Теперь ясно, как определить возраст любой археологической находки — будь то угли первобытного костра, мумия из египетской пирамиды или обломки корабля аргонавтов. Для этого достаточно сосчитать число распадов, которые зарегистрирует счетчик Гейгера — Мюллера за 1 мин в 1 г углерода, взятого из исследуемого образца (для удобства его обычно сжигают и исследуют на радиоактивность образовавшийся углекислый газ).
Идея этого метода определения времени довольно древняя: по этому принципу, например, устроены песочные и водяные часы, но поистине удивительно, как в радиоуглеродном методе датировки причудливо переплелись новейшие достижения ядерной физики и седая древность, лучи из мировых глубин и филигранная работа живых клеток, усваивающих углерод в процессе фотосинтеза.
В 1960 г. физик Либби за это открытие удостоен Нобелевской премии по химии, хотя значение его выходит далеко за рамки обеих наук.
ГЛАВА 16
Титан Прометей — внук Урана, сын Фемиды и брат Атланта больше других помог Зевсу в его битве с Кроносом: именно он склонил великую богиню Гею стать на сторону Зевса и посоветовал ему низвергнуть побежденных титанов в мрачный Тартар. После победы Зевс решил уничтожить прежний род людской и вместо него создать новый, лучший. Для начала он лишил людей огня в наказание за хитрость Прометея в их пользу при разделе жертвенного быка. В ответ Прометей похитил огонь из кузницы Гефеста и передал его людям, а также научил их искусствам и знаниям, земледелию и скотоводству, чтению и письму. Разгневанный громовержец приковал Прометея к скале над морем в далекой Скифии, куда каждый день в течение долгих лет прилетал орел клевать его печень. Кроме того, он повелел Гефесту создать из глины и воды Пандору — первую земную женщину нового поколения — и отдать ее в жены Эпиметею, брату Прометея. Афродита украсила Пандору прелестями, Гермес внушил ей хитрость, а Зевс подарил запечатанный сосуд с людскими бедами. Искушаемая любопытством, Пандора вскрыла сосуд, и все земные несчастья разлетелись по свету; на дне сосуда осталась лишь надежда, которая с тех пор заменяет людям счастье.
Эта древняя легенда не поблекла даже теперь, после многих лет неумеренного употребления ее фрагментов в бесчисленных повествованиях об открытии атомной энергии. Чаще всего вспоминают незадачливую Пандору с ее сосудом как прообраз атомной бомбы, часто — Прометея, добывшего атомный огонь ценой страданий и внутреннего разлада между долгом и нравственностью. И совсем редко упоминают конец легенды: Геракл убивает орла и разбивает цепи, Зевс прощает Прометея, а мудрый кентавр Хирон умирает вместо него, даруя Прометею свое бессмертие.
Борьба человека за атомный огонь даже для нас, современников начала атомной эры, уже покрыта легендами.
Драматическая история овладения атомной энергией неотделима от трагических поворотов судьбы всего человечества во времена самой бесчеловечной из его войн. Каждая подробность этой истории важна и значительна, но, чтобы в должной мере оценить их смысл, надо вначале представить себе суть физических процессов, составляющих основу происходивших событий.
ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ
Поздно вечером 21 декабря 1938 г. Отто Ган и Фриц Штрассман закончили статью, в которой вынуждены были признать, что при облучении урана медленными нейтронами возникают элементы барий, лантан и церий. В тот вечер Отто Ган вряд ли в полной мере предвидел все последствия своего открытия, хотя и чувствовал безошибочно их важность. Он позвонил своему другу Паулю Розбауду, издателю еженедельника «Naturwissenschaften», и попросил опубликовать их сообщение как можно быстрее. Розбауд вставил статью в готовый номер, и она была напечатана уже через две недели, 6 января 1939 г. Эта статья оказалась тем последним камнем, который увлекает за собой лавину: только в течение 1939 г. было опубликовано свыше ста работ по проблеме деления урана. (Шесть лет спустя эта работа Гана будет отмечена Нобелевской премией 1944 г.; он узнает об этом в состоянии глубокой депрессии после сообщений о Хиросиме и Нагасаки, сидя под арестом в английском замке.)
В то время, когда Пауль Розбауд знакомился со статьей Гана и Штрассмана, Энрико Ферми поднимался по трапу парохода, чтобы навсегда покинуть фашистскую Италию. 2 января 1939 г. он сошел на берег в гавани Нью-Йорка: «Итальянский мореплаватель прибыл в Новый Свет» (четыре года спустя такими словами Артур Комптон сообщит руководству американского уранового проекта об успешном запуске первого атомного реактора под руководством Ферми). 7 января, на следующий день после выхода статьи Гана и Штрассмана, в Соединенные Штаты отплывал Нильс Бор. 16 января он сошел с корабля в Нью-Йоркском порту, еще не зная, что именно в этот день Отто Фриш отправил в редакцию «Nature» сразу две статьи: в одной из них «Разрушение урана нейтронами: новый тип ядерной реакции» (напечатана 18 февраля) Отто Фриш и Лизе Мейтнер объяснили суть открытия Гана и Штрассмана и впервые ввели термин «деление ядер», в другой Отто Фриш сообщал, что накануне
(13 января} он наблюдал осколки деления урана с помощью простейшей ионизационной камеры. (На многие годы в кругу друзей «деление» станет прозвищем Отто Фриша.)
Нильс Бор и Энрико Ферми встретились 26 января в Вашингтоне на конференции по теоретической физике, где Нильс Бор рассказал об открытиях последних недель. Реакция физиков была бурной и единодушной и очень напоминала реакцию самого Бора на рассказ Фриша: «Как мы могли не замечать этого так долго!» — сказал он тогда, хлопнув себя по лбу. В течение ближайших двух-трех дней открытие деления ядра было подтверждено по крайней мере в пяти лабораториях США, 26 января в этом убедился Жолио-Кюри в Париже (его заметка в Докладах Французской академии была напечатана уже 30 января), а к тому времени, когда вышла статья Фриша и Мейтнер, деление ядер уже наблюдали десятки исследователей в Копенгагене и Нью-Йорке, Вашингтоне и Париже, Ленинграде и Варшаве.
Выступая вслед за Бором, Энрико Ферми обратил внимание на то, что при делении ядер урана, кроме двух ядер-осколков, должно испускаться несколько нейтронов, которые в свою очередь могут вызвать последующие деления, то есть в уране возможна цепная реакция деления с выделением огромной энергии. Заключение Ферми было очень естественным (хотя в то время и не вполне очевидным: сами Фриш и Мейтнер, например, не заметили этого следствия своей гипотезы), однако противоречило наблюдаемым фактам: никто никогда не видел, чтобы кусок урана взрывался при облучении его нейтронами.
Размышляя над этим противоречием, Нильс Бор вспомнил, что четыре года назад Артур Демпстер с помощью своего
усовершенствованного масс-спектрометра обнаружил редкий изотоп урана 292U, причем оказалось, что природный уран на 99,28 % состоит из изотопа и лишь на 0,72 % — из изотопа 292U. Бор предположил, что медленными нейтронами делится уран-235, а быстрые нейтроны, которые при этом делении испускаются, сразу же поглощаются ядрами урана-238, поэтому нейтронная вспышка гаснет, как спичка, брошенная в поленницу сырых дров. Альфред Нир (р. 1911 г.) и Джон Даннинг (1907—1975) подтвердят эту гипотезу Бора только через год, 1 марта 1940 г., но поверили в нее сразу и во всех дальнейших исследованиях принимали ее во внимание.
Сразу же встало три новых вопроса: Сколько нейтронов и с какой энергией вылетает из ядра изотопа урана-235 при каждом делении? Что происходит с ядрами изотопа урана-238 после захвата нейтрона? При каких условиях возможно осуществить незатухающую цепную ядерную реакцию в уране?
Ответ на первый вопрос уже в середине марта получили сразу четыре группы исследователей: Фредерик Жолио-Кюри, Хальбан и Коварски во Франции, Флеров и Русинов в России, Ферми, Андерсон и Ханштейн, а также Сцилард и Зинн в США. Оказалось, что при каждом делении ядра урана-235 испускается примерно два-три вторичных нейтрона со средней энергией 1,3 МэВ. (Точное число нейтронов деления v=2,42, измеренное впоследствии, оставалось государственной тайной вплоть до 1950 г.)
