какая-то неизвестная сила, казалось, удерживает протоны и нейтроны вместе внутри атома и не дает ядру разлететься на части. Другой намек пришел из химии – или, если точнее, из того, чего недоставало в химии. Уран считался самым тяжелым из известных веществ в периодической таблице[143] того времени, но в таблице не хватало четырех элементов с номерами 43, 61, 85 и 87. Расположив элементы по атомному весу и аналогичным химическим свойствам, русский химик Дмитрий Менделеев в XIX веке предсказал, что эти элементы должны существовать наряду с другими, которые впоследствии были обнаружены. Например, в таблице под алюминием был пробел, и Менделеев предсказал элемент, который он назвал «экаалюминием», а также его химические свойства, плотность и температуру плавления. Галлий (31-й элемент) был открыт в 1875 году и почти точно соответствовал предсказаниям химика. Теперь мы можем назвать недостающие элементы теми именами, которые у них есть сейчас – технеций (43), прометий (61), астат (85) и франций (87), – но в начале 1930-х годов они еще не были открыты и поэтому оставались безымянными.

Вы могли бы подумать, что ученые станут искать эти недостающие элементы, но на самом деле они не тратили свою энергию в этом направлении, и на то были веские причины. Открытие радиоактивности научило их тому, что не все элементы периодической таблицы стабильны, как ранее считали химики, поэтому вполне возможно, что недостающие элементы просто исчезают со временем и, следовательно, их не удастся обнаружить. Теперь, с открытием радиоактивности, атом оказался непредсказуемым, запутанным и настолько динамичным, что химики то и дело заходили в тупик.

Более масштабная цель заключалась в понимании природы атомов и структуры ядра, а также сил, которые удерживают все это вместе. А для этого надо изучить и понять особенности как можно большего числа элементов и попытаться создать всеобъемлющую теорию, которая может предсказать свойства элементов и их изотопов, известных и неизвестных, радиоактивных или нет.

Если бы только можно было создать пучки частиц, достаточно мощные, чтобы расщепить атомы каждого элемента, – кто знает, чего могла бы достичь наука… Именно это побудило Кокрофта и Уолтона обуздать огромные напряжения и построить первый в мире ускоритель частиц, но они были не единственными, кто работал над этой проблемой. Через несколько лет их обойдет молодой американец по имени Эрнест Орландо Лоуренс. Изобретенная им машина не только в итоге будет превалировать в области ядерной физики, но и привлечет ученых из разных дисциплин к преодолению границ и открытию неизведанных областей. А еще работа Лоуренса навсегда изменит медицину.

Лоуренс никогда не собирался становиться физиком. Он был полон решимости изучать медицину, когда поступил в Университет Южной Дакоты и выбрал химию в качестве дополнительной специальности. Любовь к физике пробудил в нем наставник, который обратил внимание на Эрнеста Лоуренса из-за его хобби.

Выросшие в Южной Дакоте, Лоуренс и его сосед Мерл Тьюв большую часть своего свободного времени собирали радиооборудование, общались с помощью азбуки Морзе на чердаке семьи Тьюва, изучали и устанавливали реле, передатчики и прочие мелочи. Когда Лоуренс уехал в университет, он оставил свое радиооборудование дома, но вскоре пожалел, что у университета нет собственного радиоприемника. Лоуренс разыскал декана факультета электротехники Льюиса Эйкли и представил ему четкие и внятные аргументы в пользу покупки некоторого радиооборудования вместе со списками запчастей и указанием их цен.

Вечером Эйкли отправился домой и с энтузиазмом рассказал жене об Эрнесте Лоуренсе, его научном любопытстве и явных способностях. Но почему Лоуренс не поступил ни на физический, ни на электротехнический факультет? Почему он изучал медицину и химию? Убежденный, что Лоуренс – гений в физике, Эйкли выделил ему 100 долларов на покупку радиоаппаратуры, предоставил место для ее установки и оставил его за главного. Эйкли, физик по образованию, осторожничал и не подталкивал Лоуренса к смене курса, поскольку считал, что хорошие студенты сами поймут ценность физики. Он робко спросил Лоуренса, считает ли тот физику полезной ввиду его интереса в области беспроводной связи, но Лоуренс так не думал. Он немного изучал ее в средней школе, но сомневался, что у него есть способности чего-то добиться в этом предмете.

Вопреки всему Эйкли даже пригласил Лоуренса на ужин и начал потчевать его рассказами о великих физиках и их приключениях: начиная с Генриха Герца, увидевшего связь между светом и электричеством, и заканчивая Марией Кюри и ее открытием радиоактивных элементов. Самыми захватывающими были рассказы об Эрнесте Резерфорде, доказавшем, что атом вовсе не неделимый. Эйкли рассказал о приключениях, которые ожидали исследователей в этой области. Они изучали внутренний мир материи и раскрывали тайны Вселенной в мельчайших масштабах, от которых зависит все остальное, включая любимую химию Лоуренса, биологию и медицину. Хорошо тренированный ум, настаивал Эйкли, поможет достичь успехов в любой области, и физика отлично подойдет для такой тренировки. Он выдвинул Лоуренсу последнее предложение: если он проведет один летний месяц, изучая с ним физику, и все равно не проявит к ней интереса, Эйкли никогда больше не поднимет этот вопрос. Лоуренс согласился. К началу нового учебного года сделка окупилась.

«Класс, это Эрнест Лоуренс, – объявил однажды Льюис Эйкли на лекции по физике. – Хорошенько на него посмотрите, потому что придет тот день, когда вы все будете гордиться тем, что учились с ним вместе». Студенты уставились на высокого молодого человека с очаровательной улыбкой, аккуратными каштановыми волосами и голубыми глазами. Однажды, когда Лоуренс заснул на лекции, Эйкли сказал остальным ученикам: «Не обращайте внимания. Пускай спит! Даже во сне он лучше знает физику, чем все вы, бодрствующие»[144]. Эйкли не мог знать, что ждет его любимчика впереди, но его слова оказались пророческими.

К 1928 году, в возрасте всего 27 лет, Эрнест Лоуренс был принят на работу доцентом физики в Калифорнийский университет. Наконец-то возглавив собственную исследовательскую программу и имея за спиной свободу и поддержку, он нуждался только в одном – хорошей теме для исследования.

На этой ступени истории у нас есть преимущество перед Лоуренсом, поскольку мы уже знаем, как обстояли дела в 1928 году и что должно было произойти всего через несколько лет. Мы знаем, что теория Гамова подстегнула Кокрофта и Уолтона разработать первый ускоритель в Кембридже. Мы знаем, что для расщепления ядра лития достаточно энергии всего в несколько сотен кэВ. Но Лоуренс, как и Кокрофт с Уолтоном, ничего из этого не знал. Он знал, что физики открыли электроны и рентгеновские излучение и что у атома есть ядро, и был осведомлен о противоречащих интуиции реалиях квантовой механики и корпускулярно-волновом