Сталин и бомба: Советский Союз и атомная энергия. 1939-1956 - Дэвид Холловэй

Разумеется, верно, что ученые должны были объяснить властям сделанный ими выбор. Одна из возможностей действовать таким образом состояла в том, чтобы указать на потенциальную практическую полезность атомной энергии и тем самым засвидетельствовать свою приверженность целям и ценностям режима. В сентябре 1937 г. во вступительном слове, с которым Иоффе обратился к участникам 2-й Всесоюзной конференции по атомному ядру, он сказал: «Для нас, советских физиков, является основной истиной, что всякая наука, в том числе физика, может развиваться и ставить величайшие проблемы только в том случае, если она самым тесным образом на деле связана с теми практическими приложениями, которые из нее вытекают». Он утверждал далее, что только овладение тайнами атомного ядра могло бы привести к осуществлению давней мечты об источнике дешевой энергии или мечты алхимиков о получении драгоценных металлов из более доступных{218}. В октябре следующего года физическая группа Академии наук приняла резолюцию о том, что ядерная физика должна в ближайшем будущем сконцентрироваться на работе, связанной с практическими техническими проблемами, но не уточнила, что это за проблемы{219}. Такого рода утверждения были не более чем благонамеренными высказываниями, рассчитанными на то, чтобы задобрить власти и обосновать просьбы о выделении средств.

Более реалистичное представление о позиции физиков можно получить из описания заседания ученого совета ФИАНа, состоявшегося в 1938 г. На нем обсуждались планы лабораторий по проведению прикладных исследований, например, по спектральному анализу металлов, радиогеодезии, люминесцентным лампам.

Когда очередь дошла до лаборатории атомного ядра, ее сотрудники начали бормотать что-то неопределенное о возможности измерения толщины стенок резервуаров по данным о рассеянии гамма-лучей, испускаемых радиоактивными источниками, которые имелись в институте. Один из членов совета, ныне хорошо известный физик, не смог удержаться и сказал: «Использование физики для нужд народного хозяйства — серьезное дело, и мы делаем много действительно существенного. Но не следует превращать его в игру. Физика атомного ядра — очень важная область фундаментальных научных исследований, и ее нужно развивать, но она не имеет и неизвестно когда еще будет иметь хоть какое-либо прикладное значение»{220}. Все присутствовавшие согласились с выступавшим, и заседание было продолжено.

Несмотря на имевшиеся трудности, советские исследования по ядерной физике в 30-е годы были весьма успешными. Виктор Вайс-копф, высоко ценивший советских физиков, приехав в Советский Союз, увидел, что они ни в чем не отставали от зарубежных в понимании структуры ядер{221}. Иоффе в заключительных комментариях, сделанных им на конференции по ядерной физике 1937 г., сказал, что в Советском Союзе к этому времени было уже более ста ученых, работавших в области физики ядра. Это примерно в четыре раза превышало численность занятых соответствующими проблемами ко времени проведения первой конференции, состоявшейся в 1933 г. Из тридцати работ, представленных на конференцию 1937 г., сказал он, многие имеют «фундаментальное значение» и свидетельствуют о «широком развитии нашей науки»{222}. Месяцем позже Президиум Академии с несомненным удовлетворением отметил рост «молодых научных кадров» в ядерной физике{223}.[48]

Глава третья.

Реакция на деление

I

Когда Энрико Ферми и его сотрудники в 1934 г. начали изучать искусственную радиоактивность, возникающую при бомбардировке различных элементов нейтронами, они обнаружили признаки образования трансурановых элементов, т. е. элементов, которые в периодической таблице Менделеева должны располагаться после урана. Химики других стран, а также Виталий Хлопин в Ленинграде, пытались выявить эти элементы с помощью радиохимического анализа и полагали, что и в самом деле обнаружили существование трансурановых элементов. Немецкий химик Ида Ноддак высказала предположение, что заключение Ферми ошибочно и что уран мог расщепиться на элементы из середины периодической таблицы, но никто не обратил внимания на ее аргументы{224}. Однако в декабре 1938 г. Отто Ган и Фриц Штрассман из берлинского Химического института кайзера Вильгельма открыли, что при бомбардировке урана нейтронами он расщепляется на элементы, находящиеся в середине периодической таблицы, а не превращается в элементы более тяжелые, чем уран. Это было совершенно неожиданное открытие. Ган и Штрассман были уверены в правильности результатов проведенного ими анализа, но в своей работе они написали, что «как химики-ядерщики, в определенном смысле близкие к физике», они еще не могут решиться прийти к заключению, которое «противоречит всем прежним представлениям ядерной физики»{225}.

Статья Гана и Штрассмана появилась в номере «Ди Натурвиссеншафтен» от 6 января 1939 г., но еще до ее публикации Ган написал своей ближайшей сотруднице Лизе Мейтнер и сообщил ей об этом эксперименте. Мейтнер бежала из Германии после принятия расовых законов и в то время жила в Швеции. Она показала письмо Гана своему племяннику физику Отто Фришу, который проводил у нее рождественские каникулы. Фриш тоже бежал от нацистов и работал в Институте Нильса Бора в Копенгагене. Пытаясь объяснить результаты экспериментов Гана и Штрассмана, Мейтнер и Фриш пришли к выводу, что «ядро урана могло и в самом деле походить на подвижную и нестабильную каплю, готовую разделиться под действием самого незначительного импульса, например, удара нейтроном»{226}. После разделения обе капли разлетаются за счет сил взаимного электрического отталкивания, при этом суммарная их масса (по сравнению с исходным ядром) оказывается меньше (в энергетическом эквиваленте) на 200 МэВ. При химических реакциях с наибольшим выходом энергии высвобождается всего лишь несколько электрон-вольт, а в прочих процессах радиоактивного распада выделяется только несколько миллионов электрон-вольт. Следовательно, эта новая реакция, которую Фриш и Мейтнер назвали «делением», оказывается значительно более мощной. Их работа была опубликована в номере журнала «Нэйчер» от 18 февраля.

Новость об открытии деления атомного ядра быстро распространялась. 16 января 1939 г. Энрико Ферми, только что бежавший из Италии, поскольку его жене-еврейке угрожали фашистские расовые законы, узнал об этом в Нью-Йорке от Нильса Бора, который в этот день прибыл туда из Европы. Примерно в это же время Фредерик Жолио-Кюри прочел в Париже статью Гана и Штрассмана, а 26 января Бор рассказал об открытии участникам конференции в Вашингтоне — столице Соединенных Штатов. Это открытие вызвало большое оживление научных исследований: к декабрю 1939 г. было опубликовано более сотни статей по делению ядра{227}. Однако это оживление в условиях нависающей над Европой угрозы войны омрачалось предчувствием опасности, связанной с практическим применением деления ядра.

Советские физики узнали об открытии, когда до них дошли иностранные журналы[49]. Новости породили ту же реакцию, что и на Западе: необычайное возбуждение и возникновение новых направлений исследования. Хлопин и его сотрудники в Радиевом институте приступили к изучению химической природы продуктов деления. Открытие деления атомного ядра вызвало сильные сомнения в существовании трансурановых элементов. Но Хлопин продолжал глубоко интересоваться трансуранами и проводил опыты, чтобы выяснить, не обнаружатся ли они при расщеплении ядра[50]. В ходе этого исследования Хлопин открыл некоторые до этого времени неизвестные реакции распада подвергшихся делению ядер урана. Хотя он и не сумел выявить трансурановые элементы, он заключил, что цепочки радиоактивных превращений на самом деле свидетельствовали об их существовании{228}. 1 апреля 1939 г. он написал Вернадскому: «Опыты, которые удалось пока поставить, использовав циклотрон, делают весьма вероятным, что трансураны все же существуют, т. е. что распад урана под действием нейтронов течет различными путями». Он надеялся, что сможет дать окончательный ответ на вопрос о трансу ранах в ближайшие несколько недель, но ответ ускользнул от него: трансурановые элементы были впервые идентифицированы в Беркли в 1940 г.{229}

В институте Иоффе открытие деления атомного ядра также привело всех в волнение. Первая советская работа по делению ядра была сделана Яковом Френкелем, который использовал капельную модель ядра для теоретического объяснения деления ядер через понятие устойчивости тяжелых ядер. Он рассказал об этой работе на ядерном семинаре Курчатова, и вскоре его статья была опубликована в одном из советских журналов{230}.