История атомной бомбы
Шрифт:
В своем воскресном выпуске от двадцать девятого января газета «New York Times»приводит сообщение о расщеплении ядра и сравнивает его с «атомным взрывом», при котором высвободилось бы двести миллионов вольт. То, что это всего «лишь» электронвольты, а взрывы были микроскопического масштаба, не умаляет всеобщего волнения как среди любителей, так и среди специалистов. Агентство новостей «Science Service»ставит результат Гана по важности на ту же ступень, что и открытие радия, и поднимает вопрос об использовании атомной энергии. Агентство сообщает также о полуночном сборе высококлассных ученых во главе с Ферми и Бором у циклотрона, новой «атомодробилки» в подвале Института Карнеги. Опасность расщепления ядра недооценивается. Мол, атомное оружие совершенно немыслимо. И если что и полетит в физиков во время их опытов — так разве что лабораторное оборудование. Не рекомендовалось также питать преувеличенные надежды. Дескать, океанские лайнеры,
Пока в этот последний январский выходной осциллографы физических лабораторий по всему Восточному побережью США убеждали последних скептиков в начале новой эры физики, институты Западного побережья, похоже, спали столетним летаргическим сном. Никто из именитых физиков Калифорнии не решился на трехдневную поездку на поезде, чтобы принять участие в вашингтонской конференции, которая официально была посвящена физике низких температур. И поэтому Роберт Оппенгеймер проводил свой выходной, не ведая об удивительном поведении урана.
В понедельник, тридцатого января весть о расщеплении ядра приносит и «San Francisco Chronicle». Согласно легенде, физик Луис Альварес как раз сидит в парикмахерской в Беркли, и его стригут, когда он заглядывает в газету и читает новость. Он отталкивает парикмахера и мчится в университетскую лабораторию облучения, где его студент Фил Абельсон с давних пор возится с гипотетическими трансуранами. Теперь он должен первым — хотя бы в Калифорнии — экспериментально подтвердить расщепление ядра. Альварес связывается с Робертом Оппенгеймером, который спонтанно восклицает: «Не может быть!» И тут же на доске приводит математическое доказательство, почему ядро нерасщепляемо. На следующий день, однако, осциллограф в лаборатории Альвареса вразумляет и его своими неопровержимыми стомегаэлектронвольтными амплитудами. Оппенгеймеру «хватило пятнадцати минут, чтобы прийти к пониманию, что речь действительно идет о настоящем эффекте и... что при реакции, возможно, вылетает сколько-то нейтронов, и что можно делать бомбы и производить электричество... Поразительно было видеть, как быстро работает его мозг». Несколько дней спустя он обдумывает поведение смеси урана с дейтерием в кубике со стороной десять сантиметров. По его расчетам выходит, как он пишет своему коллеге Джорджу Уленбеку в Колумбийский университет, что эта штука может «адски рвануть безо всякого». Неделю спустя студент Оппенгеймера Филипп Моррисон обнаруживает на столе в рабочем кабинете своего профессора «плохонький чертежик... бомбы».
Кто опубликует гипотезу первым, тот ее первым и придумал. Таковы правила в научном мире, даже если к этому времени к тем же самым выводам пришла уже дюжина лучших ученых. В своей второй статье от десятого февраля 1939 года Отто Ган и Фриц Штрассман теперь впервые говорят о доказанном расщеплении ядра урана, но в качестве следующего новшества выражают подозрение, что в процессе расщепления ядра высвобождаются дополнительные нейтроны — условие, необходимое для возникновения цепной реакции. Экспериментально доказать это они не могут. Роберте и Хефстед тоже пускают свою атомодробилку в Вашингтоне на поиски избыточных нейтронов. С таким же намерением Энрико Ферми погружает свой источник излучения в бак с водой. Бак стоит в подвале Колумбийского института физики. В это же самое время Лео Силард на седьмом этаже того же здания заарканил канадского стажера Вальтера Цинна для своих целей. Сообща они организовали свой эксперимент настолько тонко, что световые всплески на осциллографе на сей раз показывали не выбросы энергии расщепления ядра, а нейтроны, высвобождающиеся в каждом процессе расщепления.
Вечером третьего марта наконец все готово. Силарду оставалось лишь переключить тумблер и наблюдать за экраном. «Мы видели молнии. Некоторое время мы наблюдали за ними, а потом отключили все и пошли по домам». Вскоре после этого один таинственный телефонный звонок отвлек Эдварда Теллера от музицирования. Он как раз сидит за фортепьяно, его друг играет на скрипке, и вдвоем они стараются «заставить Моцарта звучать, как Моцарт», — вспоминает Теллер. Мужчина по телефону произносит по-венгерски одну-единственную фразу: «Я нашел нейтроны» и кладет трубку. Для одинокого пешехода по пути в отель King's Crown больше нет сомнений, что земля неизбежно пойдет прямиком к катастрофе, если он не сохранит в тайне найденное сегодня доказательство появления избыточных нейтронов как необходимое условие для атомной бомбы.
Силард и в Америке придерживается полюбившейся ему еще в Берлине привычки непрошено слоняться по лабораториям и раздавать получающим зарплату коллегам бесплатные советы вечно безденежного selfmademan'а. Одна из его излюбленных жертв — Исидор Раби. Мучитель Силард всякий раз угощает его новой идеей эксперимента, пока однажды у Раби не лопается терпение:
Ферми поначалу огорошен советом Силарда, однако все же соглашается с тем, что нейтроны из его радоно-бериллиевого источника слишком быстрые, чтобы успешно коммуницировать с ядром урана. Поэтому Силард предлагает ему свой, более сподручный нейтрономёт, который лучше годится для наблюдений за высвобождением нейтронов, а именно: один грамм чистого радия. Не так давно Силард с восхищением убедился, что в Манхэттене, на этом великолепном острове с штурмующими небо домами, действительно можно купить все. Неподалеку оказалась даже корпорация «Эльдорадо радий», предлагающая радий напрокат. За пару сотен долларов можно пользоваться им три месяца. Деньги для этого Силард, естественно, тоже взял взаймы. С более эффективным источником нейтронов теперь и Ферми открывает «ровно два» освобождающихся нейтрона при каждом расщеплении ядра. И Силард неистово радуется, что ему удалось предложить Ферми, «изобретателю» медленных нейтронов, его же собственное открытие в качестве решения проблемы.
И вот оба иммигранта и молодой Андерсон сообща планируют новый великий эксперимент, который должен привести к более точным результатам. Ведь и находка Силарда была в конце концов не очень точной. Он тоже мог лишь приблизительно оценить число высвобождающихся при каждом расщеплении нейтронов: «около двух». Силарду удается так уболтать двух уроженцев России, которым принадлежит расположенная за углом корпорация «Эльдорадо радий», что они передают ему бесплатно пятьсот фунтов оксида урана. Правда, вольный исследователь, рожденный для независимости, отказывается оттаптывать себе ноги в трудоемком эксперименте в лаборатории у Ферми, выполняя скучную поденную работу — набивая грязный оксид урана в пятьдесят две тонкие трубки, замешивая растворы сульфата магния, а при необходимости еще и беря на себя ночные дежурства для наблюдения за радиоактивностью. В конце концов ведь решающий вклад в успех эксперимента он уже сделал — своей радийной пушкой и возом урана, — так он считает. Грязную работу могут сделать и другие. Тем не менее он соблюдает приличия и нанимает ассистента, который выполняет за него его долю работы, а сам опять оставляет себе время на обдумывание. Но когда наступает пора оценивать результаты, Силард снова тут как тут и радуется вместе со всеми, что при обстреле урана высвобождается нейтронов больше, чем захватывается. Однако в глазах Ферми Силард своим неколлегиальным поведением совершил «смертный грех». В своих будущих экспериментах он отказывается от сотрудничества с этим индивидуалистом. Но тот вовсе не придает этому значения и уже обдумывает новые опыты.
Правда, лавры за это открытие снискали не Силард и Ферми, а Фредерик Жолио-Кюри и его сотрудники Ганс Альбан и Лев Коварски. Спустя всего пять дней после неопубликованного результата опыта Силарда, проведенного третьего марта, они получают экспериментальное доказательство «более одного [высвобождающегося] нейтрона» и публикуют свой результат двадцать второго апреля в журнале «Природа». В этой статье Жолио-Кюри со всей очевидностью избегает слов «атомная бомба» как возможного следствия из его доказательства. Однако само расщепление ядра он обозначает как «ядерный взрыв» — не скрытая ли это ссылка на его нобелевскую речь 1935 года, в которой он предостерегал от бомбы? Вскоре после этого парижская группа уточняет его находку: статистически при каждом расщеплении ядра высвобождается 3,5 нейтрона. Самое позднее теперь, в апреле 1939 года, физики должны были понять, что путь к машине для получения ядерной энергии и атомной бомбе предначертан. Поэтому нет ничего неожиданного в том, что некоторые немецкие ученые — по патриотическим мотивам или из личного честолюбия — дали понять правительственным органам, что атомная энергия обладает могучим военным потенциалом. К числу первых принадлежат гёттингенские физики Георг Йоос и Вильгельм Ганле. Они пишут в Рейхсминистерство науки и ссылаются непосредственно на работу Жолио. Силард разочарован, что французы не вняли его призыву сохранять в тайне информацию, которая допускает ассоциации с бомбой. Но и Ферми не вполне разделяет страхи Силарда. Его осторожный расчет на тот момент дает цепной реакции шанс в десять процентов, тогда как Силард исходит из фифти-фифти.
И снова интуиция Нильса Бора опережает всех и приводит к основополагающему открытию. Природный уран состоит из двух изотопов: на тысячу атомов урана-238 приходится семь атомов урана-235. Тут Бор, заручившись ежедневно нарастающими сведениями об опытах по расщеплению ядра, считает возможным выдвинуть гипотезу, что при облучении урана медленными нейтронами расщеплению подвержены лишь эти редкие ядра с 235 частицами. Мнение Бора заметно остудило рассуждения о спонтанно протекающей цепной реакции. Ибо что пользы от 3,5 высвобождающихся, по Жолио, нейтронов на каждый процесс расщепления, если они тут же навсегда поглощаются доминирующей массой ядер урана-238, так и не успев вызвать цепную реакцию?