История атомной бомбы - Хуберт Мания

В это же время сбывается и кошмар трех венгров в Америке: вермахт в результате блицкрига вступает в Бельгию и действительно захватывает склады фирмы «Union Minière du Haut Katanga», где хранятся три тысячи пятьсот тонн высокоценных соединений урана из Бельгийского Конго. Первый приказ новых господ требует немедленной поставки шестидесяти тонн на заводы «Ауэр» в Берлин. Паулю Хартеку военная добыча из Бельгии уже не пригодится. Пока руда из Конго будет переработана в «препарат 38», пройдет слишком много времени. Кроме того, теперь очередь на получение продукта у Вернера Гейзенберга. В ближайшее время все старые и новые запасы урана будут направляться исключительно его группе в Берлин и Лейпциг. На взгляд Дибнера, Хартек уже имел свой шанс и не смог им воспользоваться. Его идея применения сухого льда в качестве высокочистого замедлителя для уранового котла больше не получает поддержки. Будь этого вожделенного оксида урана в распоряжении Хартека в мае 1940 года на несколько центнеров больше, его измерения, возможно, оказались бы такими обнадеживающими, что он занял бы отличную позицию в гонке за первый самовозбуждающийся урановый реактор — не только внутри «уранового клуба», но даже и в конкуренции с Ферми в Нью-Йорке.

В то время как Энрико Ферми в своей нобелевской речи 1938 года еще украшал предполагаемые трансураны поэтическими названиями, Отто Ган и Фриц Штрассман питали к объектам своей любознательности скорее прозаические чувства. В Берлине трансураны нумеровали просто по ядерному заряду: 93, 94, 95, 96. Правда, оба радиохимика были в те волнующие декабрьские дни на более верном пути, уже провидя существование этих странных элементов как историческое заблуждение. Трансураны оказались всего лишь обломками расщепления ядер. В конце мая 1940 года, когда сухой лед Хартека начинает таять, а в Берлин отправляются первые товарные вагоны с бельгийским ураном, возрождается идея искусственных элементов, которые тяжелее урана. И на сей раз их теория стоит на прочном фундаменте. По иронии судьбы, открытие первого настоящего трансуранового элемента происходит благодаря сомнительному «двадцатитрехминутному телу», тщательно проанализировать которое Лиза Мейтнер просила Гана и Штрассмана еще несколько лет назад, но химики отказались, считая эту проверку лишней тратой времени и средств. Двое американских физиков — Эдвин Макмиллан и Филипп Абельсон — теперь устраняют это упущение и обнаруживают: если атом урана-238 улавливает один нейтрон из источника излучения, то возникает атом урана-239. Он идентичен далемскому «23-минутному телу» и распадается именно с этим периодом полураспада на новый элемент с числом заряда ядра 93. Макмиллан называет его, следуя планетарной традиции, «нептунием». В 1846 году наблюдение за нарушением орбиты Урана вывело на след планеты Нептун. Выбрав это название, Макмиллан устанавливает примечательное соответствие между космическим и субатомарным уровнями. Из нарушения ядра атома урана возникает нептуний. Лиза Мейтнер в Стокгольме реагирует на это с глубоким огорчением. Ее интуиция верно сработала в Далеме несколько лет тому назад, и теперь она воспринимает упущенное открытие как «créve coeur»— удар в самое сердце.

Этот первый настоящий трансуран распадается, в свою очередь, с периодом полураспада в тридцать два часа на следующий новый элемент с числом заряда ядра 94. К счастью, с 1930 года известно о существовании еще одной планеты в Солнечной системе — Плутона, — которая тоже пока что не приведена в связь с каким-нибудь химическим элементом. Второй трансуран, производный от первого, Макмиллан и его коллега Гленн Сиборг два года спустя так и называют — плутоний. Изотоп плутония имеет период полураспада двадцать четыре тысячи лет. Хотя в мае 1940 года для более тщательного изучения плутония еще нет его достаточного количества, из прошлогодней теории Бора—Уилера о расщеплении ядра можно сделать вывод, который приводит немецких и американских исследователей реактора в наэлектризованное состояние: расщеплению поддается не только редкий изотоп урана с 235 ядерными частицами, но и трансурановый элемент 94 под названием плутоний.

Преобладающий в природном уране и до сих пор считавшийся неактивным изотоп с 238 ядерными частицами порождает, таким образом—через свою короткоживущую «дочку» нептуний — в третьем поколении еще один — новый — взрывчатый элемент, который годится в качестве ядерной взрывчатки. Значит, при успешном запуске цепной реакции не позднее чем через двое с половиной суток в совершенно нормальном реакторе возникнет естественным способом расщепляемый плутоний. Этот эксперимент влечет за собой один удивительный вывод: урановая машина, работающая даже исключительно в целях производства электричества, поневоле размножает взрывчатое вещество для бомб — плутоний.

В Германии исследованием трансуранов занимаются в первую очередь Карл Фридрих фон Вайцзеккер и его коллега Фриц Хоутерманс. Статья Макмиллана появляется в журнале «Physical Review». Английские атомщики в ужасе: теперь его работа может быть прочитана и в Германии. Они бьют тревогу своим американским коллегам, и уже скоро высшие инстанции налагают запрет на публикации о будущих урановых исследованиях. Статье Макмиллана суждено было стать последней в своем роде в военное время.

В июле 1940 года Вайцзеккер еще может опереться на эту публикацию и предсказать, что плутоний поддается расщеплению легче, чем уран-235. И что химическое отделение нового элемента от урана не связано с большими трудностями. Поскольку плутоний химически отличается от урана, в то время как уран-235 и уран-238 можно разделить, по-видимому, только приложив неодолимую силу циклотрона. Но во всей Германии пока что не построено ни одного ускорителя частиц, поэтому альтернатива плутония видится более торной дорогой к атомной бомбе. Вайцзеккер сводит все свои знания в один отчет Курту Дибнеру. Независимо от американцев и в то же самое время доказательство существования элемента-93 удается и специалисту в области физической химии Курту Штарке в институте Отто Гана. Что и послужило Гану поводом лишний раз указать в отчете Управлению вооружений на «возможное применение трансуранов в качестве ядерной взрывчатки».

Летом 1939 года Отто Роберт Фриш поехал из Копенгагена в Бирмингем. Его пригласил Марк Олифант, руководитель Физического института Бирмингемского университета, занятый разработкой сверхсекретного радара. После того как началась война, Фриш больше не возвращается в Данию — из страха перед скорым вторжением немецкого вермахта. Олифант дает ему возможность работать в своем институте — для начала руководителем практических занятий студентов. Фришу не дают покоя нерешенные проблемы расщепления ядра. У него есть идея, как отделить уран-235 от урана-238 и без использования циклотрона. Клаус Клузиус, на тот момент профессор физической химии в Мюнхене и член «уранового клуба», в 1938 году разработал простой способ разделения. Длинная, вертикально стоящая трубка наполняется газообразным соединением элемента, изотопы которого нужно отделить друг от друга. Трубка нагревается с одного конца, и более легкие атомы собираются у теплого конца трубки, а более тяжелые — у холодного.

В ту пору Фриш разделяет взгляды Нильса Бора, который хоть и считает атомную бомбу теоретически возможной, однако технические трудности находит непреодолимыми. И все же из чистого любопытства Фриш пытается прикинуть, какое количество урана было бы необходимо для бомбы. Каков среднеарифметический путь нейтрона в шаре из урана-235 до столкновения с первым ядром? Как высока вероятность того, что он расколет это ядро? Каков должен быть минимальный размер шара, чтобы нейтроны не вылетали из него наружу, распыляясь вхолостую? Фриш вставляет уже проверенные значения в известные формулы и приходит к поразительному результату. Чтобы запустить взрывную цепную реакцию, не нужно накапливать тонны урана-235, как предполагало до сих пор большинство теоретиков. Достаточно одного-двух фунтов ценного вещества, чтобы образовалась критическая масса.