Тайная история атомной бомбы - Джим Бэгготт

Вторым из упомянутых факторов стал непосредственно сложный состав ядра. Для него более благоприятно равное число протонов и нейтронов, что объясняется квантовой природой их субатомных составляющих. Приняв дополнительный нейтрон, U235 превращается в U236, в ядре которого 92 протона и 144 нейтрона, то есть четное число обоих нуклонов. Когда U238 принимает добавочный нейтрон, то образуется изотоп U239 с нечетным числом нейтронов в ядре. Уран-235 «ассимилирует» дополнительный нейтрон и вступает с ним в реакцию намного проще, чем уран-238.

Совокупность двух вышеописанных факторов в достаточной степени объясняет существенное различие в поведении двух изотопов урана. Для расщепления устойчивого ядра U238 требуются быстрые нейтроны, а гораздо менее стабильное ядро U235 разделить можно медленными. Таким образом, если изготовить бомбу, состоящую из смеси U235 и U238, действие которой будет основано на расщеплении урана-235 под воздействием медленных нейтронов, то и цепная реакция в ней будет происходить медленно. Затем она затухнет, а бомба так и не взорвется.

Теперь шансы на создание бомбы в ближайшем будущем хотя и не исчезли совсем, но значительно снизились. Конечно, нельзя забывать и о словах Бора, неоднократно повторяемых им в ходе дискуссий с коллегами в апреле 1939 года: тогда он заявил, что изготовить бомбу можно при условии, что она будет сделана на основе чистого урана-235. Однако U235 — редкий изотоп и его доля по отношению к природному урану составляет 1:140, то есть ничтожные 0,7 %. К тому же U235 и U238 по химическим свойствам идентичны, и поэтому с помощью химической реакции их разделить нельзя. Это возможно только с применением специальных физических методов, позволяющих отделить изотопы друг от друга, используя практически незаметную разницу в их массе. При этом подобные работы в масштабах, необходимых для создания атомной бомбы, требовали неоправданно больших усилий — на тогдашнем уровне разработок для нее требовалось несколько тонн урана-235.

«Да, бомбу создать мы, конечно, сможем, — сказал тогда Бор, — но нам потребуется помощь всей страны».

Венгерский заговор

Новый источник энергии — атом — и невероятную силу, которую можно высвободить при его расщеплении, окончательно признали. При любых обстоятельствах интерес к подобному открытию начали бы проявлять не только ученые, но еще и военные, а также представители деловых кругов. В нашем случае обстоятельства были весьма серьезными. Прошло всего несколько месяцев с того дня, когда Фриш и Мейтнер, сидя на бревне в лесу около Кунгэльва и записывая на клочке бумаги свои поспешные вычисления, сделали прославившее их открытие. Однако этого времени было достаточно для появления новой отрасли физики, которая развивалась одновременно с подготовкой к началу войны в Европе, становившейся все более очевидной.

19 марта французские исследователи Фредерик Жолио-Кюри, Ханс фон Хальбан и Лев Коварски[12]опубликовали в журнале Nature обобщающую статью, в которой привели все материалы, доказывающие возможность цепной реакции ядер урана. В том же издании 22 апреля они опубликовали свой следующий материал, в котором сообщалось о точном числе свободных нейтронов, выделяемых на каждом этапе цепной реакции[13]. Эти две публикации вызвали множество отзывов в массовой прессе, испуганно заголосившей о «супербомбе», которая будет вот-вот создана. В правительственных кругах также начала прослеживаться лихорадочная активность.

На созванной в спешном порядке конференции, состоявшейся 29 апреля 1939 года, Абрахам Эзау, глава Имперского бюро стандартов и руководитель Специального отдела физики Имперского исследовательского совета, выступил с рекомендацией создать под его началом исследовательскую организацию, которая будет заниматься накоплением знаний об использовании урана. Он собрал группу из ведущих немецких специалистов-ядерщиков, назвав ее Uranverein (с немецкого — «Урановое общество»). Главной целью ее создания Эзау объявил раскрытие всего потенциала энергии атома и потребовал передать в распоряжение группы все имеющиеся на территории Германии запасы урана, а также категорически запретить его вывоз из страны.

24 апреля, за несколько дней до начала конференции, молодой физик из Гамбурга Пауль Гартек и его ассистент Вильгельм Грот обратились с письмом в Имперское военное министерство, призывая его руководство обратить внимание на последние открытия в области ядерной физики. В письме говорилось следующее:

Мы хотели бы привлечь ваше внимание к недавним событиям в ядерной физике, которые, по нашему мнению, делают возможным создание нового взрывчатого вещества, многократно превосходящего обычную взрывчатку по своим разрушительным свойствам… Страна, первой поставившая себе на службу могучую энергию атома, обретет невероятное превосходство над любым соперником.

Письмо было передано в Управление армейского вооружения, которое немедленно инициировало собственный альтернативный проект по изучению свойств урана под руководством физика Курта Дибнера.

Член британской Палаты общин Уинстон Черчилль не мог скрывать свою обеспокоенность недавними известиями о возможном появлении «супербомбы», которыми запестрили летом заголовки газет. Наибольшую тревогу вызывала у него отнюдь не вероятность того, что ученые рейха могут первыми создать атомное оружие, а скорее угроза его использования против Англии, с помощью которой Гитлер легко мог заставить премьер-министра Невилла Чемберлена пойти на любые уступки.

Черчилль обратился за советом к своему другу, физику из Оксфорда Фредерику Линдеману, мнением которого как ученого он очень дорожил и звал его не иначе как «профессор». В 1931–1934 годах Линдеман часто гостил в поместье Чартуэлл у своего друга-политика, где тот жил со своей семьей. Это был период жизни Черчилля, называемый «годами, проведенными в глуши» («wilderness years»).

Следуя рекомендациям, полученным от Линдемана, 5 августа 1939 года Черчилль обратился с письмом к Кингсли Вуду, министру военно-воздушных сил Великобритании, уведомив его, что в течение нескольких ближайших лет создание атомного оружия будет оставаться невозможным.

В Советском Союзе исследования в области ядерной физики проводились главным образом на базе созданного в начале 1930-х Ленинградского физико-технического института, или попросту физтеха (хотя часть научных разработок велась и в других учреждениях). Отдел, работавший над изучением атомных ядер, возглавлял физик Игорь Курчатов, энергичный и эмоциональный человек.

В стране всегда было немало очень талантливых ученых, однако в то время любые исследования, которые напрямую не были связаны с курсом на быструю индустриализацию, становились все более затруднительными. И в частности в ядерной физике верхи на тот момент не видели никакой существенной практической пользы. Кроме того, ситуация в данной отрасли вскоре еще ухудшилась: сначала проведенная Сталиным в 1937–1938 годах «великая чистка» оторвала от исследований около сотни советских физиков, репрессированных вместе с остальными семью или восемью миллионами жителей страны, затем, в ходе все большей изоляции политического режима, практически все контакты с западными учеными-ядерщиками были запрещены.

Советским физикам оставалось только следить за работой своих зарубежных коллег по журнальным статьям, которые те публиковали в европейских и американских изданиях. Когда в СССР стало известно (из тех же журналов) об открытии деления ядра, все исследования, проведенные на Западе, тут же были подробно воспроизведены и даже расширены. Курчатов поручил своим коллегам Георгию Флерову и Льву Русинову заняться подсчетом числа свободных нейтронов, выделяемых при расщеплении ядра урана. К 10 апреля они подтвердили, что количество нейтронов составляет от двух до четырех, тем самым самостоятельно доказав возможность цепной реакции с участием атомных ядер. К июню Флеров и Русинов дали косвенное подтверждение теории Бора о прямой взаимосвязи между расщеплением ядра атома урана и изотопом U235. На данном этапе исследований советские физики пока еще не успели понять необходимости информировать о своих последних открытиях военных и верховные органы власти и предупредить их о возможной атомной угрозе с Запада.

Когда в январе 1930 года было объявлено о назначении Гитлера рейхсканцлером Германии, Лео Сцилард[14], физик, приехавший из Венгрии, немедленно упаковал свои вещи в два чемодана и приготовился покинуть Берлин сразу, как только «станет совсем уж туго». «Совсем туго» стало через несколько месяцев. Сцилард уехал сначала в Вену, а затем перебрался в Лондон, где помогал Линдеману основать специальный фонд, целью которого было предоставление ученым-эмигрантам убежища на территории Великобритании. Несколько лет он провел в Лондоне и Оксфорде и еще до переезда в США, состоявшегося в начале 1938 года, успел предвосхитить открытие расщепления ядра, теорию цепной реакции и последующее создание атомного оружия[15]. Узнав в январе 1939 года о первых успешных опытах по расщеплению ядра урана, Сцилард взял в долг у одного преуспевающего американца две тысячи долларов и убедил декана факультета физики Колумбийского университета предоставить в его распоряжение необходимую лабораторную базу. К этому времени работать в университете начал уже и Ферми.