Атомный проект. История сверхоружия

Первушин Антон Иванович

Вначале Лео Силард рассказал собравшимся обо всех научных достижениях в сфере ядерных исследований, затем остановился на важности практического воплощения цепной реакции. Он заявил, что эксперименты с реактором, построенным на основе окиси урана и графита, весьма масштабны. Силард пытался проводить их еще с июля в Колумбийском университете, что на Манхэттене, вместе с Энрико Ферми, но до сих пор они не имели успеха.

Присутствовавшие эксперты по вооружениям не скрывали своего скептического отношения к словам физика. Разрушительный потенциал атомной бомбы попросту лежал далеко за пределами тех величин, которыми они привыкли оперировать. Подполковник Кит Адамсон не удержался от того, чтобы не рассказать армейский анекдот про козу, которую

якобы привязали к колышку на лугу у Министерства обороны, назначив премию тому, кто сможет уничтожить животное смертоносным излучением, управляемым на расстоянии; и вот коза уже постарела и поседела, а премию пока никто не получил.

Со своей стороны и физики весьма слабо подготовились к собранию. Прямой вопрос о сумме, которую государство должно будет выделить на исследовательский проект Силарда, попросту поставил их в тупик. Первым опомнился Эдвард Теллер и поспешно назвал сумму: шесть тысяч долларов. Позже он скажет: «Все друзья потом упрекали меня за эти слова, потому что огромный проект по освоению ядерной энергии пришлось начинать с такой нищенской суммы. Думаю, они и до сих пор еще держат на меня обиду». После собрания Силард, быстро прикинувший в уме, что на один только графит им понадобится не менее 33 000 долларов, чуть не растерзал Теллера за его неожиданное вмешательство с такой скромной просьбой.

Но даже несмотря на ничтожность названной суммы, подполковник Адамсон решил немного охладить пыл ученых. «Исход войны определяет не оружие, – назидательно заявил он. – Оно не творит историю. Победа в любой войне зависит только от морального духа гражданского населения». Тут Юджин Вигнер, всегда вежливый и часто даже слишком официальный с коллегами, не смог сдержаться. «Что ж, если это действительно так, – сказал физик своим высоким голосом, – то значит, мы легко можем урезать финансирование армии на тридцать процентов и передать деньги гражданскому населению, что гарантированно укрепит моральный дух». Подполковник сильно покраснел и пробормотал, что физики получат свои деньги.

В течение пяти дней после этого исторического заседания Лео Силард подготовил программу проекта по исследованию свойств урана на территории США и отправил ее Лайману Бриггсу. В программе перечислялись необходимые, по мнению Лео, эксперименты и лаборатории, которые должны участвовать в проекте. Ученый также настаивал на том, чтобы все будущие доклады о ходе исследований были строжайшим образом засекречены и запрещены к публикации в общедоступной научной литературе.

Однако члены Консультативного комитета оказались не готовы к решительным действиям. В сообщении Франклину Рузвельту, датированном 1 ноября, говорилось всего лишь о решении начать исследования контролируемой цепной ядерной реакции, которая может быть использована в двигателях субмарин. Если выяснится, что при реакции выделяется еще и взрывная энергия, можно будет начать изучение урана как компонента бомбы. Для экспериментов Энрико Ферми и Лео Силарду выделялось 4 тонны очищенного графита и 50 тонн окиси урана – при убедительном обосновании необходимости их использования.

Важность работ над расщеплением ядра урана вроде бы никем, включая американского президента, не отрицалась, и это должно было бы воодушевлять Лео Силарда, однако получилось совсем не так, как он мечтал. Начался 1940 год, а у физика-эмигранта все еще не было гражданства и официального места работы. Он также не имел ни малейшего понятия о том, сколько еще продлится его сотрудничество с Колумбийским университетом. Он не мог даже вернуть две тысячи долларов, которые взял в кредит для оплаты экспериментов по подтверждению образования свободных нейтронов при расщеплении ядра атома.

Можно, конечно, объяснить бедственное положение ученого тем, что его новый шеф Лайман Бриггс недооценивал важность порученной работы и вообще страдал от слабого здоровья. Но в действительности главная проблема заключалась в том, что

война шла в далекой Европе, – вступят ли в нее США, оставалось под вопросом. Казалось очень рискованным вкладывать значительные суммы в проект, который завтра может обернуться полным пшиком. И Биггс не хотел рисковать. Первые деньги – те самые жалкие шесть тысяч долларов, запрошенные Эдвардом Теллером, – поступили на счет физиков только 20 февраля 1940 года.

Трансурановые элементы

Хотя практическая ядерная физика в США застопорилась из-за сомнений военных, академические исследования продолжали получать финансирование и принесли результаты, которые впоследствии очень пригодились тем, кто создавал атомное оружие. В частности, были наконец-то открыты трансурановые элементы таблицы Менделеева: нептуний и плутоний.

Мы помним, что одним из первых получить химические элементы, стоящие в таблице за ураном, пытался еще Энрико Ферми со своими римскими «мальчуганами». И вроде бы у него это даже получилось. В июне 1934 года Ферми анонсировал статью «О возможном производстве элементов с порядковым числом больше 92». Он даже придумал названия для новых элементов: «аузоний» для элемента с порядковым номером 93 и «гесперий» для элемента с порядковым номером 94. Однако физик быстро осознал шаткость доказательной базы и решил еще раз всё перепроверить. На проверке настаивала и оппонент Ферми – немецкий радиохимик Ида Ноддак. Ее аргументы возымели действие, и великий итальянец отказался от сомнительного открытия. И оказался прав: в уране после бомбардировки традиционным методом получались не трансурановые тяжелые, а более легкие элементы. Для того чтобы получить вожделенные «аузоний» и «гесперий», понадобилось оборудование следующего поколения – циклотрон.

Циклотрон изобрел американский физик Эрнест Лоуренс в 1929 году. Вспомним суть его изобретения. Чтобы заставить поток протонов двигаться по кругу, можно использовать магнит. Если затем воздействовать на протоны еще и переменным электрическим полем, то скорость движения частиц будет возрастать. Как выяснил Лоуренс, именно так и должен работать аппарат, открывающий человеку путь к секретам атомного ядра. На постройку маленькой демонстрационной модели у него ушло всего 25 долларов. Диаметр устройства составлял чуть более 10 сантиметров – ее можно было держать на ладони. Хотя модель пока не сообщала протонам той большой энергии, о которой говорил Лоуренс, ее работа впечатлила коллег. Научное название аппарата – «циклический резонансный ускоритель» – было слишком громоздким, а вот слово «циклотрон» звучало как термин из научно-фантастического романа и было гораздо привлекательнее для потенциальных спонсоров.

Лоуренс поставил производство аппаратов на поток. Циклотрон с магнитом, полюсный наконечник которого имел диаметр около 28 сантиметров, придавал протонам энергию, равную более чем миллиону электрон-вольт. Затем диаметр увеличили до 68 сантиметров, а вскоре и до 94. Когда в январе 1939 года стало известно о расщеплении ядра урана, Лоуренс как раз планировал 152-сантиметровый циклотрон, который придавал протонам энергию, равную приблизительно 20 миллионам электрон-вольт. Вес магнита в подобном устройстве составлял 200 тонн.

Циклотрон диаметром 152 сантиметра едва только заработал, а Эрнест Лоуренс уже трудился над новым устройством. Его очередным детищем должен был стать гигантский суперциклотрон диаметром более 300 сантиметров, магнит в котором весил уже 2000 тонн. По оценкам изобретателя, такое устройство давало протонам энергию в 100 миллионов электрон-вольт, что практически равнялось той, которая выделяется при ядерных реакциях. Воодушевление Лоуренса, который за свои изобретения получил Нобелевскую премию, росло, и он решил еще увеличить размеры будущего суперциклотрона: теперь в нем должен был стоять магнит с полюсным наконечником диаметром 467 сантиметра и массой 5000 тонн. По расчетам, аппарат должен был обойтись в полтора миллиона долларов.