Чтение онлайн

Сразу после открытия нейтрона Д. Иваненко (1904–1994) и В. Гейзенберг независимо выдвинули гипотезу, что атомное ядро состоит из нейтронов и протонов. С тех пор формулировку протон-нейтронной модели ядра связывают исключительно с именами этих ученых. Но для Ферми протон-нейтронная теория Иваненко и Гейзенберга всегда была и теорией Майораны [144] . Кем же был этот физик?

Этторе Майорана родился 5 августа 1906 года в Катании в известной в городе семье. Его отец, инженер, долгие годы возглавлял местную телефонную станцию, а после 1928 года был главным государственным инспектором связи. Кроме Этторе в семье было еще четверо детей — два брата и две сестры.

В 1921 году его семья переехала в Рим, где после окончания лицея в 1923 году Этторе начал учиться на инженерном факультете Римского университета, вместе со своим старшим братом Лучано. Здесь он знакомится с Эмилио Сегре и будущим известным математиком Э. Вольтеррой, именно здесь у него появляется интерес к изучению сложных проблем теоретического характера. Тогда же состоялось знакомство Этторе с Ферми, преподававшим на кафедре теоретической физики.

Ферми вместе со своим ассистентом Франко Разетти набрал несколько очень хороших студентов, среди которых были Сегре [145] , Амальди, Майорана, а позже Джан Карло Вик, Уго Фано и Понтекорво [146] . В начале 1932 года у Майораны появляется особый интерес к физике ядра. По воспоминаниям Бруно Понтекорво: «Когда в 1931 году студентом третьего курса я пришел к Физический институт Королевского университета в Риме, Майорана, которому в то время было 25 лет, был уже известен узкому кругу итальянских физиков и зарубежных ученых, которые работали некоторое время в Риме под руководством Ферми. Слава его была прежде всего отражением глубокого уважения и восхищения со стороны Ферми. Я точно помню слова Ферми: „Если физический вопрос поставлен, никто в мире не способен ответить на него лучше и быстрее, чем Майорана“. Согласно шуточному лексикону, использовавшемуся в римской лаборатории, физики, разыгрывая из себя членов религиозного ордена, дали непогрешимому Ферми прозвище Папы, а устрашающему Майоране — Великого Инквизитора. На семинарах он обычно молчал, но время от времени — и всегда к месту — вставлял саркастические и парадоксальные замечания. По силе интеллекта, глубине и объему знаний Этторе Майорана заметно превосходил своих новых товарищей, а в некоторых отношениях, например в чистой математике, превосходил даже Ферми. К сожалению, по складу своего характера Майорана был большим пессимистом, часто пребывал в мрачном настроении. Он предпочитал работать в одиночку и вел очень замкнутый образ жизни. Майорана принимал мало участия в наших занятиях, вспоминал Сегре, но помогал нам в трудных теоретических местах и ошеломлял нас оригинальными идеями и способностью к молниеносным расчетам в уме (он вполне мог выступать как „чудо-вычислитель“). Впоследствии он еще больше отдалился от людей; к 1935 году он уже не появлялся в университете и редко выходил из дому» [147] .

В ночь с 25 на 26 марта 1938 года профессор Этторе Майорана, занимавший кафедру физики Неаполитанского университета, сел на пароход, плывущий из Неаполя в Палермо. В Палермо пароход прибыл уже без Майораны, и больше его никто не видел. По-видимому, он окончил свою короткую 32-летнюю жизнь, бросившись в прозрачные воды пролива, отделяющего Апеннинский полуостров от Сицилии. По личному распоряжению Муссолини поиски Майораны продолжались в течение полугода, но ничего найти не удалось.

Серьезные изменения в поведении Майораны стали заметны в 1933 году. Он впал в глубокую депрессию — бросил научную работу, не выходил из дома, не принимал гостей и крайне настороженно стал относиться к новым знакомствам. Создается впечатление, что он кого-то панически боялся, и страх этот был как-то связан с его родными местами.

Ферми хорошо относился к нему, и по его настоятельной рекомендации в начале 1933 года Майорана, получив стипендию Национального научного совета, уехал за границу. В Лейпциге он познакомился с лауреатом Нобелевской премии Вернером Гейзенбергом. Письма, которые Майорана позднее ему писал, показывают, что их связывала не только наука, но и теплая дружба. Гейзенберг убеждал молодого итальянца побыстрее публиковать свои работы, но тому, видимо, не хотелось торопиться.

А Майоране было что сообщить физикам. Как теперь мы знаем благодаря личному свидетельству Ферми и Сегре, Майорана еще до опытов Чедвика пришел к правильной интерпретации эксперимента супругов Кюри. Как пишет Сегре, «когда еще царила неопределенность в интерпретации результатов Кюри… Майорана понял смысл протонов отдачи, увиденных супругами Жолио-Кюри, и с характерной для него иронией заметил, что они открыли „нейтральный протон“, но не узнали его. Майорана тут же стал разрабатывать модель ядра, состоящего из нейтронов и протонов, без электронов, довольно подробно проанализировал силы между протонами и нейтронами и вычислил энергии связи нескольких легких ядер. Как только он рассказал Ферми и кое-кому из своих друзей об этой работе, важное значение ее было понято сразу, и Ферми стал подгонять Майорану с публикацией, но тот счел полученные к тому времени результаты еще слишком неполными. Тогда Ферми попросил разрешения изложить эти результаты на Парижской конференции, сославшись должным образом на идеи Майораны». Но Майорана и этого не разрешил, и «идеи Майораны стали известны намного позже, когда к ним независимо от него пришли другие физики» [148] . Майорана так и не опубликовал свои результаты, но историческая справедливость обязывает нас признать Майорану по крайней мере одним из авторов протон-нейтронной модели ядра и упоминать в связи с этим его имя вместе с именами Иваненко и Гейзенберга.

С конца марта 1938 года жизнь Этторе Майораны — цепь непонятных поступков. Перед отплытием он написал два письма. Первое, которое он оставил в своем номере в гостинице «Болонья», было адресовано родным. В нем он обращался к ним со странной просьбой: «У меня только одно желание — чтобы вы не одевались из-за меня в черное. Если захотите соблюсти принятые обычаи, то носите любой другой знак траура, но не дольше трех дней. После этого можете хранить память обо мне в своем сердце и, если вы на это способны, простить меня». Самим тоном письмо зловеще напоминало записки, которые оставляют самоубийцы. Второе письмо, посланное по почте, подтверждало, что Майорана решил покончить с собой. Оно было адресовано Антонио Каррелли, директору Физического института Неапольского университета, где молодой ученый с января преподавал. «Я принял решение, которое было неизбежно, — писал он Каррелли. — В нем нет ни капли эгоизма; и все же я хорошо понимаю, что мое неожиданное исчезновение доставит неудобства вам и студентам. Поэтому я прошу вас меня простить — прежде всего за то, что пренебрег вашим доверием, искренней дружбой и добротой». Прежде чем Каррелли успел получить это письмо, из Палермо пришла телеграмма от Майораны. В ней он просил не обращать внимания на письмо, отправленное из Неаполя. За телеграммой последовало второе письмо, датированное 26 марта и также посланное из Палермо. «Дорогой Каррелли, — писал Майорана. — Море не приняло меня. Завтра я возвращаюсь в гостиницу „Болонья“. Однако я намерен оставить преподавание. Если вам интересны подробности, я к вашим услугам». Ни Каррелли, ни родные молодого ученого никогда его больше не видели и не получали о нем никаких известий.

Семья Майораны поместила объявление о его исчезновении с фотографией, и начались странные вещи. В июле пришло письмо от настоятеля монастыря Джезу Нуово в Неаполе, который сообщал, что молодой человек, очень похожий на изображенного на фотографии, приходил к нему в конце марта или начале апреля с просьбой принять его в монастыре в качестве гостя. Увидев, что настоятель не решается удовлетворить его просьбу, молодой человек ушел и больше не возвращался. Аббат не помнил точную дату этого визита, так что нельзя было сказать, произошел он до или после поездки в Палермо. Далее было установлено, что 12 апреля молодой человек, похожий на Майорану, просился в монастырь Сан-Паскуале де Портичи. Там ему тоже отказали, и он ушел. Спустя почта сорок лет эти чрезвычайно любопытные, хотя и не вполне доказательные сообщения стали основой теории, выдвинутой писателем Леонардо Шашей. Он предположил, что, устав от мира и ответственности, которую накладывала на него научная деятельность, а возможно, и разочаровавшись в преподавательской работе, явно ему не удававшейся, Майорана искал убежища в религии. И где-то он нашел такое место, где мог жить под чужим именем, посвящая оставшиеся годы молитве и размышлениям.

Последний и, возможно, самый интригующий след ведет в Южную Америку. В 1950 году чилийский физик Карлос Ривера жил в столице Аргентины Буэнос-Айресе и остановился в доме у одной пожилой женщины. Когда она однажды случайно увидела в бумагах Риверы имя Майораны, то сказала своему постояльцу, что ее сын знает человека с такой фамилией. Вскоре Ривера уехал из Буэнос-Айреса и больше ничего не узнал. Удивительно, но ему довелось еще раз наткнуться на следы Майораны в Буэнос-Айресе. Спустя десять лет, в 1960 году, обедая в гостиничном ресторане, он рассеянно писал на салфетке математические формулы. К нему подошел официант и сказал: «Я знаю еще одного человека, который, как и вы, рисует на салфетках формулы. Он иногда к нам заходит. Его зовут Этторе Майорана, и до войны он был крупным физиком у себя на родине в Италии». И снова ниточка никуда не привела. Официант не знал адреса Майораны, и Ривера (опять уехал, не разгадав эту тайну.

Майорана был неординарной личностью, способной, по словам Бруно Понтекорво, вызвать огромный интерес не только у физиков, но и у писателей. О нем написано по крайней мере две книги — одна в 1966 году физиком, его другом Эдоардо Амальди, другая — неким итальянским журналистом, пытавшимся исследовать причины исчезновения Майораны.

Молодой Майорана метеором пронесся по небу итальянской физики в тридцатые годы двадцатого века. Ему не было и тридцати, а его знали и в Оксфорде, и в Геттингене. Но вписаться в университетскую атмосферу тогдашней Италии он не сумел.

Пятьдесят лет спустя новый культурный центр, открытый во дворце бывшего вице-короля Сицилии, получил имя «Майорана». Здесь устраивают ежегодно международные научные конференции.

В 1938 году немецкие ученые Отто Ган [149] и Фриц Штрассман (1902–1980) сделали удивительное открытие. Они обнаружили, что при бомбардировке урана нейтронами иногда возникают ядра, примерно вдвое более легкие, чем исходное ядро урана. Дальнейшие исследования привели их к заключению, что они получили барий. Информация об этом была опубликована в статье «О доказательстве возникновения щелочноземельных металлов при облучении урана нейтронами и их свойствах».

В начале 1939 года появились два сообщения. Первое, направленное во Французскую академию наук Фредериком Жолио-Кюри, было озаглавлено «Экспериментальное доказательство взрывного расщепления ядер урана и тория под действием нейтронов». Второе сообщение — его авторами были немецкие физики Отто Фриш и Лиза Мейтнер [150] — опубликовал английский журнал «Nature»; оно называлось: «Распад урана под действием нейтронов: новый вид ядерной реакции». В обоих случаях речь шла о новом, доселе неизвестном явлении, происходящем с ядром самого тяжелого элемента — урана.

Но каким образом из урана мог получиться барий? Мейтнер выдвинула идею, что урановое ядро под действием нейтронов делится на два новых ядра, и предложила назвать такое явление расщеплением. Она предположила, что два элемента, на которые распадается урановое ядро, — это барий и элемент номер 43, стоящий в периодической таблице над рением (позднее этот элемент получит название «технеций»).

В многочисленных публикациях 1935–1938 годов Ган и Мейтнер исчерпывающе описали химические свойства новых веществ, образовавшихся в результате нейтронной бомбардировки. Это явление характерно необычайно высоким выделением энергии — но не только этим. Вскоре сразу несколько физиков поняли, что стоят на пороге «цепной ядерной реакции». В принципе это довольно распространенное явление. Даже горение обычного куска бумаги представляет собой химическую цепную реакцию. Этот процесс инициируется с помощью горящей спички, но как только бумага разгорелась, процесс продолжается самопроизвольно, за счет выделяющегося тепла, в результате чего пламя не просто поддерживается на одном уровне, но разгорается все сильнее. То есть горение самоусиливается. Точно такая же картина наблюдается и в ходе ядерной цепной реакции. Вначале единичный нейтрон расщепляет ядро урана, и образуются два новых нейтрона, которые вызывают расщепление еще двух ядер; вылетающие при этом четыре новых нейтрона способствуют расщеплению уже четырех ядер и т. д.