Атомный проект. Жизнь за «железным занавесом»

Открытие медленных нейтронов: некоторые воспоминания [20]

После окончания Римского университета я был оставлен ассистентом кафедры физики. Тема моих исследований была выбрана Ферми и Сегре. Это была работа по классической спектроскопии. В 1934 г. практически уже никто в Институте физики не занимался спектроскопией; весь коллектив лихорадочно исследовал радиоактивность, наведенную нейтронами, и на семинарах института царили «ядерные» доклады. Все эти обстоятельства привели к тому, что мое сердце было гораздо ближе к нейтронным исследованиям Ферми и сотрудников, чем к моей спектроскопической работе, которую я закончил летом 1934 г. Поэтому я был очень рад, когда по возвращении в Рим после каникул мне предложили помочь в нейтронных экспериментах.

Амальди и я должны были выполнить количественные измерения относительных активностей, наводимых нейтронами в разных веществах. Предыдущие аналогичные измерения Ферми и сотрудников носили только качественный характер. В то время (неизвестно почему) игнорировался эффект рассеяния и считалось, что действуют только первичные нейтроны; тогда наведенная в образце активность должна быть обратно пропорциональна квадрату расстояния R от источника, если это расстояние гораздо больше размеров источника и образца; но при таких расстояниях в образце наводится ничтожная активность. Итак, наша задача состояла в выборе удобной геометрии опытов по облучению в сравнимых условиях разных элементов на малом расстоянии от нейтронного источника. Но оказалось, что даже в простом случае, когда измерялись активности только одного образца (стандартного серебряного цилиндра), было трудно получить воспроизводимость результатов.

Как стало ясно впоследствии, это было связано с влиянием рассеяния и замедления нейтронов окружающими предметами. Но вначале, исходя из неявно сформулированной догмы, что «нет других нейтронов, кроме первичных», мы не могли найти никакого объяснения нерегулярностям наводимой активации. Первым шагом к решению этой загадки стало измерение активности нашего стандартного цилиндра, когда он находился на расстоянии около 20 см от источника, причем цилиндр и источник помещались в домик из свинцовых кирпичей, который защищал экспериментаторов от излучения. Закон 1/R2 привел бы к ничтожно малой активности, что в отсутствие домика и было проверено особым экспериментом. Но в домике закон 1/R2 как будто не действовал. Активность в домике на расстоянии 20 см была вполне заметна. Мы с Амальди были совершенно уверены в реальности влияния свинца и назвали его эффектом «casteletto», что означает «эффект свинцового замка» (позднее стало ясно, что речь идет о неупругом рассеянии нейтронов на свинце). Интересна была реакция Ферми и Разетти. Разетти с его скептическим духом просто не поверил в наш результат. Ферми же сказал, что следует продолжать опыт, но как будто не проявил особого интереса. Как стало ясно позже, это было ложное впечатление.

Через несколько дней Ферми непосредственно включился в решение «свинцовой загадки». Он предложил измерить активность, наводимую в серебряном цилиндре, когда между ним и источником находится узкий свинцовый клин толщиной несколько сантиметров. Этот клин уже был готов, но… измерений с ним ни Ферми, ни другие не проводили. Не сказав никому ни слова, утром 22 октября 1934 г. Ферми решил измерить радиоактивность серебряного цилиндра, «пропуская» нейтроны от источника не через свинцовый, а через парафиновый клин тех же размеров, который он сам быстро изготовил. Результат был ясным: парафиновый «поглотитель» не уменьшал активности, а определенно (хотя и мало) увеличивал ее. Ферми вызвал всех нас и сказал: «Это происходит, вероятно, из-за водорода в парафине; если немного парафина дает заметный эффект, посмотрим, как будет действовать большое его количество». Опыт был сразу же выполнен сначала с парафином, а затем с водой. Результаты были потрясающими: активность серебра в сотни раз превысила ту, с которой мы имели дело ранее! Ферми прекратил шум и волнение сотрудников знаменитой фразой, которую, как говорят, он повторил через восемь лет при пуске первого реактора: «Пошли обедать».

Итак, был обнаружен эффект Ферми (замедление нейтронов), открывший новую главу ядерной физики, а также новую область техники, как мы говорим сегодня, — атомную технику.

Я столь подробно рассказал об открытии медленных нейтронов потому, что здесь очень существенными были как случайные обстоятельства, так и глубина и интуиция великого ума. Когда мы спросили Ферми, почему он поставил парафиновый, а не свинцовый клин, он улыбнулся и насмешливо произнес: «C. I. F.» (con intuito fenomenale). По-русски это звучало бы примерно как ПФИ (по феноменальной интуиции).