Известие о бомбардировке Хиросимы и Нагасаки вызвало у Отто Гана, первооткрывателя расщепления урана, такой шок, что друзьям пришлось круглосуточно дежурить возле него, опасаясь самоубийства.
Родился Отто Ган 8 марта 1879 года во Франкфуртена-Майне. Отец его был ремесленником, потом стал владельцем небольшой фабрики и депутатом городского собрания. Семья не бедствовала, но из четырех сыновей в гимназию смогла отправить лишь старшего, Карла. Трое младших и самый младший, Отто, пошли в ремесленное училище.
Подростком Ган увлекся спиритизмом. Но, прочитав множество оккультных сочинений, убедился в их бессмысленности и более никогда к ним не возвращался. Может, именно тогда родилось у него глубокое недоверие к любого рода спекулятивному, не поддающемуся объективной проверке знанию. На всю жизнь Ган остался равнодушен к метафизическим и религиозным проблемам.
Подлинные его интересы определились поздно. Живой, изобретательный на проказы Отто мало задумывался о выборе профессии. Химиком он решил стать лишь в выпускном классе, под влиянием лекций известного тогда исследователя М. Фройнда.
В 1897 году Ган поступает в университет Марбурга, в 1901 году защитил диссертацию по органической химии. За университетом последовала военная служба, к которой Отто не обнаружил ни малейшего рвения.
Вскоре после службы дирекция одной из фабрик решает взять солидно подготовленного, воспитанного молодого человека для работы за границей. В 1904 году Ган отправляется в Лондон, намереваясь заодно позаниматься химией у В. Рамзая.
Рамзай в то время изучал радиоактивные элементы и поручил Отто получить из соли бария сильный препарат радия.
Исход эксперимента предопределил всю дальнейшую деятельность Гана. Неоперившийся новичок неожиданно для себя и коллег обнаружил новое радиоактивное вещество, которое назвал радиоторием. Когда спустя полгода пребывание в Лондоне закончилось, Рамзай предложил Гану отказаться от работы в промышленности и целиком посвятить себя новой, малоизведанной области — радиохимии.
Так в жизни Отто Гана, который до сих пор плыл по течению, начался новый период. В глубине души считая себя самоучкой, он решил до возвращения в Берлин пройти стажировку у ведущего исследователя в области радиоактивности Э. Резерфорда. Отношения Отто с наукой всегда были свободны от корысти. Более того, в те годы он работал у Резерфорда бесплатно: ставки не нашлось, а стипендия стажерам тогда не полагалась. Первую штатную должность он получил в 33 года. До этого его содержали родители и братья, они же оплачивали расходы на опыты.
Резерфорд принял Гана дружески, но заявил, что не верит в существование радиотория. В ответ Отто провел аналогичные эксперименты с другими веществами, излучающими α-частицы, и открыл еще одно вещество — торий С, затем радиоактиний. В Монреале, у Резерфорда, Ган окончательно утвердился в решении посвятить себя исследованиям радиоактивности.
И дело не столько в том, что здесь он познакомился с физическими проблемами и методами, сколько в общении с Резерфордом. Блистательный, демократичный и нередко шумный Резерфорд, ничуть не похожий на чинных немецких профессоров, стал идеалом Отто. А обстановка в лаборатории, серьезность в работе, свободная дискуссия, независимость суждений и открытое признание ошибок стали для молодого ученого образцом, к достижению которого он впоследствии стремился в своем институте.
Возвратившись в Берлин в 1906 году, Ган поступил в химическую лабораторию Берлинского университета под начало профессора З. Фишера. Старый химик-органик, Фишер считал самым надежным прибором исследователя «его собственный нос», а не счетчик, регистрирующий загадочные лучи. Зато Ган быстро сошелся с кружком молодых берлинских физиков.
Здесь 28 сентября 1907 года он, изобретательный химик, познакомился с физиком-теоретиком Лизе Мейтнер. С этого времени три десятилетия они проработали вместе. Сочетание Ган-Мейтнер стало одним из самых удачных и плодотворных в атомных исследованиях.
В 1912 году Ган перешел в только что учрежденный Химический институт Общества кайзера Вильгельма (впоследствии Ган стал директором этого института). «Послужной список» Отто за эти годы впечатляет. В 1907 г. обнаружен новый элемент — мезоторий. В 1909 году проведены важные эксперименты по изучению явлений отдачи.
В 1913 году с участием Мейтнер открыл уран Х2. Несмотря на блестящие работы, помещением для лаборатории служило старое и тесное деревянное здание мастерской. А путь к академической карьере для Гана был долго закрыт. Хотя в 1910 году он получил звание профессора, до 1919 года радиохимия не входила в число предметов, преподаваемых в германских университетах.
В августе 1914 года Гана призвали в действующую армию. В то время необходимость воевать не вызвала у него разлада с совестью. Наверное, повлиял всплеск националистических и верноподданнических настроений, домашнее воспитание, возводившее в абсолют неукоснительное исполнение долга перед кайзером и нацией, а возможно, и романтическое представление о войне.
В первые военные месяцы в Гане как бы проснулась беззаботность студенческих лет, тем более что его часть не принимала непосредственного участия в боевых действиях. В начале 1915 года ему предложили заняться разработкой отравляющих веществ, и после коротких колебаний он согласился, поверил в рассуждения о гуманности нового оружия, которое, якобы, приблизит конец войны.
Так же поступило большинство его коллег. (Правда, не все: немецкий химик, нобелевский лауреат 1915 года Р. Вильштеттер, например, отказался.) Лишь позже Отто с болью заметил: «В сущности, то, что мы тогда делали, было ужасно. Но это было».
Как видно, не упрекали Отто и коллеги, расценивавшие его творческую жизнь как цепь блестящих успехов, непрерывное восхождение к истине. Карьеру Гана, по словам М. фон Лауэ (немецкий физик, лауреат Нобелевской премии), можно «уподобить кривой, которая, начавшись с высокой точки — с открытия радиотория, поднимается все выше — к открытию мезотория, достигает своего максимума в момент открытия расщепления ядер урана».
Аналогичные опыты шли в Париже у Ирен Кюри.
Ган, Мейтнер и молодой сотрудник Штрассман изучили несколько радиоактивных изотопов, которые получались при бомбардировке урана или тория нейтронами, и так усовершенствовали методику экспериментов, что всего за несколько минут могли выделить нужный радиоактивный изотоп. Устраивали соревнования.
Мейтнер держала в руке секундомер, а Ган и Штрассман брали облученный препарат, растворяли, осаждали, фильтровали, отделяли осадок и переносили его к счетчику. Меньше чем за две минуты они делали то, что обычно требовало двух-трех часов.
Все, что создавалось в лаборатории Гана, атомщики мира считали бесспорной истиной, пользовались терминологией Гана (кстати, позаимствованной из работ Д. Менделеева). Исследования в трех наиболее крупных лабораториях мира — в Берлине, Риме (Ферми) и Париже — казалось, не оставили сомнений в том, что при облучении урана нейтронами в продуктах распада содержатся эка-рений и эка-осмий.
Следовало расшифровать пути их превращений, определить периоды полураспада. Эти элементы считались трансурановыми. Правда, в 1938 году Ирен Кюри обнаружила в продуктах распада изотоп, похожий на лантан, но ей не хватило уверенности в этом, а ведь она стояла на пороге открытия деления урана — такого его распада, который представлялся невозможным.
Энергия, связывавшая протоны и нейтроны в ядре атома, была настолько большой, что казалось немыслимым представить, что лишь один нейтрон может ее преодолеть.
Какими же были в действительности эти процессы? В них разобрались чуть позже, а пока на первое место встали вопросы политики. Нейтроны и протоны пришлось на время забыть, военные марши и воинственные речи не предвещали ничего хорошего. Еврейке Лизе Мейтнер, австрийской подданной, немецкие власти после аншлюса отказали в паспорте.
По нацистскому закону она не имела также права покинуть Германию. Единственным выходом для нее оставалось бегство. Ган попросил о помощи Нильса Бора. Голландское правительство согласилось принять ее без паспорта. Лизе собрала самые необходимые вещи и отбыла «на каникулы» в Голландию.
Беспокойство и тревоги в связи с отъездом Мейтнер поглотили у Отто почти все лето 1938 года. Наступила осень. Та осень, когда Ган со Штрассманом сделали самое главное открытие. Возобновились эксперименты и теоретические поиски. Остро ощущалось отсутствие Мейтнер: не хватало разумного советника и строгого судьи, теоретика, который провел бы сложные вычисления.
Ган прибегнул к индикаторному методу. Множество раз использовали самые разные радиоактивные индикаторы, но результат был одинаков. Радиоактивное вещество, которое появлялось при бомбардировке урана медленными нейтронами, по свойствам напоминало барий, его нельзя было отделить от бария никаким химическим способом. Так Отто Ган и Фриц Штрассман фактически открыли деление ядер урана. Штрассману в то время было 37 лет, а Ган готовился отметить шестидесятилетие.
Статью опубликовали в конце 1938 года. Одновременно Ган отправил результаты экспериментов к Мейтнер, ожидая ее оценки. Новый год принес новую теорию. Согласно ей, урановое ядро при облучении медленными нейтронами должно расколоться на две части, на атомы бария и криптона. При этом между вновь образовавшимися ядрами появляются силы отталкивания, энергия которых достигает двухсот миллионов электрон-вольт.
Это колоссальная энергия, которую невозможно получить в других процессах. Термин «деление» физики заимствовали из биологии, именно так размножаются простейшие. А коллега и племянник Мейтнер Фриш, срочно проведя эксперимент по расщеплению урана, подтвердил теорию и взялся писать статью.
Результаты, полученные Ганом и Штрассманом, настолько резко расходились с мнениями авторитетнейших ученых, что озадачили самих исследователей. В письмах Гана к Мейтнер то и дело мелькают слова «поразительный», «в высшей степени удивительный», «ошеломляющий», «фантастический результат».
Чтобы сделать правильный вывод, идущий вразрез с тогдашними представлениями, от Отто требовались не только прозорливость, но и незаурядная смелость. Их дала Гану уверенность в чистоте постановки эксперимента, т.е. в надежности полученных результатов.
События всего нескольких дней, которые произошли в крупнейших научных центрах Соединенных Штатов Америки, вполне могут послужить сценарием для захватывающего приключенческого фильма.
Не подозревая, что открытие Гана, Штрассмана и Мейтнер надо держать в секрете, ближайший сотрудник Бора Розенфельд приезжает в Принстон (США) и попадает на вечеринку физиков в университетском клубе.
Его засыпают вопросами: что нового в Европе? Розенфельд рассказывает об опытах Гана и Штрассмана и о теоретических выводах Мейтнер и Фриша. На встрече присутствует сотрудник Ферми; той же ночью он едет в Нью-Йорк, врывается в кабинет Ферми и сообщает новость
. Уже через несколько минут Ферми начинает разработку проекта предстоящих экспериментов. Сначала нужно воспроизвести процесс деления уранового ядра, затем измерить выделяющуюся энергию. Ферми понимает, что упустил пять лет назад, когда впервые бомбардировал уран медленными нейтронами.
В подземелье Колумбийского университета осуществляют деление уранового ядра, не зная о том, что Фриш уже провел аналогичный опыт. Спешно (торопясь застолбить за собой чужое открытие) готовится сообщение для журнала «Nature».
Узнав об утечке информации, Бор беспокоится, что кто-нибудь опередит Мейтнер и Фриша. Тогда они окажутся в положении присвоивших чужое открытие. На конгрессе в Вашингтоне Бор узнает, что эксперименты Ферми по делению ядер урана в полном разгаре, и шлет телеграммы в Копенгаген Фришу, чтобы он немедленно опубликовал результаты экспериментов.
На следующий день появился свежий номер журнала со статьей Гана и Штрассмана. В тот же день пришла утешительная весть — Фриш послал статью в печать. Теперь Бор спокоен и может рассказать всем о делении урана. Еще до того, как он закончил выступление, несколько человек вышли из зала и почти бегом отправились в институт Карнеги, к мощному ускорителю. Надо было немедленно сменить мишени и исследовать деление уранового ядра.
На следующий день Бора и Розенфельда пригласили в институт Карнеги. Впервые Бор увидел на экране осциллографа процесс деления.
В это же время в Париже супруги Жолио-Кюри наблюдали распад ядер урана и тория, назвав этот распад «взрывом».
Статья Фредерика появилась всего на две недели позже статьи Мейтнер и Фриша. Таким образом, меньше чем за месяц четыре лаборатории (в Копенгагене, Нью-Йорке, Вашингтоне и Париже) осуществили деление ядра урана и показали, что при этом выделяется огромная энергия. Но мало кто знал, что была и пятая лаборатория — в Политехническом институте в Ленинграде, где тоже разрабатывалась теория деления ядра урана.
