В январе 1934 года французские физики Фредерик Жолио и его жена Ирэн Кюри опубликовали свое открытие искусственной радиоактивности. Они бомбардировали алюминий быстрыми альфа-частицами и обнаружили, что образующийся продукт неустойчив и в течение нескольких минут выделяет легкие частицы (позитроны), другими словами, ведет себя подобно радиоактивным веществам. И не только алюминий, но и ряд других легких элементов также превращался в радиоактивные вещества в результате бомбардировки их альфа-частицами. На тяжелее элементы альфа-частицы не оказывали действия.
Альфа-частицы — это положительно заряженные ядра гелия. Их способность действовать в качестве ядерных снарядов ограничена наличием у них заряда, который представляет собой двоякое препятствие. Во-первых, притяжение, которое они испытывают со стороны отрицательно заряженных электронов, окружающих ядро, так быстро замедляет их движение, что они вскоре останавливаются; поэтому шанс встретить на своем коротком пути ядро у этих частиц чрезвычайно мал. Во-вторых, если альфа-частице удается прийти в соприкосновение с ядром, то эффект столкновения сильно ослабляется из-за того, что и мишень и снаряд, будучи оба положительно заряжены, отталкиваются друг от друга с огромной силой, когда расстояние между ними становится очень малым. У тяжелых элементов число электронов и положительный заряд ядра, разумеется, велики, и поэтому бомбардировка тяжелых элементов альфа-частицами не дает результатов.
Когда Энрико узнал об открытии Жолио и Кюри, он решил попытаться вызвать искусственную радиоактивность нейтронами. У нейтронов нет электрического заряда, и поэтому они не притягиваются электронами и не отталкиваются ядрами; внутри вещества они могут пройти дальше, чем альфа-частицы, скорость и энергия у них остаются большими, таким образом, их шансы попасть непосредственно в ядро гораздо выше. Но наряду с этими бесспорными преимуществами у нейтронов есть одно весьма невыгодное свойство — радиоактивные вещества не выбрасывают их самопроизвольно, как это происходит с альфа-частицами, они появляются только при бомбардировке некоторых элементов альфа-частицами, при этом один нейтрон приходится примерно на сотню тысяч альфа-частиц. Такой очень низкий выход делал использование нейтронов весьма проблематичным.
Только опыт мог показать, подходят ли нейтроны в качестве снарядов для бомбардировки ядра, и Энрико решил вернуться к экспериментальной физике. Ему нужно было отдохнуть от теоретической работы. Он только что довел до конца трудную теорию излучения ядрами бета-лучей в естественных радиоактивных процессах. Эту теорию вскоре признали одной из его самых значительных работ, но тогда она вызывала у него чувство разочарования и досады. Известный журнал «Нэйчур», куда Энрико отослал свой реферат, вернул его с замечанием, что материал не совсем подходит для журнала. «Возможная теория бета-лучей» Энрико была вскоре опубликована на итальянском языке в «Ричерка шентифика» и затем в «Нуозо чименто», а вслед за этим и в Германии в «Цейтшрифт фюр физик», но не на английском языке. Перейти от теории к эксперименту было в порядке вещей, и на некоторое время это вносило даже приятное разнообразие. Но Энрико не мог предвидеть, что для него с этого момента начнется целый ряд исследований, которые затянутся на годы, и что они впоследствии приведут немецких ученых Гана и Штрассмана к открытию деления урана.
Энрико и раньше занимался экспериментами, но ни он и никто другой в Риме еще не изучал ядерных превращений. Главным экспериментатором в римской группе был Разетти, и так как он в основном интересовался спектроскопией, то он и других привлекал к работе в этой области. Ферми работал вместе с Разетти и занимался теоретическими и экспериментальными исследованиями в спектроскопии.
Но много ли проку в спектроскопии для того, кто задумал бомбардировать ядра нейтронами? Энрико пришлось изобретать новую технику, добывать источник нейтронов и приборы, с помощью которых можно обнаружить продукты распада. Таким прибором оказался счетчик Гейгера, который теперь считается одним из самых обычных предметов оборудования современней лаборатории. Но в 1934 году счетчик Гейгера был еще новинкой, известной немногим, и купить его было нельзя. Добыть счетчик Гейгера можно было только одним способом — сделать его самому, но Энрико еще не представлял себе, как за это взяться.
