Помоги проекту - поделись книгой:
Во втором отчете Гейзенберга для военного министерства очень мало говорилось о возможности создания бомбы. Причины этого до сих пор не совсем понятны. Возможно, одна из них крылась в том, что, хотя Гартек и начал в Гамбурге собирать для выделения урана-235 аппарат Клузиуса-Дикеля в увеличенных масштабах и уже имел основания для оптимистичных прогнозов, до получения требуемых объемов этого изотопа, по мнению Вернера, было еще слишком далеко.
Ключевым моментом оставалось количество: требовалось выяснить, сколько же именно понадобится урана-235. До наших дней не дошло никаких источников, подтверждающих, что до весны 1940 года проводились какие-либо подсчеты объемов 235U, необходимых для изготовления бомбы. Если Гейзенберг или другие участники «Уранового общества» и занимались в тот период подобными вычислениями, никаких свидетельств не сохранилось. Но вполне вероятно, что этого попросту никто не делал. Непонятно почему, но никто не развивал идею создания бомбы на основе «практически чистого» урана-235.
Другой «полуфабрикат» для изготовления взрывного устройства был потенциально доступен. Бомбой мог стать нестабильный реактор, работающий на уране, обогащенном изотопами 235 U, — в нем легко могла начаться неконтролируемая цепная реакция. Расчеты одного из коллег Гейзенберга по «Урановому проекту» говорили о том, что такая «бомба- реактор» должна содержать до 70 % урана-235. Конечно, очень непросто было придумать способ доставить такое устройство к цели. К тому же, подобное обогащение урана, которое требовалось для успешной активизации «бомбы-реактора», все еще казалось невозможным, по крайней мере в ближайшее время. Это означало, что война к моменту создания такого устройства уже, скорее всего, закончится.
Но вдруг перед учеными совершенно неожиданно открылся еще один путь. Близкий друг Гейзенберга и его коллега по «Урановому обществу» Вайцзеккер частенько во время езды в берлинской подземке читал статьи по расщеплению ядер, которые пока продолжали публиковаться в американских научных журналах. Погружаясь в чтение, он не обращал ни малейшего внимания на подозрительные взгляды других пассажиров.
В Берлине Ган со своей группой выяснили, что уран-239, образующийся из урана-238 путем захвата нейтрона, является нестабильным изотопом и претерпевает радиоактивный распад примерно через 23 минуты. По мнению ученых, когда уран-239 испускает бета-частицу[22], нейтрон превращается в положительно заряженный протон, что преобразует уран (в ядре которого 92 протона) в новый элемент с 93 протонами. Ган считал, что по химическим свойствам этот элемент будет похож на рений, и поэтому назвал его эка-рением, или сокращенно эка-ре. В свою очередь, Вайц- зеккер предположил, что этот новый элемент может быть легко расщепляем, как и уран-235.
На первый взгляд данное предположение казалось просто безобидной фразой. Однако на деле все оказалось совсем наоборот. В отличие от урана-235, элемент-93 не встречается в природе и по химическим свойствам отличается от урана. Вайцзеккер пришел к выводу, что этот элемент можно отделить от урана химическим способом. Суть его предположения заключалась в том, что, если в урановом реакторе получить достаточное количество элемента-93, его можно легко отделить от урана и использовать для изготовления ядерной бомбы.
То, что элемент-93 может быть получен путем бомбардировки нейтронами ядра урана-238, наглядно продемонстрировали в своей радиационной лаборатории американские физики Эдвин Макмиллан и Филипп Абельсон из Беркли. Но они также зафиксировали тот факт, что данный элемент довольно нестабилен и распадается в течение нескольких дней. Неожиданно в июне 1940 года они открыто опубликовали все полученные результаты в научной литературе. Фактически они представили конкретное доказательство того, что урановый реактор действительно может использовать для получения расщепляемого вещества, необходимого для изготовления бомбы. В июле 1940 года Вайцзеккер отправил в Управление армейского вооружения доклад, в котором настойчиво просил обратить самое пристальное внимание на эту возможность.
Участникам «Уранового общества» теперь было совершенно ясно, что путь к созданию бомбы откроется не раньше, чем решатся все проблемы, связанные с запуском действующего реактора. Вопрос о выборе материала, который лучше всего подойдет на роль замедлителя, также пока еще не был снят. Ученые, работавшие в Гельдейберге, составили в июне 1940 года конфиденциальный документ, в котором сообщались первые результаты по измерению интенсивности поглощения свободных нейтронов ядрами графита. Эти данные пока не позволяли сделать никаких конкретных выводов. По всей видимости, ядра графита поглощали свободные нейтроны слишком быстро и не могли замедлить реакцию. Однако допускалось, что интенсивность поглощения могла весьма сильно варьироваться в зависимости от чистоты и однородности используемого графита. Пока что Боте имел достаточно оснований полагать, что дальнейшие эксперименты, в которых будут использованы образцы из более чистого вещества, смогут еще продемонстрировать все возможности графита как потенциального замедлителя.
«Вирусный флигель»
После того как Физический институт Общества кайзера Вильгельма перешел в распоряжение военного министерства, перед его директором, весьма уважаемым голландским физиком Петером Дебаем, замаячили большие неприятности.
Сверху ему выдвинули ультиматум: либо он принимает германское гражданство и остается на своей должности, либо на время уходит в отпуск. Дебай отказался расстаться с голландским подданством. Он отплыл из Германии в январе 1940 года, отправляясь в Америку читать курс лекций. Обратно он больше не вернулся.
Должность директора Института осталась открытой. Шуман предложил кандидатуру Дибнера, но против нее выступило Общество Кайзера Вильгельма. Вайцзеккер вместе с другим участником «Уранового общества» Карлом Вир- цем, также обеспокоенным тем, что «нацисты появились теперь и в Институте», втайне договорились сделать все для того, чтобы в Берлине оказался Гейзенберг. Дибнер был назначен исполняющим обязанности директора Института, ну а Гейзенберг все-таки согласился раз в неделю приезжать из своего Лейпцига.
Теперь Гейзенберг уже мог одновременно влиять на работу группы, занимавшейся теоретическими изысканиями, следить за экспериментами с реактором, которые ставились в Берлине, и наблюдать за аналогичными экспериментами, которые он вместе со своим коллегой Робертом Депелем проводил в Лейпциге. Не будучи непосредственным руководителем проекта по изучению свойств урана, Гейзенберг все-таки играл в нем очень важную роль.
Германская атомная программа не была согласованным сплоченным исследованием, неустанно радевшим за нужды войны. Ее проводили отдельные группы ученых, которые в чем-то сотрудничали друг с другом, а в чем-то соперничали и нередко конфликтовали из-за новых партий урана и тяжелой воды.
Однако отдельные детали не могли ускользнуть от зоркого глаза.
Участники «Уранового общества» теперь имели в своем распоряжении тысячи тонн обогащенного урана. В Париже, в захваченной лаборатории Жолио-Кюри, заканчивалась сборка первого циклотрона. Физикам также обещали огромные поставки тяжелой воды. Выделение урана-235 оставалось такой же крайне тяжелой задачей, что и раньше, но над ее решением уже работали лучшие представители немецкой физики и химии.
В июле 1940 года начались работы по возведению нового здания Института биологических и вирусных исследований Общества кайзера Вильгельма, в котором должен был располагаться экспериментальный ядерный реактор. Это учреждение находилось также в Берлине, рядом с Физическим институтом. Чтобы избежать ненужного внимания, зданию дали кодовое имя — «Вирусный флигель».
Глава 2 «Элемент-94»
Лео Сцилард был очень разочарован. Письмо Эйнштейна, адресованное Рузвельту, все еще не вызвало никакого заметного резонанса. Написано оно было в начале августа 1939-го, но шли дни, за ними потянулись недели, а от Сакса все не было никаких вестей. К тому же на территории Европы уже началась война.
Ближе к концу сентября Сцилард и Вигнер снова встретились с Саксом. Их ждали неутешительные новости: послание все еще у него. Сакс уже не один раз пытался попасть на прием к Рузвельту и обсудить с ним письмо физиков, однако дальше президентского секретаря пройти пока не мог.
И октября он смог наконец попасть в Овальный кабинет. Сакс решил рассказать президенту об одном случае, который когда-то произошел с Наполеоном. Выслушав своего советника, Рузвельт попросил принести им графин коньяка «Наполеон» и стаканы. Потягивая крепкий напиток, Сакс начал рассказывать президенту обо всем, что содержалось в письме Эйнштейна. Однако его собеседник, казалось, думал о чем-то своем и поэтому слушал совсем невнимательно. Затем он и вовсе предложил Саксу отложить разговор до следующего дня. Опасаясь, что окончательно упустил свой шанс, на следующее утро тот явился в Белый дом весьма взволнованным. Однако на сей раз Рузвельт был уже настроен на беседу и с готовностью начал слушать.
Для краткого изложения письма Эйнштейна Саксу было достаточно восьми сотен слов. Особый упор он делал на использовании энергии атома в мирных целях, лишь вскользь упомянув о «бомбах невиданной ранее разрушительной силы». Закончив, Александр выразил собственное мнение: «Остается только надеяться на то, что [люди] не станут использовать [энергию атомного ядра] лишь для того, чтобы заставить своего соседа взлететь на воздух».
Теперь, наконец, Рузвельт узнал обо всем. «Алекс, — сказал он, — твоя задача теперь — следить за тем, чтобы нацисты не сбросили на нас бомбу». Президент заявил, что начинать действовать нужно немедленно, и уже через неделю отослал Эйнштейну ответное письмо.
В скором времени администрация решила учредить Консультативный комитет по вопросам использования урана, во главе которого поставили Лаймена Дж. Бриггса, директора Национального бюро стандартов США. Комитет состоял из физиков-ядерщиков и экспертов по вооружениям армии и флота. Для Сциларда и его венгерских сообщников создание комитета означало то, что дело, за которое они так радели, наконец сдвинулось с мертвой точки.
Первое собрание новой организации состоялось 21 октября в Вашингтоне. Перед его началом Сцилард и Вигнер встретились с Саксом в отеле Carlton, чтобы обсудить ход будущего собрания. Сразу после этого нужно было спешить на встречу с Теллером и остальными членами Консультативного комитета. Собрание проходило непосредственно в самом Бюро стандартов, располагавшемся в помещениях Министерства торговли. Эйнштейн был также приглашен, но отказался.
Сцилард сначала рассказал собравшимся обо всех научных достижениях в сфере ядерных исследований, затем остановился на важности практического воплощения теории ядерной цепной реакции. Он заявил, что эксперименты с реактором, построенным на основе окиси урана и графита, весьма крупномасштабны. Подобные эксперименты он пытался провести еще с июля в Колумбийском университете вместе с Ферми, но до сих пор они не имели успеха. Эксперты по вооружениям не скрывали своего скептического отношения к словам физика. Разрушительный потенциал атомной бомбы попросту лежал далеко за пределами тех величин, которыми они привыкли оперировать. Подполковник Кит Адамсон авторитетно заявил, что эффективность любого оружия становится видна только тогда, когда оно пройдет испытание двумя войнами.
В свою очередь, физики весьма слабо подготовились к собранию. Прямой вопрос о сумме, которую государство должно будет выделить на исследовательский проекта Сциларда, попросту поставил их в тупик. Первым опомнился Теллер и поспешно назвал сумму: 6000 долларов. Позже он скажет: «Все друзья потом упрекали меня за мои слова, потому что огромный проект по освоению ядерной энергии пришлось начинать с такой нищенской суммы. Думаю, они и до сих пор еще держат на меня обиду».
Уже после собрания Сцилард, быстро прикинувший в уме, что на один только графит им понадобится не менее 33 ООО долларов, чуть не растерзал Теллера за его неожиданное вмешательство с такой скромной просьбой.
Но даже несмотря на ничтожность названной суммы, Адамсон решил немного «осадить пыл» ученых. «Господа, — в его тоне слышался упрек, — исход войны определяет не оружие. Оно не творит историю. Победа в любой войне зависит только от морального духа гражданского населения». Тут Вигнер, всегда вежливый и часто даже слишком официальный с коллегами, уже не мог больше сдерживаться. Присутствовавшие на собрании впервые услышали, как он говорит. «Что ж, если это действительно так, — заявил Вигнер своим высоким голосом, — то значит, мы легко можем урезать финансирование армии на тридцать процентов, а затем попросту укрепить у гражданского населения этот благодатный дух морали».
Подполковник сильно покраснел и пробормотал, что физики получат свои деньги.
Сцилард подготовил программу проекта по исследованию свойств урана на территории Америки и отправил ее Бриггсу спустя пять дней после первого заседания комитета. В программе перечислялись необходимые, по мнению Лео, эксперименты и лаборатории страны, которые должны участвовать в проекте. Ученый также настаивал на том, чтобы все будущие доклады о ходе исследований были строжайшим образом засекречены и запрещены к публикации в общедоступной научной литературе.
Однако Консультативный комитет не был готов к решительным действиям. В сообщении Рузвельту, датированном 1 ноября, говорилось о решении начать исследования контролируемой цепной реакции ядер урана. Энергия цепной реакции, как предполагалось, может стать средством поддержания автономности подводных лодок. Если выяснится, что при реакции выделяется и взрывная энергия, можно будет начать изучение урана как компонента бомбы огромной разрушительной силы. Для экспериментов Ферми и Сцилар- ду решили предоставить 4 тонны очищенного графита, а впоследствии 50 тонн окиси урана — при убедительном обосновании необходимости ее использования.
Бриггс был весьма уважаемым человеком. Но в то же время он почему-то был буквально одержим стремлением держать все в секрете. Нередко давало о себе знать также его слабое здоровье. Возможно, отчасти из-за этого он не сумел заставить членов комитета и его покровителей понять реальную необходимость как можно скорее форсировать работы над ядерным проектом. Да и война шла только в Европе, которая находилась далеко-далеко. К тому же слишком большие суммы вкладывать в проект Бриггс не хотел. Так что деньги, обещанные 21 октября на собрании, не стоило ждать немедленно.
Важность работ над расщеплением ядра урана теперь никем не отрицалась — и это должно было в немалой степени воодушевить Сциларда, однако получилось совсем не так. Начался 1940 год, а у ученого все еще не было официального места работы, он также не имел ни малейшего понятия о том, сколько еще продлится его непрочное сотрудничество с Колумбийским университетом. Помимо всего прочего, у Сциларда не было средств, чтобы вернуть те две тысячи долларов, что он когда-то занял для оплаты расходов на эксперименты по подтверждению образования при расщеплении ядра свободных нейтронов. Сциларду ничего не оставалось, кроме как отправиться к своему кредитору и сообщить, что он не в состоянии выплатить долг.
От Биггса все еще не было никаких вестей.
Конспирация
Новость о том, что немцы на базе Института кайзера Вильгельма начали научный проект по расщеплению атомного ядра, достигла Америки в январе 1940 года. Привез ее Петер Дебай, недавно потерявший свою должность в Институте и теперь находящийся в «длительном отпуске». О германском проекте он отзывался довольно пренебрежительно. По его словам, физики из «Уранового общества» прекрасно понимали задачи, которые ставила перед ними армия, но в то же время считали их реализацию «практически невозможной». С другой стороны, работа на армию позволяла немецким ученым без особых проблем заниматься фундаментальными исследованиями, которые государство щедро финансировало. По словам Дебая, получалось, что физики попросту сыграли над военными злую шутку.
Вскоре после прибытия в Америку Петер Дебай отправился в Колумбийский университет на встречу с Ферми. Тот также не проявил никакого заметного беспокойства, узнав последние новости из Германии. По его мнению, работая разобщенно в разных уголках страны, физики «Уранового общества» не могли никоим образом скоординировать усилия по созданию бомбы.
Однако на Сциларда новости оказали совершенно противоположный эффект. Предыдущие несколько недель он работал со статьями, посвященными теории самоподдер- живающейся цепной ядерной реакции[24], и в конце концов окончательно убедился в том, что ядерный взрыв неизбежно будет кем-то произведен. Поэтому неудивительно, что информация о германском ядерном проекте очень его обеспокоила. Сцилард обсудил свои предположения с Эйнштейном в Принстоне, и они решили составить еще одно письмо, на этот раз адресовав его Саксу.
В письме сообщалось о том, что после начала войны Германия начала проявлять нешуточный интерес к исследованиям ядра урана, финансируя их непосредственно из государственной казны и придав этим исследованиям статус большой секретности. Выводы напрашивались сами собой: нравится это кому-то или нет, но американцы оказались вовлечены в гонку с нацистами, и конечная ее цель — создание атомной бомбы. В письме содержался также открытый ультиматум: если отношение к проекту не изменится, Сцилард опубликует в открытой печати результаты своих последних изысканий, связанных с проведением ядерной цепной реакции.
Письмо отправили Саксу 7 марта 1940 года. Неделю спустя тот написал Рузвельту обо всех последних новостях, связанных с ядерными исследованиями. Президент распорядился созвать новое совещание Консультативного комитета. Однако подвижки снова были совсем незначительными: это совещание могло состояться не ранее чем 27 апреля. Эйнштейна снова пригласили, но он отказался, как и в прошлый раз. Однако очередное письмо, отправленное Рузвельту, по крайней мере ускорило получение учеными обещанных ранее шести тысяч долларов.
К тому времени, когда второе совещание Комитета все- таки состоялось, ученые Альфред Нир из университета Миннесоты и Джон Даннинг из Колумбийского университета получили экспериментальные доказательства того, что деление ядер урана под действием медленных нейтронов происходит именно благодаря изотопу 235U. Таким образом, гипотезы Бора и Уилера наконец подтвердились. В эксперименте использовались уран-235 и уран-238, добытые в крошечных пропорциях из урановых соединений хлора и брома. В результате своих опытов Нир и Даннинг пришли к выводу, что цепная реакция деления осуществима и без использования максимально очищенного урана-235.
Мнения членов Консультативного комитета теперь разделились. Бриггс начал открыто выражать сомнения в возможности цепной реакции при использовании одного лишь природного урана. Сакс настаивал на том, что в любом случае необходимо продолжать работать с реактором, в котором, по мнению Сциларда, уран должен сочетаться с графитом. Все в Комитете сходились только в одном — следует ждать результатов экспериментов по измерению коэффициента поглощения нейтронов ядрами графита.
Средства проекта были перечислены в Колумбийский университет и использованы на покупку большого количества очищенного графита. Сцилард очень тщательно подошел к выбору материала и проследил за тем, чтобы графит имел как можно меньше примесей. За завтраком с представителями «Национальной угольной компании» он пытался выяснить, какие посторонние вещества могут встречаться в графите, который есть в продаже на данный момент. Он намеренно заострял внимание на потенциальном наличии загрязняющих примесей: по его мнению, эти примеси также могли начать поглощать нейтроны, лишив тем самым ученых возможности подсчитать коэффициент их поглощения ядрами самого графита. Он даже поинтересовался полушутливым тоном: «Вы ведь не добавляете бор в ваш графит?»
Его собеседники смущенно замолкли и взглянули друг на друга. В основном графит использовали тогда в качестве материала для электродов, с помощью которых создавалась электрическая дуга. Технология изготовления электродов в обязательном порядке предусматривала использование бора. Поэтому весь реализуемый графит не был абсолютно чистым. Однако теперь, по согласованию со Сцилардом, представители компании обещали поставки большого количества материала, изготовленного по технологии, которая исключала использование бора.
Четыре тонны графита в тщательно упакованных брусках доставили в лабораторию Колумбийского университета точно в обещанный срок. После того все бруски распаковали и сложили их в аккуратный штабель, ученые стали походить на заправских шахтеров. К счастью, эксперименты по измерению коэффициента поглощения нейтронов ядрами графита дали однозначно положительные результаты, доказав, что этот материал вполне мог быть использован в качестве замедлителя. Таким образом, к появлению на свет ядерного реактора, в котором урановые элементы чередовались бы с графитовыми, был сделан очень важный шаг[25].
Сцилард призывал Ферми не обнародовать все результаты в печати. Отношения между ними и так оставляли желать лучшего, а теперь и вовсе дошли до точки. Эти два ученых были совсем разными людьми. Сцилард — одиночка, всегда готовый бросить вызов общепринятой точке зрения и устоявшимся манерам поведения, что порой носило чрезмерно бурный характер. Ферми же, наоборот, всегда оставался ученым до мозга костей, был гораздо более вежлив и легко соглашался сотрудничать. Мир, лежащий за пределами собственных научных интересов, мало интересовал Энрико. Жизненный опыт Сциларда, наоборот, приучил его очень внимательно следить за всем, что не относилось к науке, и, по его глубокому убеждению, ученые были просто обязаны нести ответственность за поступки, тем или иным образом изменявшие мир. «С того самого момента, как мы с Ферми начали работать вместе, у нас не было ни малейшего взаимопонимания в тех вопросах, которые касались не науки, а выбора правильной линии поведения перед лицом приближающейся войны», — писал он позже.
Сцилард к тому же своим поведением нередко выводил людей из себя. То же произошло и с Ферми. Он считал стремление своего коллеги держать все в секрете полнейшим абсурдом, но все же вынужден был подчиниться оказываемому давлению. Результаты исследований в печать не попали.
Суперциклотрон
Эрнест Лоуренс воистину стал провидцем. Вообще-то изобретатель циклотрона разрушал все шаблонные представления об ученом-физике. Светловолосый и голубоглазый выходец со Среднего Запада, имевший норвежские корни, он никогда не забывал о тех ценностях, которые были ему привиты вместе с лютеранским воспитанием. Эти же ценности он привносил и в науку, которой занимался. Любовь к модным костюмам и властные манеры делали Лоуренса похожим скорее на бизнесмена, чем на ученого. Однако, по правде говоря, руководство такой научной организацией, которую он старался создать на базе Беркли — радиационной лабораторией, — требовало как раз делового подхода. Подростком Лоуренсу приходилось приторговывать кухонной утварью, так что у него было достаточно опыта для проведения торговых сделок, да и про то, как собираются средства, он знал не совсем понаслышке.
Циклотрон был изобретен им в 1929 году. Чтобы заставить поток протонов двигаться по кругу, можно использовать магнит. Если затем воздействовать на протоны еще и переменным электрическим полем, то скорость движения частиц будет все возрастать. Как выяснил Лоуренс, именно так и должен работать аппарат, открывавший человеку путь к секретам атомного ядра. На постройку маленькой демонстрационной модели у него ушло всего 25 долларов. Диаметр устройства составлял чуть более 10 сантиметров. Снаружи оно было залито красным сургучом. Хотя модель пока не сообщала протонам той большой энергии, о которой говорил Лоуренс, ее работа уже в достаточной степени впечатлила его коллег и доказала, что устройство действительно эффективно. Только научное название аппарата — циклический резонансный ускоритель — было слишком неудобным и непонятным. Слово «циклотрон» звучало фантастически-загадочно, а значит, было гораздо более привлекательным для потенциальных спонсоров.
Лоуренс мыслил уже в глобальных масштабах, так что производство подобных аппаратов он поставил на поток.
Циклотрон с магнитом, полюсный наконечник которого имел диаметр около 28 сантиметров, придавал протонам энергию, равную более чем миллиону электрон-вольт. Затем диаметр увеличили до 68 сантиметров, а вскоре и до 94. Когда в январе 1939 года в Беркли узнали о расщеплении ядра урана, Лоуренс как раз планировал 152-сантиметровый циклотрон, который придавал протонам энергию, равную приблизительно 20 миллионам электрон-вольт. Вес магнита в подобном устройстве составлял 200 тонн.
Циклотрон диаметром 152 сантиметра едва только заработал в лаборатории Крокера, одном из структурных подразделений радиационной лаборатории, а Лоуренс уже трудился над новым устройством. Его очередным детищем должен был стать гигантский суперциклотрон диаметром более 300 сантиметров, магнит в котором весил уже 2000 тонн. По оценкам изобретателя, такое устройство давало протонам энергию в 100 миллионов электрон-вольт, что практически равнялось той, которая выделяется при ядерных реакциях. Лоуренс обратился в Фонд Рокфеллера с просьбой о материальной поддержке. Энтузиазм ученого вырос еще больше, когда 9 ноября, прямо во время игры в теннисном клубе Беркли, ему сообщили о только что присужденной Нобелевской премии по физике.
Воодушевление Лоуренса росло, и незадолго до Рождества он решил еще увеличить размеры будущего суперциклотрона. Теперь в нем должен был стоять 5000-тонный магнит с полюсным наконечником диаметром 467 сантиметра (максимальный размер имевшихся в продаже стальных пластин). По расчетам, аппарат должен был обойтись в полтора миллиона долларов.
В сентябре в Европе разразилась война, и Лоуренсу пришлось немало поволноваться — лишь после нескольких дней напряженного ожидания он узнал, что его брат, находившийся судне «Атения», потопленном 2 сентября немецкой подлодкой, не пострадал. Но в радиационной лаборатории все было как обычно. С помощью 152- сантиметрового циклотрона ставились интересные эксперименты с ураном, однако их проведение никак не было связано с началом войны. Пока никоим образом не ощущалось, что лаборатория вовлечена в военные исследования.
Сохранилась фотография тех времен, на которой запечатлены все сотрудники радиационной лаборатории, выстроившиеся в три ряда под 152-сантиметровым циклотроном. Лоуренс сидит в центре первого ряда, Оппенгеймер также в центре, но в последнем ряду. Крайние справа в первом и втором рядах — двое сотрудников, занимавшихся в тот момент исследованиями урана, — Эдвин Макмиллан и Филипп Абельсон.
Макмиллан — уроженец Калифорнии — уже много лет работал с циклотронами Лоуренса. Когда стало известно о том, что атомное ядро расщепляемо, он решил провести простые эксперименты — только чтобы подтвердить данный феномен. Но теперь он уже испытывал немалый интерес к отдельным свойствам недавно открытого процесса. В результате бомбардировки нейтронами ядра урана образовалось радиоактивное вещество, период распада которого равнялся приблизительно 23 минутам. Подобно Гану, Штрассману и Мейтнер, Макмиллан посчитал его ураном-239, полученным после резонансного захвата нейтрона преобладающим изотопом — 238U. Однако выделено было еще одно вещество с периодом распада примерно в два дня.
Макмиллан считал, что это некий новый элемент, образующийся при испускании ураном-239 бета-частицы — в ходе превращения нейтрона в протон. Подобно размышлявшему в берлинской подземке Вайцзеккеру, американский ученый пришел к выводу, что данное вещество — элемент с атомным номером 93, — возможно, первый в ряду трансурановых элементов. И точно так же, как это сделал Ган, Макмиллан посчитал, что новый элемент по своим свойствам должен походить на рений.
При помощи одного из научных сотрудников Беркли, а именно Эмилио Сегре, работавшего ранее в Риме вместе с Ферми, Эдвин попытался собрать экспериментальные доказательства того, что химические свойства элемента близки к тем, которыми обладает рений. Эксперименты, однако, не дали никакого заметного результата. Казалось, трансурановые элементы так и будут оставаться неизученными. Результаты исследований Сегре опубликовал в Physical Review с комментарием: «Поиск трансурановых элементов не увенчался успехом».
Макмиллан тем временем уточнил данные о периоде распада таинственного вещества за номером 2. Согласно последним измерениям, он составлял 2,3 дня. Ученый твердо намеревался распознать этот элемент. Весной 1940 года для дальнейших исследований он использовал 152-сантиметро- вый циклотрон. Теперь ему помогал еще и Абельсон, который к тому времени уже перебрался в Вашингтон, в Институт Карнеги, но в апреле вернулся в Беркли, находясь в рабочем отпуске. Поскольку он занимался еще и химией, то полностью сфокусировался на распознании химических свойств неизвестного вещества.
Как оказалось, по свойствам оно не так уж сильно отличалось от урана. Известно, что еще раньше Бор высказал предположение о том, что если трансурановые элементы существуют, то их химические свойства будут схожи с теми, которыми обладает и сам уран. Дальнейшие исследования совершенно точно показали, что вещество с периодом распада в 2,3 дня образовалось напрямую из урана-239, период распада которого составляет 23 минуты. Таким образом, напрашивался единственный вывод: это таинственное вещество — тот самый «элемент-93».
Макмиллан уже придумал имя новому элементу — нептуний, — но решил до поры до времени не распространяться об этом. Новый элемент стоял в периодической таблице следом за ураном, точно так же, как планета Нептун в Солнечной системе находится сразу за Ураном — отсюда и название. Не видя особых причин скрывать свое открытие, 27 мая Макмиллан и Абельсон отослали в американский журнал Physical Review статью, в которой рассказывали обо всех результатах своей работы. 15 июля она была опубликована. Когда журнал получили в Берлине — уже в июле, — ее с огромным интересом начал изучать Вайцзеккер[26].
Новое открытие логичным образом породило очередной вопрос. Если элемент-93 радиоактивен, имеет период распада, равный 2,3 дня, то во что он превращается в результате этого распада? У Макмиллана уже имелись мысли на сей счет. Он считал, что элемент-93 распадается, возможно, также с испусканием бета-частицы и превращением в протон еще одного нейтрона. Таким образом, образуется элемент-94. С целью доказать это ученый немедленно взялся за исследования.
Почти сумасшедшая гипотеза
По всей видимости, Сцилард ничего не знал о готовящейся статье Макмиллана и Абельсона до того момента, когда она была опубликована. У них даже и мысли не было о том, чтобы спросить его совета, безопасно ли размещать материалы своих исследований в открытой печати. Однако, по чистому совпадению, в тот же самый день, когда Макмиллан и Абельсон отправили статью в редакцию журнала, Сцилард получил от Льюиса Тернера из Принстона, занимавшегося теоретической физикой, рукопись с материалами по тому же самому вопросу.
В январе 1940 года Тернер изучил всю доступную литературу по расщеплению ядра урана и опубликовал ее обзор в журнале Reviews of Modem Physics. Проделанная работа дала немало пищи для размышлений. Несмотря на то что всеобщее внимание было обращено на изотоп 235U, Тернер начал упрямо развивать идею получения атомной энергии из стабильного, но гораздо более распространенного урана-238. Резонансный захват нейтронов ядром урана-238 рассматривался как досадная помеха, ликвидировать которую можно было в реакторе, используя подходящий замедлитель. Дальше Тернер размышлял примерно так же, как Вайцзеккер, Макмиллан и Абельсон.
Захват нейтрона ядром урана-238 должен был создавать нестабильный изотоп уран-239, при распаде которого выделялся бы элемент с атомным номером 93. В своих мыслях Тернер пошел еще дальше. Исходя из известных ему теоретических принципов, он сделал вывод о том, что элемент-93 будет довольно нестабильным и довольно быстро претерпит распад, образовав элемент с атомным номером 94.
Получение этого элемента открывало неизвестные ранее перспективы. Его ядро должно было состоять из 94 протонов и 145 нейтронов, то есть всего из 239 нуклонов. Похожее соотношение количества нуклонов наблюдается и у урана-235 (92 протона, 143 нейтрона). Самые простые вычисления подсказывали, что новый элемент будет расщепляться еще проще, чем уран-235. Получить его можно из распространенного повсюду 238U, а учитывая тот факт, что это самостоятельный элемент, то отделить его от исходного урана химическим методом не составит особого труда. По мнению Тернера, элемент-94 — потенциально новое ядерное топливо, которое можно использовать для поддержания цепной реакции.
Тернер набросал статью для публикации в Physical Review и теперь хотел узнать мнение Сциларда, безопасно ли размещать ее в печати. «На первый взгляд это почти сумасшедшая гипотеза, и поэтому публикация вряд ли кому-то навредит, но хотелось бы услышать и чье-то еще мнение», — с этими словами он обратился к венгерскому ученому.
В сущности, выводы Тернера были умозрительными, но Сцилард всегда видел за лесом отдельные деревья. Он был потрясен заключениями, проистекавшими из того, что было изложено его коллегой. «Когда я понял выводы Тернера, — скажет Сцилард впоследствии, — то перед моими глазами ясно предстало будущее атомной энергии». Он начал опасаться того, что с применением элемента-94 осуществить самоподдерживающуюся цепную реакцию, а значит, и создать бомбу станет намного проще, чем раньше.
В итоге Сцилард рекомендовал Тернеру отложить публикацию статьи «на неопределенный срок».
«Вне всякого сомнения, фашист»
Несмотря на все новые и новые открытия, действия Консультативного комитета по вопросам использования урана продолжали напоминать движения черепахи. По всей видимости, осмотрительность была у Бриггса в крови. Двигался вперед он всегда только с одной скоростью — ужасающе медленно.
Однако на горизонте наконец замаячили перемены. Летом 1939 года Ванневар Буш оставил пост вице-президента Массачусетского технологического института и перешел на должность президента Института Карнеги в Вашингтоне. Электротехник по образованию, с годами он становился все более практичным управленцем. Во время Первой мировой войны он работал над магнитным устройством для обнаружения подводных лодок. Хотя прибор и работал достаточно хорошо, но применять его так и не начали. Полученного тогда опыта Бушу было достаточно, чтобы понять одно: занимаясь во время войны разработкой оружия, необходимо должным образом организовать связь между военными и гражданскими исследованиями.
Став президентом Института Карнеги, Буш начал оказывать на законодателей давление: он хотел учредить государственную организацию, которая и должна была заниматься поддержанием подобной связи. 12 июня 1940 года он представил свои аргументы самому Рузвельту, кратко сформулировав их в четырех маленьких абзацах. Благоприятную почву уже подготовили заранее — это сделал помощник Рузвельта Гарри Гопкинс. Таким образом, появление Национального комитета по оборонным исследованиям (НКОИ) было уже решенным делом. Основной целью организация обозначила руководство любыми исследованиями, проводящимися для военных нужд.
Одним из первых действий Национального комитета стало взятие под надзор Консультативного комитета по вопросам использования урана. Незамедлительно было принято решение ввести строгий контроль над информацией: все документы по исследованиям расщепления ядра урана объявили совершенно секретными. На посту председателя Комитета оставили Бриггса. Однако он должен был регулярно отчитываться перед Джеймсом Брайентом Конэнтом — президентом Гарвардского университета, вступившим в НКОИ по приглашению Буша. Теперь финансирование Комитета в гораздо меньшей степени зависело от военных советников с их извечным скептицизмом.
Тем не менее коренным образом ситуация так и не изменилась. Буш и Конэнт прекрасно понимали ту угрозу, которую может представлять созданная Германией атомная бомба. Но вместо того чтобы пролоббировать гарантированное увеличение финансирования американской ядерной программы, причем многократное, они предпочли направить исследования на получение доказательств невозможности создания такой бомбы. Ведь если бы это действительно оказалось так, то от нацистов и не стоило ожидать угрозы ее применения. В отправленном в НКОИ докладе от 1 июля 1940 года Бриггс сообщал о прогрессе, достигнутом на данный момент, и просил выделить 40 тысяч долларов на крайне важные исследования — определение ядерных свойств изучаемых материалов. Еще 100 тысяч требовались ему для крупномасштабных экспериментов над уран-графитовым реактором. Комитету выделили только 40 тысяч.
Сциларду ничего не оставалось, кроме как снова ждать.
Учреждение НКОИ породило одно непредвиденное побочное явление. Поскольку Национальный комитет был чисто американской организацией и занимался секретными исследовательскими проектами для армии, то его членами могли стать только граждане США. Ферми, Сциларда, Теллера и Вигнера неожиданным образом отстранили от работы. Это казалось невероятно абсурдным. Сакс изо всех сил защищал ученых, доказывая, что вся работа Консультативного комитета напрямую зависит от достижений этих эмигрантов, которым теперь запретили продолжать свои исследования.
Военная контрразведка провела все возможные проверки. В обобщенном донесении о Ферми говорилось, что он «вне всякого сомнения, фашист» (в то время как он им ни в коей мере не был). Далее следовала рекомендация не допускать его к засекреченным исследованиям. В разведданных, собранных по Сциларду, сообщалось, будто он настроен «крайне прогермански» и «неоднократно высказывал свое мнение о том, что победителем в войне будет именно Германия». Его также рекомендовали отстранить от любых работ, объявленных секретными. Оба донесения ссылались на «полностью достоверные источники». Ирония заключалась в том, что информацией, которую стоило в первую очередь засекречивать, владели как раз те ученые, коих власти хотели отстранить от дальнейшей работы.
Донесения контрразведки в августе 1940 года отправили Дж. Эдгару Гуверу с просьбой привлечь к дальнейшим проверкам ФБР. Данные, полученные из его ведомства, почти слово в слово повторяли то, что ранее сообщали военные. Но рекомендации из донесений в полной мере выполнены не были: аргументы Сакса оказались сильнее. Всем четверым ученым-эмигрантам разрешили участвовать в проекте, правда, не в качестве полноправных членов НКОИ, а только как консультантам.
Однако, несмотря на то что теперь проект имел гораздо более высокий статус, работа все еще продвигалась медленно. Объективности ради следует отметить, что все полученные на тот момент результаты обескураживали. Стало точно известно, что под воздействием медленных нейтронов расщепляется именно изотоп 235U, однако отделить его от урана-238, по мнению ученых, было невероятно сложно. Первые данные, указывающие на возможность практически воплотить урановый реактор, обнадеживали и разочаровывали одновременно. Планировалось, что очищенный должным образом графит послужит неплохим замедлителем, однако до сих пор не было точно известно, возможна ли самоподдержива- ющаяся цепная реакция в урановом реакторе, в котором количество 235U искусственно не увеличено. Предварительные выводы Нира и Даннинга по этому вопросу были не очень оптимистичными. Если удастся построить и запустить реактор, то в нем при резонансном поглощении нейтронов ядрами урана-238 должен образоваться элемент-94, который выделить, судя по всему, гораздо проще. В свою очередь, этот элемент также мог быть расщепляемым.
В довершение ко всему Теллер произвел вычисления, результаты которых позволяли предположить, что масса урановой бомбы превышает 30 тонн. Даже если допустить, что подобное устройство все-таки удастся привести в действие, доставить его к цели невозможно ни одним из известных способов.
Буш скептически наблюдал за потугами ученых. Действительно, все их действия трудно было назвать иначе, чем охотой за призраками.
В тысячи раз мощнее
Грубая неприкрытая агрессия нацистской Германии по отношению к странам Европы не могла не вызывать реакции у тех, кто следил за ней с другого берега Атлантики. На беженцев из Европы новости из-за океана действовали особенно сильно. Весной 1940 года Теллер оказался во власти морального противоречия. Его с самого начала не радовала перспектива работать над оружием, имевшим настолько большую разрушительную силу. В то же время он прекрасно понимал, что военное и техническое превосходство Германии делают ее победу пугающе реальной. «В то время, — говорил он позже, — я считал, что помешать Гитлеру покорить весь мир сможет только чудо».
Теллер не хотел влезать в политику, считая это ненужным для себя занятием. Точно так же ученый не обращал внимания на любые заявления политиков. Поначалу он не собирался принимать участие и во Всеамериканском научном конгрессе, на котором должен был выступить Рузвельт и приглашение на который Теллер уже получил. Однако узнав о тех бесстыдствах, что Гитлер творил в Европе в мае 1940 года, он изменил свое решение. Речь президента, услышанная ученым на конгрессе, помогла ему определить свою моральную позицию и наполнила его решимостью, с которой Теллер не расставался всю жизнь.
Конечно же, он знал о письме Эйнштейна, адресованном Рузвельту, так же как и о последствии этого письма — американской ядерной программе, продвигавшейся вперед с черепашьей скоростью. Хотя раньше Теллер и не встречался с президентом, но теперь, сидя в зале и слушая его выступление, не мог избавиться от странного ощущения: ему казалось, что Рузвельт говорит с ним лично. Президент, обратив внимание присутствующих на то, каким тесным стал мир, предостерег их от слепого упования на «мистическую неприкосновенность» Америки — ведь идущая в Европе война грозила уничтожением той цивилизации, которую очень ценили все американцы. Затем Рузвельт заговорил о роли ученых:
Вам, ученым, возможно уже приходилось слышать в свой адрес слова, что вы косвенно виновны в тех бедах, которые творятся в наши дни… Но уверяю вас, это не ученые виноваты в том, что сейчас происходит в нашем мире… У истоков этой катастрофы стоят только те, кто готов использовать — и использует — ваши мирные достижения, вывернув их наизнанку.
Для Теллера эти слова прозвучали как настоящий боевой клич. В то же время ученый воспринял их и как некий моральный абсолют. Ему повезло: он бежал от той тирании, что сейчас захлестнула Европу и готова была поглотить весь остальной мир. «Я обязан сделать все от меня зависящее, чтобы защитить свободу», — заявил он.
Теперь Теллер уже окончательно все для себя решил.
Тем временем вести из Европы становились все более унылыми. Подчинив с помощью блицкрига континентальную Европу, Гитлер рассчитывал на переговоры о мире с Великобританией. После этого он собирался все внимание сосредоточить на собственном номинальном союзнике — России. В начале мая Черчилль стал премьер-министром в новом коалиционном правительстве. В отличие от Невилла Чемберлена, своего предшественника на этом посту, он отнюдь не был настроен на переговоры. Гитлеру ничего не оставалось, кроме как поставить своей новой главной целью покорение Британии. Для этого требовалось заполучить превосходство в воздухе над юго-востоком страны и над Ла-Маншем.
Летчики люфтваффе начали атаковать противника с новых баз, расположенных на севере Франции. Они преследовали морские конвои британцев, пресекавшие пролив, при этом стремясь не только топить корабли, но и выманивать английские истребители, навязывая им бои над морем. В августе Герман Геринг, возглавлявший люфтваффе, приказал наносить удары по береговым аэродромам и радарным станциям. Следующими целями должны были стать аэродромы, расположенные в глубине страны, а также авиационные предприятия. Началась «Битва за Британию».
7 сентября по приказу Геринга на Лондон обрушилась серия сокрушительных ударов с воздуха. Это была месть за бомбежку Берлина английской авиацией, а также подготовка к операции «Морской лев» — полномасштабному вторжению на британские острова. На лондонский Ист-Энд Геринг бросил 400 бомбардировщиков и 600 истребителей. Самолеты шли двумя волнами. Вдобавок ночью с другого вылета вернулись 200 бомбардировщиков. Лондон в это время еще пылал.
Когда Сцилард узнал об этой бомбежке, он почти неслышно прошептал: «Еще до того, как закончится эта война, на вооружении появятся бомбы в тысячи раз мощнее тех, что недавно сбрасывали немцы».
Глава 3 Критическая масса
В январе 1939 года Отто Фриш наконец-то получил добрые вести. Он узнал, что его отец, хотя и оставался пока в концлагере Дахау, все-таки получил шведскую визу. Вскоре его отпустили и в Вене он смог встретиться с матерью Фриша. Вдвоем они перебрались туда, где им ничто не угрожало, — в Стокгольм.
Поделиться книгой: