Фредерик и Ирен ловко управляют яхтой, уплывая далеко в море. А вечером при свете фонариков они отплясывают с рыбаками на деревенской площади и поют с ними народные песни. Старики, покуривая трубочки, степенно расспрашивают полюбившихся им гостей: «Что нового в Париже?» — и допоздна идет беседа в деревенском трактире.

Освеженные, веселые, возвращаются Жолио-Кюри осенью в Париж. Снова за работу!

Свои совместные исследования по радиоактивности они начали с того, что изготовили сами, своими руками самый мощный по тому времени источник альфа-лучей: препарат чистого полония еще небывалой интенсивности. Извлечение чистого полония, очистка его, накопление были операциями очень сложными и опасными: интенсивное излучение полония вредно для человека, с чем в то время считались еще недостаточно. Должно быть, именно тогда Фредерик и Ирен получили наибольшие дозы облучения.

Ирен к тому же, вероятно, получила громадную дозу облучения, еще когда она обслуживала примитивные рентгеновские аппараты во фронтовых госпиталях. Они были молоды, жизнерадостны и полны здоровья, но уже с тех пор радиоактивное излучение неумолимо совершало свое дело, разрушая их кровь.

Ирен и Фредерик сами конструировали, сами выверяли свои приборы. Фредерик и тогда и позже всегда настаивал на этом: экспериментатор должен знать, чувствовать свой прибор — в этом залог успеха.

Обладание мощным источником альфа-лучей дало супругам Жолио-Кюри большое преимущество перед другими. Они оказались в положении артиллеристов, имеющих орудия самого крупного калибра.

Кроме того, Фредерик с его талантом инженера-конструктора значительно усовершенствовал камеру Вильсона, что дало ему возможность увеличить пути альфа-частиц, наблюдать распад отдельных атомов и открыть новые эффекты при бомбардировке легких элементов альфа-частицами.

В 1931 году супруги Жолио-Кюри занялись тем, что в ту пору называли бериллиевым излучением. Бериллий, когда его бомбардировали альфа-частицами, вел себя странно. Ядра атомов бериллия распадались так, как это было и с другими легкими ядрами в опытах Резерфорда, но при этом распаде испускалось еще какое-то таинственное излучение, которое свободно проходило даже через толстый слой свинца. Немецкие физики Боте и Беккер, впервые наблюдавшие это явление, решили, что это сильно проникающие, мощные электромагнитные волны, гамма-лучи.

Ирен и Фредерик Жолио-Кюри воспроизвели опыты Боте и Беккера. Но они пользовались своей усовершенствованной аппаратурой, что позволило им выявить основное свойство излучения Боте и Беккера.

С первого взгляда могло показаться, что опыт супругов Жолио-Кюри поставлен нелепо. Было уже известно, что излучение Боте и Беккера способно проходить через слой свинца толщиной в десяток сантиметров. А Жолио-Кюри закрыли окошко камеры не толстым свинцом, а тонким алюминиевым листком и поместили над ним легкий парафиновый экран.

Почему? Что они надеялись найти? Вот в этом и была особенность творчества Фредерика Жолио: он не только предсказывал заранее, но он и искал, не связывая себя гипотезой.

«Если бы входное отверстие прикрывалось более толстой стенкой, то эффект выбивания ядер несомненно бы ускользнул от нас, — писал впоследствии Фредерик Жолио. — Если я подробно останавливаюсь на этих фактах, то потому, что я всегда придавал большое значение способу постановки и проведения эксперимента. Конечно, надо исходить из заранее обдуманной гипотезы, однако всякий раз, когда это возможно, опыт должен ставиться таким образом, чтобы открыть при этом как можно больше окон в сторону непредвиденного. «Кто может большее, не затрудняя себя, тому доступно и меньшее».

Они щедро «открывали окна» и не пугались непредвиденного.

18 января 1932 года супруги Жолио-Кюри сообщили на заседании Парижской Академии наук о своих результатах. Они пропустили излучение Боте-Беккера через вещества, содержащие водород (парафиновый или целлофановый листок). И что же? Оказалось, что таинственные бериллиевые лучи действуют как снаряды: они выбивают из этих веществ протоны, то есть ядра атома водорода.

Через пять недель, 27 февраля 1932 года, пришло новое сообщение. Чадвик в Англии, прочитав статью Жолио-Кюри, объяснил их результаты: бериллиевое излучение — это вовсе не электромагнитные волны, а поток новых, дотоле неизвестных частиц. Масса таких частиц должна быть близкой к массе протона, то есть ядра атома водорода.

А электрический заряд? Заряда нет! Это поток тяжелых, электрически нейтральных частиц.

Так был открыт нейтрон— новая элементарная частица.

Чадвик смог так легко и быстро объяснить результаты французских физиков потому, что он раньше уже искал нейтрон. Сами Жолио-Кюри писали об этом через два десятка лет:

«Название «нейтрон» уже было произнесено гениальным Резерфордом в 1923 году. Он высказал тогда предположение: не входят ли нейтральные частицы в состав ядра вместе с протоном? Такую предполагаемую частицу он назвал нейтроном. Однако большинство физиков, в том числе и мы, не обратили внимания на эту гипотезу. Но она все еще блуждала под сводами здания лаборатории Кавендиша, где работал Чадвик, и вполне естественно и справедливо, что последняя точка в открытии нейтрона была поставлена именно здесь. Идеи, высказанные когда-то нашими учителями — как живущими, так и ушедшими от нас, — много раз вспоминаются и забываются в их лабораториях, сознательно или подсознательно проникая в мысли тех, кто постоянно там присутствует. Постепенно эти идеи созревают: тогда совершается открытие».

Прошел еще месяц, и 11 апреля в Академии наук, а 15 апреля во Французском физическом обществе Жолио-Кюри рассказали о дальнейших результатах, окончательно доказавших, что «излучение Боте-Беккера» это не электромагнитные волны, а поток нейтронов.

Нейтроны — это и были как раз те снаряды, которые так настоятельно требовались ядерной физике. У нейтрона нет электрического заряда, поэтому он может проникать в атомное ядро, не испытывая тех сил отталкивания, которые ослабляют положительно заряженную альфа-частицу. А так как нейтрон — частица достаточно тяжелая, он энергично действует на атомное ядро, разбивая его.