Опыты Ферми в физической лаборатории Римского университета по облучению химических элементов нейтронами привели к открытию эффекта замедления нейтронов, который привел к открытию реакции деления ядер урана, что, в свою очередь, привело к созданию ядерной бомбы.
Фото: NARA
Сначала физикам было известно только то, что радиоактивность — это три типа лучей: альфа-лучи — положительно заряженные альфа-частицы (ядра гелия-4), бета-лучи-отрицательно заряженные электроны и гамма-лучи — нейтральное электромагнитное излучение. В 1932 году Чедвик открыл нейтрон, и физики принялись облучать нейтронами разные химические элементы. Наиболее продуктивно такие опыты вела группа Ферми в Римском университете.
Методично продвигаясь по периодической системе элементов, Ферми по очереди облучал их нейтронами. В 37 случаях повторилась одна и та картина: ядро облучаемого элемента захватывало нейтрон, он превращался в радиоактивный изотоп, а потом этот изотоп распадался и превращался в ближайший в таблице элемент с более высоким номером. Так сбылась вековая мечта алхимиков, а Ферми получил Нобелевскую премию.
Но попутно, дойдя до серебра в периодической таблице, Ферми открыл эффект замедления нейтронов. Людей, далеких от ядерной физики, может ввести в заблуждение название эффекта. На самом деле как раз замедленные (в опытах Ферми парафином и водой) нейтроны в 10–100 раз быстрее, чем обычные, быстрые нейтроны, которым ничто не препятствовало, превращали элементы один в другой. Разумеется, сам Ферми тут же воспользовался открытым им парадоксом и больше других открыл радиоактивных изотопов. А дойдя до конца таблицы Менделеева, где тогда стоял уран, уже предвкушал открытие трансурановых элементов. Это, как выразился позднее его коллега по римской лаборатории Понтекорво, была единственная ошибка Ферми в течение его долгой и блестящей исследовательской деятельности.
При облучении замедленными нейтронами уран повел себя по другому сценарию, и это открыл не Ферми, а немецкие физики. Ядра урана разваливались на две примерно равные половинки, одна из которых превращалась в легкий барий, а вторая исчезала! Она превращалась в энергию в полном соответствии со знаменитой формулой Эйнштейна. Расчеты показали, что даже на уровне одного атома энергии получается много, а если в куске урана вызвать цепную реакцию радиоактивного распада, страшно даже подумать, сколько в один момент выделится энергии. Однако подумали, подсчитали — и сделали атомную бомбу. Ферми в этом тоже активно поучаствовал.
Сергей Петухов