История атомной бомбы - Хуберт Мания

В тот же день авиаписьмо Отто Гана с сенсационной новостью приходит в Стокгольм. И Лиза Мейтнер отвечает на него в тот же вечер, двадцать первого декабря: «Ваши результаты с радием ошеломляющи. Процесс, идущий с медленными нейтронами и приводящий к барию!.. Пока что мне трудно принять такой далеко идущий разрыв ядра, но мы уже пережили в ядерной физике столько неожиданностей, что нельзя сказать просто: это невозможно!». Это, конечно, еще нельзя считать официальным признанием от ученого-физика. Тем не менее Мейтнер, похоже, сразу свыклась с физической интерпретацией ее коллег-химиков. Это удивительно, ведь у нее почти не было времени на размышления. Свой комментарий она пишет в тот же вечер. Уж не вспомнила ли она в тот волнующий час Иду Ноддак, которая еще четыре года назад, после эксперимента Ферми, предсказывала распад ядра на «крупные обломки»?

Не секрет, что в Далеме свысока поговаривали о конкурентке в списке кандидатов на Нобелевскую премию: «Ган весьма грубо высказывался, что у него язык не повернется процитировать абсурдную гипотезу госпожи Ноддак о разрыве атома урана, иначе ему пришлось бы опасаться за свое доброе имя ученого». Далемское трио не жаловало госпожу Ноддак. И это чувство было взаимным. Но в высшей степени невероятно, чтобы ни Ган, ни Мейтнер не подумали о ней, употребляя в своих письмах ключевое слово — «разрыв» ядра. Податливая реакция Мейтнер на предложение Гана показывает и то, как велико еще их взаимное доверие. Она не ставит под сомнение далемские результаты и может порадоваться эксклюзивности сообщения. Еврейка в шведском изгнании посвящена, тогда как «арийские» физики в институте Гана даже не догадываются об удивительном эксперименте в соседней комнате. Для Гана и Штрассмана, в свою очередь, ее осторожное одобрение — стимул к продолжению усилий.

В своей благодарственной речи по случаю вручения Нобелевской премии Энрико Ферми называет «гесперием» предполагаемый трансурановый элемент 94. В греческой античности Гесперией возвышенно называли Италию. Однако в современной Гесперии царят отнюдь не возвышенные обстоятельства. В сентябре 1938 года Муссолини тоже вводит первые антисемитские законы. Одна фашистская газета упрекает Ферми, что его Институт физики превратился в синагогу. Католик и его еврейская жена Лаура решают навсегда покинуть Италию со своими двумя детьми. Ферми подает заявление итальянским властям на шестимесячную поездку в США. На самом деле у него уже есть предложение от Колумбийского университета в Нью-Йорке о профессуре. Так семья Ферми, воспользовавшись пребыванием в Стокгольме, двадцать четвертого декабря садится в Саутгэмптоне на пароход до Нью-Йорка. Служащая американской иммиграционной службы подвергла свежеиспеченного лауреата Нобелевской премии положенному по закону тесту на интеллект. И он выдержал этот экзамен. Лаура Ферми пишет:

— Сколько будет пятнадцать плюс двадцать семь? — спросила она Энрико.

Тот невозмутимо ответил:

— Сорок два.

— Сколько будет двадцать девять, деленное на два?

— Четырнадцать с половиной, — сказал Энрико.

Убедившись, что он в здравом уме, служащая перешла к следующему кандидату.

В эту среду, двадцать первого декабря, Отто Ган тоже не находит покоя. Не дожидаясь ответа Мейтнер, он пишет ей поздним вечером еще одно письмо: «А как было бы хорошо, если б сейчас мы могли работать вместе, как прежде...» Начались рождественские праздники, и институт уже закрыт. Штрассман как раз отключает счетчики Гейгера, работавшие в непрерывном круглосуточном режиме. Но тут им обоим стало невтерпеж опубликовать результаты. Сообща они пишут статью о поразительной находке бария в облученном уране — элемента, который на тридцать шесть ядерных зарядов легче урана. «Мы не могли молчать о наших результатах, хотя они и были, может быть, абсурдны с точки зрения физики... В пятницу нашу статью отнесли в «Естественные науки». Издатель по телефону обещал, что она выйдет в номере от шестого января 1939 года. Далемцы торопятся первыми опубликовать свое открытие — хотя у них самих еще нет внятного физического объяснения. Но ведь их жесточайшие конкуренты в Париже и США тоже могли подойти к этому результату так же близко, как они сами.

Письма между Стокгольмом и Берлином разминулись, и Ган слишком поздно узнал, что Лиза Мейтнер в ту самую пятницу уехала в курортное местечко Кунгельв под Гётебогом на западном побережье Швеции. Там живет семья ее подруги Евы фон Бар-Бергиус. С ними она хочет отпраздновать свое первое Рождество в изгнании. Среди приглашенных и племянник Мейтнер, ядерный физик Отто Роберт Фриш. Ему тридцать четыре года, и он уже четыре года работает в институте Бора в Копенгагене. В качестве приветствия ему не терпится похвастаться тетке своим проектом нового гигантского магнита. Но она и слышать ничего не хочет, у нее своя сенсация: она дает ему прочесть письмо Гана.

Когда тетка и племянник в этот канун Рождества — она в сапогах, он на лыжах — отправляются в заснеженный лес поговорить, звездного часа физики еще ничто не предвещает. Фриш после прочтения письма колеблется между смятением и зачарованностью, тогда как Мейтнер за три дня уже свыклась с фактом существования бария в качестве обломка урана и теперь ломает голову над убедительным объяснением. Ошибку Гана и Штрассмана, что поначалу предполагает Фриш, она исключает. Но оба и не могут представить себе ядро урана как некое хрупкое тело, которое может расколоться наподобие оконного стекла. И вскоре они приходят к более гибкой и близкой к действительности картине, а именно к модели атомного ядра в виде капли жидкости, предложенной Нильсом Бором. Поверхностное натяжение удерживает каплю, препятствуя ее распаду. Нельзя ли применить эту мысль к атомному ядру? «Могучая ядерная сила», удерживающая ядро в целости, могла бы взять на себя функцию поверхностного натяжения, приходит в голову Фришу. Но электрический заряд ядра действует против ядерных сил. И как раз уран — с его наивысшим в природе ядерным зарядом — располагает огромными силами внутреннего отталкивания.

И вот походники уже сидят на стволе поваленного дерева, нарыли в карманах какие-то бумажки и принялись считать. «Мы нашли, — вспоминает Фриш, — что заряда ядра урана действительно хватит на то, чтобы почти полностью преодолеть поверхностное натяжение. То есть ядро урана действительно можно уподобить шаткой, нестабильной капле, которая при малейшей провокации, как, например, при столкновении с единственным нейтроном, может развалиться на две части». И хотя оба уже много лет знакомы с капельной моделью, они явно первыми применили эту модель к процессу деления ядра, которое до сих пор считалось невозможным. Итак, если на ядро действует сила, оно вытягивается в длину — и возникает образование в форме гантели. В конце концов оно перетягивается посередине, пока не разделяется на два приблизительно равных, более легких ядра. Продолжая обсуждать и считать, они дивились динамике этого процесса. Ибо после деления обе «капельки» разлетаются в разные стороны — из-за их взаимного отталкивания — с бешеной скоростью в тридцать тысяч километров в секунду. Энергия ускорения, необходимая для этого, должна бы, по их подсчетам, составлять около двести миллионов электронвольт.

В поиске источника этой энергии Лиза Мейтнер вспоминает формулу расчета массы ядра. Она обнаруживает, «что два ядра... в сумме будут легче, чем исходное ядро урана; разница составила около одной пятой массы протона. Но если масса исчезает, то возникает энергия по формуле Эйнштейна E=mc2, по ней одна пятая массы протона как раз и соответствует 200 миллионам электронвольт. Вот и источник энергии: все сходится!». Эврика! Это и могло быть объяснением результатов Гана. Именно так должно было возникнуть отщепленное ядро бария с пятьюдесятью шестью протонами. А вторым обломком мог быть, например, криптон с его 36 протонами, в сумме они дают 92, число заряда урана. Мейтнер намеревается направить Гана по следу криптона. Энергии, высвободившейся при делении одного-единственного ядра урана, достаточно, «чтобы слегка подбросить вверх песчинку видимых размеров» — так Фриш визуализирует значение двухсот миллионов электронвольт. Хоть пример и не особо сенсационный, однако стоит вспомнить, что в одном грамме урана таких атомов теснится - около 2 500 000 000 000 000 000 000. Если из них взорвется лишь каждое тысячное ядро, то поднимется весьма ощутимая песчаная буря.

В первые дни нового 1939 года Лизу Мейтнер разрывают внутренние противоречия. Если они вдвоем с племянником попали в точку с их объяснением гановской находки бария, то это означает: начиная с 1934 года, Ферми в Риме, супруги Жолио в Париже и трио в Берлине, сами того не ведя, расщепляли ядра урана. При этом, надо думать, не было открыто никакого трансурана. Напрашивается подозрение, что «аузоний» и «гесперий» Ферми с их предположительными 93 и 94 протонами, равно как и «далемские трансураны» 95 и 96 — не более чем объединившиеся более легкие фрагменты расщепления урана. Неужто работа прошедших четырех лет была сплошной ошибкой, а как раз придира Ноддак и подала прозорливую, светоносную идею? С другой стороны, а вдруг Мейтнер с Фришем совершили сенсационное теоретическое открытие — поздний триумф, несмотря на жалкое положение Мейтнер. Вот уже полгода она ютится в крошечной комнатке отеля с наполовину распакованными чемоданами. Когда она пишет, все бумажки и наброски ей приходится раскладывать на кровати, на стульях и чемоданах. У нее нет «буквально ничего, кроме пары платьев». И руководитель института Манне Зигбан не упускает случая дать ей понять, что она здесь всего лишь непрошеный гость.