Марианна Шаскольская - Фредерик Жолио-Кюри

• Название: Фредерик Жолио-Кюри
• Автор: Марианна Шаскольская
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1966

В книге рассказывается о жизни и деятельности французского физика и химика Жана Фредерика Жолио-Кюри.

---

В том же 1932 году нашли один изотоп, которому суждено было потом сыграть особую роль в науке. Оказалось, что у водорода тоже есть изотоп. Его назвали дейтерием, или «тяжелым» водородом, потому что он вдвое тяжелее обычного водорода: в его ядре, кроме протона, есть нейтрон, поэтому заряд у него, как у обычного водорода, равен единице, а масса — не единице, а двум. Тяжелый водород может, как и обычный, соединяться с кислородом, образуя «тяжелую воду». Тяжелая вода отличается по свойствам от обычной воды: кипит она не при 100 °C, а при 101,4 °C, замерзает не при 0 °C, а при +3,8 °C. Тогда, в 1932 году, в журналах много писали о тяжелой воде. Всех поразило, что, оказывается, ничтожная примесь тяжелой воды (примерно 1/6800) всегда присутствует в таком, казалось бы, до конца известном веществе, как обычная природная вода. Но никто не мог, конечно, тогда предвидеть, какая романтическая история будет связана впоследствии с именем профессора Жолио-Кюри и с тяжелой водой. Кто мог в ту пору знать, что влечет за собой всего только один лишний нейтрон в ядре атома водорода!

Трудно описать ту лавину новых исследований, которую вызвало открытие нейтрона. Начался яростный штурм атомного ядра. Новые сообщения появлялись из разных стран с такой же быстротой, с какой сменяли друг друга доклады Жолио-Кюри и Чадвика. Новые идеи подхватывались на лету, перебрасывались из одной страны в другую, оспаривались, отвергались или доказывались. «Бег на стартовой дорожке исследований», о котором писал когда-то Резерфорд, продолжался в ускоренном темпе.

Фредерик и Ирен Жолио-Кюри уверенно лидировали в этом стремительном беге. За этот знаменательный 1932 год они опубликовали одиннадцать статей. Они исследовали свойства нейтронов и условия их испускания, измерили массу нейтрона, нашли новые типы ядерных реакций. Они провели десять дней на высокогорной научной станции Юнгфрау в Швейцарии, чтобы наблюдать там космическое излучение и посмотреть, нет ли в нем нейтронов.

В своих статьях этого и следующего, столь же плодотворного, года Жолио-Кюри сообщили о своих новых открытиях. Еще в 1923 году французский теоретик Дирак предсказал, что должен существовать брат-близнец электрона — позитрон, то есть элементарная частичка с массой, равной массе электрона, но с зарядом положительным, меж тем как электрон отрицателен. Однако обнаружить позитрон удалось не сразу. Сначала его нашли в космических лучах, в том потоке заряженных частиц, который льется на землю из вселенной. Жолио-Кюри обнаружили его и на земле, применив метод Д. В. Скобельцына, то есть поместив камеру Вильсона в магнитное поле. В магнитном поле заряженные частички должны отклоняться: положительные в одну сторону, отрицательные — в другую. Такие расходящиеся следы электрона и позитрона и обнаружил Жолио. А затем Фредерик Жолио показал, что пара электрон — позитрон может родиться «из пустого места»: не из других частиц, а из энергии электромагнитного излучения. Это было потрясающим: на фотографии, снятой Жолио — теперь она приводится в учебниках физики, — было видно, как на ровном сером фоне вдруг возникают расходящиеся из одной точки пути двух вновь рожденных частиц. Энергия электромагнитного излучения преобразуется в энергию родившихся частиц — положительной (позитрон) и отрицательной (электрон).

Академик С. И. Вавилов писал, что это столь же удивительно, как если бы нам показали, что мелодия превращается в скрипку. Годом позже Жолио показал и обратное: электрон и позитрон, столкнувшись, исчезали, давая начало электромагнитному излучению.

В том же, столь богатом событиями, 1932 году Ирен была назначена руководителем работ в лаборатории Кюри Института радия. И нельзя же не сказать еще, что Элен, дочери Ирен и Фредерика, было уже пять лет, а сын Пьер родился в марте того же, богатого событиями 1932 года.

В сентябре следующего, 1933 года Фредерик Жолио впервые побывал в Советском Союзе. На первой всесоюзной конференции по атомному ядру в Ленинграде он сделал два доклада о нейтроне и о позитроне.

Через месяц, в октябре 1933 года, на очередном Сольвеевском конгрессе в Брюсселе Фредерик Жолио, от имени своего и Ирен, рассказал о проведенных ими новых опытах. Доклад вызвал жаркую дискуссию: уж очень странными и невероятными казались результаты молодых французов.

Лиза Мейтнер, выдающаяся немецкая ученая, известная точностью своих опытов и ясностью их объяснений, не скрывала недоверия. Она осуществляла такие же опыты, но не видела того, о чем говорили Жолио-Кюри. Американский физик Лоуренс тоже выразил сомнение; ведь у него работал уже первый в мире циклотрон, аппарат для придания больших энергий частицам, бомбардирующим атомное ядро. Если в его великолепно оборудованной лаборатории не наблюдали ничего подобного, наверное эти французы с их устарелым оборудованием что-то напутали.

Много лет спустя Фредерик Жолио вспоминал: «Большинство из присутствовавших на конгрессе физиков не поверило в правильность наших опытов. После заседания мы были очень огорчены, но в этот момент профессор Нильс Бор отвел нас в сторону (меня и мою жену) и сказал нам, что он придает весьма большое значение полученным результатам. Вслед за этим и Паули поддержал нас своим одобрением.

По возвращении в Институт радия в Париже мы снова принялись за работу…»

Наверное, многие физики потом пожалели, что они не прислушались к докладу и не повторили опытов Жолио-Кюри, потому что через три месяца, 15 января 1934 года, Жолио-Кюри представили во Французскую Академию наук доклад о великом открытии, обессмертившем их имена: они нашли искусственную радиоактивность.

ИСКУССТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ

Вспомним: ключ от сокровищ атома был уже в руках человека — Резерфорд сумел разбить атомное ядро. Он бомбардировал азот альфа-частицами, частица попадала в ядро атома азота, выбивала из него протон, и азот превращался в кислород, точнее — в изотоп кислорода. При этом превращении выделялась энергия. Но расход энергии был несравненно больше дохода. Да, атомные ядра распадались, но лишь в то время, пока шла бомбардировка, а в ядро попадала лишь одна частица из миллионов.

В первых опытах по ядерным превращениям Резерфорд и его последователи не могли менять скорость и энергию своих снарядов. Они пользовались теми альфа-частицами, которые вылетают из атомных ядер при естественном распаде, а мы уже говорили, что ускорить или замедлить процесс естественного радиоактивного распада нельзя.

В начале тридцатых годов сильно продвинулась вперед техника ядерной физики. Были созданы ускорители, то есть установки, в которых можно увеличивать скоррсть и энергию заряженных частиц. Первая из таких установок была построена в лаборатории Резерфорда. Самый мощный ускоритель был создан в те годы в Беркли (Соединенные Штаты) в лаборатории Лоуренса.

Развитие ядерной физики тормозилось, кроме всего прочего, еще очень простой причиной: крайней дороговизной радиоактивных препаратов. Ведь радиоактивность наблюдалась лишь у таких редких элементов, как уран, радий. Очень немногие лаборатории мира могли позволить себе роскошь приобретать в достаточном количестве дорогостоящие радиоактивные материалы.

Непомерны были расходы на радиоактивные препараты и для медиков, поэтому лечение радием (кюритерапия) развивалось медленно. Радий и радиоактивные препараты почти не выходили из тиши нескольких лабораторий.

Поль Ланжевен в 1933 году писал в популярной статье о ядерной энергии: «Исследование этой области едва только начинается; оно таит в себе множество сюрпризов и колоссальные возможности в виде использования огромных ресурсов внутриядерной энергии, высвобождаемой в результате ядерных реакций.

Прометей, который научил бы людей, как зажечь этот молниеносный костер ядерных реакций, еще не появился, и это, пожалуй, к лучшему».

В Институте радия были радиоактивные препараты, приготовленные самой Марией Кюри, затем ее сотрудниками, в том числе Ирен Кюри и Фредериком Жолио. Ускорителей во Франции еще не было. Институт радия не имел средств на эти сложные и дорогие установки. Супруги Жолио работали с очень простым оборудованием, не шедшим ни в какое сравнение с великолепным циклотроном Лоуренса. Фредерик сам переделал старый радиоприемник и сделал маленький латунный счетчик[4]. Они вообще все делали своими руками. И Фредерик и Ирен любили мастерить. Оба они умели обходиться самыми простыми средствами.

Принимая во внимание простоту их опытов, казалось странным, что со времени Конгресса Сольвея не было опубликовано ни одной аналогичной работы. Причиной того, что они работали еще три месяца, не имея конкурентов, было, несомненно, недоверие физиков к доложенным ими на съезде результатам.

Если бы делегаты Сольвеевского конгресса заинтересовались результатами четы Жолио-Кюри, возможно, что некоторые из них обогнали бы французов и честь открытия искусственной радиоактивности принадлежала бы кому-либо другому.