Изомеры могут быть получены либо в ядерных реакциях, либо в радиоактивных распадах. Бруно Понтекорво выбирает индуцированные медленными нейтронами реакции, которые он хорошо знает. В качестве мишени он использует родий, который, как и бром, является хорошим кандидатом для такого исследования. Выбор обусловлен причиной чисто сентиментальной. В Риме он работал над радиоактивностью родия, индуцированной нейтронной бомбардировкой, причем эта радиоактивность служила индикатором нейтронов. Бруно Понтекорво обнаружил два периода полураспада — 44 с и 4,2 мин (позже он расскажет, что пробежал по меньшей мере 100 км с радиоактивным родием).
С помощью «рудиментарного» метода измерения поглощения и простой установки (источники нейтронов Rn + Be, тонкие мишени из родия и тонкостенные гейгеровские счетчики) он установил, что мягкая компонента обусловлена излучением от внутренней конверсии, сопровождающей переход изомерного состояния в основное состояние родия с периодом полураспада 4,2 мин, тогда как период полураспада 44 с соответствует β-распаду 104Rh с переходом в основное состояние 104Pd.
В этом исследовании родия Бруно Понтекорво думал использовать кадмий в качестве подложки источника. Он знал, что бомбардировка кадмия медленными нейтронами не приводит к интенсивной радиоактивности. В то же время подготовительные эксперименты, в которых можно было наблюдать очень мягкое излучение, показали, что при бомбардировке быстрыми нейтронами кадмиевая подложка становилась радиоактивной с периодом полураспада T = 50 мин. Как показал химический анализ, проведенный вместе с М. Доде, эта радиоактивность была обусловлена изотопом кадмия. Испускаемое излучение было приписано β-стабильному изотопу кадмия, причем этот изотоп получался не путем захвата нейтрона, а в реакции (n, nγ) без захвата быстрых нейтронов. Эта реакция была известна Бруно Понтекорво еще со времени его работы в Риме, когда он изучал неупругое рассеяние быстрых нейтронов в свинце. Совместно с М. Доде он представляет работу «О радиоэлементе, образованном в кадмии под воздействием быстрых нейтронов».
Это был первый пример изомера, возбужденного быстрыми нейтронами.
Ядерная фосфоресценция
Бруно Понтекорво предположил, что другим способом получения β-стабильных изомеров может служить облучение мишени рентгеновскими лучами, энергетический спектр которых непрерывен, но с энергией ниже порога развала ядра; тогда трансмутация ядра мишени невозможна и не происходит рождения радиоактивных изотопов, излучение которых мешало бы наблюдению мягких электронов. В таком случае эксперимент является более «чистым». Высокие уровни ядра возбуждаются чем-то вроде ядерной «флюоресценции», и испускание «флюоресцентных» γ-лучей может оставить ядро в метастабильном состоянии, которое детектируется по излучению, сопровождающему изомерный переход.
В 1939 г. вместе с А. Лазаром он ставит эксперимент в лаборатории атомного синтеза в Иври, руководимой Ф. Жолио-Кюри. Используется рентгеновская трубка типа Браша — Ланге с энергией около 3 МэВ. Облучая индиевую фольгу, они получают β-стабильный изомер 115In с периодом полураспада 4 часа.
Мечта Бруно Понтекорво исполнилась: эффект открыт, получены возбужденные состояния других элементов. Этот эффект очень понравился Фредерику Жолио-Кюри, и он дает ему название «ядерной фосфоресценции». Бруно Понтекорво представляет в Академию наук работу «Ядерная изомерия, образованная рентгеновскими лучами непрерывного спектра».
Он посылает эту статью Э. Ферми, своему первому учителю, который только что получил Нобелевскую премию и находится в США. В ответ Э. Ферми присылает ему свои «горячие поздравления в связи с блестящими результатами этого исследования», что доставляет Бруно Понтекорво большое удовольствие: он ведь был убежден, что если Ферми и испытывает к нему некоторое уважение, то исключительно как к специалисту по теннису.
За работы по ядерной изомерии Б. Понтекорво удостоен премии Карнеги — Кюри. В статье, опубликованной в журнале «Nature», он дает оценку этим исследованиям.
Работы, сделанные в Париже, ярко характеризуют стиль Бруно Понтекорво: культура, элегантность, динамизм, но также жизнерадостность и юмор. Он любил — и с какой серьезностью! — придумывать и осуществлять эксперименты и в то же время, по его собственному выражению, обожал «заниматься альпинизмом, быстро забираясь на верхушку очень высокого импульсного генератора».
Друзья в Париже
В Париже у Бруно Понтекорво завязывается крепкая дружба в первую очередь с супругами Жолио-Кюри, а также со многими другими: молодым Полем Эренфестом, Робером Валеном, Бертраном Гольдшмидтом и Пьером Оже (с двумя последними он встретится в Чок-Ривере[30] в 1942 г.). Все сохранят к нему искренние дружеские чувства и будут часто вспоминать о нем, говоря: «Ни с кем в жизни я так не смеялся, как с Бруно». Бруно Понтекорво также навсегда останется преданным другом.
Итак, Париж — блестящий период его научной жизни. Но не только. Именно в этом городе, который он всегда находил «таким симпатичным», определилась его судьба, его назначение. Именно здесь он, молодой блестящий итальянец, влюбленный в физику и в теннис, посвящает себя идеалам гуманизма. Этим идеалам он останется верным навсегда. Именно в Париже он женился на молодой шведке Марианне Нордблом, в Париже родился первый из трех сыновей — Джиль.
В период с 1936 по 1940 г. международная обстановка была тревожной. В окружении Жолио-Кюри и особенно рядом со своими итальянскими друзьями, политическими эмигрантами, Бруно Понтекорво не мог оставаться пассивным перед грозной опасностью фашизма.
В июне 1940 г. Франция оккупирована немцами. Семья Понтекорво вынуждена покинуть Париж. Это — массовое бегство, исход. Молодой Бруно Понтекорво, гуманист, пацифист, идет навстречу своей судьбе, которую он связывает с будущим мира.
Связи после 1944 г
После окончания Второй мировой войны Бруно Понтекорво возобновляет контакты с Фредериком Жолио-Кюри. Они обмениваются письмами.
В сентябре 1945 г. из Монреаля, где он работает в Государственном комитете по исследованиям, Бруно Понтекорво пишет:
«Дорогой господин Жолио,
…Я только что принял господина Бутри, который передал мне ваше предложение приехать к вам работать сейчас. Как вы знаете, я очень люблю работать с вами и в Париже, и я надеюсь, что в будущем мне представится возможность поработать в Париже. Но сейчас мне нельзя покинуть лабораторию в Монреале, потому что я участвую в работе, которую хочу и должен закончить. В любом случае благодарю вас за столь лестное приглашение и надеюсь, я повторяю, что в будущем смогу поработать в Париже…».
Фредерик Жолио-Кюри, верховный комиссар по атомной энергии, пишет ему 20 февраля 1946 г.:
«…Таким образом, мы надеемся когда-нибудь снова увидеть вас, и смею вас заверить, что вы оставили здесь чувства глубокой симпатии, и каждый из нас высоко ценит ваши моральные и научные качества…».
Затем 27 апреля 1946 г.:
«…Я часто думал о вас и о том удовольствии, которое доставляло мне ваше присутствие в лаборатории Коллеж де Франс… Мы были бы рады видеть вас в нашей группе, как и раньше, в Коллеж де Франс в удобное для вас время. Могу заверить, что вы оставили здесь самые приятные воспоминания и что для меня было бы большой радостью снова работать с вами…».
20 мая 1946 г. Бруно Понтекорво пишет снова:
«…Я поздравляю вас и ваших коллег с успехом, а также с тем, что вы хотите работать только в том направлении ядерной науки, которое идет на благо человечества. Все физики хотели бы, чтобы быстрее исчезли научные секреты и барьеры. Я благодарю вас также за столь приятные слова, сказанные в мой адрес; как вы знаете, у меня сохранились самые лучшие воспоминания о времени, которое я провел в Париже, работая в вашей лаборатории, и я рассматриваю как большую привилегию возможность снова поработать в Париже. В настоящее время я еще очень занят работой в Канаде и Англии…».
Визит в лабораторию
В 1949 г. Бруно Понтекорво посетил лабораторию Ф. Жолио-Кюри. Он провел семинар, и там я впервые увидела человека, о котором все, кто знал его, вспоминали с восторгом и которого Ф. Жолио-Кюри называл своим лучшим учеником. Он рассказывал о захвате K-мезона аргоном-37, без бумажек, очень сосредоточенно, целиком погруженный в тему семинара. Он быстро ходил взад-вперед в столь характерной для него манере.
Да, культура и элегантность — качества, свойственные Бруно Понтекорво. Я не знала тогда важности K-захвата аргоном-37 и метода, изобретенного Бруно Понтекорво для детектирования нейтрино, которым он посвятит большую часть своего научного творчества и для которых он откроет так много способов исследования. Немного позднее, в воскресенье, в Со[31] у Ирэн и Фредерика Жолио-Кюри я снова увидела Бруно Понтекорво с женой Марианной. Было много гостей, он разговаривал с друзьями, но также, с самым серьезным видом и ласково, с маленькими детьми, которым он показывал, как умеет «клаксонить» с помощью ладоней.
Тогда я еще не знала, что 9 лет спустя, в 1958 г., Фредерик Жолио-Кюри отправит меня на восемь месяцев в Дубну, в Лабораторию ядерных проблем. В нашей лаборатории мы начали интересоваться физикой элементарных частиц, и надо было войти в курс того, что происходило в крупных центрах вокруг больших ускорителей. Спасибо Венедикту Петровичу Джелепову, директору Лаборатории ядерных проблем, что он решил направить меня в группу Бруно Понтекорво.
Возможно, именно из-за того, что я приехала из Парижа, из той лаборатории, где он был счастлив, Бруно Понтекорво сделал все, чтобы наше пребывание прошло как можно лучше. Я говорю «наше», потому что приехала в Дубну со своей дочерью Анн, которой тогда было пять лет. Здесь я узнала, что культура и элегантность Бруно Понтекорво сочетается с исключительными человеческими качествами (не говорили ли его родители, что Бруно самый добрый из их детей!).