Пионеры атомного века (Великие исследователи от Максвелла до Гейзенберга) - Фридрих Гернек

В 1907 году после того, как Отто Ган снова возвратился в Германию, Эрнст Резерфорд последовал приглашению в Манчестер. За 12 лет, которые он там провел, он стал центром кружка выдающихся учеников и сотрудников. Самым известным из них был, несомненно, Нильс Бор, в течение многих лет работавший под руководством Резерфорда и навсегда сохранивший благодарность своему великому учителю. Здесь следует упомянуть и высокоодаренного физика Генри Мозли, погибшего в 1915 году в боях под Галлиполи в возрасте 28 лет, и Георга фон Хевеши.

В 1908 году Резерфорду была присуждена Нобелевская премия по химии. Но самое значительное свое открытие Резерфорд сделал в 1919 году при облучении азота альфа-частицами очень сильного радиевого препарата, то есть при "обстреле" быстро движущимися ядрами гелия. Незначительная часть азота переходила при этом в следующий элемент - кислород, причем гелий исчезал и излучался протон, ядро водорода.

Эта обменная реакция (превращение азота воздуха при помощи гелия в кислород и водород) была первым искусственным превращением элементов, тем искусственным превращением одного химического элемента в другой, которого безуспешно добивались в течение столетий, хотя полученные результаты еще не позволяли произвести взвешивание. Началась эра современной алхимии, век управляемых человеком внутриатомных превращений.

В этом же году Резерфорд был приглашен в Кембридж, чтобы стать преемником своего учителя Дж.Дж. Томсона в Кавендишской лаборатории. Встав во главе лаборатории, он успешно продолжил ее славные традиции.

Резерфорд вновь показал себя прирожденным руководителем. Он создал такой коллектив научных работников, о котором Максвелл, основатель Кавендишской лаборатории, мог только мечтать. При выборе сотрудников у него оказывалась очень счастливая рука. При его непосредственном участии и под его руководством были достигнуты существенные результаты в области ядерной физики. "Совершенно новые огромные знания" в исследовании радия, по словам Гана, "почти все исходили вначале от Резерфорда и его школы".

К числу учеников Резерфорда, кроме уже названных, принадлежали всемирно известные физики: Астон, создатель масс-спектрографа, Блэккет, открывший позитрон, а также Чедвик, известный своими работами с космическими лучами и открытием нейтрона, Коккрофт, которому удалось расщепить литий путем обстрела протонами, Гейгер, изобретатель счетчика частиц, и Капица, выдающийся советский исследователь, известный своими достижениями во многих областях физики и физической химии. Резерфорд сам вплоть до своей смерти (1937) был деятельным участником всех исследований.

К этому великолепному экспериментатору и организатору научных исследований осенью 1915 года пришел учиться молодой Отто Ган. "Для пополнения моих очень скудных знаний по радиоактивности, - писал он в воспоминаниях, - я поехал в Канаду к профессору Резерфорду, к лучшему наставнику в этой новой области. Все здесь было настолько ново, что открытия делать было нетрудно. Три еще недостаточно исследованных ряда радиоактивного распада могли быть заполнены после нахождения следующих активных "элементов"".

За время своего пребывания в Монреале Отто Ган основательно познакомился с известными тогда закономерностями радиоактивных процессов и мог теперь свободно пользоваться всеми экспериментальными методами, разработанными Резерфордом, в частности, для исследования альфа-лучей.

Молодой коллега, сообщивший Резерфорду о своем открытии радиотория, вначале был принят им весьма сдержанно. Опытный и зрелый исследователь, Резерфорд, как и Рентген, питал некоторое в известной мере обоснованное недоверие ко всем "сенсационным открытиям" и ко всем молодым ученым, которые жаждали открыть новое явление в природе или, подобно Гану, новый элемент. Тем более в этом случае, когда знакомый Резерфорда, известный исследователь радия Болтвуд, встретил саркастическим замечанием сообщение об открытии Гана.

Однако после довольно продолжительной беседы с Ганом Резерфорд в тот же день убедился, что этот немецкий химик очень аккуратен и самокритичен в работе и что в случае с радиоторием действительно трудно дать иное объяснение, чем то, какое он дал. При тогдашнем состоянии науки радиоторий следовало рассматривать как новый элемент.

В Монреале Гану посчастливилось сделать еще одно открытие. Он нашел новый продукт преобразования актиния, радиоактивного элемента, с которым он работал еще у Рамзая. Он назвал его "радиоактинием". Резерфорд попытался вначале поставить под сомнение и это открытие. Но Гану удалось убедить его и, как он сам говорил, "отомстить" Резерфорд, не хотевший верить в радиоторий, открытый Ганом в лаборатории Рамзая, должен был теперь поверить в существование того, что до сих пор оставалось незамеченным в его собственной лаборатории. В автобиографии Отто Ган подчеркивал, сколь простыми средствами можно было достичь в те годы значительных экспериментальных результатов. "Если сравнить с более поздними временами, писал он, - то лабораторное оборудование было очень простым. Электроскопы для бета- и гамма-лучей мы изготовляли из большой консервной или другой жестяной банки, на которой укрепляли меньшую коробку, из-под табака или сигарет. Изоляция стержня осуществлялась серой, так как тогда у нас еще не было янтаря".

Во время опытов с альфа-лучами Резерфорд выкачивал воздух из приборов с помощью старинного насоса. Исследуемый радиоактивный осадок часто в основном уже распадался, прежде чем достигался достаточной вакуум. Но, как писал Ган, и тогда можно было "даже при этих примитивных средствах легко переживать радость первооткрывателя".

Электроскоп из консервной банки и позднее (в известной степени) остался идеалом Отто Гана. Он не любил сложные, ненадежные опытные установки и свои самые значительные открытия делал с помощью приборов, которые напоминали скорее о временах Фарадея, а не о преддверии атомного века.

Личность своего учителя, Ган образно описал в автобиографии: "В Монреале Резерфорд был повсеместно и без всякой зависти признан руководителем научных исследований. Как-то на одном коллоквиуме, проводимом совместно с химиками, после окончания доклада на чисто химическую тему, Резерфорд сделал какое-то короткое замечание, однако затем, забыв о повестке дня, в обычной для него вдохновенной манере вдруг стал докладывать о своих последних опытах со столь любимыми им альфа-лучами. После этого все другое было забыто". Вдохновенность и неукротимая работоспособность Резерфорда передавались всем сотрудникам; работа в институте продолжалась чаще всего до позднего вечера. Даже во время вечерних приемов в доме Резерфорда разговоры велись исключительно на узкоспециальные темы: к сожалению жены Резерфорда, игре которой на фортепьяно уделялось из-за этого меньше внимания. Своему внешнему виду Резерфорд не придавал особого значения Когда однажды в его лаборатории появился фоторепортер для того, чтобы сфотографировать известного исследователя радия для английского еженедельника "Нейче", Гану пришлось одолжить учителю свои фальшивые манжеты, чтобы он выглядел несколько респектабельней. Третьим снимком фотограф остался доволен: манжеты Гана попали в кадр "во всем их великолепии". Так, в 1906 году, пишет Ган, он испытал гордость и удовлетворение от того, что по крайней мере его манжеты можно было увидеть на фотографии в уважаемом английском журнале.

По свидетельству Лизы Мейтнер, Отто Ган даже спустя несколько десятилетий с удовольствием рассказывал о своей работе у Резерфорда, настолько этот год был для него плодотворным. Ученик и учитель во многих отношениях "хорошо подходили друг к другу". Гениальная способность Резерфорда разрешать глубокие проблемы с помощью простейших средств и постоянно видеть связь полученных экспериментальных результатов со всей областью исследования, включать их в целое, отвечала научным склонностям Гана.

В лаборатории Резерфорда и под влиянием его исследовательской одержимости Ган вырос как ученый и теперь с успехом мог самостоятельно заняться радиоактивностью. Вместе с Резерфордом он осуществил ряд исследований альфа-лучей, результаты которых освещались в совместных публикациях.

Теперь Отто Ган отчетливо представлял себе цель: он хотел посвятить себя исключительно исследованиям радия. Он написал на завод письмо с отказом и поздней осенью 1906 года переехал в Берлин для того, чтобы возобновить свои исследования в Химическом институте университета.

На первом этаже только что построенного здания института на Гессенской улице Эмиль Фишер показал гостю помещение, которое служило столярной мастерской, однако не использовалось. На месте убранного верстака, "главного украшения", как писал Ган, установили длинный дубовый стол, на котором можно было разместить измерительные приборы; простой письменный стол и несколько стульев завершили обстановку. Электроскопы, место которых лишь много позже занял счетчик Гейгера - Мюллера, Ган изготовлял сам, руководствуясь опытом, приобретенном в лаборатории Резерфорда.