легко увеличили энергию протонов до 1,5 МэВ, что почти в два раза превышает энергию, которой добились в Кавендише. В соответствии с теорией квантового туннелирования Гамова они обнаружили, что более высокие энергии еще больше увеличивают скорость реакции. Пускай они не были первыми, но, по крайней мере, они были правы, полагая, что высокие энергии позволят более эффективно разбивать атомы. Теперь, имея на руках самую высокую энергию, они были на взводе и мчались наперегонки. Циклотронщики, как их стали называть, решили провести эксперимент, который никому другому не удался бы. Они заставили химический факультет университета произвести немного дейтерия, или «тяжелого водорода». Они поместили его в свой ионный источник, чтобы отделить электрон и произвести дейтроны (ядра дейтерия) в качестве снарядов в циклотроне. С одним протоном и одним нейтроном, как предположила команда, более тяжелые дейтроны будут проникать в ядро мощнее, чем протоны. К 1933 году они добились совершенно ошеломительных результатов: все элементы, бомбардированные дейтронами, казалось, запускали реакции, скорости которых намного превышали те, которых можно было бы достичь с помощью протонов. В результате этих реакций всегда образуются нейтроны и протоны с удивительным количеством энергии. Единственным выводом, по словам Лоуренса, было то, что дейтрон распадался. Если это правда, то, как он подсчитал, нейтрон должен быть намного легче, чем измерил Чедвик.

Прежде чем Лоуренс успел это выяснить, ему пришло приглашение на Сольвеевский конгресс 1933 года в Брюсселе – встречу величайших представителей ядерной физики. Сначала Лоуренс не собирался ехать из-за своей большой преподавательской нагрузки, но приглашение было такой большой честью для его лаборатории и университета, что Лоуренсу позволили пропустить занятия и даже отправили его на корабле первым классом. В процессе подготовки Лоуренс собрал воедино все результаты экспериментов с дейтронами, какие только смог.

В Брюсселе Лоуренс оказался среди самых известных физиков, от Альберта Эйнштейна до Марии и Ирен Кюри и, конечно же, лорда Резерфорда. Когда подошла его очередь выступать, Лоуренс рассказал о больших перспективах циклотрона и представил свои результаты экспериментов с дейтроном. Однако он не произвел того впечатления, на которое рассчитывал: многие были настроены скептически или, в лучшем случае, думали, что он, должно быть, совершил ошибку. Резерфорд, самопровозглашенный дедушка ядерной физики, согласился с ними. Несмотря на это, ему понравился юноша-первопроходец. Он толкнул локтем Чедвика, который, должно быть, не был слишком впечатлен молодым американцем, и сказал: «Он прямо как я, когда я был в его возрасте!»

Вскоре команда Кавендиша, использовавшая ускоритель Кокрофта и Уолтона, показала, что дейтроны образуют слой тяжелого водорода на поверхности мишени. Реакции, которые наблюдала команда Лоуренса, заключались в столкновении дейтронов с другими дейтронами, а не в распаде других элементов. Это объясняет, почему результаты выглядели одинаково для каждой мишени, и в правильной реакции масса нейтрона ровно такая, какой ее описывал Чедвик. Раскритикованный Лоуренс написал всем заинтересованным лицам письма с извинениями за ошибку. Обращаясь к своей команде, он настаивал на том, что «наука может развиваться и через ошибки», но теперь он усвоил урок. В будущем им придется быть гораздо более осторожными.

Одна из причин, по которой Лоуренс и Ливингстон продолжали отставать, – отсутствие у них устройства для обнаружения и подсчета частиц. Вот уж чего определенно было в достатке в Кавендишской лаборатории! Команда Лоуренса пыталась разработать счетчик Гейгера, но отказалась после двух попыток, поскольку счетчики постоянно реагировали на высокий фоновый уровень радиации. У них не было и облачных камер, поэтому их измерения были довольно посредственными, хотя циклотрон мог производить гораздо более высокие энергии, чем другие машины.

После Сольвеевского конгресса и фиаско с дейтроном Лоуренс и Ливингстон вернулись к работе, как и все их конкуренты в лабораториях по всему миру. В 1934 году Лоуренс вбежал в лабораторию, размахивая экземпляром французского журнала. Отдышавшись, он сообщил своей команде новость: Ирен и Фредерик Жолио-Кюри в Париже индуцировали радиоактивность, бомбардируя естественными альфа-частицами мишени из легких элементов. Им даже не потребовался ускоритель.

Понимая, что перед ними все элементы искусственно созданной версии того же эксперимента, они, как писал Ливингстон «… сменили мишень на углеродную, отрегулировали схемы счетчика, а затем на протяжении 5 минут бомбардировали мишень. <…> Счетчик был включен, “щелк-щелк-щелк-щелк”. Мы наблюдали наведенную радиоактивность спустя менее получаса с тех пор, как узнали о результатах Жолио-Кюри»[148].

Команда Лоуренса была настолько сосредоточена на разработке циклотронов, что они упустили возможность первыми обнаружить искусственную радиоактивность. Но они были такие не одни, так как Кавендиш и любая другая лаборатория с ускорителем тоже остались в стороне. Команда Лоуренса подключила свой счетчик Гейгера к тому же переключателю, что и ускоритель, и как только он выключался, выключался и счетчик. Если бы они оставили его включенным, то с первых же экспериментов поняли бы, что циклотрон производит радиоактивные элементы. По крайней мере, теперь они могли понять причину, почему у них не получалось создать надежный счетчик Гейгера: вся лаборатория была радиоактивна[149].

Благодаря экспериментам Жолио-Кюри Лоуренс понял, что можно получить десятки новых радиоактивных элементов. Используя циклотрон, они могут бомбардировать различные элементы протонами или дейтронами, изменять число нейтронов и протонов и производить радиоактивные изотопы. Теперь они могут выйти за рамки естественных радиоактивных элементов. Они могут воссоздать реакции в звездах, которые в первую очередь привели к образованию этих элементов. Возможно, они могли бы даже создать такие элементы и радиоактивные изотопы, которые больше не встречаются на Земле или распались до очень малых количеств.

Менее целеустремленная команда с менее вдохновляющим лидером была бы обескуражена тем, что их циклотрон уступил первое место Кокрофту и Уолтону в гонке за расщепление атома и – всего за несколько недель – в открытии искусственной радиоактивности. Всего год спустя Ирен и Фредерик Жолио-Кюри были удостоены Нобелевской премии по химии. Но если Лоуренс и завидовал успеху других, он этого не показывал. «Открытий хватит на всех», – говорил он своим ученикам[150]. Кроме того, он не стал бы меняться местами с Кокрофтом и Уолтоном или с Жолио-Кюри, потому что теперь у него есть машина, которая обгонит их всех.

В течение одного или двух дней после открытия Жолио-Кюри в 1934 году Лоуренс открыл радионатрий[151], бомбардируя дейтронами мишень из хлорида натрия (поваренной соли). Циклотрон мог производить миллионы атомов радионатрия в секунду, которые затем распадались с периодом полураспада в 15,5 часа, испуская электроны и гамма-лучи. Он снова обнаружил, что чем выше энергия пучка циклотрона, тем выше выход радионатрия. Вслед за ним был открыт радиофосфор. Мы можем только представить, какое волнение Лоуренс, должно