Рональд Кларк - Рождение бомбы

Университет, в который возвратились Чедвик и его коллеги, сильно изменился. Многих еще до начала войны призвали на военную службу, отдел физики фактически опустел, а большинство сотрудников получило заранее предусмотренные назначения, связанные с исследованием в области радаров или их производством. Теперь Чедвик мог уделять экспериментальной работе в лаборатории меньше времени, чем раньше. Административная деятельность в университете, связанная с множеством проблем, порожденных первыми месяцами войны, ограничивала его деятельность в отделе физики. Но все же именно в это время ученый усиленно размышлял о ядерном оружии.

Мысль о том, что цепная реакция деления урана может послужить основой для создания бомбы беспрецедентной мощности, возникла у Чедвика поздней осенью 1939 г. Как он

думал, реакция, распространяемая медленными нейтронами,— единственный вариант, рассматривавшийся в то время,— может вызвать эффект, лишь ненамного отличавшийся от того, который дает сильно взрывчатое химическое вещество. Поэтому требовалось получить цепную реакцию, распространяемую быстрыми нейтронами, чтобы изготовить новый вид оружия. Такая реакция казалась невозможной в природном уране, хотя бы даже и взятом в большом объеме. Чедвик решил исследовать уран-235. К тому времени были выполнены два измерения сечений деления природного урана быстрыми нейтронами. Результаты одного из них навели ученого на некоторые мысли о возможной величине сечения урана-235. Это было измерение, выполненное Тьювом и его сотрудниками. О нем упоминалось в статье Бора и Уилера. Правда, критический размер бомбы получался очень большим, настолько большим, что проект был практически неосуществим. Но величина сечения, определенная Тьювом, казалась небольшой, и Чедвик решил основательно заняться изучением этого вопроса.

Еще раньше (примерно 26 декабря) Чедвик в письме проф. И. Эпплтону высказал предположение о возможном военном применении деления урана под воздействием быстрых нейтронов (но не медленных), и поинтересовался, нельзя ли провести какую-нибудь работу в плане решения общей проблемы деления. Эпплтон порекомендовал ему обратиться к Дж. П. Томсону, который вместе с Б. Мууном занимался исследованием медленного деления, но Томсон в это время вел уже другую работу; и Чедвик стал готовить циклотрон к измерению сечения деления на быстрых нейтронах — операции, последствия которой трудно было предвидеть.

Работа началась после нового года. Чедвик спланировал общее направление экспериментов, и они выполнялись сначала Ротблатом, а позднее Фришем. Важность работы постепенно становилась очевидной и всем остальным членам коллектива. «Мы увидели,— говорит Прайс,— что ядерные исследования, которые до тех пор были наиболее таинственными, настоящей башней из слоновой кости в науке, приобрели жизненно важное значение». На это уже намекал Флюгге в своей статье в «Натурвиссеншафтен». «Однажды за чаем вопрос об оружии впервые стал обсуждаться членами коллектив* Тогда уже было очевидно, что цепную реакцию можно использовать для этой цели»,— вспоминает Ротблат.

В начале 1940 г. наилучшим способом применения цепной реакции казался ядерный взрыв. Однако спустя год или около того в одной немецкой статье, попавшей в руки союзников, высказывалось предположение о возможности использования ядерных реакторов как источников радиоактивных излучений. После этого возникли подозрения, что стартовые площадки, сооруженные немцами во Франции для посылки беспилотных самолетов на Британию, были площадками под аппаратуру для радиоактивных излучений. Такие подозрения существовали некоторое время. Но даже и после того, как была доказана их беспочвенность, все же оставалось предположение, что немцы могли разработать такую аппаратуру. Поэтому были созданы специально обученные отряды, снабженные гейгеровскими счетчиками для обнаружения радиоактивности, которые и высадились вместе с союзными войсками в Нормандии.

Исследования Чедвика в Ливерпуле продолжались в течение нескольких месяцев. По-видимому, то были первые в мире исследовательские работы с быстрыми нейтронами, которые в дальнейшем привели к бомбе. Проект по существу был частный, а не правительственный, что видно из письма, направленного Чедвиком Эпплтону. Это письмо, написанное дома, от руки, не имело копии; на нем стояла пометка «лично», так как в то время ученый не желал, чтобы кто-нибудь еще знал о его мыслях.

Чедвик, интересуясь уже проделанными работами, хотел предупредить Эпплтона, что его придется несколько позже просить о помощи (Эпплтон действительно обещал любую помощь). В письме не говорилось о возможности изготовления ядерного оружия: Чедвик этого не знал...

Теперь следует упомянуть о серии экспериментов, проведенных в начале 1940 г. в Соединенных Штатах, поскольку они окончательно подтвердили, что теория Бора о делении главным образом урана-235 была правильной. Коллектив физиков в Миннесотском университете впервые отделил друг от друга три разновидности урана, которые химически были одинаковы и отличались только атомными весами. Тогда же (и это было очень важно для будущего ядерного оружия) коллектив Колумбийского университета показал экспериментально, что материалом для ядерных делений действительно должен явиться Уран-235. Полученные разновидности урана ученые решили подвергнуть бомбардировке. Первым в камеру циклотрона поместили изотоп урана с атомным весом 238. После запуска

циклотрона записывающие приборы показали ежеминутное возникновение нескольких перемежающихся всплесков на кривой. Затем настала очередь урана-235. Разница в результатах оказалась громадной: аппаратура записала очень высокую активность. «Счетчики, дававшие щелчки на каждые десять вспышек, затрещали как пулеметы,— говорится в одном из докладов об экспериментах.— Волнистая линия осциллографа, записывавшего каждый всплеск, сделалась почти ровной на уровне 200 000000 электроновольт. Атомы урана-235 расщеплялись со скоростью, которая в 10 000 раз и более превосходила скорость деления атомов урана-238».

Эксперименты подтвердили, что проблемы производства и ядерной энергии, и ядерной бомбы значительно сложнее, чем можно было ожидать. После этого ученые приступили к решению последней задачи — созданию критической массы из урана-235, входившего в состав чистого металла в мизерном количестве (всего только 0,7 процента). Эта масса могла составлять многие тонны, как установил Пайерлс.

В конце лета 1939 г. к Пайерлсу в Бирмингаме присоединился Фриш, за год до этого сыгравший роль инициатора в формулировании теории ядерного деления. Фриш получил назначение в университет, и здесь в течение первых месяцев войны он, как и Пайерлс, выполнял различные рутинные обязанности. Некоторое время Фриш жил вместе с Пайерлсом в большом удобном доме возле университета. Оба, до того как в феврале прибыли документы о натурализации Пайерлса, были юридически враждебными иностранцами, и на них распространялись правила и ограничения военного времени.