Впервые о нейтроне, частице с массой протона, но лишенной электрического заряда, заговорил Резерфорд в одной лекции в июне 1920 года. Осенью того же года в Кавендишской лаборатории появился тридцатилетний Джеймс Чадвик. «Резерфорд заразил меня мыслью о нейтроне, — вспоминал потом Чадвик. — Он указал на трудность понять строение ядра, полагая единственно существующими элементарными частицами протон и электрон, и на необходимость в связи с этим прибегнуть к помощи нейтрона». Сперва они оба, потом один Чадвик пытались обнаружить нейтрон, пропуская электрические разряды через водород. Некоторые из экспериментов «были настолько отчаянными и изощренными, что их легко можно было бы отнести к временам алхимии». Но и намека на нейтральную частицу с массой протона не обнаружили. Пришлось отдать основное время другим работам, но все эти годы «Резерфорд и я не забывали о возможности излучения нейтронов, особенно из тех элементов, которые не испускают протоны». Среди проверенных элементов был и бериллий. «Я обстреливал бериллий альфа и бета-частицами и гамма-лучами, но опять без успеха». Нейтроны в опытах с бериллием появлялись, сейчас это не подлежит сомнению, но с прежним коварством увиливали от непосредственного наблюдения.
Нейтрон превратился в некое «фамильное привидение» Кавендишской лаборатории в Кембридже. В его существовании не сомневались, о нем говорили между собой, его непрерывно искали, но обнаружить всё не могли. Поиски нейтрона постепенно стали лабораторной тайной, о них стеснялись толковать с посторонними, чтобы не вызывать иронических улыбок.
И когда пришла статья парижан, напечатанная 11 января 1932 года, Чадвик испытал потрясение. Он тоже был одарен способностью удивляться необычайному. В Кембридже руководители тем каждый день являлись к шефу рассказать об интересных новостях и обсудить ведущиеся работы. В 11 часов утра, в назначенный для него час, Чадвик поспешил к Резерфорду.
— Французы сообщают о поразительном свойстве бериллиевых лучей! Это электромагнитное излучение выбивает протоны из веществ, содержащих водород! — выпалил он, едва переступив порог.
Волнение Чадвика мигом передалось Резерфорду. «Я заметил на его лице растущее удивление», — вспоминал потом Чадвик.
Резерфорд запальчиво воскликнул:
— Я не верю этому!
— Не верите их наблюдениям?
— Наблюдениям верю. Объяснению — нет! Что-то тут не так.
— И я сомневаюсь в их истолковании своих опытов, — быстро сказал Чадвик, — и немедленно приготовлю проверку.
Наэлектризованный известием из Парижа, Чадвик срочно поставил свой эксперимент. «Я был уверен, что здесь нечто новое и незнакомое. Несколько дней напряженной работы оказалось достаточно, чтобы показать, что эти странные эффекты обязаны своим происхождением нейтральной частице; мне удалось также измерить ее массу. Нейтрон, существование которого предположил Резерфорд в 1920 году, наконец обнаружил себя».
Не один Чадвик усомнился в правильности объяснений супругами Жолио-Кюри их опытов. Нам теперь известно, что в те же январские дни 1932 года безвременно и загадочно погибший итальянский физик Этторе Майорана сказал, покачав головой, своему другу Эдоардо Амальди:
«Парижане не понимают, в чем тут дело. Они наблюдают, вероятно, протоны отдачи, создаваемые нейтральными частицами».
Как бы то ни было, Чадвик первым обнаружил нейтроны и уже 17 февраля 1932 года напечатал об этом в «Нейчур». Двенадцатилетняя погоня за призраком, блуждавшим в стенах Кавендишской лаборатории, завершилась наконец удачей. Загадочные эффекты получили объяснение без покушений на законы сохранения энергии и количества движения. К числу основных кирпичиков мироздания — протону и электрону — присоединился нейтрон. Уже это одно ознаменовало огромный успех. Реальный успех был еще больше, но никто еще в тот момент не мог предугадать всего его величия. Начиналась новая глава в физике, был сделан шаг к раскрытию тайны атомной энергии, к овладению ее исполинским могуществом.
Не ограничиваясь заметкой в журнале, Чадвик, как и Жолио, написал о своем великом открытии нескольким крупным физикам мира, в самые известные физические институты.
Среди получивших его письмо снова был академик Иоффе.
4. Сражение на берегах великой реки Лопани
Иоффе был польщен и взволнован.