на Мици Харканьи, в которую был влюблен с детства. Кроме того, он написал важную статью. Летом 1934 года, уже более известным ученым, он вернулся в Лондон вместе с Мици и снова стал читать лекции в Университетском колледже. Предполагая остаться в Англии, перед самым Рождеством Теллеры подписали договор об аренде уютной трехкомнатной квартиры на девятилетний срок.
В январе Теллер получил два предложения работы, одно из которых заставило его изменить свои планы. Первое было из Принстона – должность лектора. Второе пришло от Гамова: профессорская кафедра в Университете Джорджа Вашингтона. Университет хотел усилить свой физический факультет; Гамову не хватало общения, а живость Теллера ему нравилась.
Теллеру было двадцать шесть лет; он только что женился. Он совершенно не был уверен, что хочет жить в Соединенных Штатах, но отказываться от профессорской должности было бы неразумно. Его жена нашла, кому пересдать квартиру. Государственный департамент США отказал им во внеочередной визе, так как преподавательский стаж Теллера составлял всего один год – время, проведенное в Копенгагене, не считалось, так как он получал стипендию, – а требовалось два. Однако Теллер не попытался получить визу по квоте, выделенной для эмиграции из Венгрии, так как предполагал, что эта квота уже выбрана. На самом деле в ней еще оставались свободные места. В августе 1935 года Теллеры пересекли Атлантику вслед за Гамовыми.
7 октября Нильс Бор отмечал свое пятидесятилетие. «В те дни казалось, что Бор находится в полном расцвете сил, как физических, так и умственных, – отмечает Отто Фриш. – Когда он взлетал по крутой лестнице [института], перепрыгивая через ступеньки, лишь немногим из нас, молодежи, удавалось не отставать от него. Покой библиотеки часто нарушался энергичными партиями в пинг-понг, и, насколько я помню, я ни разу не смог выиграть у Бора»[995]. Дьёрдь де Хевеши организовал кампанию по сбору средств в честь юбилея ведущего физика Дании; датчане собрали 100 000 крон, чтобы купить Бору в подарок 0,6 грамма радия. Де Хевеши разделил жидкий раствор радия на шесть равных частей, смешал каждую из них с порошком бериллия и высушил, получив таким образом шесть мощных источников нейтронов. Он прикрепил их к концам длинных стержней и спрятал в сухой колодец в подвале института, выкопанный когда-то в качестве защищенного от вибрации места установки спектрографа.
Как вспоминает Стефан Розенталь, институтская ежегодная рождественская вечеринка по-прежнему проводилась в зале с колодцем: «Крышка колодца служила столом, в середине стояла рождественская елка, и все сотрудники, от директора до самого младшего ученика из мастерских, собирались вокруг и получали скромное угощение, пиво с сосисками. Во время праздника Нильс Бор обычно произносил речь, в которой он давал что-то вроде обзора прошедшего года»[996]. Надежно спрятанные под сосисками, упакованные в четырехлитровую флягу сероуглерода, нейтронные источники беззвучно превращали серу в радиоактивный фосфор для биологических исследований де Хевеши с использованием радиоизотопов.
К этому времени Бор стал благодаря своей работе национальным героем и заслужил непреходящую благодарность беженцев своей помощью; но, кроме того, его постигло личное несчастье. В 1932 году Датская академия предоставила ему в пожизненное бесплатное пользование датский «Дом почета», дворец в помпейском стиле, исходно построенный для основателя пивоварен Карлсберга и ставший потом местом жительства самых выдающихся граждан Дании (до Бора в нем жил полярный исследователь Кнуд Расмуссен). В институте к тому времени уже был построен скромный директорский дом, но Боры жили в нем вместе с пятью прекрасными сыновьями. Они переехали в дом при пивоварне, самое престижное жилище в Дании после королевского дворца.
Два года спустя трагически погиб старший сын Боров, девятнадцатилетний Кристиан. Когда отец, сын и два их друга ходили под парусом в Эресунне, морском проливе между Данией и Швецией, внезапно налетел шквал. Кристиан «утонул, упав за борт яхты в очень бурном море, – сообщает Роберт Оппенгеймер, – и Бор продолжал искать его до самой темноты»[997]. Но Эресунн – холодный пролив. На некоторое время Бор замкнулся в своем горе. Хаос, наступивший с появлением беженцев, и связанная с ним изнурительная работа помогли ему выйти из этого состояния.
Все сотрудники института увлеченно следили за нейтронными экспериментами Ферми. Фриш, единственный из присутствовавших физиков знакомый с итальянцем, переводил вслух каждую из его статей, как только приходил очередной номер Ricerca Scientifica. Копенгагенская группа не могла понять, почему медленные нейтроны воздействуют на одни элементы сильнее, чем на другие; в соответствии с одночастичной моделью ядра даже медленный нейтрон должен был почти всегда пролетать сквозь ядро насквозь, без какого-либо захвата.
Ханс Бете написал в Корнелле статью с расчетами вероятности захвата нейтронов. Его результаты резко противоречили наблюдениям. Фриш вспоминает проходивший в 1935 году в Копенгагене коллоквиум, на котором кто-то делал доклад по статье Бете:
На этот раз Бор все время перебивал докладчика, и я начал удивляться, с некоторым даже раздражением, почему он не дает тому закончить доклад. Затем Бор внезапно остановился на полуслове и сел с совершенно помертвевшим лицом. Мы смотрели на него в течение нескольких секунд, постепенно начиная волноваться. Не заболел ли он? Но потом он внезапно встал и сказал с извиняющейся улыбкой: «Теперь я все понял»[998].
Что именно Бор понял относительно устройства ядра, стало ясно из его эпохальной лекции, прочитанной в Датской академии 27 января 1936 года и опубликованной впоследствии в Nature. В работе «Захват нейтрона и строение ядра»[999] явление захвата нейтронов послужило основой для новой модели ядра; как и в случае с планетарной моделью атома Резерфорда, Бор предлагал радикальные изменения теории, опираясь на надежные экспериментальные данные.
Он представил себе ядро не в виде единой частицы, а составленным из плотно упакованных протонов и нейтронов (для частиц, составляющих ядро, используют еще общее название «нуклоны»). Нейтрон, попадающий в такое заполненное частицами ядро, не может пролететь его насквозь; он сталкивается с ближайшим нуклоном, теряет свою кинетическую энергию (как разбивающий бильярдный шар в начале партии) и оказывается захвачен сильным взаимодействием, которое удерживает ядро от распада. Энергия, поступившая от нейтрона, приводит в движение близлежащие нуклоны; они, в свою очередь, сталкиваются с нуклонами, расположенными дальше; в результате получается более возбужденное, «более горячее» ядро, ни один из индивидуальных компонентов которого не может, однако, быстро получить достаточной энергии для преодоления электрического барьера и выхода из ядра. Если ядро избавляется затем от избыточной энергии, испуская фотон гамма-излучения, то есть «остывает», то ни один из его нуклонов не может накопить достаточной энергии для вылета. В итоге, как уже доказали эксперименты Ферми, образуется более тяжелый изотоп того элемента, который был подвергнут бомбардировке.
При более сильном обстреле ядра[1000], полагал Бор, энергия по-прежнему будет распределяться по всему составному ядру, образованному в результате захвата. Последующая повторная концентрация энергии может позволить ядру испустить несколько заряженных или незаряженных частиц. Бору казалось, что его модель составного ядра не сулит ничего хорошего с точки зрения обуздания ядерной энергии:
В случае еще более сильных соударений с частицами, обладающими энергией порядка тысячи миллионов вольт, следует даже ожидать, что столкновение может вызвать взрыв всего ядра. Однако следует учитывать не только то обстоятельство, что такие энергии, разумеется, остаются пока далеко за гранью экспериментальных возможностей, но и тот очевидный факт, что подобные эффекты вряд ли приблизят нас к решению интенсивно обсуждаемой задачи высвобождения ядерной энергии в практических целях. Более того, чем больше мы узнаем о ядерных реакциях, тем более отдаленным кажется достижение этой цели[1001].
Таким образом, к середине 1930-х годов три самых самобытных из живших в это время физиков высказали свое мнение по вопросу использования ядерной энергии. Резерфорд назвал его миражом; Эйнштейн сравнил его со стрельбой по редким птицам в темноте; Бор считал, что его решение отдаляется прямо пропорционально объему наших знаний. Хотя их скепсис кажется менее проницательным, чем энтузиазм Сциларда, они имели более четкое представление об имевшихся шансах. Самые важные черты будущего всегда остаются непредвиденными. Эти люди были достаточно опытны, чтобы не предаваться мечтаниям.
Хотя в своей лекции Бор предпочел ограничиться общими принципами, у него уже была наготове математическая модель, позволявшая проследить «следствия из изложенных здесь общих рассуждений»[1002]. В следующем году, 1937-м, он опубликовал описание этой модели. Опираясь еще на свою диссертационную работу по поверхностному натяжению текучих сред, он демонстрировал преимущества рассмотрения атомного ядра в виде капли жидкости[1003].
Стремление молекул к слипанию создает в жидкости «оболочку» поверхностного натяжения. Поэтому падающая дождевая капля округляется до миниатюрного правильного шара. Но воздействие на каплю жидкости любой силы деформирует этот шар (представьте себе колебания подброшенного в воздух и пойманного воздушного шарика, наполненного водой). Поверхностное натяжение и деформирующие силы вступают в сложное противодействие друг другу; молекулы жидкости сталкиваются и разлетаются; капля колеблется и меняет форму. В конце концов добавленная энергия рассеивается в форме тепла, и капля снова стабилизируется.