И в этот момент на сцене появилась третья ключевая фигура, благодаря которой исследования нейтрино поднялись на новый уровень. Это был Бруно Понтекорво, «высокий, широкоплечий и миловидный чемпион-теннисист из Пизы»^>104. Он присоединился к «парням с улицы Панисперна» еще студентом, в 1931 году, а затем работал с семьей Жолио-Кюри в Париже в 1938-м – как раз когда Муссолини вступил в союз с Гитлером. Будучи евреем, он, как и его наставник, решил уехать с семьей в США. Это оказалось непростым приключением, в ходе которого он, к примеру, выехал из Парижа на велосипеде ровно в тот момент, когда в город входили немецкие войска, – а потом доехал на этом велосипеде до Тулузы^>105.

Когда Понтекорво наконец прибыл в Америку, его бывший коллега Эмилио Сегре помог ему найти работу в нефтяной компании, находившейся в городе Талса, штат Оклахома. Там новый иммигрант, много знавший о нейтронном рассеянии, изобрел несколько методов поиска радиоактивных элементов, в том числе и урана. Это было очень важно с военной точки зрения, поскольку самая сложная часть работы над атомной бомбой была связана с накоплением минимально необходимой, так называемой критической массы оружейного урана или плутония. На решение этой задачи пошла львиная доля материальных ресурсов «Манхэттенского проекта».

В 1943-м Понтекорво получил место в исследовательской лаборатории в монреальском университете Макгилл (лаборатория была подразделением секретной англо-канадской ядерной программы Tube Alloys[2]), и его изобретения начали приносить практическую пользу. Британцы и канадцы были союзниками США, и программа Tube Alloys представляла собой, по сути, одно из ответвлений «Манхэттенского проекта». Во время работы в университете Макгилл Понтекорво играл ведущую роль в проектировании самого продвинутого на то время ядерного реактора – NRX (Nuclear Reactor X) в Чок-Ривер, провинция Онтарио, работавшего на тяжелой воде.

В ходе своей яркой и полной разнообразной анекдотов лекции «Детство и юность нейтринной физики», которую Понтекорво прочел в Париже в 1982 году, он вспоминал, как в середине 1940-х предполагал, что «появление мощных ядерных реакторов превратит процесс обнаружения свободных нейтрино в достаточно респектабельное занятие». В мае 1945 года, за несколько месяцев до первого ядерного испытания «Тринити» в пустыне штата Нью-Мексико, он предложил первый экспериментальный метод выявления нейтрино в техническом отчете для лаборатории Чок-Ривер^>106107. Этот отчет оставался под грифом секретности в течение четырех лет, возможно, из-за того, что в нем несколько раз использовалось слово pile – служившее, как мы помним, названием ядерного реактора Ферми^>108.

Базовая идея Понтекорво состояла в том, что если бомбардировать раствор некого специально подобранного вещества множеством нейтрино, которые могут вступать в процесс обратного бета-распада с исчезающе малой долей растворенных ядер и превращать их в новую, радиоактивную субстанцию, то затем эту субстанцию можно было бы выделить из раствора и измерить ее количество. Каждое ядро, подвергшееся трансмутации, представляло бы собой продукт обратного бета-распада и, таким образом, служило бы четким индикатором смерти свободного нейтрино. Изучая один за другим все известные радиоизотопы, Понтекорво обнаружил, что «почти идеальным» для его целей могло служить ядро хлора^>109, поскольку оно бы превратилось в ядро радиоизотопа аргона, инертного благородного газа, который затем можно было бы легко отделить. Еще одним преимуществом этого изотопа было то, что он обладал сравнительно длинным, 35-дневным периодом полураспада (то есть возвращения в форму обычного хлора при позитронном бета-распаде), то есть его выделение не требовало особой спешки: это можно было делать через определенные промежутки времени и измерять количество, появившееся со времени предыдущей сепарации, с помощью счетчика Гейгера.