Тем временем другому ученому, который тоже продолжал опыты немцев, Джеймсу Чедвику из Англии, приходилось преодолевать одну трудность за другой. Он работал в скудно оборудованной Кавендишской лаборатории в Кембридже с громоздкой аппаратурой и слабыми источниками альфа-частиц. Наконец ему удалось раздобыть более подходящий источник: из больницы в Балтиморе ему отправили несколько почти израсходованных ампул радиоактивных веществ, использовавшихся для поражения опухолей. (Норм безопасности при пересылке почтовых отправлений тогда тоже еще не изобрели.) К тому времени, как Чедвик получил ампулы, вышла статья Жолио-Кюри. Но вместо того чтобы смириться с поражением, он критически взглянул на их работу – и ее вывод показался ему подозрительным. Он просто не верил, что крошечные гамма-шарики могут сталкивать с места огромные валуны протонов. И сделал другой вывод.

Ученые того времени считали, что атомы состоят из двух частиц: положительных протонов, которые находятся в атомном ядре, и отрицательных электронов, которые вращаются вокруг него. Но некоторые теоретики предсказывали существование третьей частицы, также находящейся в ядре, – нейтрального нейтрона. Чедвик задался вопросом, не могут ли странные бериллиевые гамма-лучи на самом деле являться первым экспериментальным свидетельством существования нейтронов. Это было бы логично: будучи того же размера, что и протоны, нейтроны могли легко их выбить. При этом, будучи электрически нейтральными, нейтроны могли легко проникать сквозь материю, даже толстые пластины свинца.

В течение следующих 30 дней Чедвик без конца повторял свои эксперименты, зачастую проводя в постели всего по три часа в сутки, и вскоре получил твердые доказательства существования нейтронов. В феврале 1932 г. он отправил статью в журнал Nature. Вернувшись из отпуска, Ирен и Жолио прочли статью и готовы были сгореть от стыда: они только что упустили возможность открыть одну из трех фундаментальных частиц Вселенной. Это была самая обидная неудача, какую они только могли вообразить, – но вскоре все стало еще хуже.

После промашки с открытием нейтрона Жолио-Кюри с удвоенной силой взялись за исследования. Ирен родила ребенка, но уже шесть недель спустя, в апреле, потащила Жолио в лабораторию, расположенную в Швейцарских Альпах на высоте 3350 м. Это делало ее идеальным местом для изучения так называемых космических лучей – потока субатомных частиц, которые попадают на Землю из космоса. Никто в то время толком не знал, что это за лучи, и Ирен с Жолио хотели изучить их и выяснить, не попадутся ли в этом потоке нейтроны.

В своей работе они использовали так называемую камеру Вильсона – герметичный резервуар, наполненный парами спирта или воды. Пролетая сквозь эту камеру, космические лучи оставляли за собой видимый след из капель. Подвергая резервуар воздействию электрических и магнитных полей, ученые могли закручивать или изгибать такие капельные следы, причем по форме этих траекторий можно было определить размер, скорость и электрический заряд частиц. Помешанный на приборах Жолио обожал камеры Вильсона и мог часами наблюдать за следами частиц, увлеченно рассматривая петли и завитки. Всякий раз, когда появлялся особенно красивый след, он восклицал: «Разве это не самая прекрасная вещь на свете?» На что Ирен отвечала: «Да, дорогой, возможно… кроме рождения ребенка».

В Альпах Ирен с мужем наблюдали довольно любопытные капельные следы, в том числе странные спирали. Оставлявшая их частица, по-видимому, имела одинаковый вес с электроном, но след закручивался в противоположном направлении, как будто она была заряжена положительно. Как бы то ни было, нейтральные нейтроны никак не могли оставить такого следа, поэтому после двух бесплодных месяцев пара отказалась от проекта и вернулась с ребенком в Париж.