаимодействия электромагнитных волн и вещества?

Английскому физику Джеймсу Чадвику, ученику Резерфорда, почти фантастическая широта идей супругов Жолио-Кюри показалась сомнительной. Он предугадывал другое объяснение. Он вдруг с волнением почувствовал, что настал час возобновить поиски одного призрака, за которым он безрезультатно гонялся уже одиннадцать лет. Привидение, коварно не дававшееся в Кембридже, внезапно объявилось в Париже. Теперь оно не уйдет, теперь его удастся вывести на ясный свет!

В мире в январе 1932 года, вероятно, не существовало другого физика, который мог бы с таким правом, как Чадвик, еще не поставив собственных опытов, настаивать на совершенно ином истолковании бериллиевого излучения. Дело в том, что этот уже немолодой ученый был одержим идеей нейтрона.

Впервые о нейтроне, частице с массой протона, но лишенной электрического заряда, заговорил Резерфорд в одной лекции в июне 1920 года. Осенью того же года в Кавендишской лаборатории появился тридцатилетний Джеймс Чадвик. «Резерфорд заразил меня мыслью о нейтроне, — вспоминал потом Чадвик. — Он указал на трудность понять строение ядра, полагая единственно существующими элементарными частицами протон и электрон, и на необходимость в связи с этим прибегнуть к помощи нейтрона». Сперва они оба, потом один Чадвик пытались обнаружить нейтрон, пропуская электрические разряды через водород. Некоторые из экспериментов «были настолько отчаянными и изощренными, что их легко можно было бы отнести к временам алхимии». Но и намека на нейтральную частицу с массой протона не обнаружили. Пришлось отдать основное время другим работам, но все эти годы «Резерфорд и я не забывали о возможности излучения нейтронов, особенно из тех элементов, которые не испускают протоны». Среди проверенных элементов был и бериллий. «Я обстреливал бериллий альфа и бета-частицами и гамма-лучами, но опять без успеха». Нейтроны в опытах с бериллием появлялись, сейчас это не подлежит сомнению, но с прежним коварством увиливали от непосредственного наблюдения.

Нейтрон превратился в некое «фамильное привидение» Кавендишской лаборатории в Кембридже. В его существовании не сомневались, о нем говорили между собой, его непрерывно искали, но обнаружить всё не могли. Поиски нейтрона постепенно стали лабораторной тайной, о них стеснялись толковать с посторонними, чтобы не вызывать иронических улыбок.

И когда пришла статья парижан, напечатанная 11 января 1932 года, Чадвик испытал потрясение. Он тоже был одарен способностью удивляться необычайному. В Кембридже руководители тем каждый день являлись к шефу рассказать об интересных новостях и обсудить ведущиеся работы. В 11 часов утра, в назначенный для него час, Чадвик поспешил к Резерфорду.

— Французы сообщают о поразительном свойстве бериллиевых лучей! Это электромагнитное излучение выбивает протоны из веществ, содержащих водород! — выпалил он, едва переступив порог.

Волнение Чадвика мигом передалось Резерфорду. «Я заметил на его лице растущее удивление», — вспоминал потом Чадвик.

Резерфорд запальчиво воскликнул:

— Я не верю этому!

— Не верите их наблюдениям?

— Наблюдениям верю. Объяснению — нет! Что-то тут не так.

— И я сомневаюсь в их истолковании своих опытов, — быстро сказал Чадвик, — и немедленно приготовлю проверку.

Наэлектризованный известием из Парижа, Чадвик срочно поставил свой эксперимент. «Я был уверен, что здесь нечто новое и незнакомое. Несколько дней напряженной работы оказалось достаточно, чтобы показать, что эти странные эффекты обязаны своим происхождением нейтральной частице; мне удалось также измерить ее массу. Нейтрон, существование которого предположил Резерфорд в 1920 году, наконец обнаружил себя».

Не один Чадвик усомнился в правильности объяснений супругами Жолио-Кюри их опытов. Нам теперь известно, что в те же январские дни 1932 года безвременно и загадочно погибший итальянский физик Этторе Майорана сказал, покачав головой, своему другу Эдоардо Амальди:

«Парижане не понимают, в чем тут дело. Они наблюдают, вероятно, протоны отдачи, создаваемые нейтральными частицами».

Как бы то ни было, Чадвик первым обнаружил нейтроны и уже 17 февраля 1932 года напечатал об этом в «Нейчур». Двенадцатилетняя погоня за призраком, блуждавшим в стенах Кавендишской лаборатории, завершилась наконец удачей. Загадочные эффекты получили объяснение без покушений на законы сохранения энергии и количества движения. К числу основных кирпичиков мироздания — протону и электрону — присоединился нейтрон. Уже это одно ознаменовало огромный успех. Реальный успех был еще больше, но никто еще в тот момент не мог предугадать всего его величия. Начиналась новая глава в физике, был сделан шаг к раскрытию тайны атомной энергии, к овладению ее исполинским могуществом.

Не ограничиваясь заметкой в журнале, Чадвик, как и Жолио, написал о своем великом открытии нескольким крупным физикам мира, в самые известные физические институты.

Среди получивших его письмо снова был академик Иоффе.