Уильям Лоуренс - Люди и атомы

Знаменитая формула Эйнштейна дала нам ключ к огромной энергии, заключенной даже в незначительном количестве вещества. На основе этой формулы было подсчитано, что одна тридцатая грамма воды, будучи полностью переведенной в чистую энергию, способна дать количество тепла, достаточное для того, чтобы превратить одну тысячу тонн воды в пар. А в грамме воды имеется запас энергии, достаточный, чтобы поднять груз весом в миллион тонн на вершину горы высотой в десять километров. Глоток воздуха может давать энергию мощному самолету в течение года; пригоршня снега способна целый год обогревать большой жилой дом; картонный железнодорожный билетик в состоянии провести тяжелый пассажирский поезд несколько раз вокруг земного шара; стакан воды способен в течение года давать энергию электростанции мощностью 100 тысяч киловатт; в десятицентовой монетке (вес ее 2,5 грамма) заключена энергия, эквивалентная энергии, освобождаемой при взрыве 50 тысяч тонн тротила.

Хотя о существовании этой космической сокровищницы знали в течение десятилетий, считалось, что она всегда будет оставаться за пределами досягаемости человека *. Считалось, что только Солнце и гигантские звезды могут черпать энергию из этого космического фонтана. Лишь звезды обладали ключом к этой сокровищнице, ключом, который казался слишком большим, чтобы уместиться на Земле — крошечной пылинке в глубинах космического пространства.

Всего за несколько месяцев до этого заседания я спросил Эйнштейна, не настало ли время, когда человек сможет найти этот ключ.

«Нет,— ответил он,— мы как плохие стрелки, стреляющие в птиц вслепую там, где их очень мало!». Он имел в виду, что в то время надо было стрелять миллионами миллиардов атомных «пуль» и только ценой громадных затрат энергии можно было заставить несколько атомов выделить ничтожную часть заключенной в них энергии. Целью этих экспериментов было получение новых знаний о строении атома и внутренней структуре материи; они не давали даже намека на то, что человек сможет использовать энергию атома в своих практических целях. Никогда в своих даже самых смелых мечтах ученые не осмеливались надеяться, что можно будет получать огромные количества энергии, освобожденные при расщеплении урана.

Как для обычного огня нужен кислород, так и расщепление урана может быть осуществлено лишь с по

* Это утверждение автора неверно. Замечательный советский ученый академик В. И. Вернадский еще в феврале 1922 г. писал: «Недалеко время, когда человек получит в свои руки атомную энергию, такой источник силы, который даст ему возможность строить свою жизнь, как он захочет. Это может случиться через столетие. Но ясно, что это должно быть» — Прим, научн., ред.

мощью нейтрона — одной из двух основных частиц, из которых построены ядра всех атомов. Беда заключалась в том, что все нейтроны во Вселенной прочно связаны внутри ядер атомов, и на Земле не было известно силы, которая могла бы вышибить их в количествах, достаточных для расщепления атомов большой массы урана. Ученые расщепляли несколько атомов урана, но это было все равно, что чиркнуть атомной спичкой, которая гасла так же быстро, как и обычная в условиях

отсутствия кислорода.

Положение казалось безнадежным. Но в тот вечер в Колумбийском университете я услышал, как Ферми произнес два слова, которым предстояло навсегда изменить судьбу людей: «Цепная реакция!».

Прежде чем смысл этих слов стал мне понятен, прошла как будто вечность. Каждый атом урана при расщеплении, говорили Ферми и Бор, автоматически выделяет по крайней мере два нейтрона, способных расщепить еще два атома. Эти два атома в свою очередь выделяют четыре нейтрона, которые могут расщепить четыре атома, тем самым высвободится еще восемь нейтронов, и так далее в геометрической прогрессии.

Простой подсчет показывает, что число атомов, умножаемое на два на каждой последующей ступени, достигнет тысячи (округленно) в первые десять ступеней и будет продолжать умножаться на тысячу на каждом из последующих десятков ступеней, достигая миллиона на двадцатой ступени, миллиарда — на тридцатой, триллиона— на сороковой и т. д. На восьмидесятой ступени число атомов, которые будут расщеплены цепной реакцией, достигнет астрономической цифры: триллион триллионов— числа, выражаемого единицей с 24 нулями! Это число равно количеству атомов, содержащихся примерно в одном фунте урана *.

Человек нашел способ создавать среду из нейтронов, в которой можно зажечь атомный костер, более мощный, чем любой другой, когда-либо зажигаемый на Земле. С его помощью человек сможет создать новую цивилизацию, превратить Землю в край изобилия, ликвидировать нищету и болезни и возвратиться в утраченный «земной рай».

* 1 фунт = 453,6 г.— Прим. перев.

Помню, как я сказал самому себе: «Это второе пришествие Прометея, наконец освобожденного от плена, который продолжался почти пятьсот тысяч лет. На этот раз он принес огонь от того пламени, которое зажгло звезды».

Я с восхищением смотрел на странные символы и иероглифы, которые писал на доске Ферми и по ходу дела растолковывал Бор. Я все еще грезил наяву о том, что будет означать для будущего «второе пришествие Прометея», как вдруг очнулся от страшной мысли.

Этот новый огонь Прометея, подумал я, может быть использован Гитлером как самое разрушительное оружие в истории. И так как открытие распада урана было сделано в Германии более месяца назад, то, по-видимому, нацистские ученые уже работают над этим проектом.

Я спросил своего хорошего друга и руководителя, профессора Джона Р. Даннинга из Колумбийского университета, сидевшего рядом со мной, во сколько раз количество энергии, освобождаемой в результате распада урана, больше энергии, выделяемой при взрыве того же количества тротила.

—Эта энергия в двадцать миллионов раз больше энергии, освобождаемой тротилом,— ответил он.— Расщепление одного килограмма урана, таким образом, означает освобождение энергии, эквивалентной взрыву двадцати миллионов килограммов, или двадцати тысяч тонн, тротила.

—Допустим, цепная реакция началась,— продолжал я.— Как быстро будет она идти? Сколько времени потребуется для того, чтобы расщепить, например, килограмм урана?

Профессор Даннинг улыбнулся.

—Я думаю,— сказал он,— что потребуется около одной миллионной доли секунды или около того. Беда в том, что в настоящее время нет возможности получить хотя бы одну миллионную долю грамма чистого урана- 235. А получение килограмма урана-235 при нынешнем уровне знаний находится за пределами возможностей.

Уран существует в природе в смеси двух основных разновидностей, или изотопов. Самым распространенным, составляющим 99,3% всех запасов природного урана, является уран-238, называемый так потому, что его ядро состоит из 238 основных строительных блоков вещества. Другая его разновидность — уран-235 с ядром, состоящим из 235 основных частиц (92 положительно заряженные частицы и 143 частицы, нейтральные в электрическом отношении,— нейтроны), составляет лишь 0,7% всего природного урана.