Неизменный дождь барабанил по поезду, уносившему Мари и Еву на юг, в Испанию, в апреле 1931 года. Они мало что видели из проносившихся за окном пейзажей, зато развлекали себя беседой с физиком Бласом Кабрерой из Мадридского университета – и его спутником, который травил байки о путешествиях по миру на цеппелине, – пока не пересекли Пиренеи, и небеса над их головами прояснились.
«Когда мы прибыли на вокзал в Мадриде, – писала Мари Ирен, – нас тепло встретили чудесным букетом красных гвоздик, а потом мы упали замертво в наших комнатах в женской резиденции и едва не замерзли до смерти, поскольку обогреватель не работал». Текущий момент, добавляла она, застал ее «рядом с горячим радиатором и без дрожи», и она надеялась избежать второй ночи дурного сна, омраченного кошмарами: «Мне снилось, что я тайно бежала в Мадрид, и осознав, что наделала и какие неудобства это причинит, отчаянно пыталась вернуться».
Ева добавила в постскриптуме собственный цветистый рассказ о той холодной ночи: «Я вопила, крушила мебель и совершала всяческие военные действия, пока кто-то, наконец, не включил отопление».
Изобилие солнца на следующий день, обед с мадам Кабрерой и тур по физическим лабораториям постарались согреть сердца путешественниц. Естественно, от Евы не ожидалось такой помощи в научных демонстрациях, как от Ирен, она должна была просто сопровождать мать на протяжении серии лекций и общественных мероприятий в Мадриде, Толедо, Гранаде, Малаге, Альмерии, Мурсии, Аликанте, Валенсии и Барселоне. Король Альфонсо XIII, с которым Мари познакомилась в 1919 году, когда вела свой курс радиоактивности для его подданных, был только что низложен, и бывшая монархия претерпевала радикальные изменения, превращаясь в республику.
«Нас принимают очень хорошо, – писала Мари старшей дочери 24 апреля после двух выступлений в Мадриде. – Мы встречаем людей, радующихся своей молодой республике, и очень трогательно видеть такую уверенность в будущем у молодежи, а также многих людей старшего возраста». Грациозная Ева, «как всегда, завоевывала сердца» во время встреч со студентами и визитов во французское и польское посольства.
После того как они покинули столицу Испании, известия из дома перестали до них доходить: из-за напряженного графика поездки вкупе с неторопливостью почтовой службы письма постоянно запаздывали. «Я осталась совсем без новостей о тебе и лаборатории, – сетовала Мари в письме Ирен, – и это вызывает у меня чувство неуверенности, словно я оказалась на другой планете».
Разумеется, она знала, что может без опаски доверить Ирен, Андре Дебьерну, Соне Котель, Катерине Шамье и Леони Разе заправлять всеми делами в ее отсутствие. Но Мари становилось все труднее быть вдали от лаборатории как раз тогда, когда причины для ее отсутствия только множились.
«Я прибыла сюда сегодня утром, – извещала она Еву из Женевы в середине июля, приехав на заседание Международного комитета по интеллектуальному сотрудничеству, – после довольно приятного путешествия с адекватным количеством сна. Мне приснилось, не знаю почему, что публика поутру ввалилась в вагон, лишив меня возможности одеться». Ее комитетские обязанности постепенно становились «очень тяжелой задачей», признавала Мари, но она считала эту задачу стоящей приносимых ради нее жертв.
Она вернулась в Париж как раз вовремя, чтобы выступить в роли почетного президента Третьего международного конгресса по радиологии, состоявшегося в Сорбонне в последнюю неделю июля, на котором председательствовал Антуан Беклер. За годы, минувшие после Первой мировой войны, рентгеновское излучение и радиоактивность стали неотъемлемой составляющей медицинской диагностики и лечения. Врачи теперь ждали большего, чем только ампулы и иглы с радоном, вводимые прямо в тело для «телетерапии», или облучение злокачественных опухолей с использованием источника радия, расположенного рядом с пациентом. Делегация докторов из Соединенных Штатов воспользовалась этой оказией – Парижским конгрессом – чтобы вручить мадам Кюри золотую медаль Американского колледжа радиологии.
На 1931 год Совет Сольвея запланирован не был, но в октябре Международный конгресс по ядерной физике привел Мари и большинство ее знакомцев по совету в Рим. Энрико Ферми, новое имя в сообществе ядерной физики, организовал этот конгресс, сигнализировав тем самым о серьезности наступления Италии на эту зарождающуюся сферу исследований. «Я знаю здесь не всех», – писала Мари Ирен 13 октября, хотя как минимум двадцать из пятидесяти участников были с ней знакомы, в том числе Нильс Бор, Макс Планк, Артур Холли Комптон и Вернер Гейзенберг. Помимо мадам Кюри, обычно единственной женщины на таких представительных собраниях, Ферми пригласил Лизу Мейтнер из Института химии кайзера Вильгельма в Берлине. Уроженка Вены фройляйн Мейтнер, со-открывательница элемента протоактиния, была первой женщиной, избранной профессором физики не только в Берлинском университете, но и во всей Германии.
«Я стараюсь следить за докладами, насколько возможно, – продолжала Мари в своем письме к Ирен, – что не всегда легко, учитывая крайнюю техничность и сверх всего прочего недостаточную связность речи у некоторых выступающих. Думаю, у меня найдется пара слов, когда дискуссия перейдет к радиоактивным феноменам». Она не полюбовалась видами Рима – да и не рассчитывала на это. «Я мало что еще могу рассказать тебе на этом этапе, за исключением того, что Бор упорно настаивает на невозможности действительного применения квантовой механики к внутренности ядра. Люблю, Мэ».
Нильс Бор успешно связал квантовую механику – новое понимание событий на атомном и субатомном уровнях – с внешней оболочкой атома, то есть с движущимися по орбитам электронами. В его представлении об атоме электроны могли занимать лишь определенные орбиты, представлявшие дискретные энергетические уровни. Когда электрон поглощал конкретный квант энергии, он мгновенно перемещался в более высокую орбитальную оболочку, а когда вновь падал на свой привычный уровень, испускал этот квант энергии как свет с конкретной длиной волны. Эта активность отвечала за цвета линий в видимом спектре элементов.
Мари, пристально наблюдавшая за развитием квантовой механики, была вполне способна оценить отклонения этой теории от классической физики. Как человек в мире обычного человеческого опыта, она добиралась из Парижа на эту встречу в Риме по непрерывной сети железнодорожных путей. Если взять масштаб электрона в субатомном мире, где дискретность побеждала непрерывность, она могла бы быть либо в Париже, либо в Риме, но никогда и ни в одном месте между этими двумя точками.
У каждой орбитальной оболочки атома по Бору был свой собственный лимит населенности: в самой нижней могли обитать, самое большее, два электрона, в следующих двух – по восемь штук на каждую, а в каждой из последующих двух – по восемнадцать. Атомы, самые внешние оболочки которых были полностью заполнены, не могли участвовать в химических реакциях с другими атомами. Это ограничение объясняло неактивность инертных, или «благородных», газов. Заполнение каждой электронной оболочки совпадало с окончанием периода, или горизонтального ряда элементов в периодической таблице.
Ядро внутри электронных оболочек – внутренность атома, сердце радиоактивности – по-прежнему оставалось непроницаемым для исследователей. Известное только как локус положительного заряда, оно каким-то образом умудрялось изгонять отрицательные электроны в процессе бета-распада. Некоторые ученые, присутствовавшие в Риме, уже пытались «тыкать» ядро разными средствами в надежде раскрыть его секреты. Пожалуй, самым захватывающим из услышанных Мари было выступление Вальтера Боте, директора Института физики в Гессенском университете. Он и его сотрудник-студент, Герберт Беккер, использовали лучи альфа-частиц от полония для бомбардировки мишеней, изготовленных из легких элементов вроде лития, бериллия и бора. Вспышки проникающего излучения вырывались из пораженных мишеней с достаточной энергией, чтобы пронзить кусок свинца толщиной в несколько сантиметров. Испускаемое излучение напоминало гамма-радиацию тем, что не несло никакого заряда, а его измеренная энергия превосходила энергию использованных для бомбардировки альфа-частиц. По всей видимости, материалы мишеней, хоть и не были радиоактивными сами по себе, претерпевали какой-то вид ядерного распада. Ни Бор, ни кто-либо другой не могли объяснить этот странный результат.
Мари вернулась из своих интернациональных странствий в интернациональную же среду Института радия. Теперь в расширившейся лаборатории Кюри работали сорок мужчин и пятнадцать женщин, представлявшие почти все европейские страны, а также Россию, Китай и Индию. Мадам директор начала проводить еженедельные совещания, чтобы дать исследователям возможность отчитаться от своем прогрессе или пожаловаться на неудачи. Ее последняя стажерка, Бранка Эдме Маркеш, приехала из Лиссабонского университета, после того как в течение шести лет вела там курсы физической, органической и аналитической химии. В свои тридцать два года она стала одной из нескольких талантливых молодых ученых-карьеристов, отобранных в сотрудники нового португальского радиологического института, и была награждена правительственной стипендией, чтобы приобрести необходимый опыт за границей. Бранка Эдме Маркеш решила изучать измерение радиоактивности и химию радиоэлементов в лаборатории мадам Кюри, хотя ее муж и бывший профессор Антониу Соуза Торреш не мог поехать в Париж вместе с ней. Вместо него она взяла с собой свою мать.
Ирен недавно показала свои рентгеновские снимки за несколько лет новому врачу, который успокоил ее тревоги насчет состояния легких. Похоже было, что туберкулез в стадии ремиссии, хотя анемия продолжала серьезно сказываться на ее самочувствии. За тот год она искала облегчения на трех горных курортах, начав в апреле в горах Юра на швейцарской границе. В августе по прибытии в горы Шартрез к северу от Гренобля она жаловалась, что «очень устала и не способна гулять и часа». Однако с течением времени Ирен немного пришла в себя и даже встретилась со своей коллегой и спутницей по пешим прогулкам Анжель Помпеи в Монетье-ле-Бен, курортной местности, которая побаловала ее минеральными ваннами, а также благотворным воздухом Высоких Альп.
Еще некоторое время Ирен отдыхала в сентябре с мужем и дочерью в Ларкуэсте. Когда она была беременна Элен, врачи предупреждали, что ей не следует пытаться родить второго ребенка, учитывая опасное состояние ее здоровья. Тем не менее когда осенью они с Фредериком возобновили свои исследования, она уже ждала второе дитя.
В последнее время супруги тоже применяли лучи альфа-частиц от полония для бомбардировки атомного ядра. Завидный и постоянно пополняемый запас полония в лаборатории Кюри давал им преимущество перед другими исследователями. Решив повторить и расширить недавние эксперименты Вальтера Боте и Герберта Беккера, они начали с подготовки полониевого источника в 98 милликюри – намного более сильного, чем источник в 7 милликюри, который применяли немецкие ученые. Они преобразовывали рассеянную эмиссию альфа-частиц в узкий коллимированный пучок и поочередно направляли его на мишени из бора, бериллия и лития, чтобы проверить, можно ли на самом деле заставить эти нерадиоактивные элементы испускать излучение.
В каждом случае обильное излучение устремлялось из мишени в ионизационную камеру, где его сила замерялась электрометром. Исследователи пытались отклонять излучение магнитами, но успеха не добились. Поскольку оно оказалось нейтральным – не заряженным ни положительно, ни отрицательно, – они приняли его за гамма-излучение. Они размещали на его пути тонкие металлические экраны, и оно легко проходило через них. Когда они заменяли металлические экраны другими, сделанными из богатого водородом материала, такого как парафин, сила ионизации даже увеличивалась.
Как объяснить этот результат? Достаточной неожиданностью было уже само гамма-излучение из легких элементов. Теперь же казалось, что гамма-излучение на самом деле выбивает ядра водорода из парафинового экрана и эти ионы водорода прибавляют свою ионизирующую способность к способности гамма-лучей из мишеней.
Ирен и Фредерик убедили физика и друга семьи Кюри Жана Перрена доложить об этой новости Академии наук.