Но больше всего он любил теннис. Его тетя Клара Колони имела свой теннисный корт, на котором происходили ожесточенные баталии. По свидетельству Джилло Понтекорво [9], Бруно выиграл чемпионат Италии в паре во втором дивизионе. В 16 лет он был приглашен в юношескую сборную Италии по теннису и должен был поехать на сборы во Францию, но родители не пустили. Даже много лет спустя Бруно рассказывал об этом эпизоде с большой горечью.

Бруно закончил лицей R. Ginnasio Galilei. Его классный журнал 1920 г. до сих пор хранится в лицее. Когда мы снимали его для фильма о Бруно [2], директор лицея очень просила, чтобы в кадре остались только отметки Бруно. Ведь нельзя же показывать личную информацию других учеников без их согласия. Вдруг потомки учеников лицея узнают, что в 1920 г. их предки имели тройку по итальянскому!

Бруно блестяще учился в школе. За один год он перепрыгнул три класса. Но это создало и очевидные проблемы, с которыми сталкиваются все молодые вундеркинды. Джилло Понтекорво рассказывал нам [9], что когда 12 летний Бруно очутился на экзамене вместе с подростками 16–17 лет, он почувствовал себя в такой компании очень неуютно и стал сильно волноваться. Он хорошо знал одну тему. И надо же, именно эта тема выпала ему на экзамене! Казалось бы, надо только радоваться. Но нервное напряжение было так велико, он так волновался, что от неожиданного счастья – заплакал. Суровый экзаменатор посмотрел на плачущего мальчика и строго сказал: «Ну что за сантименты! Здесь у нас нет нянечек!».

Джилло Понтекорво говорил, что в детстве Бруно был необыкновенно скромным:

«Мы никогда не слышали от него “Я”. Такое впечатление, что это местоимение отсутствовало в его словаре. Полная скромность сопровождалась у него живым интересом к другим людям» [9].

2. В группе Ферми

Однажды друг Гвидо, студент-физик Франко Разетти, привел в дом Понтекорво своего однокурсника, некоего Энрико Ферми. Разетти утверждал, что его товарищ – настоящий гений. Бруно тогда было 10 лет, но ему запомнилась реакция родителей и братьев: «Не преувеличивает ли Разетти? Кто может поверить, что такой застенчивый и молчаливый юноша – гений!» [10].

Прошло 8 лет, и следующая встреча Бруно произошла уже с профессором Э. Ферми. Дело в том, что в 16 лет Бруно поступил на инженерный факультет университета Пизы, где проучился два года. Однако ему не нравилось черчение, и он захотел заняться изучением физики. Естественно, когда Гвидо узнал об этом желании брата, то сразу посоветовал ему переехать в Рим, к своему другу Франко Разетти, который тогда уже работал в группе физиков под руководством профессора Энрико Ферми.

Это был без преувеличения судьбоносный выбор, который не только определил дальнейшую профессиональную жизнь Бруно, но и дал ему уникальную возможность работать вместе с большим ученым и участвовать в совершении эпохального открытия.

В одном из своих интервью [11] Бруно говорил, что встреча с Ферми – это чистое счастье, поскольку в то время он ничем, кроме тенниса, не интересовался. Ферми стал для него образцом ученого. В рабочем кабинете Бруно в Дубне висели два портрета – Ферми и Жолио-Кюри.

Лаборатория Ферми, как вспоминал Бруно, была

«первоклассной, но довольно маленькой. В ней работало не больше десяти научных сотрудников и техников. Физический факультет в то время оканчивали 1–2 студента. Средства для экспериментальных исследований были буквально ничтожны. Я помню, например, как однажды, чтобы сэкономить средства для научных исследований, Ферми решил изготавливать обычные электрические вилки в своей лаборатории» [12].

Разетти и Ферми устроили молодому юноше вступительный экзамен. Бруно рассказывал [10], как по итогам собеседования Ферми резюмировал:

«К сожалению, сегодня физики делятся на две категории: теоретики и экспериментаторы. Требования к теоретикам очень высоки. Если физик-теоретик не находится на очень высоком уровне, его работа бессмысленна. В этом отношении есть аналогия, скажем, между профессией физика-теоретика и профессией ученого-египтолога. Если египтолог не оказался исключительно ярким ученым, это означает, что он просто ошибся в выборе профессии. Что же касается физиков-экспериментаторов, то здесь и для человека средних способностей всегда есть возможность быть полезным. Экспериментатор может, скажем, измерять плотность разных веществ. Это будет очень нужная работа, хотя для этого не требуется большого ума».

Бруно определили в экспериментаторы. Вероятно, на экзамене он выглядел «не на очень высоком уровне». Тем не менее он поступил на третий курс физического факультета университета в Риме и сумел блестяще защитить диплом, получив 110 баллов из 110 возможных, в возрасте 20 лет [13, 14]. Тогда это было редким исключением, да и в наше время мало кто успешно заканчивает университетское образование в 20 лет. Руководителем дипломной работы был Франко Разетти. У него был редкий в то время прибор – электронный микроскоп. На защите Бруно он сказал, что главное достоинство дипломанта состоит в том, что он благополучно выжил, не пострадав от высокого напряжения электронного микроскопа [11].

Первая работа Бруно была посвящена оптической спектроскопии, он закончил ее летом 1934 г. После летних каникул Бруно отрядили в помощь к другому сотруднику из группы Ферми – Эдоардо Амальди – заниматься новой перспективной темой: исследованиями искусственной радиоактивности.

3. Замедление нейтронов

В 1934 г. Ферми и его группа активно изучали недавно открытый интересный феномен – искусственную радиоактивность. Естественная радиоактивность состоит в том, что некоторые элементы могут самопроизвольно, без какого-либо внешнего воздействия, испускать ядра гелия (α-распад), электроны (β--распад), позитроны (β+-распад) или гамма-кванты. Типичным примером радиоактивного элемента является уран. Однако вопрос о том, можно ли заставить излучать обычное вещество, например, алюминий, оставался без ответа до опытов, которые в 1933 г. выполнили Фредерик Жолио и Ирен Кюри. Они облучали легкие элементы (бор, бериллий, алюминий) ядрами гелия (α-частицами) и обнаружили, что после этого воздействия образцы стали излучать позитроны.

Ферми решил повторить опыты Жолио и Кюри, но облучать образцы нейтронами. Логика была простая: положительно заряженным α-частицам для взаимодействия с ядром надо преодолеть кулоновское отталкивание положительно заряженных протонов ядра. Тогда как нейтрон не имеет электрического заряда и должен легко вступать в ядерные реакции.

Опыты тоже были довольно простые: ампулу с радон-бериллиевым источником нейтронов подносили к образцу. Облучали его определенное время, а потом образец перемещали к счетчику Гейгера и смотрели, возникла ли в нем какая-то наведенная активность, излучает ли он, и если да, то какова интенсивность излучения.

Однако были детали: радон – это радиоактивный газ, который выделяется из радия и имеет период полураспада Т = 3,82 дней. То есть для многодневных опытов необходимо иметь постоянный источник радона, что далеко не просто. К счастью, уже в то время медики использовали радон как средство борьбы с раковыми опухолями. В подвале Института Ферми находилась лаборатория медицинского института, в которой ее директор Джулио Трабакки устроил газовый стенд для наполнения радоном небольших (порядка 10 мм) стеклянных ампул. Радон – мощный источник альфа-частиц, если в ампулу с газом поместить бериллиевую пудру, то за счет реакции

α + 8Be —> n + 12C

получится источник нейтронов. Правда, источники Трабакки излучали не только нейтроны, но и гамма-кванты. Поэтому в комнате, где облучался образец, измерять его было нельзя. Экспериментатор брал образец и бегом нес его в измерительную лабораторию, находившуюся в конце длинного коридора. Естественно, эту важную часть опытов поручали самому молодому сотруднику – то есть Бруно. Он потом не раз вспоминал, сколько километров пришлось набегать по коридорам здания на виа Панисперна, 10, где находился Институт физики Ферми.

К 1934 году группа Ферми облучила более 60 элементов, и у 40 нашли наведенную искусственную активность. Но никакого точного измерения активности не проводилось. Все делалось чисто качественно, просто фиксировалось: большая, средняя или малая активности. Нужен был какой-то эталон, мера активности. Чтобы добиться количественных результатов, образцам была придана форма маленьких полых цилиндров одинаковой величины, внутри которых можно было поместить стеклянную ампулу с источником нейтронов. Поскольку нейтроны из ампулы летели во все стороны, такая геометрия опыта позволяла облучить цилиндрик как можно лучше. Кроме того, счетчик Гейгера был тоже цилиндрической формы, и цилиндр облученного вещества просто надевался на счетчик.

Однако возникали странные проблемы. Например, в сентябре 1934 Эдоардо Амальди обнаружил новый радиоизотоп алюминия с периодом полураспада 2,3 минуты. Но когда через несколько дней опыт повторили, никакой активности обнаружено не было. Положение усугубилось тем, что Ферми успел рассказать об этом эффекте на международной конференции. Получилась очень неприятная ситуация. Ферми решил всерьез изучить эту проблему и дал задание Амальди и молодому Понтекорво разобраться с возникшими странностями.

В качестве эталонного образца для облучения Амальди и Понтекорво выбрали небольшой серебряный цилиндр. Стали проводить первые опыты. Измерения шли хорошо, однако выявился досадный нюанс. Степень наведенной активности образца серебра странным образом зависела от стола (!), на котором проводился опыт. Серебро, облученное на деревянном столе, показывало несколько большую активность, нежели при облучении на мраморном столе. Такие мелкие нестыковки постоянно возникают в ходе экспериментальных работ. Что-то где-то ведет себя не так, как предполагает экспериментатор, и зачастую вопрос о происхождении этих нестыковок заметается под ковер и серьезно не изучается. Однако Ферми дал указание детально разобраться, есть ли вообще такой эффект и в чем его причина.

Амальди и Понтекорво поступили классически: чтобы отделаться от непонятных эффектов окружающей среды, надо ее изолировать, свести ее влияние к минимуму. Для этого сделали свинцовый домик со стенками 5 см толщиной – ласково названный «castelletto» (маленький замок) – и стали облучать образец внутри домика. Причем отделили источник нейтронов от облучаемого серебряного цилиндрика и измеряли наведенную в нем активность в зависимости от расстояния. Ожидалось, что она должна падать как квадрат расстояния R между источником и образцом. Именно такую картину давали опыты без «кастеллетто», когда источник и образец размещались на обычном столе. Однако записные книжки Э. Амальди зафиксировали 18 октября 1934 г. удивительный результат: цилиндрик внутри «кастеллетто» обретал одну и ту же активность, независимо от расстояния до источника [10, 13]. Если на открытом столе относили цилиндрик на 20 см, то его активность сильно падала, практически исчезала. В «кастеллетто» этого не происходило. Казалось, в свинцовом боксе закон 1/R2 переставал работать!

Разетти в этот результат просто не поверил, Ферми особого интереса не проявил, но велел продолжить эксперименты [15].

Сейчас мы понимаем, что причина была в том, что перерассеяния нейтронов внутри свинцового домика создавали практически однородное нейтронное поле. Но тогда общая мысль была проста: раз что-то случается в свинцовом домике, наверное, это что-то связано со свинцом. Естественное желание – изучить, как свинец влияет на активацию.

Для этого решили сделать свинцовый клин толщиной 5 см, поставить его между источником и серебром и посмотреть, что будет. Интуиция подсказывала, что наведенная активность должна упасть. Все-таки свинцовый клин – какое-то препятствие, нейтроны должны в нем поглощаться.