«Я в это не верю», – заявил Эрнест Резерфорд своей кавендишской команде, прочтя отчет Кюри и Жолио в Comptes rendus. Разумеется, он верил, что супруги говорили правду. Он просто не мог прийти к таким же выводам, как они. Он был уверен, что они неверно трактовали свои данные.
Джеймс Чедвик, который некогда был учеником Резерфорда в Манчестере, а теперь стал его коллегой в Кембридже, взялся за эту задачу. Повторяя эксперименты, проведенные в Гисене и Париже, Чедвик тоже обнаружил сверхпроникающее излучение от бомбардируемых мишеней из бериллия и бора. Но это была не гамма-радиация. Вместо этого мощная эмиссия из пораженных мишеней состояла из никогда прежде не виданных нейтральных ядерных частиц, существование которых Резерфорд впервые предположил в 1920 году.
Эти «нейтроны», утверждал Чедвик, выбивались из ядер легких элементов-мишеней. Будучи нейтральными частицами, они избегали отклонения с помощью магнитов. А поскольку нейтрон примерно равнялся по размеру ядру водорода, он мог с легкостью выбить ион водорода из парафиновой пленки.
Существование нейтронов не только решило загадку необычных результатов недавних исследований. Повсюду в периодической таблице нейтроны оказывались недостающим звеном между атомным числом и атомным весом. Легкий элемент-мишень бериллий, например, имевший в таблице четвертый номер, был обязан своим установленным атомным весом – девять – присутствию пяти нейтронов вдобавок к его четырем положительно заряженным частицам, или протонам. Нейтроны, таким образом, оказались «нейтральным балластом», который так долго искали, необходимым для объяснения разницы в атомной массе между изотопами любого элемента.
В семье радиоэлементов нейтроны решили загадку бета-распада. Каждый нейтрон предположительно состоял из связанных вместе протона и электрона, так что разрушение этой связи высвобождало один электрон, выбрасывая его из родительского элемента, и в то же время добавляло одну единицу положительного заряда дочернему продукту.
Ирен и Фредерик упустили возможность сделать крупное открытие. Но, несмотря на свое разочарование, сумели увидеть некую поэтическую справедливость в том, что предвиденная Резерфордом нейтральная частица была открыта протеже самого Резерфорда и в его собственной лаборатории. Как впоследствии признавал Фредерик в пространном интервью для прессы, «гений Резерфорд» прозорливо представил существование «гипотетической нейтральной частицы, которая вместе с протонами составляла ядро». Хоть и казавшаяся в то время надуманной, эта идея витала «в воздухе Кавендишской лаборатории, где работал Чедвик, и вполне естественно – и справедливо, – что окончательное открытие нейтрона состоялось именно там».
Увлекшись своей любимой темой, Фредерик продолжал: «Старые лаборатории с долгими традициями всегда обладают скрытыми богатствами. Идеи, выраженные в былые дни нашими учителями, ныне живущими или покойными, неоднократно подхваченные, а потом забытые, сознательно или неосознанно проникают в умы тех, кто трудится в этих лабораториях, и время от времени приносят плоды: это и есть открытия».
Они с Ирен утешали себя тем, что и к ним придет день славы, обеспеченный «скрытыми богатствами» лаборатории Кюри. А пока они радовались своевременному появлению на свет Пьера Жолио, родившегося 12 марта 1932 года, и описали его в личном дневнике матери как пухлого младенца с пушком каштановых волосиков, вздернутым носиком и явно ощущавшимся умом.
Ирен, которая после первых родов две недели пролежала в постели и часто брала передышки, к которым ее вынуждала анемия, в этот раз оправлялась с удивительной скоростью. Не прошло и месяца после родов, как она уже почувствовала себя достаточно хорошо, чтобы взяться за новое серьезное научное исследование. Оставив малышку Элен и кроху Пьера дома, они с Фредериком отбыли на исследовательскую станцию на перевале Юнгфрауйох в Швейцарских Альпах, чтобы изучать «космические лучи». Таинственное излучение из внешнего космоса ионизировало верхние слои атмосферы, выбивая электроны из молекул воздуха и генерируя каскады заряженных частиц. Это явление было обнаружено при помощи электрометров, сначала доставленных на верхушку Эйфелевой башни, а затем поднятых на еще бо2льшие высоты на воздушных шарах. Ученые, особенно «радиоактивисты», отслеживали эту активность из разных мест по всему земному шару.
«Мы уже сделали довольно много, – писала Ирен Мари 1 мая, после недели замеров токов ионизации при разных погодных условиях. – Фред работает с электрометром Поля, а я с электрометром Вульфа. Так мы можем отличить реальные вариации от случайных сигналов в одном из устройств». Она сравнивала окружавший их пейзаж с «чудесным гнездом из ледников». Это был тот редкий случай, когда Ирен не жалела, что Мари не смогла с ними поехать. Сильно разреженный воздух на высоте одиннадцати тысяч футов вызывает у них с Фредом головные боли и бессонницу, писала она, в то время как крайний холод заставляет круглосуточно кутаться в лыжные костюмы. К тому же в это время года проходимой оставалась лишь одна пешеходная тропа.
Фредерик не стал писать о таких подробностях собственной матери, чтобы не волновать ее. «Это просто мечта – с таким удобством работать в таком отличном институте, – писал он ей, хваля виды, кухню и время от времени представлявшиеся возможности покататься на лыжах по ледникам. – Однако нам жаль, что ты не с нами и что мы лишены общества Элен и Пьера».
Пока Ирен с Фредериком охотились за космическими лучами, Мари, теперь шестидесятичетырехлетняя, гуляла с соседкой по знакомой тропе в Кавалере, неожиданно споткнулась, упала и сломала руку. Вдобавок к травме у нее поднялась температура, и сочетание этих двух несчастий вынудило ее застрять в Кавалере, затянув отпуск на две недели дольше запланированного и оставшись на попечении врачей. «Я с содроганием думаю о нарушении распорядка, вызванного моим дурацким несчастным случаем, – жаловалась она в письме к Ирен. – Что я увижу, когда вернусь в Париж?!» Она также просила Ирен «присмотреть за мадмуазель Луб» – Вильгельминой Луб, которая должна была со дня на день прибыть из Амстердамского университета, – «чтобы у нее не сложилось впечатления неорганизованности в самом начале пребывания».
«Вилли» Луб, очередная новая гостья в лаборатории, защитила докторскую диссертацию в Амстердаме 4 мая 1932 года, а уже десятого числа и явилась в лабораторию Кюри, чтобы представиться. Она приехала с особым рекомендательным письмом от своего наставника, Питера Зеемана, который считал ее одной из своих лучших выпускников за все сорок лет преподавания. Зееман разделил Нобелевскую премию по физике 1902 года за открытие воздействия магнитных полей на внешний вид спектральных линий со своим учителем, Хендриком Лоренцем. Он видел в тридцатидвухлетней Вилли Луб «живой ум и невероятную скромность». Были моменты, отмечал он, когда она занималась своими исследованиями с таким рвением, что ему приходилось вмешиваться, чтобы притормозить ее, из страха, что может пострадать ее здоровье.
В Париже м-ль Луб приняла брошенный мадам Кюри вызов – определить спектр актиния. За три десятилетия после открытия Андре Дебьерном этого элемента лаборатория Кюри все еще не накопила достаточно актиния, чтобы установить его атомный вес, визуализировать его спектр и утвердить его место в периодической таблице. Актиний был не только исключительно редок, его было еще и крайне трудно извлечь из смоляной обманки химическими средствами.
Прежде чем взяться за этот проект всерьез, невзирая на перелом руки, Мари в конце мая поехала в Варшаву с доктором Клаудиусом Рего на церемонию открытия Института радия Марии Склодовской-Кюри и больницы при этом институте. Она даже позировала для фотографии с лопатой в руках, сажая вместе с доктором Рего деревце перед новым зданием, в то время как Броня Склодовская-Длуская и нынешний президент Польши, химик Игнаций Мосцицкий, наблюдали за ними.
Теперь Броня занимала место своего покойного мужа в роли директора института. Как человек, который справлялся с горем, занимая себя делами, она боялась лишь того, что дел будет слишком мало. Мари тоже было знакомо это утешение – и напряжение сил, – когда встаешь на место утраченного возлюбленного. «Хоть тебе и одиноко, – говорила она Броне, – у тебя есть одно утешение: вас трое в Варшаве, вы друг другу и компаньоны, и защитники. Поверь мне, семейная солидарность – вот что самое важное. Я была лишена ее, так что знаю, о чем говорю». Разумеется, брат и сестры Мари поспешили поддержать ее, когда погиб Пьер, но не могли оставаться рядом всегда. «Черпай утешение из присутствия близких и не забывай свою парижскую сестру. Давай будем видеться так часто, как возможно», – так она заканчивала письмо.
Мадам Кюри и Клаудиус Рего у Института радия в Варшаве
Кюритерапия злокачественных опухолей началась за месяцы до официального открытия больницы. Для этого использовался грамм радия, купленный на подаренные в 1929 году Соединенными Штатами 50 000 долларов. Радий уже успел подешеветь вдвое за время, прошедшее между двумя поездками Мари в Америку, а новые залежи высококачественной урановой руды, недавно обнаруженные в Канаде подле Большого Медвежьего озера, обещали еще одно снижение цены. Верная своей устоявшейся практике налаживать связи с надежными источники радия, Мари уже вела переговоры с владельцами шахты на Северо-Западных территориях.
Удешевление поставок радия для удовлетворения медицинского спроса, к сожалению, играло на руку и поставщикам сомнительных и опасных снадобий, таких как радийсодержащий «радитор», оборот которых никак не регулировался. Американский сталелитейный магнат Эбен Байерс, который похвалялся тем, что выпивает три пузырька «радитора» в день, чтобы поддержать свою жизненную силу и сексуальную доблесть, умер ужасной смертью от отравления радием в 1932 году.
Во Франции фармацевтическая компания Tho-Radia, выпускавшая косметику, трубила о «научном подходе к красоте» в глянцевых рекламных проспектах, расхваливавших усиленные радиоактивностью кольдкрем и пудру для лица, которые якобы бесследно стирали признаки старения. Что еще хуже, претензии Tho-Radia поддерживал вымышленный авторитет некоего «доктора Альфреда Кюри». Стремясь защитить доброе имя семьи, Ева обратилась за советом к юристам от имени Мари. Чтобы дать отпор фальшивому «доктору Кюри», настоящей мадам Кюри посоветовали составить пояснительное заявление на фирменном бланке лаборатории Кюри – изложив его собственными словами, но включив в текст фразы и формулировки, представленные в качестве образца, – а затем подписать этот документ и разослать его руководителям всех важных периодических изданий страны.
По крайней мере отчасти причиной того, что Ирен и Фредерик не смогли распознать нейтрон, как они считали, было отсутствие у них новейшего инструментария. Джеймс Чедвик в Кавендише дополнил свою ионизационную камеру усилителем и осциллографом, которые помогли ему распознать особенную природу излучения от бомбардируемых мишеней. Супруги Жолио-Кюри, не желая, чтобы их снова кто-то обошел, задались целью усовершенствовать свои ионизационные камеры, электрометры и другое оборудование.
Еще с поры своих исследований для докторской диссертации Ирен часто применяла устройства, называемые «туманными камерами», изобретенные шотландцем, метеорологом Чарльзом Т. Р. Вильсоном для отслеживания путей субатомных частиц. Так же как настоящие облака формировались путем конденсации водяного пара вокруг частиц пыли, влажный воздух внутри туманной камеры собирался вокруг ионов. Частицы, которые пролетали сквозь камеру, срывали электроны с молекул газа, через который проходили, ионизируя их. Каждый из этих ионов порождал крохотное облачко, и все вместе эти пышные облачка отмечали пути незваных гостей. Магнитное поле вокруг камеры заставляло эти пути отклоняться в ту или иную сторону, если «снаряды» состояли из заряженных частиц. Наблюдатель мог фотографировать красноречивые следы сквозь маленькое стеклянное окошко в камере.
Фредерик изобрел туманную камеру с изменяемым давлением. Уменьшая давление внутри до крайне низких уровней – приближаясь к одной сотой от атмосферного давления в лаборатории, – он мог увеличивать расстояния, которые проходили частицы, благодаря чему фотографии было легче расшифровать.
В середине августа того года, всего через шесть месяцев после дебюта нейтрона, наблюдения с туманной камерой выставили на всеобщее обозрение вторую новую субатомную частицу. Это случилось не в лаборатории Кюри, а в Калифорнийском институте технологии, где американский физик Карл Андерсон добыл убедительные доказательства существования антиэлектрона – электрона с положительным зарядом. Андерсон назвал эту положительно заряженную частицу размером с электрон «позитроном[30]».
После его заявления Ирен и Фредерик пересмотрели несколько собственных фотографий из туманной камеры, на которых видели то, что было похоже на электроны, двигающиеся в «неправильном» направлении сквозь магнитное поле. В начале 1933 года они с досадой переквалифицировали эти «неправильные» электроны в позитроны.
Второй раз за год открытие, до которого оставалось рукой подать, ускользнуло от них.