ЧУТЬ больше года мать не дожила до того торжественного дня, когда дочь стала нобелевским лауреатом. Ирен и ее супруг Фредерик Жолио получили 14 октября 1935 г. премию по химии "за совместно выполненный синтез новых радиоактивных элементов". Хотя формулировка не совсем четко отражала суть дела, достижение имело фундаментальное значение. Оно вошло в историю как открытие искусственной радиоактивности. Родители Ирен - Мария и Пьер Кюри - были пионерами изучения естественной радиоактивности. Их дочь вместе с мужем - выдающимся физиком - существенно расширили область познания радиоактивных явлений.

Это был единственный на протяжении "века Нобеля" случай, когда высшей научной награды удостоены были мать и - спустя 32 года - дочь.

Окончив в 1920 г. Сорбонну, Ирен продолжила работу в Институте радия и через пять лет защитила докторскую диссертацию, посвященную альфа-излучению полония. Вскоре она вышла замуж за Фредерика Жолио, сотрудника этого же института. Как писал биограф, у них оказались одинаковые взгляды на науку, на спорт, на семейную жизнь. Ирен (родилась в 1897 г.) была почти на три года старше мужа.

Их совместные исследования начались с того, что они решили повторить опыты Боте и Беккера, "придумавших" пресловутое "бериллиевое излучение", вместо того чтобы стать открывателями нейтрона. Французские коллеги были более подготовлены, располагали мощным полониевым источником альфа-частиц. Чем завершились их эксперименты, уже известно: ошибочным утверждением о вылете протонов…

Наконец английский физик Чэдвик четко разъяснил ситуацию, оставив своих коллег-предшественников ни с чем.

Первый намек на искусственное превращение элементов получил Эрнес Резерфорд в июне 1919 г.: при столкновении быстрой альфа-частицы с ядром азота оно распадалось на два разных осколка; одним из них мог быть протон. А другим? К изучению процесса ученый привлек сотрудников из Манчестерской лаборатории. Но только в 1925 г. Патрик Блэкетт окончательно доказал механизм первой искусственной ядерной реакции: альфа-частица присоединялась к ядру азота и вызывала его превращение; в результате получался атом кислорода и испускался протон.

Подобные эксперименты стали проводить и ученые других стран. Особенно активно изучали проблему австрийские исследователи Ганс Кирш и Ганс Петерсон в Венском радиевом центре.

Главная трудность состояла в идентификации частиц, образующихся наряду с протоном, для этого пользовались фотографиями, получаемыми с помощью камеры Вильсона. Природу же частиц невозможно было однозначно определить, ибо их количество оказывалось ничтожно малым: химические и даже масс-спектрометрические методы анализа были бессильны. То, что искусственные превращения элементов вещь реальная, мало кто пытался оспаривать. Но никто не решался однозначно судить об истинной природе продуктов искусственной ядерной реакции.

Супруги Жолио-Кюри, удрученные тем, что "проглядели" нейтрон, тем не менее стали исследовать процессы действия альфа-частиц на легкие элементы - бор, магний и алюминий. Они наблюдали вылет протонов и нейтронов, то есть по современной записи - протекание ядерных реакций типа (a, p) и (a, n). Случай помог Жолио-Кюри зафиксировать редкое явление: вылет позитронов, которые только что были открыты. Нельзя сказать, чтобы исследователи восприняли этот факт с удивлением. Ведь по своему типу ядерная "резерфордовская" реакция (a, p) существенно не отличалась от "чэдвиговской" (a, n). Ничто, собственно, не мешало полагать, что нейтрон и позитрон, так сказать, вместе "эквивалентны" протону.

Действительно удивиться Ирен и Фредерику пришлось в начале января 1934 г. После удаления источника альфа-частиц испускание протонов и нейтронов прекращалось. Вылет же позитронов продолжался!

Сообщение об этом публикуется в "Докладах Парижской академии": "В наших последних экспериментах был обнаружен поразительный факт: при облучении алюминиевой фольги альфа-частицами испускание позитронов не прекращалось немедленно после удаления источника. Фольга оставалась радиоактивной. И интенсивность испускаемого излучения уменьшалась экспоненционально, как в случае обычного радиоактивного элемента. Такое же явление мы наблюдали с бором и магнием… При превращении бора, магния и алюминия под действием альфа-частиц появляются новые радиоактивные элементы, испускающие позитроны... Вероятно, эти элементы представляют собой неизвестные изотопы, которые всегда нестабильны...".

Жолио-Кюри рассуждали так. При обстреле алюминия альфа-частицами вылетает нейтрон и образуется фосфор. Но изотопа фосфора с массовым числом 30 в природе не существует. Если он действительно испускает позитрон, то, теряя положительный заряд, превращается в стабильный изотоп кремния 3014Si.

Статья называлась "О новом типе радиоактивности". Жолио-Кюри, таким образом, экспериментально доказали существование нового вида радиоактивного распада - позитронного (теперь его обозначают b+ -распад, в отличии от электронного - b- -распада).

Гладко все выглядело на бумаге: теперь дело было за химией. Именно она должна была дать необходимые доказательства. Облученную алюминиевую фольгу растворяли в соляной кислоте, выделявшийся водород подвергался тщательному анализу. Оказалось, что небольшая его часть обладает позитронной активностью, - благодаря образованию гидрида фосфора PH3, который-то и содержал радиоактивный фосфор-30. Экспериментаторы применяли и другие приемы, и всякий раз в ходе химических манипуляций обнаруживались следы радиоактивного изотопа фосфора.

Вскоре удалось установить, что подобного рода превращения происходят с бором и магнием. В этих случаях продуктами реакций оказываются радиоактивные азот-13 и кремний-27.

"Эти эксперименты дали первое химическое доказательство возможности искусственного превращения, а также того, что при этих реакциях происходит захват альфа-частицы", - замечали Жолио-Кюри. Ведь ранее протекание искусственных ядерных реакций подтверждалось лишь следами на фотографиях камеры Вильсона, а образующийся продукт реакции определялся косвенным путем.

Нобелевская премия по химии была присуждена Жолио-Кюри в 1935 г., то есть фактически сразу после открытия. Однако в действительности речь шла не о "синтезе новых радиоактивных элементов" (то есть не о таких элементах, которые ранее не были известны и могли претендовать на пустовавшие еще клетки таблицы Менделеева). Синтезировались несуществующие в природе нестабильные разновидности элементов, давно известных и хорошо изученных.

Лауреаты предложили использовать приставку "радио" для наименования радиоактивных изотопов соответствующих элементов: например, "радиофосфор", "радиоазот", "радиокремний". Терминология, однако, не прижилась.

Само явление получило название "искусственная радиоактивность". Между тем Жолио-Кюри замечали, что "выражения "искусственная радиоактивность" и "наведенная радиоактивность", часто применяемые для обозначения нового явления, представляют собой удобные, но недостаточно точные термины. Действительно, явление состоит не в том, что ядро искусственно делают радиоактивным, а в том, что это ядро превращается в другое ядро, по своей природе неустойчивое. В результате искусственным путем получают радиоэлемент".

Никакой принципиальной разницы между естественной и искусственной радиоактивностью не существует. Свойства любого изотопа совершенно не зависят от способа его образования.

Ныне известно более 2000 разновидностей атомов с различными сочетаниями количеств протонов и нейтронов в ядрах. Из них 280 приходится на долю стабильных изотопов. Около 50 входят в состав природных радиоактивных семейств тория-232, урана-238 и урана-235. Все остальные получены посредством искусственных ядерных реакций различных типов. В основном это a- и b-активные изотопы, тогда как количество испускающих позитроны сравнительно невелико.

После получения премии Фредерик основное внимание уделил исследованиям в области применения b-активных изотопов в биологии и медицине. В частности, он впервые ввел в практику изотопы йода и фосфора. Впрочем, в конце 30-х гг. он снова обратился к ядерной физике. Ирен же оставалась верной радиохимии, и только стечение обстоятельств лишило ее возможности стать автором открытия деления урана под действием нейтронов.

В некоторой степени повторилась история с обнаружением нейтронов. На сей раз, в декабре 1938 г., удачливыми оказались немецкие радиохимики Отто Ган и Фриц Штрассманн.

Фредерик моментально откликнулся на это открытие и сделал вывод, что деление урана на осколки - изотопы с различными Z и массовыми числами - должно сопровождаться испусканием свободных нейтронов. Более того, он одним из первых рассчитал: каждый акт деления порождает более двух свободных нейтронов. А это обстоятельство свидетельствовало, что реакция деления при определенных условиях может приобрести цепной характер с выделением огромной энергии. Фредерик в 1939 г. начал эксперименты, цель которых состояла в осуществлении цепной реакции. Для этого требовалась тяжелая вода D2O (D - дейтерий - тяжелый изотоп водорода с массовым числом 2), она применялась как замедлитель нейтронов. Кстати, в 1940 г. все запасы тяжелой воды (около 200 литров) находились в распоряжении Жолио-Кюри. Когда немцы уже подходили к Парижу, он поручил своим помощникам Гансу Халбану и Лео Коварскому переправить драгоценный груз в Англию. Это и было сделано, хотя для этого потребовалось преодолеть немало трудностей.

Во время войны Фредерик - активный участник движения Сопротивления. После разгрома фашистской Германии осуществил запуск циклотрона и ядерного реактора во Франции.