Брошюра посвящена жизни и научной деятельности великого итальянского физика Энрико Ферми (1901–1954). Автор ее, академик Бруно Понтекорво, был учеником и сотрудником Ферми. Он рассказывает биографию ученого, рассматривает его вклад в современную физику и значение созданной Ферми обширной школы итальянских физиков, многие представители которой получили всемирную известность.

Для физиков всего мира имя великого итальянского ученого Энрико Ферми стало символом цельности и универсальности физики. Творчество Ферми напоминает нам, что физика едина и сегодня, хотя физики как индивидуумы все более и более становятся узкими специалистами. Можно даже сказать, что появление на научной арене XX столетия человека, который внес такой громадный вклад в развитие и теоретической физики и экспериментальной физики, и астрофизики, и технической физики, — явление скорее уникальное, нежели редкое: когда Ферми умер в 1954 г., от нас ушел последний универсальный физик нашего столетия и, вероятно, последний универсальный физик вообще.

Читатель, интересующийся более обстоятельно научным обликом Ферми, может найти обширный материал в книге «Научные труды Энрико Ферми» (будет опубликована в 1971 г. издательством «Наука»), где имеется введение, написанное Б. Понтекорво, и многочисленные комментарии учеников Ферми к его статьям, а также в книге Б. Понтекорво и В. Покровского «Э. Ферми в воспоминаниях учеников и друзей» (книга будет опубликована в 1972 г. издательством «Наука»).

Ферми родился в Риме 29 сентября 1901 г. в семье служащего. Если можно говорить о врожденном призвании, то, несомненно, Ферми был рожден физиком. Хотя в семье никто не побуждал его к занятиям наукой, он с детства проявил исключительный интерес к математике и физике. Интеллектуальное развитие мальчика, впоследствии гениального ученого, представляет большой интерес, и я хотел бы подробнее остановиться на этом.

Неизвестно точно, когда впервые у Ферми появился интерес к науке, но мы располагаем некоторыми фактами благодаря свидетельствам Энрико Персико[2], профессора физики Римского университета и близкого друга Ферми с того времени, когда им было по 14 лет; его жены, Лауры Ферми[3], и ряда его сотрудников и друзей, особенно Франко Разетти[4] и Эмилио Сегре[5], с которыми Ферми делился воспоминаниями. Сегре[6], например, рассказывает о следующем эпизоде: когда Ферми было только десять лет, он сумел понять, почему окружность описывается уравнением х² + у² = R², хотя это и потребовало от него напряженного интеллектуального усилия.

Позже тринадцатилетнему Ферми очень помог найти правильную дорогу в научном лабиринте инженер Амидей, добрый пожилой человек, друг семьи Ферми, который по праву может гордиться тем, что, обнаружив исключительные способности Ферми, оказал на него большое, а может быть, и решающее влияние. Инженер Амидей был очень аккуратным человеком. Когда после смерти Ферми Сегре попросил Амидея рассказать о первых шагах Энрико в науке, он сумел привести (41 год спустя!) и крайне точные и ценные для истории науки сведения, позволяющие понять некоторые важные элементы в формировании титанической личности Ферми. Ниже почти полностью приводится письмо инженера Амидея профессору Сегре, рассказывающее о периоде жизни Ферми от осени 1914 до осени 1918 г.

«…В 1914 г. я занимал должность директора инспекторов в министерстве железных дорог. Вместе со мной работал главный инспектор Альберто Ферми. После работы мы обычно возвращались домой вместе. Почти всегда нас сопровождал Энрико Ферми — сын моего коллеги. Мальчик постоянно встречал отца после работы. Узнав, что я серьезно занимаюсь математикой и физикой, Энрико стал задавать мне вопросы. В то время ему было 13 лет, а мне 37.

Хорошо помню его первый вопрос[7]:

— Правда ли, что существует раздел геометрии, в котором важные геометрические свойства выявляются без использования представлений о мере?

Я ответил, что это совершенно справедливо и что раздел этот называется проективной геометрией.

— Но каким образом эти свойства используются на практике инженерами? — спросил он.

Этот вопрос показался мне совершенно резонным. Рассказав мальчику о некоторых свойствах, находящих успешное применение, я пообещал ему принести на следующий день — что и сделал — книгу по проективной геометрии.

Через несколько дней Энрико сказал мне, что он уже проштудировал первые три урока, и обещал возвратить книгу, как только прочтет ее. Примерно через два месяца книга была возвращена. На мой вопрос, встретились ли ему какие-либо трудности, мальчик ответил: „Никаких“» — и добавил, что он доказал все теоремы и легко решил все задачи (в книге их было более 200).

Я был изумлен: ведь я знал, что среди этих задач были такие, от решения которых я вынужден был отказаться, потому что на это ушло бы слишком много времени. Но я убедился, что Энрико справился с этими задачами. Было совершенно очевидно, что в свободные часы, остававшиеся от приготовления школьных заданий, мальчик в совершенстве изучил проективную геометрию и с легкостью решал сложнейшие задачи. Я убедился в том, что Энрико исключительно одарен, во всяком случае в области геометрии. Когда я сказал об этом его отцу, тот ответил, что в школе Энрико считается хорошим учеником, но не больше.

Впоследствии я узнал, что Энрико изучал математику и физику по разным случайным книгам, которые он покупал в букинистических магазинах на рынке Кампо деи Фьори. Он надеялся, в частности, найти в этих книгах теорию, объясняющую движение волчков и гироскопов. Объяснения он так и не нашел. Но, возвращаясь к этой проблеме снова и снова, мальчик самостоятельно приблизился к разъяснению природы загадочного движения волчка. Все же я сказал ему, что к точному научному объяснению можно подойти, лишь овладев теоретической механикой. Но для ее изучения потребуется знание тригонометрии, алгебры, геометрии и дифференциального исчисления… Энрико согласился со мной, и я стал доставать для него книги, которые могли бы дать ему новые идеи и прочную математическую основу.

Приведу перечень книг, которые он брал у меня в тот период.

В 1914 г. — „Курс прямолинейной и сферической тригонометрии“ Сэрре.

В 1915 г. — „Курс алгебраического анализа “Чезаро и „Лекции по аналитической геометрии“ Л. Бианки (Пизанский университет).

В 1916 г. — по математическому анализу „Лекции, прочитанные в Пизанском университете“ У. Дини.

В 1917 г. — по теоретической механике „Трактат механики“ Пуассона.

Кроме того, я считал, что ему будет полезно проштудировать книгу Г. Грассмана по математической логике с предисловием Пеано о применении дедуктивной логики. Эти книги он получил от меня в 1918 г…

Энрико нашел векторный анализ очень интересным, полезным и несложным. С сентября 1917 до июля 1918 г. он изучил также некоторые стороны инженерного дела по книгам, которые я доставал для него.

В июле 1918 г., пройдя трехгодичный курс лицея за два года, Энрико получил диплом. Возник вопрос, имеет ли ему смысл поступать в Римский университет. Мы с Энрико вели на эту тему длинные разговоры.

Я спросил у него, чему он хочет посвятить себя: математике или физике? Привожу дословно его ответ:

— Я изучал математику с таким рвением потому, что считал это необходимой подготовкой для последующего изучения физики, которой я намерен посвятить себя целиком и полностью.

Тогда я спросил у него, считает ли он свое знание физики столь же обширным и глубоким, как и математики.

— Я знаю физику шире и глубже, потому что прочел все наиболее известные книги по этому предмету, — ответил он[8].

Я уже убедился в том, что Энрико достаточно было прочесть книгу один раз, чтобы знать ее в совершенстве. Помню, например, как однажды он возвратил мне прочитанную им книгу по дифференциальному исчислению. Я предложил ему оставить ее у себя еще на один год с тем, чтобы он смог еще пользоваться ею. Ответ Ферми был поразительным.

— Благодарю вас, — сказал он. — В этом нет необходимости, поскольку я уверен, что запомнил все необходимое. Несколько лет спустя идеи предстают передо мной с еще большей отчетливостью, и если мне понадобится формула, я смогу легко вывести ее.

Энрико Ферми (1901–1954) — итальянский физик, наиболее известный благодаря созданию первого в мире ядерного реактора, внесший большой вклад в развитие ядерной физики, физики элементарных частиц, квантовой и статистической механики. Лауреат Нобелевской премии по физике 1938 года «за доказательство существования новых радиоактивных элементов, полученных при облучении нейтронами, и связанное с этим открытие ядерных реакций, вызываемых медленными нейтронами»

Кроме поразительной способности к наукам, Ферми обладал еще исключительной памятью.

Пришло время, когда я решил, что наступил подходящий момент, чтобы предложить ему свой план… План этот заключался в следующем: Энрико должен поступить не в Римский университет, а в университет в Пизе. До этого ему надо будет выдержать конкурс в Нормальную школу в Пизе и впоследствии совмещать занятия в школе с посещением лекций в университете. Энрико признал разумность моего плана и решил следовать ему, хотя и понимал, что родители будут возражать.

Я немедленно отправился в Пизу, чтобы получить там необходимую информацию и программу для конкурса в Нормальную школу. Потом я вернулся в Рим, чтобы проштудировать программу с Энрико. Я не сомневался в том, что он в совершенстве знает предметы, связанные с математикой и физикой. Так оно и оказалось. Энрико не только выдержал конкурс, но оказался первым среди соискателей.

Родители Энрико не одобрили мой план по вполне понятным человеческим соображениям.

— Мы потеряли Джулио (старший брат Энрико, умерший в 1915 г. после непродолжительной болезни), — сказали они, — а теперь мы должны расстаться с Энрико на четыре года, в то время как в Риме существует великолепный университет. Правильно ли это?

Потребовалось известное терпение и такт, чтобы постепенно убедить их в том, что принесенная ими жертва откроет блестящую карьеру их сыну. В конце концов было получено их согласие. Итак, как писала жена Энрико, в конечном счете два союзника — Ферми и Амидей — одержали победу».

Хотелось бы немного прокомментировать это письмо. Мне кажется, что оно должно заинтересовать не только физиков и историков науки, но и более широкие круги читателей, особенно школьников, которые начинают увлекаться наукой, а также педагогов. Быть может, благодаря инженеру Амидею одаренный мальчик и стал гением. Конечно, Ферми был прирожденным физиком, но кто может сказать, какова была бы его судьба, если бы инженер Амидей отнесся к нему иначе, если бы на вопросы мальчика он отвечал, например, так: «Это пока слишком трудно для тебя. Подрастешь — поймешь!» Возможно, Ферми и не увлекся бы так серьезно математикой и физикой в тринадцатилетнем возрасте и в результате стал бы, скажем, лишь хорошим инженером или физиком. Он мог бы, например, влюбиться, мог заинтересоваться шахматами или теннисом, иностранными языками или геологией. Дело в том, что перед тринадцатилетним Ферми был только один прямой путь, который мог бы привести его туда, куда он впоследствии пришел (и этот путь был указал Амидеем), но при этом было огромное число «боковых» дорог.

Во всяком случае, я совершенно уверен в том, что Ферми стал великим Ферми именно потому, что его интересы определились и его интеллектуальные запросы уже удовлетворялись, когда он был еще мальчиком. В этом меня убеждал стиль Ферми во всем, что относилось к физике; читал ли он лекции, объяснял что-либо сотруднику, выражал ли сомнение в чем-либо и т. д., всегда создавалось впечатление, что все ему просто и знакомо, что физика для него то же, что дом родной.

Если мое суждение правильно, то число потенциальных Ферми в мире куда больше, чем это обычно представляется.

Вот что писал Э. Персико[9]: «…Исключительные способности Ферми в точных науках проявились очень рано; когда я познакомился с ним (ему было 14 лет), я с удивлением обнаружил, что приятель у меня не только „дока“ в науке, как говорят на школьном жаргоне, но и товарищ, форма ума которого совершенно отличается от типичной для всех „умных“ мальчиков и блестящих учеников, с которыми я был знаком… В области математики и физики он проявил знания по гораздо большему числу разделов, чем учили в школе, причем знания были не школярскими, и он оперировал ими совершенно непринужденно. Для него уже тогда знание теоремы или закона означало прежде всего умение их использовать.

Вспоминая чувства восхищения и удивления, которые у меня, его ровесника, вызвал ум Энрико, я задаю себе вопрос: приходило ли мне в то время на ум слово „гений“? Вероятно, нет, поскольку для детей и, быть может, даже для большинства взрослых это слово ассоциируется не столько с качеством ума, сколько с общественной фигурой знаменитой и недоступной личности. Качества ума моего молодого друга, которые удивляли меня, были для меня явлением слишком новым для того, чтобы я мог найти им имя».

Вероятно, читателя заинтересует вопрос, как учился Ферми в школе по гуманитарным предметам? Конечно, он был хорошим учеником, что не удивительно, если учесть наличие у него прекрасной памяти, но, опираясь на некоторые, впрочем, субъективные впечатления, я сказал бы, что по гуманитарным предметам Ферми был не более чем «нормальным отличником». Правда, он знал довольно много стихов наизусть[10], но это, я бы сказал, характеризует скорее его феноменальную память, чем страсть к поэзии. Мне помнится, где-то в тридцатых годах Ферми сказал, что главным источником его общей культуры является многотомная итальянская Детская энциклопедия, довольно удачная и красочно оформленная книга для юношества. Это подтверждает, что интересы Ферми вне области физики и математики были все-таки довольно ограниченными.

Память Ферми и рациональность мышления очень помогли ему при овладении иностранными языками. Энрико прекрасно знал немецкий язык, который он изучил еще мальчиком по совету инженера Амидея; французским и английским языками он владел более чем достаточно для понимания научной литературы. Позже в США Ферми, конечно, овладел английским языком в совершенстве, но не избавился от итальянского акцента, что определенно его огорчало.

Еще несколько слов об использовании иностранных языков в научных работах Ферми. В итальянский период жизни Ферми, естественно, писал статьи на итальянском языке. Но некоторые работы он написал также на хорошо знакомом ему немецком языке (до 1934 г.). Это были те произведения, которые он особенно ценил, что и дает представление об отношении самого Ферми к значимости своих работ. После упадка немецкой физики, связанного с приходом к власти Гитлера, немецкий язык в произведениях Ферми сменился английским. Когда же он эмигрировал в США, он стал писать только на английском языке.

Осенью 1918 г. Ферми, согласно плану инженера Амидея, поступил одновременно в Высшую Нормальную школу Пизы и на физико-математический факультет старинного Пизанского университета. Во всех итальянских университетах нет вступительных экзаменов; нужно лишь иметь аттестат зрелости и, конечно, располагать средствами для оплаты обучения. Для поступления же в Нормальную школу требовалось выдержать довольно трудный конкурс, но для ученика школы обучение в университете было бесплатным. Ученик Нормальной школы автоматически является и студентом университета, но дополнительно посещает лекции и семинары в школе. (Может быть, небезынтересно заметить, что с 1965 г. директором Пизанской Нормальной школы является известный ученый Джильберто Бернардини.)

Высшая Нормальная школа в Пизе была создана в 1813 г. Наполеоном по типу Высшей Нормальной школы в Париже; она была единственным бесплатным высшим учебным заведением Италии. Хотя официально школа предназначалась для выпуска учителей средних школ, многие выпускники как гуманитарного, так и естественного отделений избирали карьеру исследователей и становились знаменитыми, что поднимало престиж школы. В частности, почти все известные итальянские математики от Бианки и Кастельнуово до Вольтера и Леви-Чивиты были ее выпускниками.

На вступительном конкурсном экзамене в школу от Ферми требовалось изложить свои знания по теме «Характер и причины звуков». Его «сочинение» дает представление об уровне знаний по классической физике, достигнутом Ферми в 17-летнем возрасте. Достаточно сказать, что далеко не все выпускники физических факультетов университетов (а не только средней школы) смогли бы написать такое сочинение, в котором используется метод Фурье при решении дифференциального уравнения колеблющегося стержня. Ферми сам рассказывал, что экзаменатор был удивлен его сочинением и сказал, что никогда ничего подобного в своей практике не встречал.

Итак, когда Ферми был принят в Пизанский университет в 1918 г. он уже был хорошо знаком с классической физикой. Насколько глубокими были его знания в области науки в то время, можно судить по словам, сказанным уже знаменитым Ферми в 1934 г.: «Когда я поступил в университет, классическую физику и теорию относительности я знал так же, как и теперь». Юношей Ферми был самоучкой. Но и в университете профессора не смогли дать ему ничего нового: уже в то время он разбирался в физических проблемах лучше своих учителей. Кроме того, как раз те области, которые интересовали Ферми, особенно строение материи и квантовая теория, в Италии не культивировались, соответствующих университетских курсов не было. Как ни парадоксально, но Ферми стал учителем, и при этом блестящим, никогда не проходя через психологическую стадию ученика.

Большую пользу, по-видимому, принесло Ферми общение с талантливым однокурсником Франко Разетти: совместное обсуждение вопросов физики, особенно теоретической, помогло развитию проявившихся впоследствии исключительных дидактических способностей Ферми. Нет сомнения и в некотором прямом влиянии Разетти на Ферми. Для меня более десяти лет спустя стало ясным из разговоров в университетском Физическом институте, что талант Разетти-экспериментатора и его любовь к различным экспериментальным методам привлекали Ферми.

Исключительные способности Ферми-студента были довольно широко известны в Пизе не только в среде его товарищей и друзей, но также и в преподавательском коллективе университета и Нормальной школы.

Почти все сведения об университетском периоде получены от Персико и Разетти. Студенческие обязанности, конечно, не представляли никакой трудности для Ферми. Поэтому большую часть времени он отводил на изучение предметов им выбранных, а не обязательных университетских курсов. Вот что он написал Персико в феврале 1919 г., т. е. будучи студентом второго курса:

«…Поскольку для курсов мне почти ничего не надо делать, я пытаюсь расширить мои знания математической физики и буду делать то же самое в области математики, ведь я располагаю множеством книг».

Когда Ферми двадцать лет спустя уехал в Америку, он взял с собой все документы и тетради, которые впоследствии могли быть ему полезны. Они находятся теперь в музее Ферми при Чикагском университете. Среди них имеется тетрадка, которую он вел с июля по сентябрь 1919 г. и содержание которой представляет большой интерес для понимания уровня научного развития восемнадцатилетнего Ферми. Ниже дается описание содержания этой тетради со слов Э. Сегре[11].

Первые 28 страниц содержат конспект аналитической динамики и начаты в Каорсо 12 июля 1919 г. Здесь он излагает теорию Гамильтона и Якоби, затрагивая очень сложные вопросы крайне сжато и удивительно ясно. Тут нет сведений об источниках его информации, но, по-видимому, ими являются работы Пуанкаре, которыми он занимался в это время, а также Аппеля.

Далее следуют 25 страниц об электронной теории вещества (начаты в Риме 29 июля 1919 г.), содержащие сжатый, как обычно, обзор по этому предмету. Здесь идет речь о лоренцовской теории, специальной теории относительности, теории излучения черного тела, диамагнетизме и парамагнетизме. Для этого раздела имеется библиография, в которой перечислены некоторые из самых важных книг по данному предмету, включая «Электронную теорию материи» Ричардсона, которую он очень внимательно изучил.

Упоминаются также первые работы Бора об атоме водорода, хотя в то время они были мало известны в Италии.

На следующих 19 страницах (Рим, 10 августа 1919 г.) более подробно рассмотрена теория излучения черного тела по Планку. За этим следует без комментариев обширная библиография (Каорсо, сентябрь 1919 г.) по радиоактивности, взятая из резерфордовской книги «Радиоактивные вещества и их излучения». Следующая глава со страницы 81 до страницы 90 (Каорсо, 14 сентября 1919 г.) посвящена Н-теореме Больцмана и кинетической теории. Здесь мы найдем, как обычно, сжатое, но ясное описание теории и некоторых ее применений. Для установления Н-теоремы используется метод Больцмана, в котором проводится подробный анализ всех возможных соударений. Тетрадка, содержащая всего 102 страницы, завершается двумя библиографическими списками (из книги Таунсенда о газовом разряде) работ по электрическим свойствам газов и фотоэлектричеству. Последние страницы, написанные в Риме 29 сентября 1919 г., заключаются оглавлением.

Содержание тетрадки свидетельствует о многих чертах автора. Если учесть возраст автора и тот факт, что он был самоучкой, то восхищает степень его разборчивости в выборе материала. Характерно и то, что Ферми, легко справляясь с математическими трудностями, все-таки не ищет красивой математики как самоцели. Легка или трудна теория — это не главное, важно то, освещает ли она существенное физическое содержание проблемы. Если теория легка — прекрасно, но если необходима трудная математика, он быстро смиряется с этим. Можно заметить также определенное различие между главами, где логическая структура предмета преобладает над его экспериментальным содержанием, и главами более эмпирического характера. В теоретических главах уже видна рука мастера, а в остальных проявляется отсутствие опыта, а также критической оценки различных работ.

Удивительно, что только после одного года университетской работы студент сумел составить такую тетрадку, которая сделала бы честь и опытному преподавателю.

Архивная фотография Энрико Ферми в детстве (второй слева). Рим. Италия. Его брат Джулио (умер в детстве) — третий справа. Их старшая сестра Мария стоит в дальнем правом, заднем ряду

В 1920 г. Ферми написал Персико: «…Мои занятия идут очень хорошо, ибо я уже сдал неорганическую химию и решил изучить органическую химию в Университете». По-видимому, химия тогда не была самым предпочитаемым предметом Ферми, и этим письмом он дает понять, что не собирается особенно расширять свои знания по химии, а просто будет готовиться к экзаменам по химии в университете. Кстати, единственными экзаменами, на которых Ферми не был удостоен высшей оценки, были экзамены по химии. Ферми изучил, как известно из его переписки с Персико, в первые два года занятий в университете, следующие книги: «Теория вихрей» Пуанкаре, «Аналитическая механика» Аппеля, «Теоретическая химия» Нернста, «Курс общей химии» Оствальда, «Электронная теория материи» Ричардсона, «Пространство, время, материя» Вейля.

В 1920 г. он сообщает Персико, что уже завоевывает некоторый престиж в Физическом институте, где он в присутствии ряда профессоров должен читать лекцию о квантовой теории, тогда практически неизвестной в Италии. Как побочный результат, по словам Персико, его напряженного изучения физики в университетские годы появились первые теоретические исследования Ферми в области электродинамики и теории относительности. На некоторые из них до сих пор ссылаются специалисты. Вот как Персико характеризует отношение двадцатилетнего Ферми к изучаемой им книге: «Его метод изучения книги всегда состоял в том, что из книги он брал только данные проблемы и результаты опыта, сам обрабатывал их и затем сравнивал свои результаты с результатами автора. Иногда при проведении такой работы он ставил новые проблемы и решал их или даже поправлял ошибочные, хотя и общепринятые решения. Так и возникли его первые печатные работы».

Темой диссертационной работы Ферми на соискание степени доктора физики (что соответствует в СССР студенческой дипломной работе), однако, явилось экспериментальное (согласно традициям итальянских университетов, требовалось, чтобы дипломная работа была экспериментальной) исследование по оптике рентгеновских лучей.

Здесь следует отметить, что знания, полученные Ферми во время выполнения дипломной работы, не пропали даром и что его тогдашнее глубокое ознакомление с физикой кристаллов очень помогло ему в теоретических исследованиях по оптическим свойствам молекул и кристаллов десять лет спустя и в теоретическом и экспериментальном изучении созданной им оптики нейтронов двадцать лет спустя.

Диплом Ферми получил (июль 1922 г.), конечно, с оценкой cum laude. Диплом Нормальной школы он получил приблизительно в то же время с той же оценкой, защитив диссертацию по теории вероятности.

Хотя Ферми пользовался огромным престижем в Пизанском университете, все-таки там ему не предложили работы. Это больше говорит об удивительной бедности итальянских университетов того времени, нежели о недальновидности дирекции Физического факультета Пизанского университета.

Энрико возвращается домой в Рим и знакомится с сенатором профессором Opeo Марио Корбино, директором Физического института Римского королевского университета. Корбино когда-то был первоклассным физиком-экспериментатором, однако с двадцатых годов почти не занимался наукой и стал видной фигурой в частной электрической промышленности Италии, а также в течение некоторого времени занимал посты министра экономики и министра образования, хотя и не был членом фашистской партии. Корбино была присуща некоторая двойственность: с одной стороны, политическая карьера, бизнес и деньги, с другой — лаборатория, интересы итальянской физики, словом, все, что напоминало ему о его молодости. Ферми, а затем и его сотрудники прежде всего видели в Корбино только эту вторую, привлекательную сторону. Кроме того, он был яркой личностью: исключительно обаятельный, полный юмора и, по представлениям Ферми, очень мудрый.

Корбино очень быстро «сориентировался» и понял, что представляет собой этот двадцатилетний юноша. С этого времени он стал покровительствовать Ферми. Корбино не только предложил ему временную работу в качестве преподавателя математики для студентов химиков в Римском университете, но, что было важнее, сказал Ферми о своем намерении при первой возможности обеспечить для университета постоянное сотрудничество Энрико. Знакомство с сенатором имело большое значение для Ферми, который считал его вторым отцом; признательность Ферми отражена в написанном им некрологе Корбино.

Необходимо подчеркнуть, что дружеское отношение такой влиятельной фигуры, как Корбино, к Ферми, его бескорыстная поддержка Ферми в создании молодой школы итальянских физиков в Риме, неизменное содействие этой школе, его искренняя радость по поводу ее успехов — все это оказало огромное влияние на итальянскую физику, без сомнения, превышающее его прямой исследовательский вклад. На шутливом «религиозном» жаргоне Римского физического института Корбино получил «официальное» прозвище «Бога-отца».

В Риме Ферми провел несколько месяцев. Вскоре он был удостоен премии Министерства образования для усовершенствования за границей и с января по август 1923 г. пробыл в Германии, в Геттингене, у известного физика-теоретика, впоследствии лауреата Нобелевской премии, Макса Борна.

В Геттингенский период Ферми опубликовал, по-прежнему в одиночку, цикл работ по теоретической механике. Одна из них — доказательство, правда, нестрогое, квазиэргодичности механических систем — понравилась Эренфесту, известному специалисту в этой области. Эренфест написал Ферми об этом, что, по-видимому, явилось причиной того, что Энрико вскоре поехал именно в Лейден, к Эренфесту. Но об этом позже.

У Борна Ферми встретился с такими блестящими молодыми физиками-теоретиками, как Паули, Гейзенберг и Йордан, которым, в отличие от Ферми, посчастливилось учиться у выдающихся ученых Зоммерфельда и Борна. Как ни странно, пребывание в Геттингене и встреча с этими звездами физического мира не принесли, по словам самого Ферми, особенной пользы молодому самоучке. Его работы, выполненные в Геттингене, никак не отражают местного духа и могли бы быть выполнены Ферми в Риме, если бы он тут остался. Эта связано с рядом причин.

Вокруг Ферми в Италии не было физиков, с которыми бы он мог общаться на равном уровне и с которыми он, по его словам, мог бы сравнивать себя (что очень важно с психологической точки зрения); у него возникла привычка работать, полагаясь только на себя и используя лишь книги и научные работы для консультации. (Эта привычка, однако, вскоре исчезла.) Но это не все.

Двадцатилетний Ферми еще не обладал той уверенностью в себе, которая так необходима для творческой работы. Как рассказывал сам Ферми, он, наконец, обрел такую уверенность благодаря выдающемуся физику-теоретику П. Эренфесту, на обучении у которого в Лейдене, в Голландии, он находился с сентября по декабрь 1924 г. Советским физикам П. Эренфест очень хорошо известен, так как он часто бывал в Советском Союзе. Ферми рассказывал своим сотрудникам, что Эренфест оказал огромное влияние на развитие современной физики не столько своими классическими работами, сколько педагогической в широком смысле слова деятельностью, т. е. научным воздействием на других физиков. (Кстати, аналогичные слова произнес Ферми и о выдающемся французском физике Поле Ланжевене.) Эренфест был хорошо знакам и дружил со всеми крупнейшими физиками от Бора, Эйнштейна, Лоренца и Планка до Гейзенберга и Паули. И вот Эренфест, обнаружив дар крупного физика у Ферми, не замедлил сказать ему об этом. С этого времени неуверенность Ферми в своих силах исчезла, что, как это известно от самого Ферми, было очень важно для него. Прямое влияние лейденского периода на Ферми, однако, незначительно.

К началу двадцатых годов относится и одна теоретическая работа, которая обнаруживает черты уже зрелого Ферми. Я хочу упомянуть о ней здесь, так как многие физики не знают, что именно в этой работе Энрико Ферми заложена в очень ясной форме красивая идея, использованная позже Вайцзеккером и Вильямсом в их знаменитом методе (речь идет о методе эквивалентных фотонов, т. е. о расчете различных эффектов при соударениях очень быстрых электрически заряженных частиц, основанном на замене поля частиц эквивалентным полем электромагнитного излучения).

По своей натуре Ферми был застенчив. Правда, это утверждение покажется необоснованным тем, кто узнал Ферми после его двадцатипятилетия и притом только по его отношению к физике; Ферми был слишком искренним и непосредственным, чтобы проявлять ложную скромность после того, как он внутренне осознал свое превосходство.

Застенчивость можно было заметить у Ферми и позже, но уже не в науке. Он очень не любил чем-то выделяться. Лаура Ферми рассказывает о случае, когда Ферми страшно смутил рабочий, случайно заставший его в довольно смешной одежде итальянского академика. Очень типичной была его виноватая, детская улыбка, появлявшаяся, правда, довольно редко, когда по какой-то причине у него вновь исчезала уверенность в себе, скажем, в присутствии Майораны, личность которого ему очень импонировала, или на теннисной площадке перед более сильным игроком.

Ферми всегда стремился к конкретности во всем, к упрощению, выделению главного. На этой черте характера Ферми, быть может, самой характерной, я остановлюсь несколько ниже, пока же я хотел согласиться с Сегре[12], что в условиях научной изоляции, о которой я говорил раньше, конкретность была необходима для Ферми, поскольку оценить важность своей работы он мог только с помощью результатов не слишком отвлеченного характера.

Во всяком случае, в двадцатых годах, когда основные принципы физики претерпевали коренную ломку (и Геттинген был одним из центров, где это происходило), ориентироваться молодому Ферми без учителей, по-видимому, было крайне трудно. Почти все труды Ферми характеризуются отсутствием абстрактности. Его теории почти без исключения созданы для того, чтобы объяснить, скажем, поведение определенной экспериментальной кривой, «странности» данного экспериментального факта и т. д. Не исключено, что черты, присущие Ферми, — конкретность, ненависть к неясности, исключительный здравый смысл, — помогая ему в создании многих фундаментальных теорий, в то же время в этих условиях помешали ему прийти к таким теориям и принципам, как квантовая механика, соотношение неопределенностей и принцип Паули.

Некоторое подтверждение этому можно найти в очень интересном отрывке из письма, которое Ферми написал Персико[13] в сентябре 1925 г., спустя два года после его пребывания в Геттингене: «…Я думаю, что в последние несколько месяцев очень больших успехов не было, несмотря на формальные результаты в зоологии спектральных термов, полученные Гейзенбергом. По-моему, они начинают слишком далеко заходить в направлении отказа от понимания физической сущности». Вот как Персико[14] комментирует это письмо: «„Зоология спектральных термов“, по-видимому, относится к статье В. Гейзенберга, которая, правда, была тогда неудовлетворительной и формалистической, но спустя несколько месяцев эволюционировала в матричную квантовую механику. К квантовой механике в матричной форме, однако, Ферми не испытывал, по-видимому, научной симпатии. Первые его работы по квантовой механике были стимулированы не гейзенберговским подходом, а статьями Шредингера о волновой механике; при этом вклад Ферми состоял в том, что он выяснил соотношение между волновой механикой и старой корпускулярной механикой».

По словам Ферми, сказанным им в тридцатых годах, из-за абстрактности общей теории относительности он также не испытывал большой симпатии к ней (хотя глубоко знал ее) и особенно к ее космологическому следствию — теории расширения Вселенной. Правда, в конце сороковых годов он пересмотрел свою точку зрения, по-видимому, в связи с увеличением круга наблюдений, связанных с теорией расширения Вселенной; его интерес к этой теории отражен в работах о происхождении химических элементов и в книге «Лекции по атомной физике».

Здесь я сразу же должен предупредить читателя, у которого может возникнуть подозрение, что прохладное отношение Ферми к абстрактным и вообще формалистическим работам как-то вызвано недостаточным его знакомством с математическим аппаратом. Он никогда не боялся математических трудностей и глубоко знал математику. С математическими методами Ферми ознакомился, как мы видели, будучи еще мальчиком. В Пизе он расширил свои математические знания до такой степени, что впоследствии мог при необходимости подходить к решению любой задачи самыми рафинированными методами.

С первых дней по возвращении в Рим он познакомился с представителями блестящей математической итальянской школы — Энриквесом, Кастельнуово, Леви-Чивитой, Вольтеррой — и с тех пор подружился с ними. Они не только уважали его как единственного представителя зародившейся итальянской школы теоретической физики, но очень ценили его и как математика. Однако отношение Ферми к математике было особенным. Математика для него была средством, а не целью. Он возражал против использования изысканных или сложных математических методов для решения второстепенных или «надуманных» физических задач. Один раз он сказал: «Математика сегодня — это не передовая наука времен Гаусса; слишком часто сегодня математик или физик с математическим складом ума выдумывает трудную задачу, решает ее, а потом восклицает: „Смотри, какой я умный!“»

Сразу скажу, что это отношение к математике как к великой науке, уже не способной существенно обновляться, изменилось у Ферми позже, и особенно после его знакомства с крупнейшим математиком фон Нейманом, которым он восхищался.

Во всех работах Ферми математический аппарат вполне адекватен решаемой задаче, при этом он всегда избегал излишнего формализма, но, если это требовалось, был готов использовать самые изысканные методы. Ради простоты он часто удовлетворялся достаточно грубым приближением. Хорошим примером этого служит его оценка граничных условий на поверхности раздела между веществом и вакуумом для задачи диффузии тепловых нейтронов. Ферми показал, что полученная на основе решения одномерной задачи простая оценка может после небольшой модификации дать достаточно точный результат и для реального случая трехмерной диффузии нейтронов. Этот вопрос имел большое значение для нейтронной физики в период создания атомной техники, так что силы больших научных коллективов были сконцентрированы на точном решении данной задачи. Это оказалось довольно сложным математическим делом, к тому же в практически важных случаях точное решение очень мало отличалось от результата Ферми. Не перестаешь удивляться, как легко все у него получалось!

Энрико Ферми в лаборатории

Здесь уместно упомянуть о симпатии, которую Ферми всегда испытывал к любой форме численных методов решения математических задач. Забегая вперед, я хотел бы сказать несколько слов о его «вычислительной карьере». В кабинете Ферми всегда стояла маленькая настольная механическая счетная машинка. В 1927 г. он, не сумев найти общее решение установленного им дифференциального уравнения для среднего потенциала атома в зависимости от расстояния, быстро решил его численно с помощью этой машинки. Работа такими кустарными вычислительными методами, хотя иногда и в широком масштабе, продолжалась вплоть до появления первых мощных электронных вычислительных машин, значение которых сразу же стало ему понятно. Ферми с вдохновением и энтузиазмом воспринял рождение электронно-вычислительной техники; немногие знают, что он — первый физик, который использовал мощные электронно-вычислительные машины для своей повседневной работы. Он пропагандировал использование этих машин самими физиками, без математиков, и сам был великолепным программистом. Для читателя-физика небезынтересно отметить, что Ферми уже в 1952 г. предложил использовать вычислительные машины для автоматизации измерений на фотоэмульсиях и фотографиях.

С января 1925 г. до осени 1926 г. Ферми пробыл во Флоренции, куда он был назначен «Professore incaricato» (т. е. временным профессором) с обязанностью чтения лекций по теоретической механике и по математической физике (курса теоретической физики в итальянских университетах тогда не было). Здесь я хотел заметить, что университетская карьера в Италии — в то время единственный путь для исследователя, поскольку в промышленности физики не использовались, — завершалась выигрышем конкурса на право занятия штатной должности профессора. Все промежуточные назначения (ассистент, помощник, временный профессор) или звания («Libero Docente») не только плохо оплачивались, но и не давали ни прочности положения, ни престижа.

В возрасте 24 лет (а это необычайно рано) Ферми получил звание «Libero Docente». Это соответствует советской степени кандидата наук, но для соискания «Libero Docente», однако, не требуется защиты диссертации; степень присваивается на основе совокупности научных работ комиссией штатных профессоров университета, которые оценивают представлении научные работы и заслушивают лекцию соискателя по теме, предложенной комиссией за 24 часа до лекции. Получение «Libero Docente» для молодого Ферми, уже опытного преподавателя, не представляло ни малейшей трудности.

Флорентийский период был очень важным в жизни Ферми. Во Флоренции он снова встречает Разетти, который был тут ассистентом кафедры, и совместно с ним проводит очень оригинальные эксперименты. В этот период он пишет блестящую книгу «Введение в атомную физику», которая позже служила основным учебником по теоретической физике для студентов университетов Но самое главное — это то, что именно здесь, в спокойной атмосфере Института физики, расположенного под Флоренцией, на холме, где работал и скончался Галилей, Ферми создает и публикует знаменитую работу о статистической механике частиц, подчиняющихся принципу Паули. Этой работой были заложены основы так называемой статистики Ферми — Дирака. Как известно, основное значение статистики Ферми — Дирака заключается в том, что она дала ключ к пониманию свойств электронов в металлах. Но и другие применения статистики Ферми весьма многочисленны, что иллюстрируется множеством терминов, вошедших в физическую и астрофизическую литературу, таких как «газ Фермии, «Ферми-жидкость», «фермион», «поверхность Ферми», «метод Томаса — Ферми», «фермиевские импульсы» нуклона в ядре и т. д. В отличие от Дирака Ферми пришел к новой статистике независимо от квантовой механики. Он давно вынашивал предпосылки этого творения, но ему не хватало принципа Паули, после появления которого он сразу направил в печать свою работу. Кстати, Ферми заметно переживал то, что он не сумел сформулировать принцип Паули, к которому, как я слышал от него самого, очень близко подошел.

После открытия статистики, которая носит его имя, Ферми стал хорошо известен, как это ни странно, сначала за пределами Италии и только потом — на родине. Признания, которых он совершенно не искал, посыпались на Ферми в изобилии. В конце своей жизни Ферми был членом восемнадцати академий всех стран, доктором «honoris causa» многочисленных университетов, лауреатом ряда крупнейших премий и медалей, включая Нобелевскую премию. Кстати, в 1929 г. он был избран иностранным членом-корреспондентом Академии наук СССР, что, если я не ошибаюсь, явилось первым зарубежным официальным признанием Ферми.

Из переписки Ферми с Персико известно, что Ферми все-таки беспокоился о своей университетской карьере до тех пор, пока не был назначен штатным профессором осенью 1926 г. В частности, он огорчался тем, что в начале 1926 г. ему не удалось пройти по конкурсу на кафедру математической физики университета г. Кальяри, в Сардинии. Должность профессора для Ферми означала способ спокойно продолжать научную работу, но не больше. До конца жизни он никогда не искал ни важных административных постов, ни почета, ни наград. Он, естественно, был доволен признанием его заслуг, но честолюбие ему было чуждо.

Я хотел бы сделать здесь некоторые замечания о том, как, по моим субъективным впечатлениям, мне представляется отношение Ферми к жизни. Ему очень нравилась физика, при этом, особенно после пребывания в Лейдене, он почувствовал, что миссия исследователя и наставника ему по силам. В сравнении с этой любовью и этой миссией все остальное для Ферми имело второстепенное значение. Иногда сознательно, но чаще всего бессознательно его отношение к научной карьере, спорту, отдыху, семье, литературе и искусству и даже к политике определялось тем, что он должен иметь самые лучшие условия для работы. Я сказал бы, что в жизни Ферми все происходило так, будто некие «гормоны» так управляли его чувствами и образом жизни, чтобы автоматически обеспечить оптимальные условия для научных исследований. Он был гением, причем его гениальность в значительной степени связана с его любовью к научной простоте; вне области физики он был самым обыкновенным и, как ни странно, самым простым человеком. Эта простота в жизни выражалась в том, что у него были очень простые вкусы и требования, что он ненавидел усложнения (как в физике!), что он был лишен снобизма и фальши, что он был всегда совершенно искренен и не скрывал тех черт своего характера, которые многим могут казаться недостатками (например, нелюбовь к музыке, полное отсутствие азартности, безразличие к политическим и философским проблемам, некоторая осторожность при трате денег). Кстати, деньги были необходимы Ферми для спокойной научной работы, а не для «роскошной» жизни.

Ферми очень любил теннис, лыжи, прогулки, хотя ни в одном виде спорта он не достиг высокого уровня. Но время, которое он тратил на эти увлечения и вообще на отдых, было строго ограничено до минимума.

Неудача Ферми в Кальяри все-таки сделала доброе дело. Сразу после создания новой статистики Корбино предпринял действия, направленные на приглашение Ферми в Римский университет. Он добился учреждения там кафедры теоретической физики — первой в Италии. (Насмешники называли ее «кафедрой фермифизики», так же как они называли «кафедрой разеттифизики» кафедру спектроскопии, созданную некоторое время спустя в Римском университете по инициативе того же Корбино с целью привлечь в университет Разетти.) Осенью 1926 г. Ферми выдержал соответствующий конкурс и занял должность профессора в Риме. Итак, его научная карьера в Италии достигла вершины, когда ему было 25 лет.

Когда Ферми в конце 1926 г. прочно обосновался в Риме в качестве профессора теоретической физики, там не было никакого исследовательского коллектива. Персико уехал во Флоренцию; Корбино был слишком занят другими вопросами, а в университете ему более чем хватало преподавательской деятельности.

Итальянскую школу современной физики создал тогда Энрико Ферми, один из великих учителей нашего времени, при содействии Opeo Марио Корбино, блестящего организатора науки. Многие из учеников Ферми, такие как Разетти, Амальди, Сегре, Вик, Рака, Росси, Фано, Ферретти, Бернардини, Коккони, Конверси, Пиччиони и другие, стали широко известными физиками.

О неизгладимом следе, оставленном Ферми в научной жизни Италии, можно судить по тому, что в настоящее время, через тридцать лет после того, как он покинул свою родину, там успешно работает многочисленная группа довольно известных физиков (первого, второго и последующих поколений), продолжающих традиции современных первоклассных теоретических и экспериментальных исследований, созданные Ферми. Ядро этой школы (Разетти, Сегре, Майорана, Амальди) сформировалось вокруг Ферми уже в 1927 г. благодаря усилиям Корбино.

Вот как Сегре[15] описывает занятия, не связанные с университетскими курсами, которые Ферми проводил с нами:

«Они были совершенно импровизированными и неофициальными. Поздно вечером мы собирались в кабинете Ферми, и часто предмет разговора становился темой лекции. Например, мы спрашивали: „Что известно о капиллярности?“ И Ферми экспромтом читал красивую лекцию о теории капиллярности. Таким образом, мы занимались рядом предметов на „промежуточном“ уровне, соответствующем, например, знаменитой книге „Введение в теоретическую физику“ Планка или книгам Слейтера и Франка. Однако иногда уровень становился более высоким, и Ферми объяснял нам статью, которую сам только что прочел: так мы познакомились со знаменитой работой Шредингера по волновой механике. Эти лекции никогда не составляли регулярного „курса“. Относительно некоторых областей, о которых мы ничего не знали и по которым мы задавали Ферми вопросы, он ограничивался упоминанием хороших книг… Однако книги, которые он предлагал, не всегда были самыми удачными, поскольку, очевидно, он упоминал те, которые изучил сам, а они не обязательно были хороши с педагогической точки зрения…

Занятия были посвящены главным образом теоретической физике, но между слушателями-теоретиками и экспериментаторами не делалось различий. Сам Ферми, который работал тогда только в области теоретической физики, также интересовался экспериментальными работами. Его знания и интересы охватывали всю физику, и он внимательно прочитывал несколько журналов. Он предпочитал конкретные проблемы и недоверчиво относился к слишком абстрактным или общим теориям. Но любая специфическая задача в какой-либо области физики — в классической механике, спектроскопии, термодинамике, теории твердого тела и т. д. — могла увлечь его, бросив вызов его уму и физической интуиции. Часто, разговаривая с ним, мы видели развитие красивого, простого и ясного объяснения загадочного явления.

В то время много раз нам представлялся случай быть свидетелями зарождения и выполнения нового и оригинального исследования. Конечно, невозможно было сказать, какая предварительная работа уже была выполнена Ферми сознательно или подсознательно. Наверняка у него не было ничего написанного. Мы присутствовали при развитии теории, которое происходило не слишком быстро, но практически без ошибок, неправильных начинаний или изменения направления мысли. Ферми как будто читал лекцию, хотя более медленно, и наконец наши записи (или по крайней мере соответствующие уравнения) были готовы для опубликования почти без переделок. Любопытная характеристика фермиевского способа работы состояла в постоянстве скорости, с которой он продвигался вперед. Если переходы были легкими, он все-таки продвигался медленно, и рядовой наблюдатель мог бы задать вопрос: «Почему он теряет так много времени на такую простую алгебру?» Однако, когда возникали такие трудности, которые остановили бы человека меньших способностей бог знает на сколько времени, Ферми решал их с той же скоростью. У нас создалось впечатление, что Ферми — каток, двигающийся медленно, но не знающий препятствий. Окончательные результаты были всегда ясными, и часто мы задавались вопросом: «Почему это не было найдено давно, раз все так просто и ясно?» Ферми навсегда сохранял в памяти один раз использованный им метод и применял его к задачам, совершенно отличающимся от той, которая породила физическую идею и математическую технику…

Скорость формирования молодого физика в этой школе была невероятной…

Ферми не любил давать темы для дипломных работ или вообще для исследований. Он ожидал, что студенты сами найдут их или получат от старших товарищей. Причина этого, как он сам говорил, состояла в том, что ему было нелегко найти достаточно простые темы для начинающих… Крепкая, многолетняя дружба связывала всех участников этой группы. Разница в возрасте была невелика: самому старшему, Ферми, было 26 лет (в 1927 г.), а самому младшему, Амальди, — 19 лет. Корбино на вечерние занятия приходил редко. Однако он очень интересовался положением в группе, вопросами продвижения сотрудников по служебной лестнице и т. п. Как можно было ожидать, слухи о том, что происходит в Риме, быстро распространились среди молодых итальянских физиков, и скоро к нам стали приезжать Д. Джентилле, Б. Росси, Дж. Бернардини, Д. Рака, Ж. Вик, У. Фано и многие другие».

Впервые в этом столетии, благодаря Ферми, иностранные физики потянулись к итальянскому центру исследований. Эти физики, среди которых были Баба, Бете, Блох, Лондон, Пайерлс, Плачек, Теллер, Уленбек, принимали участие в семинарах Института физики вместе с небольшой группой итальянских ученых и студентов; число участников семинара не превышало десяти.

Среди участников семинара я хотел бы отметить Этторе Майорану, личность которого могла бы заинтересовать не только физиков, но и литераторов. По происхождению Майорана принадлежал к видной сицилианской семье; он учился на инженерном факультете Римского университета. В 1927 г. Майорана, тогда еще студент, стал членом неофициальной группы Ферми; впрочем, он продолжал работать в Институте, не получая жалованья, и после получения диплома (он был богатым, а институт — бедным; по-моему, не исключено, что судьба Майораны сложилась бы не так трагично, если бы ему приходилось зарабатывать себе на хлеб).

Энрико Ферми со студентами физического факультета во дворе Римского университета на улице Виа Панисперна, около 1934 года. Слева направо: Оскар Д'Агостино, Эмилио Сегре, Эдоардо Амальди, Франко Разетти и Энрико Ферми. Фотограф — Бруно Понтекорво

Кипучая теоретическая деятельность Ферми со времени опубликования работы по статистике (1926) до конца 1933 г., когда он начал работать в области ядерной физики, шла по трем главным направлениям.

Во-первых, Ферми в течение нескольких лет осваивал квантовую механику (а затем квантовую электродинамику) и успешно объяснял и страстно пропагандировал ее в научных кругах. Его «проповеди» пользовались громадным успехом у молодежи и ничтожным — у ученых старшего поколения (в частности, у группы выдающихся римских математиков), которые не сумели принять революционного духа новой теории. Эту его деятельность в период с 1926 по 1930 г. лучше охарактеризовать словами ее очевидца Э. Сегре.

«Первыми были поняты статьи Шредингера, которые вызвали большой интерес и энтузиазм. Ферми быстро объяснил их своим друзьям, позже — Корбино, который оставался скептиком некоторое время; еще позже он выступил на эту тему на математическом семинаре, где профессиональные математики старшего поколения, и не очень хорошо знакомые с экспериментальными основами физики, выдвинули несколько остроумных возражений против общепринятой интерпретации квантовой механики.

В частности, профессор Кастельнуово поднял многочисленные вопросы. Ферми был склонен к нетерпимости по отношению к людям, не принимавшим нового развития квантовой механики, но, конечно, он относился по-разному к некомпетентным возражениям, которых было много, и к действительным настоящим трудностям вроде тех, на которые было указано Кастельнуово.

Нередко он сожалел, что даже те люди, к которым он испытывал уважение и которыми восхищался, такие как Корбино, иногда проявляли скептицизм по отношению к квантовой механике и ее интерпретации, что являлось, как он думал, результатом недостаточного понимания. (Следует сказать, однако, что в последние годы своей жизни Ферми был менее убежден в том, что обычная интерпретация квантовой механики является последним словом.) Сопротивление квантовой теории оказывало в основном старшее поколение физиков, поскольку молодые физики либо поняли новую теорию и поверили в нее, либо научились использовать эту теорию, даже не полностью разобравшись в ней.

Приход квантовой механики, по мнению Ферми, а также Корбино, означал завершение атомной физики. Фундаментальные вопросы были решены, будущее находилось в области ядерной физики и в исследовании сложных биологических структур».

Я хотел бы несколько дополнить последние слова Сегре. Когда я приехал в Рим в 1931 г., Ферми часто утверждал (полусерьезно), что физика идет к концу (как и география) в том смысле, что скоро все будет ясно. Он думал, что будущее принадлежит генетике. При этом сам читал с большим интересом и рекомендовал сотрудникам книгу «Наука о жизни» Уэллса и Хаксли. Как ни странно, эти идеи о бесперспективности физики были у Ферми в 1931–1932 гг., на заре невиданного скачка современной физики, которому он сам значительно способствовал.

К деятельности Ферми в выяснении основ новой физики следует особенно отнести его переформулировку квантовой электродинамики, которая представляет собой блестящий (и типичный для Ферми) пример ясной трактовки трудного вопроса.

Второе важное направление теоретической деятельности данного периода состояло в продолжении его работ по статистической механике. В 1928 г. он (независимо от Томаса) применил свою статистику к определению среднего электрического потенциала в атоме (метод Томаса — Ферми).

Наконец, своими теоретическими работами Ферми внес неоценимый вклад в учение о структуре атомов и молекул. Особо следует упомянуть о совокупности теоретических работ по структуре молекул, в которых Ферми дает количественное объяснение различных экспериментальных наблюдений (книга «Молекулы и кристаллы»). Эти проблемы, интересовавшие Ферми в 1931–1933 гг., были связаны с основными экспериментальными исследованиями института, который по традиции и особенно благодаря Разетти в основном был первоклассной спектроскопической лабораторией.

Ферми разработал также количественную теорию сверхтонкой структуры спектральных линий, оставив и в этой области физики неизгладимый след. Кстати, уже тогда в течение нескольких лет Ферми был того мнения, что институт должен заняться ядерной физикой. Исследование сверхтонкой структуры спектральных линий, обусловленной, согласно Паули, взаимодействием орбитального движения электрона е магнитным моментом ядра, явилось естественным «мостом» при переходе интересов Ферми и лаборатории в целом от атомных проблем к ядерным.

В качестве дебюта в области чисто ядерной физики Ферми опубликовал в 1934 г. свою известную теорию бета-распада — классическую работу, основанную на гипотезе Паули о том, что в бета-процессе одновременно с электроном испускается нейтрино. Имеющая сама по себе большое значение, эта работа явилась и прототипом современных теорий взаимодействий элементарных частиц. Ферми направил эту работу в английский журнал «Nature» для срочного опубликования в отделе «Письма в редакцию». Это означало, что он сам вполне осознавал значение данной теории, в создании которой ему очень помогло близкое знакомство с дираковской теорией излучения. Однако редакция «Nature» отказала ему в опубликовании работы на том основании, что она слишком абстрактна и не представляет интереса для читателей. Это была действительно самая абстрактная из теоретических работ Ферми, но не приходится сомневаться в том, что редактор всю жизнь сожалел о своем «диагнозе». В настоящее время считают, что найденное Ферми взаимодействие между нуклонным полем и полем пары электрон-нейтрино представляет собой частный случай более общего взаимодействия между любыми четырьмя фермионами — так называемое универсальное фермиевское взаимодействие, крайне малая интенсивность которого определяется малым значением «константы Ферми».

Рисунок реактора во время первого эксперимента (художественная реконструкция по воспоминаниям очевидцев). 1942 г.

Личная жизнь Ферми с того времени, когда он обосновался в Риме, протекала спокойно и благополучно в течение нескольких лет, примерно до 1936 г. Он женился в 1928 г. на синьорине Лауре Капон, ставшей впоследствии автором переведенной на русский язык популярной книги «Атомы у нас дома». Как мы увидим, это событие десять лет спустя стало главной причиной того, что Ферми вместе с семьей покинул родину. В 1929 г. Ферми был несколько неожиданно избран, по-видимому, благодаря сенатору Корбино, членом Королевской академии Италии. Это была новая академия, созданная Муссолини для увеличения престижа фашистского режима. Члены академии получали значительное вознаграждение. Избрание в академию заметно увеличило доходы Ферми, принесло звание «его превосходительства» и довольно смешной мундир. Полученная таким образом материальная обеспеченность, позволила ему более устремленно сконцентрировать свои усилия на научной работе. Он категорически отказался не только от административных и руководящих должностей, которые, как правило, сопровождают избрание на такие посты: теперь для Ферми стало возможным постепенно оставить редакторскую работу в отделе физики Итальянской энциклопедии Треккани (эту должность он получил в 1928 г. благодаря сенатору Корбино в виде «компенсации» за то, что остался в Риме, отказавшись от почетного и выгодного предложения занять бывшую кафедру Шредингера в Цюрихе).

Ферми вел размеренную жизнь и почти никогда не изменял своим привычкам. Теоретической работой он занимался с половины шестого утра до половины восьмого. В институт, который находился в живописной местности, вблизи от центра, но все-таки достаточно далеко от всякого шума, он приезжал не позже девяти утра. Официальные университетские лекции он читал с утра. На обед и отдых (или теннис три раза в неделю) отводилось время с 13 до 15 часов. В воскресенье утром он просматривал периодическую литературу в институте, разговаривал с Корбино и со своими сотрудниками обычно на научные темы. В воскресенье после обеда — прогулки с женой, сотрудниками и их женами. Во время рождественских каникул он ходил на лыжах. Лето проводил либо в Альпах на отдыхе, либо читая лекции за границей. Во время летнего пребывания за границей он обычно писал книгу или обзор, отражавшие содержание прочитанных лекций. Так родилась его знаменитая статья «Квантовая теория излучения» (лекции, прочитанные в 1930 г. в Мичиганском университете) и книга «Термодинамика» (лекции, прочитанные в Колумбийском университете в 1936 г.).

Так очень эффективно, хотя и спокойно и без спешки, проходило у Ферми время приблизительно до 1936 г. Как правильно заметил Сегре[16], «нейтронные исследования были проведены так быстро только потому, что они выполнялись маленькой группой, работающей в полной гармонии и без административных препятствий».

Общаясь с весьма узким кругом университетской интеллигенции, которому мир героического антифашистского итальянского рабочего класса был совершенно неизвестен, Ферми не проявлял интереса к политике. До 1936 г. фашистская диктатура не очень мешала исследовательской работе института. К тому же положение в Италии казалось много лучше, чем в Германии, что и подчеркивалось некоторыми физиками группы Ферми, работавшими временно в Германии и возвратившимися в Италию. Несмотря на свою аполитичность, во время пребывания в Риме в период фашистской диктатуры Ферми сохранил свою непоколебимую научную честность, находясь даже в совершенно развращенной фашистской Королевской академии Италии. В частности, в академии и в университетах он всегда боролся за признание научных достижений, а не заслуг перед фашистским государством, как критерия при выборе ученых на университетские кафедры и другие должности.

Положение лаборатории начало ухудшаться с того момента, когда Муссолини подготовил и начал агрессию против Абиссинии, и продолжало ухудшаться после того, как фашистская Италия и нацистская Германия стали союзниками в позорной войне против испанского народа, и, наконец, после аннексии Австрии Германией. Фашистский режим, который вначале был орудием крупного итальянского монополистического капитала, стал невольно марионеткой более серьезного хозяина — агрессивного немецкого империализма.

Вместе с этим были и другие трудности, которые препятствовали нормальной работе Ферми в Физическом институте и привели его к решению покинуть родину: потеря некоторых сотрудников, которые уже не работали в Риме, кончина профессора Корбино и назначение на пост директора института человека, который не питал никакой симпатии к исследованиям Ферми, и, наконец, антисемитские фашистские законы, которые непосредственно его не касались, но могли угрожать его семье (жена Ферми была итальянкой еврейского происхождения, сам он был католиком).

Фотография Энрико Ферми с пропуска в лабораторию в Лос-Аламосе

В Нью-Йорке, в физическом отделении Колумбийского университета, который наряду с другими высшими учебными заведениями США предложил Ферми постоянную должность, он работал и ранее, до награждения Нобелевской премией; там у него были хорошие друзья. Поэтому он принял должность профессора физики Колумбийского университета и с семьей поселился в Нью-Йорке.

Там он создал (1939 г.) количественную теорию ионизационных потерь энергии заряженными частицами, учитывающую поляризацию вещества, через которое эти частицы проходят. Из этой теории, которая впоследствии подтвердилась опытом и теперь стала классической, следует, что тормозная способность веществ зависит от степени их конденсации (фермиевский эффект плотности).

Возобновление экспериментальной деятельности Ферми в США определилось тем, что сразу после открытия Ганом и Штрассманом деления урана нейтронами он понял, какие революционные возможности могли вытекать из этого явления В Пьюпиновской лаборатории некоторые физики как раз заинтересовались проблемой урана. Один из них, Г. Андерсон, по характеру, складу ума и научным склонностям очень напоминал Амальди, идеального помощника Ферми в его экспериментальной работе. К тому же лаборатория имела хороший циклотрон. Итак, Ферми с Андерсоном образовали ядро небольшого коллектива, из которого затем выросло огромное научно-техническое учреждение — так называемая Металлургическая лаборатория в Чикаго. Ферми со своей склонностью все делать самому и римским опытом работы с микроскопическим коллективом, конечно, не предвидел такого превращения.

Независимо от группы экспериментаторов, работавших под руководством Жолио-Кюри, Ферми скоро экспериментально доказал, что при делении урана испускается несколько нейтронов — а это говорило о возможности цепной реакции.

С этого времени (1939 г.) вся деятельность Ферми на несколько лет была посвящена проблеме овладения атомной энергией: добился он этого в декабре 1942 г. в Чикаго. Ферми назвал первый ядерный реактор «pila», что по-итальянски означает нечто сложенное из многих одинаковых слоев, подобно тому, как вольтов столб, первый источник постоянного тока, по-итальянски называется «pila» Вольты. Ясно, что «pila» Ферми имеет не меньшее историческое значение, чем «pila» Вольты.

После создания первого реактора во время Второй мировой войны Ферми продолжал свои исследования в области мирного и военного применения атомной энергии в Чикаго, а с 1944 г. — в Лос-Аламосе, при этом, заметим, он не был ни директором Чикагской металлургической лаборатории (возглавлявшейся С. Аллисоном), ни Лос-Аламосской научной лаборатории (руководившейся знаменитым физиком Р. Оппенгеймером). Вот рассказ Сегре[17] о деятельности Ферми в Лос-Аламосе.

«У Ферми не было никакой специфической научной обязанности, ни административной ответственности; правда, он состоял членом Руководящего совета лаборатории, с которым директор консультировался по всем важным вопросам, но, по существу, в лаборатории он был кем-то вроде „оракула“, работа которого заключалась в решении проблем, находящихся выше обычных способностей коллектива (и какого коллектива). Дж. фон Нейман, который был там консультантом, был также „оракулом“. В Лос-Аламосе Ферми прямо интересовался только кипящим котлом (гомогенным реактором); но вообще, повторяю, он участвовал в работах по всем новым или необычным проблемам. Помню, я присутствовал в его кабинете на обсуждениях гидродинамических проблем вместе с фон Нейманом. Обсуждения приняли странную форму соревнования перед черной доской: кто первый решит проблему. Фон Нейман, пользуясь своим непостижимо быстрым аналитическим искусством, обычно выигрывал. Иногда такие обсуждения прерывались неожиданными событиями. Например, во время одной из этих гидродинамических дискуссий я был свидетелем прихода одного эксперта по электронике, который находился перед новой и очень трудной проблемой в создании нужной электронной схемы. В течение двадцати минут Ферми придумал схему, которая могла решить проблему; однако никто не знал, существует ли лампа с необходимыми особыми характеристиками. Консультация со справочником обнаружила, что требуемая лампа имеется; соответствующий прибор был скоро создан и удовлетворительно работал».

Ферми работал над созданием атомной бомбы и принимал участие в испытании ее первого образца. Ряд дальновидных ученых США во главе с Лео Сцилардом и лауреатом Нобелевской премии Дж. Франком обратились к правительству США с настоятельной просьбой не использовать это ужасное оружие в военных операциях, но, к сожалению, трое видных ученых, входивших в состав правительственного совета по ядерным делам, Лоуренс, Оппенгеймер и Ферми, рекомендовали использование атомной бомбы в войне против Японии. Это факт, но, конечно, не им была определена трагическая судьба Хиросимы; все было предрешено военными кругами США.

Теперь хорошо известно, что при использовании атомной бомбы в конце мировой войны правительство США никак не руководствовалось требованиями военной ситуации: ужас Хиросимы нужен был ему как первый акт атомной дипломатии.

Конец войны застал Ферми в Лос-Аламосе.

Здесь невозможно дать хотя бы отдаленное представление о той колоссальной работе, которую выполнил Ферми в области атомной энергии. Большинство работ этого периода (1939–1945 гг.) были засекречены и впервые появились в печати в недавно вышедшем за рубежом издании сочинений Ферми. В СССР собрание сочинений Э. Ферми уже подготовлено к печати и будет издано в серии «Классики науки». Вошедшие в него работы Ферми данного периода достаточно подробно описывают огромную исследовательскую работу, представляющую большой интерес для истории науки и технологии да и для истории вообще.

Работы, выполненные Ферми совместно с Андерсоном, по замедлению и диффузии нейтронов в графите являются примером экспериментального и теоретического мастерства. Многие научные термины, принятые в этой области, носят имя Ферми: нейтронный «возраст» по Ферми, фермиевская тепловая колонка и т. д. Здесь же следует напомнить о методе Ферми определения критических размеров реагирующей среды в опытах, выполненных при относительно маленьком количестве урансодержащего вещества (экспоненциальный опыт Ферми). Опыт, описание которого можно найти во всех книгах, посвященных ядерным реакторам, так прост, что сегодня трудно представить себе иной подход к рассматриваемому вопросу. Кстати, многие из фермиевских результатов по исследованию реакторов, и вообще в развитии «нейтроники», отражены в великолепных «Лекциях по нейтронной физике», прочитанных для молодых ученых Лос-Аламосской лаборатории. Как видно, от преподавательской деятельности Ферми не отказался даже в период крайне напряженной экспериментальной работы.

После войны Ферми принял должность профессора физики Чикагского университета (1946 г.) и стал одновременно сотрудником только что созданного Института ядерных проблем (теперь носящего его имя). Он отказался от поста директора института, и директором стал его старый друг С. Аллисон. Теперь институт возглавляет его ученик Андерсон.

Используя построенный им реактор на тяжелой воде в качестве источника нейтронов, Ферми открыл новую главу в области ядерной физики — нейтронную оптику.

Создатель ядерной науки Резерфорд сказал, что ученики не позволяют ему стареть. Это утверждение верно для большинства ученых, достойных звания наставника. Что же касается Ферми, то до конца своей жизни он был моложе духом любого своего ученика или сотрудника. И до конца своих дней Ферми оставался студентом, всегда полным страстного желания получить новые знания.

В возрасте около 50 лет Ферми, имевший в своем распоряжении ряд реакторов для фундаментальных исследований в крайне интересной, им же созданной области, решает полностью изменить направление своей деятельности и посвящает себя исследованиям частиц высоких энергий. В частности, его привлекает одна из центральных проблем современной физики — проблема мезон-нуклонного взаимодействия. Его исследования (1953 г.) рассеяния положительных и отрицательных π-мезонов протонами открыли еще одну новую главу экспериментальной и теоретической физики.

В работах по рассеянию π-мезонов на водороде особенно ярко выступает личность Ферми как выдающегося теоретика и экспериментатора. В этих работах он участвовал не только как руководитель, но и как непосредственный исполнитель, это видно хотя бы из того, что он разработал, например, конструкцию внутренней мишени синхроциклотрона, управляемой дистанционно.

В работах по π-мезонам, как и в других работах, неизгладимый след идей и личности Ферми оставался не только в содержании его исследований, но также и в особых методических подходах, в новых научных выражениях и даже в крайне удачных обозначениях. Между прочим, Ферми был того мнения, что вопрос о простоте обозначений имеет первостепенное значение в теоретической физике.

Невозможно получить представление обо всем объеме его теоретической деятельности по опубликованным статьям: для публикации он отобрал лишь незначительную часть своих работ. Вот почему нет ни одной невыдающейся теоретической работы зрелого Ферми. Результаты неопубликованных работ, однако, Ферми записал в краткой форме и сохранил в многочисленных тетрадках, составлявших, как он сам сказал, его искусственную память.

Из теоретических статей Ферми в области высоких энергий особое место занимают две, касающиеся так называемого фермиевского механизма ускорения первичных космических лучей и теории множественного образования мезонов. Обе основаны на идеях столь же простых, как и поразительных.

В основе объяснения (1949 г.) механизма ускорения первичных частиц в космических лучах лежит следующее рассуждение, основанное на принципе равномерного распределения энергии. Рассмотрим соударения микрочастиц с движущимися макроскопическими телами. Хотя в отдельном столкновении частицы могут потерять или увеличить свою энергию, в конечном счете имеется тенденция к статистическому равновесию, а это означает, что частицы при соударениях с макроскопическими телами в среднем ускоряются. Согласно теории Ферми, заряженные частицы отклоняются магнитными полями, связанными с межзвездным проводящим газом, и в конце концов стремятся приобрести энергию, равную энергии движущегося газа в целом. Эта работа имеет большое значение не только для физики космических лучей; в ней содержатся основополагающие идеи и подходы к таким областям, как физика плазмы, космофизика и астрофизика.

Это не единственная работа Ферми, имеющая астрофизическое значение; давным-давно он тянулся к астрофизике, но только в последние годы своей жизни ему удалось достичь вершины и в этой области науки.

В теории множественного образования частиц (1950 г.) процесс соударения при очень высоких энергиях рассматривается при помощи статистических и даже термодинамических методов. До сих пор фермиевские идеи остаются основополагающими в области физики сверхвысоких энергий.

Такое поразительное долголетие идей Ферми объясняется тем, что он обладал исключительной физической интуицией. Ферми всегда находил наиболее простые подходы к решению самых сложных практических задач. Что же касается исследований фундаментального характера, то избранные Ферми большие проблемы становились всегда простыми, хотя эта простота, конечно, появлялась только после того, как он их блестяще разрешал.

Можно привести много примеров замечательной интуиции Ферми. Не проявлением ли интуиции был вопрос, который на одном из семинаров он задал Марии Гепперт-Майер? Она поблагодарила его за этот вопрос в своей знаменитой работе о модели ядерных оболочек, за которую много лет спустя была удостоена Нобелевской премии, следующими словами: «Я признательна Энрико Ферми за его замечание в виде вопроса, имеется ли хоть какое-либо указание, свидетельствующее в пользу спин-орбитальной связи, которое и породило настоящую работу».

Еще одно далеко идущее замечание сделал Ферми, когда М. Гелл-Манн в начале 50-х годов предложил ввести «странность» элементарных частиц. В схеме Гелл-Манна было необходимо, чтобы K0-мезон отличался от К-0-мезона, причем распады обеих этих частиц считались в то время тождественными. И вот Ферми спросил Гелл-Манна: «Как вы можете представить себе K0 и К-0 различными, если они распадаются неразличимым образом?» Как теперь ясно, в этих словах скрыта глубокая догадка о дуальных свойствах нейтральных каонов и вообще о том круге физических проблем, относящихся к свойствам нейтральных каонов, который вскоре вырос в самую волнующую главу физики элементарных частиц.

Я хотел также рассказать об одной привычке Ферми, которая была известна только тем, кто хорошо знал его. Хотя Ферми никогда не боялся трудностей (в частности, математических) в своей работе, все-таки он не любил их подчеркивать при изложении результатов. Таким образом, в лекциях или беседах Ферми всегда можно было видеть отчетливое стремление обойти трудности. Эта черта его характера иногда приводила к довольно любопытным эпизодам. Это происходило чаще всего тогда, когда Ферми, убедившись в правильности некоторого нового результата (конечно, доказанного им со всей научной строгостью), намеренно излагал его с помощью только простых и интуитивных аргументов. И если кто-нибудь пробовал оспаривать результат как нестрогий или искал более строгое решение, это доставляло ему большое удовольствие: он или вовсе молчал, улыбаясь, или с удовольствием лукаво произносил: «Несчастненькие!» Читателю может показаться, что это похоже на «демагогию». Конечно, дело не в демагогии: всем этим Ферми призывал к поискам самого дорогого для него — простого пути к истине.

Ученые из университета Чикаго, разрабатывающие проект американской атомной бомбы на ланче в Калифорнийском университете. Сидят: Уильям Захариасен, Гарольд Юри, Сирил Смит; Энрико Ферми и Сэмюэл Эллисон. Стоят: Эдвард Теллер, Дэвид Хогнесс, Уолтер Зинн, Кларенс Зенер, Джозеф Майер, Филип Шутц, Ричард Крист; Карл Экхарт

В последнее время все чаще и чаще не только в солидных научных журналах, но и на страницах газет и популярных изданий читатель встречается с «таинственной» элементарной частицей, носящей довольно странное название — «нейтрино». Что же это за частица, какую роль она играет в физике элементарных частиц и во Вселенной?

Начнем с того, что объясним ее название.

Когда эта частица впервые появилась в физике, ученые уже твердо знали, что существуют такие элементарные частицы, как нейтроны и протоны — «кирпичики», составляющие атомное ядро. Нейтрон не имеет электрического заряда, и по этой причине он получил такое название.

В 1931 г. известный швейцарский физик Вольфганг Паули по причинам, которые я объясню ниже, пришел к выводу, что в природе должна существовать еще одна нейтральная частица с массой намного меньшей, чем у нейтрона, как он говорил, «маленький нейтрон». Когда он излагал эту идею с трибуны одного международного научного совещания, итальянский физик Энрико Ферми перебил его словами:

— Называйте его «нейтрино»!

Дело в том, что по-итальянски уменьшительно-ласкательное окончание «-ино» соответствует русским суффиксам «-чик» или «-ушк-». Так что нейтрино в переводе с итальянского будет означать «маленький нейтральный», или просто «нейтрончик».

Так нейтрино было изобретено Паули, а окрещено Ферми.

Как часто бывает в науке, новые идеи выдвигаются тогда, когда в рамках существующих знаний возникает парадокс. «Изобретение» нейтрино также было вызвано кажущимся парадоксом, обнаруженным при экспериментальном исследовании так называемого процесса бета-распада. Этот процесс состоит в самопроизвольном испускании отрицательных электронов (е−) атомными ядрами. Когда нейтрино еще не было «изобретено», предполагали, что бета-распад ядра Z, имеющего заряд +Ze, происходит по схеме

Но оказалось, что энергии вылетающих электронов в этом процессе не строго определенные, а самые разнообразные. В большинстве случаев энергии явно не хватало по сравнению с той, какую они должны были теоретически иметь. Создавалось впечатление, что энергия куда-то исчезает, как будто нарушался закон сохранения энергии. Трудности были настолько серьезными, что некоторые крупные физики предлагали даже отказаться от этого фундаментального закона.

Кажущееся несохранение энергии, однако, имело довольно странный характер. Действительно, если энергия не сохраняется в процессе бета-распада, то мы должны были бы ожидать, что иногда энергии электронов будет не хватать, а иногда появится «лишняя». Однако оказалось, что «выигрыша» энергии не бывает.

Таким образом, не естественное стремление сохранить незыблемыми законы физики, а факты, которым в науке всегда принадлежит последнее слово, заставили встать на защиту закона сохранения энергии. Но как?

«Изобретатель» нейтрино рассуждал так. Кажущееся несохранение энергии обусловлено просто тем, что вышеприведенная схема неправильно описывает процесс бета-распада. В нем должна участвовать ненаблюдаемая на опыте нейтральная (и потому практически необнаружимая) частица, уносящая «исчезнувшую» энергию. Она и была названа нейтрино (ν). Таким образом, схема бета-распада выглядела так:

(разрешите мне пока не давать объяснения значку «~» над символом ν).

И хотя выделяющаяся при этом суммарная энергия всех частиц имеет точно определенную величину, она распределяется между продуктами распада так, что в разных случаях электрон получает разные ее порции. Самый фундаментальный процесс бета-распада — распад нейтрона будет поэтому описан схемой

Внутри атомных ядер протон также может превращаться в нейтрон с испусканием положительного электрона (или позитрона) и нейтрино:

Заметим здесь, что с логической точки зрения тот тип рассуждений, который привел Паули к теоретическому предсказанию существования нейтрино, часто встречается при решении даже самых простых парадоксов. Вот, например, старый парадокс с цирюльником. В маленьком городке, скажем, в Дубне на Волге, живет парикмахер, который подстригает всех мужчин, кто не стрижет самих себя. Спрашивается, стрижет ли себя сам парикмахер? Ясно, что как положительный, так и отрицательный ответ на этот вопрос ведет к противоречию. Парадокс решается, если сообразить, что нет и не может быть такого парикмахера. И если вы внимательно проследите за рассуждениями Паули, вы увидите, что аргументы в пользу существования нейтрино в природе очень похожи на те, которые приводятся против существования нашего парикмахера в Дубне.

Итак, нейтрино — это частица, которая при бета-распаде уносит часть энергии. Так предполагали физики-теоретики, которые с самого начала изобрели ее как «неуловимую» частицу. И сразу же были предсказаны свойства новой частицы: она должна быть электрически нейтральной, очень проникающей и чрезвычайно малой по массе. Иначе экспериментаторам было бы нетрудно обнаружить ее, а это оказалось совсем не просто. Последнее свойство — крайне малая масса — согласно теории относительности приводит к тому, что нейтрино не может находиться в состоянии покоя: оно всегда движется со скоростью света.

После того как гипотеза о существовании нейтрино была сформулирована, физики попытались найти и другие доказательства его присутствия в бета-распаде. Как известно, при превращениях частиц, как и при любых физических процессах, происходящих в какой-нибудь системе, сохраняется не только энергия, но и количество движения, или импульс. Закон сохранения количества движения, вероятно, известен читателю: на нем основан, например, принцип действия ракеты.

Если нейтрон, испытывающий бета-распад, неподвижен, то его импульс равен нулю. Значит, и суммарный импульс всех частиц — продуктов распада — также должен быть равен нулю. Но в многочисленных опытах, первый из которых еще в 1934 г. поставил советский физик Александр Ильич Лейпунский, было показано, что суммарный импульс электрона и ядра отдачи (Z + 1) при бета-распаде ядра Z не равен нулю. Это подтверждает гипотезу о нейтрино: неуловимая частица уносит «исчезающий» импульс.

Как выяснилось после открытия других элементарных частиц, особенно так называемых мезонов, нейтрино принимает участие не только в бета-распаде ядер, но и в других процессах. Его присутствие обнаруживается всегда, когда энергия как будто исчезает. Кстати, в некоторых из этих процессов, где число образующихся частиц равно двум, а не трем, как в процессе бета-распада, характер «несохранения энергии» более чем подозрителен и требует существования нейтрино еще яснее, чем в случае бета-распада.

Например, при распаде так называемого пиона (или пи-мезона) всегда «исчезает» определенная энергия, около 30 миллионов электронвольт. В процессе захвата мюона (или мю-мезона) ядром гелия-3

обнаруженном в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне, «исчезает» около 100 миллионов электронвольт (энергия нейтрино), а ядра отдачи трития 3Н имеют энергию, всегда точно равную 1,9 миллиона электронвольт. Если бы эти процессы были известны раньше, чем бета-распад, быть может, не было бы необходимости в гении Паули для «изобретения» нейтрино.

Подводя итоги, можно сказать, что нейтрино было «изобретено» теоретически, что свойства этой «неуловимой» частицы были первоначально постулированы с целью оправдания ее «ненаблюдаемости». Такое положение господствовало в физике нейтрино в последние 25 лет. Ферми, оставивший неизгладимый след во всех областях физики, не мог успокоиться только почетной ролью «крестного отца» нейтрино и создал количественную теорию процесса бета-распада, основанную на аналогии с теорией излучения квантов света возбужденным атомом. Согласно этой теории, подобно тому, как фотон рождается в процессе разрядки возбужденного состояния, а не находится заранее внутри возбужденного атома, так и атомное ядро испускает пару нейтрино — электрон в процессе бета-распада, а о существовании нейтрино и электронов внутри ядра речь идти не может.

Возможно, что у некоторых, если не у всех, читателей возникла скептическая мысль: ведь нейтрино открыли теоретически, исследовали косвенным образом, а не фантазия ли все это?

Теоретическое «изобретение» нейтрино, правда, вполне обоснованно. Но нейтрино, конечно, материально и, в принципе, доступно регистрации. Его ненаблюдаемость могла быть только временной, вызванной трудностями, связанными с уровнем экспериментальной техники. Поэтому физики, так же как и читатели этой статьи, вправе требовать «железной» проверки гипотезы нейтрино.

Поймать неуловимое, зафиксировать эффект, вызванный свободным нейтрино, — вот что было необходимо для окончательного доказательства существования этой таинственной частицы.

Сложность задачи объяснялась колоссальной проникающей способностью, которая ожидалась для нейтрино. Откровенно говоря, об этом не было достаточно конкретно сказано в начале нашей статьи, чтобы не вызвать у читателя полного недоверия. Но сейчас речь пойдет об опытах, которые позволили «поймать» нейтрино и доказали, что оно действительно обладает теоретически приписанными ему удивительными свойствами. И теперь можно сказать, что нейтрино могут беспрепятственно проникать, скажем, сквозь чугунную плиту, толщина которой в миллиарды раз превышает расстояние от Земли до Солнца!

Иными словами, через километровую толщину твердого вещества надо пропустить миллион миллиардов нейтрино, чтобы хоть одно из них могло вызвать какой-нибудь эффект.

И все же эта, казалось бы, неразрешимая задача была решена. Понятно, что пропускать одно нейтрино сквозь астрономическую толщину вещества, чтобы оно с большой вероятностью прореагировало, — это нереально. Более практично пропускать астрономическое число нейтрино через разумную, скажем, метровую, толщину жидкого или твердого вещества.

Здесь помогло бурное развитие нейтронной физики, связанное с открытием и техническим освоением атомной энергии.

Известно, какое огромное значение в науке и практике имеют ядерные реакторы — устройства, в которых совершается деление ядер урана нейтронами. В каждом акте деления образуется несколько бета-радиоактивных ядер. И если справедлива гипотеза о существовании нейтрино, то в распадах таких ядер нейтроны должны испытывать превращения согласно знакомой нам схеме:

(теперь можно сказать, что значок «~» над символом нейтрино ν означает, что речь идет об антинейтрино; о том же, что это такое, мы расскажем немного ниже).

Значит, мощные реакторы должны быть интенсивными источниками антинейтрино.

В качестве примера рассмотрим атомный реактор мощностью 300 тысяч киловатт. Это очень большая мощность. Каждую секунду такой реактор испускает около 5∙1019, т. е. больше 10 миллиардов миллиардов антинейтрино. И все же уловить «проскальзывающие» частицы и здесь крайне трудно. О попытке зафиксировать нагрев вещества под действием нейтрино не может быть и речи. Для того чтобы, скажем, половина энергии, переносимой этим потоком частиц, освобождалась в виде тепла, необходим поглотитель массой 1060 тонн, что неизмеримо превышает массу Солнца.

Зато регистрация отдельных событий, вызванных антинейтрино, возможна. Физики предсказали любопытный ядерный процесс, который, несомненно, может быть вызван нейтрино и антинейтрино, если они существуют, — процесс, обратный бета-распаду.

На праздновании 70-летия профессора Б. Валена (Франция), 1982 г. Бруно Понтекорво поздравляет юбиляра

Читателю знакомы разные по своей природе силы, проявляющиеся во взаимодействиях между телами. Но глубоко различающихся в принципе типов взаимодействия очень мало. Если не считать тяготения, которое играет существенную роль только в присутствии огромных масс, то известны лишь три вида взаимодействий: сильные, электромагнитные и слабые.

Электромагнитные взаимодействия всем знакомы. Благодаря им движущийся неравномерно электрический заряд (скажем, электрон в атоме) испускает электромагнитные волны (например, видимый свет). С этим классом взаимодействий связаны все химические процессы, а также все молекулярные явления — поверхностное натяжение, капиллярность, адсорбция, текучесть. Электромагнитные взаимодействия, теория которых блестяще подтверждается опытом, глубоко связаны с электрическим зарядом элементарных частиц.

Сильные взаимодействия стали известны только после раскрытия внутренней структуры атомного ядра. В 1932 г. было обнаружено, что оно состоит из нуклонов, нейтронов и протонов. И именно сильные взаимодействия соединяют нуклоны в ядре — отвечают за ядерные силы, которые в отличие от электромагнитных характеризуются очень малым радиусом действия (около 10−13, т. е. одной десятитриллионной доли сантиметра) и большой интенсивностью. Кроме этого, сильные взаимодействия появляются при столкновениях частиц высоких энергий с участием пионов и так называемых «странных» частиц.

Интенсивность взаимодействий удобно оценивать по так называемой длине свободного пробега частиц в некотором веществе, т. е. по средней величине пути, который частица может пройти в этом веществе до разрушающего или сильно отклоняющего соударения. Ясно, что чем больше длина свободного пробега, тем менее интенсивно взаимодействие.

Если рассматривать частицы очень высокой энергии, то соударения, обусловленные сильными взаимодействиями, характеризуются длиной свободного пробега частиц, соответствующей по порядку величины десяткам сантиметров в меди или железе.

Иначе обстоит дело при слабых взаимодействиях. Как мы уже сказали, длина свободного пробега нейтрино в плотном веществе измеряется в астрономических единицах. Это указывает на удивительно малую интенсивность слабых взаимодействий.

Любой процесс взаимодействия элементарных частиц характеризуется некоторым временем, определяющим его среднюю продолжительность. Процессы, вызванные слабыми взаимодействиями, часто называют «медленными», так как время для них относительно велико.

Читатель, правда, может удивиться тому, что явление, происходящее, скажем, за 10−6 (одну миллионную долю) секунды, классифицируется как медленное. Такое время жизни характерно, например, для распада мюона, вызванного слабыми взаимодействиями. Но все познается в сравнении. В мире элементарных частиц такой промежуток времени действительно весьма продолжителен. Естественной единицей длины в микромире служит 10−13 сантиметра — радиус действия ядерных сил. А так как элементарные частицы высокой энергии имеют скорость, близкую к скорости света (порядка 1010 сантиметров в секунду), то «нормальный» масштаб времени для них составит 10−23 секунды.

Это значит, что время 10-6 секунды для «граждан» микромира гораздо более продолжительно, чем для нас с вами весь период существования жизни на Земле.

Урановые реакторы помогли выяснить еще одну важную характеристику нейтрино, а именно — существование у него «нейтринного» заряда. Но разве нейтральная частица может обладать зарядом?

Известно, что в природе имеется очень красивая симметрия, которая в последние несколько лет была окончательно подтверждена рядом фундаментальных опытов. Симметрия эта состоит в том, что каждой частице соответствует двойник — античастица, имеющая массу, одинаковую с частицей, а все «заряды» противоположного знака.

«Заряд» — это любая внутренняя характеристика частицы, которой приписывается знак: или положительный, или нейтральный, или отрицательный. Любому виду заряда обязательно свойственны неуничтожаемость и дискретность (т. е. они могут принимать только вполне определенные и выделенные значения).

Ясно, что электрически заряженная частица, скажем, отрицательный электрон, будет отличаться от своей античастицы — положительного электрона. Но и электрически нейтральная частица, т. е. частица, не имеющая электрического заряда, может отличаться от своей античастицы. Конечно, если все заряды данной частицы равны нулю, то она тождественна со своей античастицей; она в этом случае истинно нейтральна.

А как обстоят дела с нейтрино? Мы уже знаем, что оно электрически нейтрально. Но является ли нейтрино истинно нейтральным? Отличается ли нейтрино от антинейтрино? И вот опыты с реактором дали следующий ответ: да, нейтрино и антинейтрино — разные частицы. Нейтрино не истинно нейтрально; оно имеет неэлектрический заряд — так называемый нейтринный заряд.

Но прежде чем рассказать о том, как это было показано, мне предстоит еще выполнить свое обещание и раскрыть смысл значка «~» над символом нейтрино ν.

Как мы уже говорили, ṽ означает антинейтрино. Так назвали «неуловимую» частицу, которая возникает при распаде нейтрона.

Почему же антинейтрино, а не нейтрино? Это название выбрано совершенно произвольно и только ради удобства. Такие условности в физике встречаются нередко. Например, ничего не изменилось бы, если бы в один прекрасный день мы решили считать электрический заряд электрона положительным. Конечно, автоматически заряд у антиэлектрона стал бы отрицательным.

Итак, мы называем антинейтрино ту частицу, которая испускается при бета- распаде совместно с отрицательным электроном (когда нейтрон превращается в протон). Но физики давно знают и другой процесс, именуемый бета-плюс-распадом, когда протон внутри атомного ядра самопроизвольно превращается в нейтрон, позитрон и «неуловимую частицу». И только эту частицу мы должны назвать нейтрино.

Однако пока совершенно не ясно, отражают ли эти два названия реальную суть вещей или различие между ними чисто формальное. Иначе говоря, нам надо выяснить, отличаются ли по каким-то характеристикам нейтрино от антинейтрино.

Мы видели, что антинейтрино с протоном может дать позитрон и нейтрон. Аналогично этому столкновение нейтрино с нейтроном может дать электрон и протон (ибо последняя реакция вызвана тем же самым взаимодействием, что и предыдущая).

Но другое дело, если мы рассмотрим реакции

Обе эти реакции получены из двух предыдущих путем замены нейтрино на антинейтрино и наоборот. Если различие между нейтрино и антинейтрино чисто формальное, если оно существует лишь в записи, то, конечно, возможны обе реакции. Если же это различие реальное, т. е. отражает различие внутренних свойств этих частиц, то эти реакции невозможны.

Итак, для проверки вопроса о различии нейтрино и антинейтрино можно использовать одну из последних реакций. Поскольку мы не имеем интенсивных источников нейтрино, но у нас есть зато источники антинейтрино — урановые реакторы, то удобно исследовать вторую из приведенных выше реакций. Правда, вещества, состоящего из одних только нейтронов, не существует. Но это не принципиальный вопрос. Можно изучить реакцию на нейтронах, находящихся внутри атомного ядра. Особенно удобным оказалось ядро хлора-37. Этот крайне трудный опыт был закончен недавно. Было найдено, что процесс не осуществляется. Значит, и в самом деле нейтрино и антинейтрино — разные частицы, имеющие противоположные знаки некоего неэлектрического, нейтринного заряда.

С тех пор как была выдвинута гипотеза о нейтрино, не было сомнения в том, что нейтрино должны иметь «спин», т. е. являются вращающимися объектами (в квантово-механическом смысле). Можно было ожидать, что в составе пучка нейтрино половина частиц имеет правое вращение по отношению к направлению движения, а другая половина — левое. Это следовало из физического закона, который до 1957 г. считался неоспоримым, — «закона сохранения четности». В соответствии с ним во всех физических явлениях должна иметь место строгая право-левая («зеркальная») симметрия, так что в природе не должны происходить явления, в которых правое преобладает над левым и наоборот.

В нашем случае закон сохранения четности запрещает испускание, как говорят физики, «продольно поляризованных» нейтрино, т. е. нейтрино, имеющих, скажем, преимущественно левое вращение по отношению к направлению движения.

Кроме того, до 1957 г. думали, что имеет место и другая симметрия — зарядовая, благодаря которой любое физическое явление остается «инвариантным» (т. е. описывается одним и тем же математическим законом), если каждую частицу заменить ее античастицей. Такая симметрия не позволяет нейтрино иметь только левое вращение, а антинейтрино — только правое.

Однако в 1957 г. китайские физики, работающие в США, — Ли Дзундао и Янг Чженьнин — выдвинули гипотезу, что при слабых взаимодействиях эти два закона симметрии не имеют места. В многочисленных экспериментах обнаружились явления, в которых эти законы явно нарушаются, но обязательно оба сразу.

Советский физик, лауреат Ленинской и Нобелевской премий Лев Давидович Ландау показал, что в природе существует более глубокая симметрия, которую он назвал комбинированной инверсией. Предложенный им новый закон утверждает, что любое явление остается инвариантным, если одновременно «правое заменить на левое», а каждую частицу заменить ее античастицей.

С точки зрения нового закона нейтринный пучок «имеет право» быть полностью поляризованным. Кроме того, если нейтрино вращается справа налево, то антинейтрино должно вращаться слева направо по отношению к направлению своего движения. Такая возможность и предусматривается теорией «продольного нейтрино» А. Салама, Л. Ландау, Ли и Янга, согласно которой эти частицы должны быть полностью поляризованы. Вместе с тем, по этой теории, нейтрино обязаны иметь массу, строго равную нулю, а значит, в соответствии с теорией относительности, скорость их всегда равна скорости света.

Все эти предсказания теории ныне подтверждаются в опытах. Доказано, что нейтрино вращается справа налево (если смотреть по ходу его движения). Известно, что степень поляризации нейтрино и антинейтрино очень высока. Правда, не доказано еще экспериментально, полностью ли поляризованы неуловимые частицы, как этого требует теория продольного нейтрино, и точно ли равна нулю их масса.

IV Международная школа по нейтронной физике, июнь 1982 г. Б. Понтекорво и профессор С. Раман (США)

То, о чем говорилось до сих пор, — это прошлое физики нейтрино. Сейчас я расскажу о задачах физики нейтрино, которые еще не решены или решаются в настоящее время.

Исследования нейтрино бурно развиваются, особенно в связи с созданием советскими и зарубежными физиками новой области физики элементарных частиц — физики нейтрино высоких энергий.

Нейтрино, испускаемые радиоактивными ядрами урановых реакторов, имеют энергию, по порядку величины равную характерной ядерной энергии, т. е. несколько миллионов электронвольт. Эта энергия в миллион раз превышает энергию электронов в атоме, но сегодня, когда имеются машины, ускоряющие частицы до десятков миллиардов электронвольт, реакторы рассматриваются как источники нейтрино низкой энергии.

Для физики нейтрино высоких энергий характерно то, что в этой области науки исследуются главным образом нейтрино «пионной природы», т. е. нейтрино, рождающиеся при распаде пиона.

Как можно получить пучок нейтрино пионной природы?

Представьте себе современный ускоритель, дающий протоны с энергией в десятки миллиардов электронвольт (такой, как дубненский синхрофазотрон Объединенного института ядерных исследований или американский брукхейвенский ускоритель). Когда протоны попадают на мишень (скажем, алюминиевую пластинку толщиной в несколько сантиметров), рождаются пионы. Эти пионы распадаются на лету (средний путь их до распада в вакууме измеряется десятками метров). При этом образуется нейтрино согласно схеме

И вот именно пучки нейтрино пионной природы используются в настоящее время в крупнейших лабораториях мира. Масштаб опытов потрясающ. Для их выполнения необходимы ускорители с магнитами, вес которых превышает десятки тысяч тонн, а сам детектор нейтрино весит десятки тонн.

Каковы главные проблемы физики нейтрино высоких энергий? Современная количественная теория слабых взаимодействий, созданная недавно Ричардом П. Фейнманом и Мюрреем Гелл-Манном на основе идей Ферми, Ли и Янга, Ландау и Салама, универсальна. Это означает, что поведение всех других частиц при слабых взаимодействиях по существу одинаково с поведением нейтрино.

Согласно теории Фейнмана и Гелл-Манна, физические процессы, связанные со слабым взаимодействием, в области малой энергии можно рассчитать довольно хорошо. Но при больших энергиях появляются фундаментальные трудности. Сама теория предсказывает, что слабость взаимодействия нейтрино относительно уменьшается, когда энергия нейтрино увеличивается.

Если это увеличение интенсивности взаимодействия нейтрино с возрастанием энергии продолжается, то при фантастически высокой энергии в 300 миллиардов электронвольт мы столкнулись бы с абсурдным результатом: вероятность некоторых событий превышала бы единицу, а мы знаем, что вероятность по ее природе всегда менее единицы или равна ей. Это означает, что при энергии меньше 300 миллиардов электронвольт увеличение интенсивности взаимодействия должно прекратиться.

Но сразу возникают следующие вопросы. Будет ли увеличение интенсивности взаимодействия прекращаться вблизи 300 миллиардов электронвольт или при очень существенно меньшей энергии? Этот вопрос можно поставить и по-другому: станет ли слабое взаимодействие сильным при очень высокой энергии или нет?

Второй вопрос: какой механизм отвечает за прекращение роста интенсивности взаимодействия?

Определенных ответов на эти вопросы физики пока не могут дать. Самый простой теоретический ответ (правда, не обязательно правильный) состоит в предположении, что слабые взаимодействия четырех частиц (например, нейтрона, протона, электрона и нейтрино при бета-распаде) имеют, так сказать, вторичный характер: они как будто обусловлены гипотетической частицей В (физики называют ее «промежуточным бозоном», а почему, я не стану объяснять), которая является носителем слабых взаимодействий.

Нейтрино обязательно должно играть роль в явлениях макроскопического масштаба.

Прежде всего необходимо сказать (более подробно мы поговорим об этом ниже), что внутри звезд нейтрино образуются в большом количестве при ядерных превращениях, в частности при бета-распаде разных нестабильных ядер. Заметим, что сомнений в существовании такого испускания нейтрино звездами практически нет, хотя оно еще не обнаружено экспериментально.

Естественно, что нейтрино выходят без всяких затруднений, скажем, из Солнца.

А вот еще один пример макроскопического эффекта. Урановый атомный реактор мощностью в сотни тысяч киловатт «теряет» в виде антинейтрино десятки тысяч киловатт!

Часто встречаются ситуации, когда конкретную количественную роль нейтрино в том или ином явлении нельзя оценить из-за отсутствия сведений о некоторых его свойствах. Например, ответ на такой довольно тонкий вопрос физики элементарных частиц, как существование процесса нейтрино-электронного рассеяния, о котором говорилось выше, имеет далеко идущие астрофизические следствия.

В самом деле, в последние несколько лет было показано, что существование этого явления должно привести к новому механизму интенсивной потери энергии звездами, связанному с испусканием пар нейтрино — антинейтрино. Этот механизм должен иметь место на таких стадиях эволюции звезд, когда их температуры и плотности очень высоки. Оказывается, что «нейтринная» светимость некоторых звезд может намного превышать их «световую» светимость. Однако неизвестно, осуществляется ли этот процесс в действительности.

Во всяком случае, нигде так ясно не проявляется связь между микромиром и космосом, как в физике нейтрино. Недавно родилась новая область науки — нейтринная астрофизика, описывающая многочисленные явления, в которых нейтрино играют первостепенную роль. Нейтринная астрофизика имеет две стороны.

Во-первых, нейтрино участвуют в ряде процессов, происходящих внутри звезд. Поэтому астрофизика, как теоретическая наука, должна учитывать роль «неуловимых» частиц в динамических внутризвездных процессах. Не исключено, что нейтрино будут играть существенную роль и для космогонии.

Во-вторых, нейтрино, испускаемые звездами и вообще исходящие из космического пространства, могут быть зарегистрированы в опытах, выполненных на Земле. Есть надежда таким образом получить ценные данные о Вселенной.

Эта сторона нейтринной астрофизики как экспериментальной науки особенно заманчива. Дело в том, что до сих пор нам был доступен практически единственный тип излучения, попадающего на Землю из космического пространства, — электромагнитные волны (видимый свет, инфракрасные и ультрафиолетовые лучи, короткие радиоволны). Правда, в последнее время с позиций астрофизики исследуются также космические лучи. Но об этом здесь мы говорить не будем.

Представьте себе, что со временем физики и астрофизики, работая совместно, получат возможность регистрировать интенсивность и энергию нейтрино и антинейтрино, летящих от отдельных небесных объектов и из космического пространства. Тогда в руках исследователей появятся мощные дополнительные способы решения астрофизических проблем. Заметим, в частности, что электромагнитные волны исходят только с поверхностного слоя небесных тел. Регистрация же нейтрино даст возможность «заглянуть» очень глубоко внутрь звезд. Ведь нейтрино легко пронизывают Солнце!

Разумеется, многое из сказанного выше хотя и принципиально возможно, но пока очень далеко от практического осуществления. Однако некоторые вопросы могут быть решены в близком будущем. Сейчас мы остановимся именно на них. Речь будет идти о Солнце.

Несмотря на то, что вопрос об образовании нейтрино в звездах остается довольно неясным, все-таки кое-что об этом уже известно. Поток нейтрино от Солнца, например, теоретически вычислен. По порядку величины он равен 1010–1011 нейтрино в секунду на квадратный сантиметр поверхности Земли. Перенос энергии на поверхность Земли, связанный с потоком солнечных нейтрино, колоссален. Он составляет несколько процентов от общего солнечного излучения.

Так же определенно можно утверждать, что Солнце испускает именно нейтрино, а не антинейтрино. Это связано с типами ядерных реакций, которые могут происходить в звездах. Как известно, энергия Солнца и других звезд освобождается в так называемых водородных и углеродных циклах, в которых водород превращается в гелий. При этом в виде нейтрино излучается около 5 процентов энергии Солнца.

Первостепенный теоретический интерес имеет вопрос, какие именно ядерные реакции происходят в центральной части Солнца?

Нейтрино образуются в разных ядерных реакциях прямым или косвенным образом, причем энергия испускаемых нейтрино зависит от процесса, в котором они родились. Последнее обстоятельство очень важно, так как мы видели, что вероятность взаимодействий (а значит, и возможность регистрации) нейтрино сильно зависит от энергии «неуловимых» частиц. Следовательно, число зарегистрированных нейтрино разных энергий будет давать сведения о том, какие реакции происходят в «глубинах» Солнца.

Кроме того, полное число нейтрино, излучаемых Солнцем, известно пока слишком грубо. Первоочередная задача экспериментальной нейтринной астрофизики — определить с достаточной точностью это число.

Но как можно это сделать?

Мы уже говорили, что каждый квадратный сантиметр поверхности Земли пронизывают ежесекундно десятки миллиардов нейтрино. Огромная величина! И хотя «поймать» даже столь густой поток «неуловимых» частиц все равно очень трудно, задача эта разрешима. Тут приходит на помощь уже знакомая нам реакция — взаимодействие нейтрино с атомным ядром хлора-37. В качестве «мишени» для нейтрино можно использовать несколько тысяч тонн четыреххлористого углерода — вещества дешевого и широко распространенного. Напомним, что реакция

характерна именно для нейтрино, а не для антинейтрино.

Состояние сегодняшней техники таково, что мы можем «ловить» нейтрино, имеющие энергию больше миллиона электронвольт, если поток частиц составляет не меньше 10 миллиардов штук в секунду через каждый квадратный сантиметр.

Нет сомнения в том, что первый шаг экспериментальной нейтринной астрофизики будет сделан в будущем именно при исследовании Солнца.

А теперь давайте пофантазируем — поговорим о менее реальных вещах. Я расскажу о некоторых принципиальных возможностях экспериментальной нейтринной астрофизики. Практические решения здесь еще очень далеки и, быть может, никогда не увидят свет.

После того как будут зарегистрированы нейтринные потоки от Солнца, необходимо будет сделать следующий шаг — измерить нейтринные потоки из космического пространства (мы уже видели, насколько важна эта задача) и от отдельных галактик. Для этого нужно увеличить чувствительность современных методов регистрации больше чем в миллион раз. Поэтому я не буду останавливаться подробно на этих вопросах, а проиллюстрирую только одну принципиальную возможность, которая открывается перед нейтринной астрофизикой. Это решение проблемы антимиров — миров, целиком построенных из античастиц.

Могут ли наблюдения с Земли сказать нам, существуют ли антимиры? Пусть мы видим какое-то небесное тело и хотим узнать, из вещества или из антивещества оно построено. Наблюдение света и вообще электромагнитных волн никак не может дать ответа на этот вопрос. Свет, испускаемый, скажем, атомом водорода, тождествен свету, испускаемому атомом антиводорода. Ведь фотоны — истинно нейтральные частицы: они не имеют никаких зарядов и не отличаются от своих античастиц.

А как обстоит дело с нейтринным излучением? Мы уже видели, что Солнце испускает нейтрино, а не антинейтрино. Это же относится и к любым звездам, где основной источник энергии — термоядерные реакции превращения водорода в гелий.

Теперь представьте себе «антисолнце», внутренние процессы которого аналогичны солнечным. Это значит, что источником энергии там служит превращение антиводорода в антигелий. Такие антисолнца дадут свет, неотличимый от света нашего Солнца. Однако они будут испускать антинейтрино, а не нейтрино. Можно представить себе, какие перспективы открываются перед нейтринной астрономией.

Правда, надо предостеречь вас от слишком оптимистического представления о возможности решения изложенных вопросов. Дело не только в том, что речь идет о крайне малой интенсивности нейтрино и антинейтрино. Самая большая трудность связана с тем, что неизвестно, как создать эффективный нейтринный телескоп.

Нейтринных линз нет. Для того чтобы утверждать, что нейтринное излучение приходит от определенного небесного тела, необходимо измерить угловое распределение продуктов расщепления, вызванных нейтрино. Но оказывается, что в случае нейтрино с энергией несколько миллионов электронвольт или меньше это угловое распределение по отношению к направлению падающего пучка очень нечувствительно. Эта трудность так велика, что неизвестно, будет ли задача когда-нибудь решена. Но сама принципиальная возможность ее решения достаточно интересна.

Задача построения нейтринного телескопа значительно упрощается для нейтрино высокой энергии, превышающей миллиард электронвольт. В таком случае заряженные продукты, образующиеся при взаимодействии нейтрино с ядрами, сохраняют направление налетающих нейтрино, а это позволяет создать телескоп для «неуловимых» частиц высоких энергий. Таким телескопом может служить установка, помещенная на большую глубину и регистрирующая мюоны, которые рождаются в реакциях типа

Подземная установка, по предположению М. А. Маркова, может выделять мюоны, образованные нейтрино, исходящими из нижней полусферы, т. е. проходящими сквозь всю Землю! Это возможно, конечно, так как длина свободного пробега нейтрино несравнимо больше диаметра Земли.

Подводя итоги, можно сказать, что существуют два аспекта физики нейтрино.

С одной стороны, исследование нейтрино как элементарной частицы имеет первостепенное значение для построения теории слабых взаимодействий элементарных частиц, почетным представителем которых нейтрино и является.

С другой стороны, нейтрино, без сомнения, играет важнейшую роль в астрофизике и, быть может, в космогонии. Экспериментальная нейтринная астрофизика — почти еще не рожденная наука, первоочередная задача которой состоит в регистрации нейтрино, исходящих от Солнца.

Эти два аспекта, конечно, очень тесно связаны между собой. Некоторые макроскопические явления, в которых участвуют нейтрино, можно будет рассчитать только тогда, когда будут лучше известны некоторые фундаментальные свойства нейтрино как элементарной частицы.

Исследования нейтрино требуют усилий больших коллективов и очень много средств. Но проблема вызывает настолько большой интерес, что уже сейчас ей занимаются в разных лабораториях многих стран мира.

Накануне Второй мировой войны, в конце тридцатых годов, в лаборатории Фредерика Жолио-Кюри, в Коллеж де Франс, безусловно, все знали имя и работы Бруно Понтекорво. Те, кто работал в лаборатории перед войной, хорошо помнили его.

С 1936 по 1940 г. Бруно Понтекорво работал с Фредериком Жолио-Кюри в Институте радия, в Коллеж де Франс и в лаборатории атомного синтеза в Иври[27]. Бруно Понтекорво приехал из Рима, где работал с Энрико Ферми после окончания в 1932 г. Римского университета. Он был самым молодым, но не менее блестящим в этой замечательной группе «парней с улицы Панисперна»[28] и внес существенный вклад в столь бурное развитие нейтронной физики.

Работы Бруно Понтекорво по замедлению нейтронов и их захвату ядрами принесли ему премию Министерства национального образования, что давало возможность поработать за границей. Посоветовавшись с Энрико Ферми, Бруно Понтекорво выбрал Париж и работу у Фредерика Жолио-Кюри. Там он продолжает исследование замедления нейтронов и их захвата ядрами и публикует работы «О происхождении неоднородности излучения при захвате нейтронов ядрами» и «О рассеянии моноэнергетических нейтронов протонами».

Бруно Понтекорво интересовался также ядерной изомерией. В 1917 г. Ф. Содди высказал предположение о существовании этого явления, и первым известным примером был изомер урана X — уран Z, открытый О. Ганом в 1921 г. (сегодня мы знаем, что это два β-радиоактивных изомера 234Pa). Долгое время полагали, что ядерная изомерия — явление исключительно редкое. Но после открытия в 1934 г. Ирэн и Фредериком Жолио-Кюри искусственной радиоактивности были предприняты попытки получить радиоактивные изотопы бомбардировкой стабильных элементов различными частицами; так были найдены многочисленные случаи ядерной изомерии, первым из которых был 80Вr, обнаруженный И. В. Курчатовым и др. После этого интерес к ядерной изомерии возрос.

В Париже Бруно Понтекорво работал над этой темой практически в одиночку. Конечно, он пользовался ценными советами своего второго учителя Фредерика Жолио-Кюри, о чем позднее рассказывает в своих автобиографических заметках.

В 1936 г. К. Вайцзеккер предложил механизм, объясняющий метастабильность возбужденного изомерного состояния: он предположил, что угловой момент первого возбужденного уровня отличается на много единиц от момента основного состояния.

Немного позднее, в 1937 г., Фредерик Жолио-Кюри организует в Париже «Конгресс дю Пале де ля Декуверт»[29]. Там Бруно Понтекорво выдвигает качественные соображения «Относительно возможного существования β-стабильных изомеров», которые затем приводят его к открытию этих изомеров. Уже здесь проявилось то, что характеризует все научное творчество Бруно Понтекорво: для него теория не является абстракцией, он умеет делать конкретными теоретические заключения и, обладая выдающимися качествами экспериментатора, разработать до мельчайших деталей фундаментальные эксперименты.

Много лет спустя, в 1984 г., по случаю празднования пятидесятой годовщины открытия искусственной радиоактивности, Бруно Понтекорво опишет обстоятельства, условия и атмосферу этих исследований по ядерной изомерии. Ниже следует резюме, извлеченное мною из статьи «Некоторые ранние исследования по ядерной изомерии».

Бруно Понтекорво выдвигает идею, заключающуюся в следующем: поскольку не наблюдается испускания γ-лучей при переходе из возбужденного изомерного состояния в основное, то здесь должна иметь место сильная внутренняя конверсия этих лучей; следовательно, нужно искать электроны конверсии. Последние имеют маленькую энергию, в связи с чем их трудно детектировать; в этом, по-видимому, и заключается причина того, что указанный процесс еще не изучен. Он предсказывает также, что многие не очень легкие ядра могут быть возбуждены до этих метастабильных состояний. Кроме того, Бруно Понтекорво выдвигает гипотезу о том, что должны существовать β-стабильные изомеры, впрочем, весьма редкие. Эти изомеры особенно интересны, поскольку излучение, испускаемое при переходе, «не маскируется» β- и γ-лучами. Таким образом, изомерия может быть лучше исследована; внутренняя конверсия сопровождается испусканием рентгеновских лучей, анализ которых представляет исключительный интерес для интерпретации изомерии.

Для детектирования излучения малой энергии Бруно Понтекорво конструирует цилиндрические счетчики Гейгера — Мюллера диаметром 2 мм и длиной 40 мм с пятимикронной алюминиевой стенкой, заполненные воздухом при атмосферном давлении. Эту технику он изучал вместе со своими флорентийскими друзьями Дж. Бернардини, Д. Бочарелли и Дж. Оккиалини.

Изомеры могут быть получены либо в ядерных реакциях, либо в радиоактивных распадах. Бруно Понтекорво выбирает индуцированные медленными нейтронами реакции, которые он хорошо знает. В качестве мишени он использует родий, который, как и бром, является хорошим кандидатом для такого исследования. Выбор обусловлен причиной чисто сентиментальной. В Риме он работал над радиоактивностью родия, индуцированной нейтронной бомбардировкой, причем эта радиоактивность служила индикатором нейтронов. Бруно Понтекорво обнаружил два периода полураспада — 44 с и 4,2 мин (позже он расскажет, что пробежал по меньшей мере 100 км с радиоактивным родием).

С помощью «рудиментарного» метода измерения поглощения и простой установки (источники нейтронов Rn + Be, тонкие мишени из родия и тонкостенные гейгеровские счетчики) он установил, что мягкая компонента обусловлена излучением от внутренней конверсии, сопровождающей переход изомерного состояния в основное состояние родия с периодом полураспада 4,2 мин, тогда как период полураспада 44 с соответствует β-распаду 104Rh с переходом в основное состояние 104Pd.

В этом исследовании родия Бруно Понтекорво думал использовать кадмий в качестве подложки источника. Он знал, что бомбардировка кадмия медленными нейтронами не приводит к интенсивной радиоактивности. В то же время подготовительные эксперименты, в которых можно было наблюдать очень мягкое излучение, показали, что при бомбардировке быстрыми нейтронами кадмиевая подложка становилась радиоактивной с периодом полураспада T = 50 мин. Как показал химический анализ, проведенный вместе с М. Доде, эта радиоактивность была обусловлена изотопом кадмия. Испускаемое излучение было приписано β-стабильному изотопу кадмия, причем этот изотоп получался не путем захвата нейтрона, а в реакции (n, nγ) без захвата быстрых нейтронов. Эта реакция была известна Бруно Понтекорво еще со времени его работы в Риме, когда он изучал неупругое рассеяние быстрых нейтронов в свинце. Совместно с М. Доде он представляет работу «О радиоэлементе, образованном в кадмии под воздействием быстрых нейтронов».

Это был первый пример изомера, возбужденного быстрыми нейтронами.

Бруно Понтекорво предположил, что другим способом получения β-стабильных изомеров может служить облучение мишени рентгеновскими лучами, энергетический спектр которых непрерывен, но с энергией ниже порога развала ядра; тогда трансмутация ядра мишени невозможна и не происходит рождения радиоактивных изотопов, излучение которых мешало бы наблюдению мягких электронов. В таком случае эксперимент является более «чистым». Высокие уровни ядра возбуждаются чем-то вроде ядерной «флюоресценции», и испускание «флюоресцентных» γ-лучей может оставить ядро в метастабильном состоянии, которое детектируется по излучению, сопровождающему изомерный переход.

В 1939 г. вместе с А. Лазаром он ставит эксперимент в лаборатории атомного синтеза в Иври, руководимой Ф. Жолио-Кюри. Используется рентгеновская трубка типа Браша — Ланге с энергией около 3 МэВ. Облучая индиевую фольгу, они получают β-стабильный изомер 115In с периодом полураспада 4 часа.

Мечта Бруно Понтекорво исполнилась: эффект открыт, получены возбужденные состояния других элементов. Этот эффект очень понравился Фредерику Жолио-Кюри, и он дает ему название «ядерной фосфоресценции». Бруно Понтекорво представляет в Академию наук работу «Ядерная изомерия, образованная рентгеновскими лучами непрерывного спектра».

Он посылает эту статью Э. Ферми, своему первому учителю, который только что получил Нобелевскую премию и находится в США. В ответ Э. Ферми присылает ему свои «горячие поздравления в связи с блестящими результатами этого исследования», что доставляет Бруно Понтекорво большое удовольствие: он ведь был убежден, что если Ферми и испытывает к нему некоторое уважение, то исключительно как к специалисту по теннису.

За работы по ядерной изомерии Б. Понтекорво удостоен премии Карнеги — Кюри. В статье, опубликованной в журнале «Nature», он дает оценку этим исследованиям.

Работы, сделанные в Париже, ярко характеризуют стиль Бруно Понтекорво: культура, элегантность, динамизм, но также жизнерадостность и юмор. Он любил — и с какой серьезностью! — придумывать и осуществлять эксперименты и в то же время, по его собственному выражению, обожал «заниматься альпинизмом, быстро забираясь на верхушку очень высокого импульсного генератора».

В Париже у Бруно Понтекорво завязывается крепкая дружба в первую очередь с супругами Жолио-Кюри, а также со многими другими: молодым Полем Эренфестом, Робером Валеном, Бертраном Гольдшмидтом и Пьером Оже (с двумя последними он встретится в Чок-Ривере[30] в 1942 г.). Все сохранят к нему искренние дружеские чувства и будут часто вспоминать о нем, говоря: «Ни с кем в жизни я так не смеялся, как с Бруно». Бруно Понтекорво также навсегда останется преданным другом.

Итак, Париж — блестящий период его научной жизни. Но не только. Именно в этом городе, который он всегда находил «таким симпатичным», определилась его судьба, его назначение. Именно здесь он, молодой блестящий итальянец, влюбленный в физику и в теннис, посвящает себя идеалам гуманизма. Этим идеалам он останется верным навсегда. Именно в Париже он женился на молодой шведке Марианне Нордблом, в Париже родился первый из трех сыновей — Джиль.

В период с 1936 по 1940 г. международная обстановка была тревожной. В окружении Жолио-Кюри и особенно рядом со своими итальянскими друзьями, политическими эмигрантами, Бруно Понтекорво не мог оставаться пассивным перед грозной опасностью фашизма.

В июне 1940 г. Франция оккупирована немцами. Семья Понтекорво вынуждена покинуть Париж. Это — массовое бегство, исход. Молодой Бруно Понтекорво, гуманист, пацифист, идет навстречу своей судьбе, которую он связывает с будущим мира.

После окончания Второй мировой войны Бруно Понтекорво возобновляет контакты с Фредериком Жолио-Кюри. Они обмениваются письмами.

В сентябре 1945 г. из Монреаля, где он работает в Государственном комитете по исследованиям, Бруно Понтекорво пишет:

«Дорогой господин Жолио,

…Я только что принял господина Бутри, который передал мне ваше предложение приехать к вам работать сейчас. Как вы знаете, я очень люблю работать с вами и в Париже, и я надеюсь, что в будущем мне представится возможность поработать в Париже. Но сейчас мне нельзя покинуть лабораторию в Монреале, потому что я участвую в работе, которую хочу и должен закончить. В любом случае благодарю вас за столь лестное приглашение и надеюсь, я повторяю, что в будущем смогу поработать в Париже…».

Фредерик Жолио-Кюри, верховный комиссар по атомной энергии, пишет ему 20 февраля 1946 г.:

«…Таким образом, мы надеемся когда-нибудь снова увидеть вас, и смею вас заверить, что вы оставили здесь чувства глубокой симпатии, и каждый из нас высоко ценит ваши моральные и научные качества…».

Затем 27 апреля 1946 г.:

«…Я часто думал о вас и о том удовольствии, которое доставляло мне ваше присутствие в лаборатории Коллеж де Франс… Мы были бы рады видеть вас в нашей группе, как и раньше, в Коллеж де Франс в удобное для вас время. Могу заверить, что вы оставили здесь самые приятные воспоминания и что для меня было бы большой радостью снова работать с вами…».

20 мая 1946 г. Бруно Понтекорво пишет снова:

«…Я поздравляю вас и ваших коллег с успехом, а также с тем, что вы хотите работать только в том направлении ядерной науки, которое идет на благо человечества. Все физики хотели бы, чтобы быстрее исчезли научные секреты и барьеры. Я благодарю вас также за столь приятные слова, сказанные в мой адрес; как вы знаете, у меня сохранились самые лучшие воспоминания о времени, которое я провел в Париже, работая в вашей лаборатории, и я рассматриваю как большую привилегию возможность снова поработать в Париже. В настоящее время я еще очень занят работой в Канаде и Англии…».

В 1949 г. Бруно Понтекорво посетил лабораторию Ф. Жолио-Кюри. Он провел семинар, и там я впервые увидела человека, о котором все, кто знал его, вспоминали с восторгом и которого Ф. Жолио-Кюри называл своим лучшим учеником. Он рассказывал о захвате K-мезона аргоном-37, без бумажек, очень сосредоточенно, целиком погруженный в тему семинара. Он быстро ходил взад-вперед в столь характерной для него манере.

Да, культура и элегантность — качества, свойственные Бруно Понтекорво. Я не знала тогда важности K-захвата аргоном-37 и метода, изобретенного Бруно Понтекорво для детектирования нейтрино, которым он посвятит большую часть своего научного творчества и для которых он откроет так много способов исследования. Немного позднее, в воскресенье, в Со[31] у Ирэн и Фредерика Жолио-Кюри я снова увидела Бруно Понтекорво с женой Марианной. Было много гостей, он разговаривал с друзьями, но также, с самым серьезным видом и ласково, с маленькими детьми, которым он показывал, как умеет «клаксонить» с помощью ладоней.

Тогда я еще не знала, что 9 лет спустя, в 1958 г., Фредерик Жолио-Кюри отправит меня на восемь месяцев в Дубну, в Лабораторию ядерных проблем. В нашей лаборатории мы начали интересоваться физикой элементарных частиц, и надо было войти в курс того, что происходило в крупных центрах вокруг больших ускорителей. Спасибо Венедикту Петровичу Джелепову, директору Лаборатории ядерных проблем, что он решил направить меня в группу Бруно Понтекорво.

Возможно, именно из-за того, что я приехала из Парижа, из той лаборатории, где он был счастлив, Бруно Понтекорво сделал все, чтобы наше пребывание прошло как можно лучше. Я говорю «наше», потому что приехала в Дубну со своей дочерью Анн, которой тогда было пять лет. Здесь я узнала, что культура и элегантность Бруно Понтекорво сочетается с исключительными человеческими качествами (не говорили ли его родители, что Бруно самый добрый из их детей!).

Таким образом, именно Бруно Понтекорво руководил моими первыми шагами в физике высоких энергий, в физике элементарных частиц. Его внимание по отношению ко мне с тех пор никогда не ослабевало. Как и многие, я обязана ему тем, о чем много лет спустя в Риме сказал Дж. Сальвини: самое замечательное, что Бруно Понтекорво умел дать своим ученикам, — это научить их верить в себя.

В мае 1958 г. Фредерик Жолио-Кюри прибыл с визитом в Москву. Он провел один день в Дубне, и здесь учитель и его ученик встретились снова, и с большой радостью. Чтобы убедиться в этом, достаточно взглянуть на фотографию, где Фредерик Жолио-Кюри встречает Бруно Понтекорво перед административным зданием Объединенного института ядерных исследований. Тогда Бруно Понтекорво не знал, что он еще вернется в Париж, в Коллеж де Франс, но много позже, в 1989 г., т. е. через 31 год.

Фредерик Жолио-Кюри умер 14 августа 1958 г., через несколько месяцев после визита в Дубну. Бруно Понтекорво был глубоко потрясен этой преждевременной кончиной и с большой сердечностью выразил свои соболезнования.

Я вернулась во Францию за несколько дней до этого, зная, что Фредерик Жолио-Кюри хотел бы, чтобы я продолжила исследования в той области физики, которой начала заниматься в Дубне.

Связи Бруно Понтекорво с Парижем никогда не прерывались: переписка, регулярные визиты и работа в Дубне физиков нашей лаборатории. В течение многих лет приезжал в Дубну его друг Робер Вален. Научные обмены становились более частыми, так же как и международные встречи. В различных лабораториях мира проводились исследования по идеям Бруно Понтекорво: он открыл путь для развития физики нейтрино. Сегодня группа из моей лаборатории участвует в исследованиях осцилляций нейтрино в эксперименте «NOMAD», проводимом в ЦЕРНе.

В июне 1984 г. дочь Ирэн и Фредерика Жолио-Кюри Элен Ланжевен, работающая в области ядерной физики, побывала в Дубне. Ее сфотографировали в том самом месте, где за 26 лет до этого ее отец встретил Бруно Понтекорво. Сияет радостью лицо Элен при виде того замечательного человека, которого она, будучи ребенком, знала в Париже.

Бруно Понтекорво интересовался историей науки. Он оставил ценные свидетельства, касающиеся физики элементарных частиц.

В 1982 г. с 21 по 23 июля мы организовали в Париже международный симпозиум «История физики элементарных частиц: 1930-1950-е годы (некоторые открытия, концепции, обоснования)». Чтобы представить свои свидетельства, собрались физики с самыми громкими именами. Этот симпозиум стал событием. Труды его часто цитируются.

По причинам, не имеющим отношения к науке, Бруно Понтекорво не смог воспользоваться приглашением своих коллег приехать в Париж. И все-таки в некотором смысле он был с нами. Действительно, он прислал на симпозиум свою работу «Детство и юность нейтринной физики: некоторые воспоминания». Это важный документ, где Бруно Понтекорво воскрешает в памяти некоторые события, которые оказали глубокое влияние на его научное творчество в том, что касается нейтрино, их детектирования, свойств мюонов и понятия слабого взаимодействия.

Присутствующие на симпозиуме физики весьма сожалели, что Бруно Понтекорво нет с ними, широко цитировали его работы. Они выразили свое уважение и дружеские чувства, адресовав ему почтовую открытку.

В 1984 г. в торжественной обстановке праздновали пятидесятую годовщину открытия искусственной радиоактивности Ирэн и Фредериком Жолио-Кюри. К большому сожалению участников и организаторов этого торжества, Бруно Понтекорво не смог приехать. Тем не менее он внес свой вклад, прислав статью «Некоторые ранние исследования по ядерной изомерии». Эта статья опубликована в специально изданной по случаю торжества книге.

Бруно Понтекорво приехал в Париж в 1989 г., всего на одну неделю. 11 сентября он провел семинар в Коллеж де Франс — «Встречи с физиками предвоенного периода (Ферми, Майорана, Жолио…), автобиографические заметки».

По прибытии в Париж Бруно Понтекорво с большой теплотой и уважением был принят профессором Коллеж де Франс Марселем Фруассаром, директором лаборатории, преемником на этой должности Луи Лепренса-Ренге, который, в свою очередь, унаследовал этот пост от Фредерика Жолио-Кюри.

Оказавшись в местах, где 50 лет назад он провел столь значимые в его жизни годы, Бруно Понтекорво был так взволнован, что это удивляло даже его самого.

Как и раньше, он говорил элегантно и темпераментно, но, мучимый болезнью Паркинсона, уже не ходил взад-вперед. Этот семинар также представляет важный вклад в историю физики элементарных частиц.

Немногим более двух лет спустя, в декабре 1991 г., Бруно Понтекорво снова приехал в Париж, опять по приглашению профессора Пьера Леманна, Робера Валена и Бертрана Гольдшмидта. Как всегда, ему была приятна встреча с талантливыми людьми, встреча, которая дарит радость взаимного обогащения.

Он посетил Пале де ля Декуверт, в торжественном открытии которого когда-то принимал участие. Был счастлив, когда обнаружил там камеру Вильсона, сконструированную еще Полем Эренфестом. Бруно Понтекорво присутствовал на заседании Академии наук, где встретил Луи Мишеля и Луи Лепренса-Ренге, с которым ему когда-то так нравилось беседовать о физике, а также играть в теннис. На набережных он снова увидел букинистов.

Довольно долго он беседовал с историком Мишелем Пино, который писал диссертацию о Жолио-Кюри. Среди прочего Бруно Понтекорво рассказал ему, как в 1936 году Фредерик Жолио-Кюри попросил его провести совместно эксперимент. Речь шла о том, чтобы посмотреть, идентичны ли β-лучи электронам. Эксперимент не дал убедительных результатов, и публикации не было. И все-таки этот эксперимент имел некоторое значение, если говорить о реакциях типа обратного β-распада; именно по ассоциации с идеей этого эксперимента Бруно Понтекорво в 1947 г. предложил обратную реакцию: нейтрино + 37Cl → 37Ar + электрон, значение которой для детектирования нейтрино хорошо известно.

Несколько дней спустя, после посещения выставки «Макс Эрнест» в Бобуре[32], Бруно Понтекорво сидел в кафе, казалось, забыв обо всех делах. И вдруг он захотел внести уточнения в текст, который был предоставлен ему Мишелем Пино после беседы. Этот документ, очень интересен: видно, с какой тщательностью и до малейших деталей точно писал Бруно Понтекорво. Те, кто работал с ним, хорошо знают эту его манеру… Во время этого пребывания в Париже Бруно Понтекорво остановился в гостинице «Пантеон» на площади Пантеон, по соседству с гостиницей «Великие люди», той самой, где он жил с 1936 по 1940 г. и где, как он любил шутить, ему доводилось «сталкиваться» с Андрэ Мальро. Бруно Понтекорво безусловно забавляло название этой, в те времена весьма скромной, гостиницы, расположенной недалеко от Института радия и Коллеж де Франс.

Бруно Понтекорво снова был в том районе Парижа, где когда-то определилась его судьба. Он старался понять логику своего выбора. Но надо ли искать логику для объяснения его поступков, всегда определяемых благородным порывом, неизменной преданностью гуманистическим идеалам? Все близкие Бруно Понтекорво хорошо знали, насколько глубоко заботила его судьба человечества.

Бруно Понтекорво по-прежнему с нами, его близкими и друзьями. То же самое можно сказать и про его коллег-физиков. С 9 по 13 августа 1995 г. во Флоренции был проведен блестящий международный симпозиум в честь трех великих физиков, ушедших от нас практически в одно время: Бруно Понтекорво, Бруно Росси и Джузеппе Оккиалини, творчество которых связано с Наукой и Гуманизмом. Я присутствовала на этом симпозиуме и могу засвидетельствовать всю глубину уважения и любви, выраженных в адрес Бруно Понтекорво сообществом физиков.

По случаю этого симпозиума в церкви Санта-Кроче во Флоренции была открыта мемориальная доска с барельефом, посвященная Энрико Ферми, «который первым дал человечеству ядерную энергию». Мемориальная доска помещена неподалеку от саркофагов Галилея и Микеланджело.

Новые поколения физиков продолжат научные исследования по направлениям, открытым Бруно Понтекорво.

Развивающаяся физика возьмет с собой и творчество Бруно Понтекорво.