В чем же заключалось бессмертное открытие Ирен и Фредерика Жолио-Кюри?
Сначала они хотели исследовать бета-излучение полония с помощью камеры Вильсона, помещенной в магнитное поле, по методу Д. В. Скобельцына. К окошку камеры Вильсона они поднесли свой мощный полониевый препарат, а чтобы альфа-излучение не мешало им, поместили между препаратом и камерой Вильсона тонкий алюминиевый листок. Предполагалось, что алюминий задержит альфа-лучи (они поглощаются сильнее, чем бета-лучи) и в камере Вильсона видны будут только следы бета-частиц (электронов). Действительно, альфа-лучи поглотились алюминием. Но что за странность? В поле зрения камеры Вильсона отчетливо видны были следы двух типов частиц — отрицательных и положительных: электронов и недавно открытых позитронов.
Откуда же взялись позитроны? Их не было в первоначальном излучении полония, они появлялись лишь тогда, когда излучение полония, проходило через алюминий. А затем, уже после Сольвеевского конгресса, Жолио-Кюри обнаружили самое удивительное: они прекратили бомбардировку алюминия полониевыми лучами, а испускание позитронов продолжалось. Похоже было, что происходит естественный радиоактивный распад. Что же случилось с алюминием? Жолио-Кюри с гениальной интуицией объяснили найденный эффект: альфа-лучи, бомбардируя алюминий, превращают его в другой элемент. Испуская нейтрон, ядро алюминия превращается в ядро фосфора, но в такой фосфор, какого не существовало до тех пор на земле. Это не обычный фосфор, а никому дотоле не известный, не встречающийся в природе радиоактивный изотоп фосфора. Он быстро распадается, испуская положительные электроны.
Это было невероятно. Это было чудовищно смело, и это надо было доказать. Но как доказать, что действительно образовался фосфор? Как провести анализ, если радиофосфора гораздо меньше, чем миллиардные доли грамма?
Новый радиоактивный изотоп оказался очень недолговечным, он распадался наполовину уже за три минуты. Значит, анализ надо провести с молниеносной быстротой.
— Не укажете ли вы нам метод, который позволил бы отделить фосфор от алюминия меньше чем за три минуты? — спросил Фредерик знакомого химика, встретившегося с ним на улице Пьера Кюри.
Химик только развел руками — это было далеко за пределами возможностей химии. Но дочь и зять Марии Кюри недаром были ее учениками. Они сами придумали новый метод и, проделав-таки химический анализ меньше чем за три минуты, точно установили природу нового элемента.
Принцип метода был необычайно остроумен. К продукту распада алюминия добавили обычный нерадиоактивный фосфор. Атомы обоих фосфоров ведут себя совершенно одинаково, и, так как фосфора теперь много, реакция идет гораздо быстрее. Фосфор теперь легко обнаружить обычными методами химии, пригодными для больших количеств вещества. Вся операция проделывается за три минуты. Радиоактивный фосфор всюду следует за обычным фосфором, а если поднести пробирку с такой смесью к счетчику, то есть измерительному прибору, регистрирующему радиоактивный распад, то атомы радиоактивного изотопа сразу выдают свое присутствие. Они как бы говорят щелчками счетчика: «Мы здесь! Мы здесь!»
Если бы при бомбардировке получился не фосфор, а другое вещество, оно бы не последовало всюду за фосфором, а осталось бы в других продуктах химических реакций.
Ограничивается ли новое явление только алюминием? Жолио-Кюри попробовали закрыть окошко камеры Вильсона вместо алюминия пластинкой бора, затем магния. Они облучали бор или магний альфа-частицами, потом — это было самое поразительное! — убирали источник альфа-лучей и продолжали наблюдать, как на сером фоне поля зрения камеры Вильсона появлялись четкие следы испускаемых частиц: радиоактивность была создана искусственно.
«Впервые и окончательно была установлена возможность создать вызванную внешней причиной радиоактивность определенных атомных ядер, которая сохранялась в течение измеримого времени и после устранения возбудившей ее причины», — написали Жолио-Кюри в докладе, представленном ими в Парижскую Академию наук 15 января 1934 года.
Через несколько дней почта доставила им письмо из Кембриджа. Резерфорд поздравлял молодых французов с открытием того, что он искал на протяжении всей своей деятельности.
«Я в восторге от Ваших опытов, — писал Резерфорд. — Поздравляю Вас с проделанной работой, которая позднее приобретет огромное значение».
До тех пор считалось, что радиоактивность — это исключительное свойство нескольких элементов, располагающихся в самом конце таблицы Менделеева. И вот теперь Жолио-Кюри показали, что можно искусственно создать радиоактивный элемент, а дальше, после того как он создан, процесс его распада ничем не отличается от естественного. Оказалось, что радиоактивными могут быть изотопы любого элемента независимо от того, каково место этого элемента в периодической системе. Не нужно доставать дорогой уран, радий или полоний, можно сделать радиоактивными обычный алюминий или кобальт.
Когда-то Ланжевен писал, что открытие радиоактивности сыграло для человечества такую же роль, как открытие огня. Продолжим сравнение: только открытие искусственной радиоактивности действительно дало этот огонь в руки человека.
Лавина открытий последовала за первым сообщением Жолио-Кюри в январе 1934 года. Во Франции, Италии, Советском Союзе, Англии, США — везде бомбардировали элементы альфа-частицами, нейтронами и получали новые радиоэлементы. Не прошло еще и года, как 14 ноября 1934 года, докладывая об искусственной радиоактивности на конференции Французского физико-химического общества в Париже, Ирен и Фредерик смогли указать, что теперь уже известно более пятидесяти новых радиоэлементов. Радиоэлементы и их изотопы стали доступными физикам, медикам, техникам.
Великое открытие принесло супругам Жолио-Кюри всемирную славу. Они оба получили ордена Почетного легиона и почетную премию Парижской Академии наук, а 1935 год принес новое волнующее известие: творцы искусственной радиоактивности были награждены Нобелевской премией.
Автограф части текста нобелевской речи Ф. Жолио-Кюри.
Четырнадцатилетней девочкой Ирен присутствовала в Стокгольме при награждении ее матери второй Нобелевской премией. Прошло двадцать четыре года — и вот в том же зале в Стокгольме шведский король вручил Нобелевскую премию Ирен Кюри и Фредерику Жолио. Увы! Марии Кюри уже не было с ними. Последние месяцы жизни Марии Кюри были озарены радостью открытия искусственной радиоактивности. Она могла видеть, как вырос созданный ею институт, которым она руководила до последнего дяя.
Мария Кюри умерла в июле 1934 года, за несколько месяцев до получения Нобелевской премии ее детьми.
«Для нашего покойного учителя Марии Кюри явилось бы, безусловно, большим удовлетворением дожить до тех дней, когда так вырос список радиоэлементов, столь славно открытый ею совместно с Пьером Кюри», — говорили Жолио-Кюри в своем нобелевском докладе в Стокгольме. Свой нобелевский доклад Фредерик Жолио закончил изумительным, пророческим предсказанием, что в будущем когда-нибудь искусственные радиоактивные превращения дадут возможность осуществить реакцию, которая будет распространяться как лавина, высвобождая громадное количество энергии. Тогда это казалось лишь смелой, безумной фантазией.
Он говорил:
— Те несколько сот различного рода атомов, которые составляют нашу планету, не являются раз навсегда созданными и существуют не вечные времена. Мы их воспринимаем так, потому что они еще существуют. Другие же, менее устойчивые, атомы уже исчезли. Из этих последних некоторые, вероятно, будут вновь получены в лабораториях. До настоящего времени удалось получить лишь элементы с короткой продолжительностью жизни, от доли секунды до нескольких месяцев. Чтобы образовать достойное упоминания количество элементов со значительно большей продолжительностью жизни, необходимо располагать очень мощным источником излучений. Можно ли надеяться на осуществление этой мечты?