Медленные нейтроны, бомбардируя самый тяжелый из естественных элементов — уран, порождали барий — элемент, почти вдвое более легкий! Атомы урана рвались на части!
Конец недели и начало следующей ознаменовались для Гана не только эпохальным открытием, в эти же дни на его долю выпало пережить немало неприятностей и унижений. Он взялся устроить дела уехавшей Лизы Мейтнер, и для этого понадобилось побывать в налоговом управлении в Берлине, а в понедельник утром обратиться к Карлу Бошу, президенту Института кайзера Вильгельма, с просьбой помочь передать квартиру Лизы профессору Маттауху, ведущему венскому физику, которого Отто Ган пригласил заменить Лизу Мейтнер.
Да… время было тяжелым. Как раз тогда берлинские власти открыли выставку «Бродячий еврей», и Гану стало известно, что и ему там выделили место: кто-то постарался напакостить. Расчет был верный — начальство перепугалось. Удивляться, однако, не приходилось: и выставка, и перепуганное начальство были знамениями времени.
Закончив в конце концов хлопоты и переговорив с Бошем, Ган отправился в Берлин-Далем, в лабораторию, где его с нетерпением ждал Штрассман. В тот же день они поставили еще один опыт. Такой же, как и предыдущий, но на сей раз для выяснения сущности второй группы неопознанных изотопов, которые выделялись из первичного раствора лантаном.
А когда вещества были выделены и началось измерение периодов полураспада, Ган в промежутках между записью показаний счетчика Гейгера писал подробное послание Лизе Мейтнер, с которой бок о бок проработал более тридцати лет и которой пришлось оставить дело всего лишь за несколько месяцев до величайшего успеха.
Письмо было датировано так: «Понедельник, 19-го, вечер, лаборатория».
Человек обязательный, Ган начал отчетом о своих попытках урегулировать дела Лизы и лишь затем перешел к тому, что более всего интересовало их обоих:
«И в это же время мы со Штрассманом неустанно трудились — со всем напряжением, на какое способны, — над урановыми веществами. Нам помогали фрейлейн Либер и фрейлейн Боне. Сейчас, когда я пишу эти строки, уже одиннадцать часов. В четверть двенадцатого возвратится Штрассман, и, вероятно, я смогу отправиться домой. Суть заключается в том, что мы узнали о «радиевых изотопах» столь странные вещи, что пока решаемся рассказать их только Вам. Мы с абсолютной точностью измерили периоды полураспада трех изотопов. Мы узнали, что они могут быть отделены от всех элементов, за исключением бария; все процессы идут как полагается, но есть одно поистине странное совпадение — метод фракционной кристаллизации не работает. Наш «радиевый изотоп» ведет себя точно так же, как и сам барий».
Затем Ган подробно перечислил все проведенные опыты, включая и опыты с намеренным введением индикатора, и перешел к рассказу о том, как они безуспешно пытались повысить концентрацию искусственных радиевых изотопов, несмотря на то, что концентрация индикатора — истинного изотопа радия — неуклонно повышалась от фракции к фракции. «В этом многозначительном совпадении, — Ган снова написал о нем, — вероятно, и кроется вся суть. Но мы стараемся удержаться от ужасающего вывода, что наши «радиевые изотопы» ведут себя не как радий, а ведут себя как барий». Штрассман был согласен с Ганом, он тоже считал возможным сообщить об открытии только Мейтнер, и они оба надеялись, что, быть может, именно ей, физику, удастся найти всему этому «какое-нибудь хитроумное объяснение», не противоречащее теории. «Мы оба отлично знаем, что уран в действительности не может расщепляться до бария. Но теперь мы собираемся выяснить, ведут ли себя «активные изотопы», как актиний, или же они подобны лантану. Это очень тонкий эксперимент. Но мы должны узнать истину!»
Заканчивая письмо, Ган еще раз попросил Мейтнер подумать, есть ли вообще хоть какая-нибудь возможность объяснить их результаты на основании известных законов физики, и со свойственными ему широтой и благородством на случай ее согласия предлагал опубликовать работу за подписями всех троих. «А теперь мне пора к моим счетчикам», — закончил он письмо. Он опустил его в почтовый ящик той же ночью.
Подоспело время рождественских каникул. Во вторник в Институте кайзера Вильгельма должен был состояться ежегодный рождественский вечер. Настроение у Гана было безрадостным, он вспоминал лучшие времена, когда даже в кошмарном сне не могла бы примерещиться выставка «Бродячий еврей» и ничто не мешало Лизе жить безбоязненно в Берлине, работать и посещать рождественские вечера. Думал Ган и о работе, об «интереснейших кривых», которые они со Штрассманом получили на основании опытов, и о том, что им следует как можно скорее написать о своих открытиях, успеть сделать это еще до закрытия Института на рождественские каникулы.
В течение следующих двух дней им удалось закончить вторую часть опытов. Мнимый актиний оказался изотопом лантана — элемента, который, подобно барию, был почти вдвое легче урана.
А 22 декабря 1938 года Ган и Штрассман с лихорадочной поспешностью писали отчет об опознании ими изотопов, выделенных в первой части опытов.
«Не подлежит сомнению, что все элементы, за исключением радия и бария, отпадают. Как химики, мы обязаны заявить, что новые изотопы не являются радием, они являются изотопами бария».
Однако их приговор «противоречил всем известным законам физики», и два радиохимика, вынесшие его, все еще страшились признать его безоговорочную справедливость. Но тем не менее они отчаянно торопились. Они сделали все возможное для скорейшей публикации своего отчета. Ган позвонил своему старому приятелю Паулю Розбауду, редактору научного журнала «Натур-виссеншафтен». Он примчался в институт в тот же вечер, и это было совершенно кстати — еще просыхали последние строки статьи, в которой по существу была доказана возможность расщепления ядер урана.
Надо отдать справедливость Розбауду: он мгновенно оценил всю важность статьи. И хотя номер журнала уже был подготовлен к печати, Розбауд приказал снять одну из статей и вместо нее поместить работу Гана и Штрассмана, указав дату получения — 22 декабря 1938 года. Это был самый короткий день в году, день зимнего солнцестояния. В Европе, во всем северном полушарии царила глубокая зима. Когда в Швецию к Лизе Мейтнер пришло взбудораженное письмо Гана, уже наступили рождественские каникулы и у нее гостил племянник — доктор Отто Фриш, работавший в знаменитой Копенгагенской лаборатории Нильса Бора.
Мейтнер читала письмо со смешанным чувством захватывающего интереса и сомнения. Неужели химики такого калибра, как Ган и Штрассман, допустили ошибку? Вряд ли это было возможно. И хотя письмо было доверительным, она все же не удержалась и пересказала его содержание племяннику. Но он не сразу воспринял, что пыталась втолковать ему Мейтнер. Он был слишком увлечен собственными планами постройки огромного магнита для предстоящих исследований.
Ответ Лизы Мейтнер был очень осторожным, но в то же время она поздравляла Гана:
«Ваши результаты действительно обескураживают — процесс, в котором медленные нейтроны приводят к образованию бария?!… Сейчас мне представляется весьма затруднительным принять существование столь радикального распада, но нам уже приходилось переживать столько неожиданностей в ядерной физике, что никто не вправе исключать новые, просто сказав: этого не может быть!»
Все же Фриш вскоре понял всю важность сообщенного ему Лизой. И они совместно пересмотрели капельную модель атомного ядра, предложенную Бором двумя годами ранее. По воззрениям Бора, ядро под воздействием слабых сил сохраняет свою устойчивость благодаря поверхностному натяжению. Однако этому вовсе не противоречило, что ядро атома урана вследствие большого положительного заряда может уже само по себе находиться на пределе устойчивости. В таком случае захват лишнего нейтрона, даже с очень малой энергией, приводил бы к тому, что ядро атома урана должно стать совсем нестабильным, принять форму растянутой капли и в конце концов разорваться на две меньшие «капельки», то есть на два меньших ядра примерно равных размеров. При этом заряды новых ядер естественно останутся положительными, и ядра начнут с силой отталкиваться друг от друга. Расчеты показывали, что в единичном акте расщепления атома должна высвобождаться огромная энергия — около 200 миллионов электронвольт, то есть столько, сколько потребуется, чтобы подбросить песчинку на заметную высоту.