Тайная история атомной бомбы
Шрифт:
Физики «Уранового общества» пришли к тому же самому мнению. Однако Фриша теперь очень интересовал ответ на вопрос: что все-таки произойдет, если использовать быстрые нейтроны? Считалось, что уран-235 расщепляется нейтронами обоих типов. Однако если в расщепляемом уране слишком много 238U, то от быстрых вторичных нейтронов, испускаемых 235U при распаде, будет мало пользы: по всей видимости, эти быстрые вторичные нейтроны выйдут из реакции в силу резонансного захвата ядром урана-238. Но это препятствие легко обойти, если использовать чистый или почти чистый уран-235. Фриш без особого труда собрал маленький аппарат Клузиуса-Дикеля для отделения 235U. Было понятно, что таким способом получить большие объемы чистого ура- на-235, например несколько тонн, невозможно. Но вдруг для цепной реакции на быстрых нейтронах
Цепная реакция на быстрых нейтронах с использованием чистого урана-235 — если считать, что у атомной бомбы изначально и был какой-то секрет, то теперь он стал известен Фришу.
Отто поделился своими мыслями с Пайерлсом, который в начале июня 1939 года доработал формулу расчета критической массы материала, необходимой для поддержания цепной ядерной реакции. Составлена эта формула была французским физиком-теоретиком Франсисом Перреном. Для смеси изотопов с большим содержанием 238U Пайерлс использовал свою измененную формулу, но, поскольку счет велся на тонны, для создания оружия такой вариант не подходил.
Теперь же Фришу необходимо было проводить вычисления совсем другого порядка — с участием чистого урана-235 и не медленных, а быстрых нейтронов. Проблема заключалась в том, что никто пока не знал, какой должна быть доля 235U, чтобы обеспечить успешное участие в реакции быстрых нейронов. А не знали этого ученые потому, что пока еще не удавалось получить достаточное количество урана-235 в чистом виде.
В такой ситуации оставалось только выдвигать предположения. Результаты, полученные Бором и Уилером, ясно давали понять, что ядро 235U легко расщепляется медленными нейтронами. Далее логично было предположить, что воздействие быстрых нейтронов ничуть не менее эффективно, и возможно даже, что ядро урана-235 делится при любом контакте с ними. Впоследствии Пайерлс так написал про эту гипотезу: «Судя по всему, из данных, которые получили Бор и Уилер, следовало сделать именно такой вывод: каждый нейтрон, попадающий в ядро 235-го [урана], вызывает его распад». Подобное допущение чрезвычайно упрощало расчеты. Теперь оставалось только высчитать, какое количество урана-235 необходимо для того, чтобы он легко расщеплялся быстрыми нейтронами.
Ученые подставили в формулу Пайерлса новые числа и были сражены наповал полученным результатом. О тоннах урана теперь и речи быть не могло. Критическая масса, согласно расчетам, составляла всего несколько килограммов. Для вещества с плотностью, как у урана, объем такого количества не превышал бы величины мячика для гольфа [28] . По оценкам Фриша, столько 235U можно получить за несколько недель, использовав порядка ста тысяч трубок аппаратов Клузиуса-Дикеля, подобных тому, который он собрал в бирмингемской лаборатории.
28
Не стоит забывать, что критической массой называется такое количество расщепляемого вещества, в котором выделение нейтронов равно их поглощению без дальнейшего расщепления ядер или испускания нейтронов в окружающую среду. Таким образом, масса урана-235, равная критической, не взрывоопасна. Для взрыва необходимо, чтобы масса вещества превышала критическую. Такую массу иногда называют сверхкритической.
«Тут мы все переглянулись, осознав, что создать атомную бомбу все-таки возможно».
Деление быстрыми нейтронами
Физик Джозеф Ротблат, родившийся в Польше и живший в Ливерпуле, пришел примерно к такому же выводу, что и его коллеги. Прочитав об открытии деления ядра, он начал в Варшавском университете собственные эксперименты, чтобы подтвердить образование свободных нейтронов. Ротблат быстро осознал, какую угрозу несет атомная бомба. Его стали преследовать мысли о том, что нацисты могут использовать это оружие для своих черных целей: «У меня не было ни малейшего сомнения в том, что они без всяких колебаний используют любую технику, какой бы бесчеловечной ни было ее применение, если это даст им столь желанное мировое господство».
В Варшавском университете у Ротблата для проведения экспериментов
Несмотря на то что в Англии Ротблату приходилось не сладко (он боролся с непростым для него английским языком, грязные ливерпульские трущобы и бедное оснащение лаборатории также отнюдь не радовали Джозефа), однако он все же смог достаточно быстро ко всему этому приспособиться, да еще и впечатлить Чедвика своими экспериментаторскими способностями. Причем впечатление это было настолько сильным, что в августе 1939 года Чедвик предложил ему грант имени Оливера Лоджа — наиболее престижную награду факультета. И впервые этот грант получил ученый из-за рубежа. Теперь вместе со средствами, выделенными ему Варшавским университетом, у Ротблата было достаточно денег, чтобы содержать в Англии и себя, и супругу.
Август еще не успел подойти к концу, а Джозеф был уже в Польше. Тола в тот момент поправлялась после аппендицита и не могла пока никуда ехать. Запрет на публикацию и распространение информации, действовавший в то время в стране, мешал супругам понять всю серьезность нависшей над Польшей угрозы. Ротблат снова отправился в Англию всего за несколько дней до того, как началось германское вторжение. Он сел на один из последних поездов — больше транспорт за пределы страны не выпускали. Молодая жена Джозефа теперь не могла никуда уехать, и, несмотря на то что он неоднократно пытался вызволить ее из польского плена, увидеться им уже не было суждено. Тола умерла там, в оккупированной фашистами стране. Ротблат впоследствии так ни на ком не женился.
Зверства, которые теперь творились у него на родине, подтолкнули Джозефа в конце ноября сделать Чедвику предложение начать совместные работы по созданию атомной бомбы. Ротблат боялся, что те физики, которые остались в нацистской Германии, уже начали подобные разработки для Гитлера, а тот, несомненно, не преминул бы воспользоваться этим оружием на своем пути к мировому господству. «В то время я просто места себе не находил, пытаясь решить, возможно, самую ужасную дилемму из тех, что могут встать перед ученым, — так Ротблат писал впоследствии. — Работа над оружием массового поражения ломала все мои убеждения — убеждения о том, каким целям должна служить наука, — но любым идеалам все равно пришел бы конец, если бы в руках у Гитлера все-таки оказалась бомба».
Чедвика начало войны также застигло врасплох [29] . В то время он как раз решил провести выходные на рыбалке. Вместе с женой и дочерьми он отправился ловить форель в отдаленный уголок северной Швеции. Узнав о том, что части германской армии вторглись на территорию Польши, Чедвик с семьей немедленно выехали в Стокгольм, однако там их ждала другая неприятная весть: все полеты в Лондон отменили. Им пришлось лететь сначала в Голландию. Там, в Амстердаме, в гостинице они повстречались с известным писателем Г. Уэллсом. И только спустя некоторое время, на трамповом судне32 смогли выйти в Северное море.
29
Чедвик оказался в подобной ситуации уже не в первый раз. В августе 1914 года он не мог уехать из Германии: Великобритания тогда как раз объявила ей войну, после чего германская армия вторглась в Бельгию.