Создание атомной бомбы - Ричард Роудс

Вирусный флигель был закончен в октябре. Помимо лаборатории в нем находилась специальная выложенная кирпичом яма двухметровой глубины, аналогичная резервуару с водой, который Ферми использовал для исследования размножения нейтронов. К декабрю Гейзенберг и фон Вайцзеккер были готовы провести первые эксперименты. Наполнив яму водой, служившей одновременно отражателем и защитой от излучения, они опустили в нее большой алюминиевый контейнер, заполненный перемежающимися слоями оксида урана и парафина. Радиево-бериллиевый источник, установленный в центре контейнера, испускал нейтроны, но германским физикам не удалось обнаружить никакого размножения нейтронов. Этот эксперимент подтвердил то, что уже продемонстрировали Ферми и Сцилард: обычный водород, будь то в воде или в парафине, в сочетании с природным ураном не поддерживает цепную реакцию.

После осознания этого обстоятельства у германского проекта остались два возможных замедляющих материала – графит и тяжелая вода. Одно ошибочное измерение, полученное в январе, уменьшило их число до единицы. Работавший в Гейдельберге Вальтер Боте, выдающийся экспериментатор, который впоследствии получил Нобелевскую премию совместно с Максом Борном, измерил сечение поглощения в углероде, использовав для этого метровый шар из высококачественного графита, погруженный в резервуар с водой. Он получил сечение, равное 6,4 · 10–27 см2, то есть более чем вдвое превышающее результат Ферми, и заключил, что графит, как и обычная вода, поглощает слишком много нейтронов и непригоден для поддержания цепной реакции в природном уране[1551]. Фон Хальбан и Коварский, работавшие теперь в Кембридже и поддерживающие связь с комитетом MAUD, также получили завышенную оценку сечения поглощения в углероде – вероятно, в обоих экспериментах использовался графит, загрязненный поглощающими нейтроны веществами, такими как бор, – но их результаты впоследствии сравнили с результатами Ферми. Боте такой проверки провести не мог. Предыдущей осенью Сцилард обратился к Ферми с новым призывом к соблюдению секретности:

Когда [Ферми] завершил свои измерения [поглощения в углероде], снова встал вопрос секретности. Я пришел к нему в кабинет и сказал, что то значение, которое он получил, возможно, не следует делать достоянием гласности. На этот раз Ферми в самом деле вышел из себя; он искренне полагал, что это бессмысленно. Мне больше нечего было сказать, но в следующий раз, когда я зашел к нему, он сказал мне, что к нему приходил Пеграм, и Пеграм считает, что публиковать это значение нельзя. С этого момента начал действовать режим секретности[1552].

И случилось это как раз вовремя, так что немецкие исследователи отказались от дальнейшей работы с дешевым и действенным замедлителем. Измерения Боте положили конец экспериментам с графитом в Германии. Ничто в документальных свидетельствах не говорит о том, что завышенная оценка была получена преднамеренно, но стоит отметить, что в 1933 году Боте, которому покровительствовал Макс Планк, не получил места директора Физического института Гейдельбергского университета из-за своей антинацистской политической позиции. «Эти отвратительные склоки настолько подорвали мое здоровье, – писал он впоследствии в коротких неопубликованных мемуарах, – что мне пришлось провести долгое время в санатории Баденвайлер». Когда Боте поправился, Планк устроил его в Физический институт Общества кайзера Вильгельма в Гейдельберге, но «нацисты по-прежнему притесняли меня и даже обвиняли в фальсификации научных результатов»[1553].

Почти в то же самое время – в начале 1941 года – Хартек выяснил в Гамбурге то, что Отто Фриш незадолго до этого выяснил в Ливерпуле. Фриш перебрался в этот промышленный портовый город на северо-западе Англии, чтобы работать с Чедвиком и на его циклотроне. Там он изготовил трубку Клузиуса, в чем ему помогал ассистент из студентов, которого приставил к нему Чедвик (они действовали в лаборатории так энергично и координированно, что получили совместное прозвище Frisch and Chips[1554]), и обнаружил, как рассказывает сам Фриш, что «гексафторид урана – один из тех газов, для которых метод Клузиуса не подходит»[1555]. Это открытие совершенно не отбросило британскую программу назад, так как Симон уже вовсю работал над барьерной газовой диффузией. А вот немецкие исследователи так верили в термодиффузию, что даже не озаботились рассмотрением каких-либо альтернативных вариантов. Они быстро занялись этим вопросом и выявили несколько перспективных методов; как ни странно, барьерная диффузия в их число не входила. Повторное рассмотрение проблемы разделения еще более ясно показало, что 235U и 238U можно разделить только методами грубой силы, причем очень дорогостоящими.

В марте 1941 года, когда Хартек после совещания с коллегами сообщил о своих результатах в Военное министерство, он подчеркивал, что, по общему мнению, разделение изотопов может быть осуществимо «только для особых случаев, в которых дешевизна является соображением лишь второстепенной важности»[1556]. Он имел в виду только для бомбы – так он сказал после войны историку Дэвиду Ирвингу. Немецкие физики ставили «особые случаи» на второе место в своем списке; прежде всего они рекомендовали в срочном порядке заняться производством тяжелой воды. Подобно Ферми и Сциларду, они выбрали вначале цепную реакцию на медленных нейтронах в природном уране. Если добиться получения этой реакции, то потом, возможно, появятся и «особые случаи». При тех неполных знаниях, которыми они располагали, у них не было другого выбора.

В октябре 1940 года подполковник Судзуки представил свой доклад генерал-лейтенанту Ясуде. Доклад этот был сосредоточен на одной основополагающей теме: возможности доступа Японии к месторождениям урана. Он рассмотрел не только саму Японию, но и Корею с Бирмой и заключил, что его страна может получить достаточные запасы урана. Следовательно, возможность создания бомбы существует.

Тогда Ясуда обратился к директору японского Физико-химического исследовательского института, который передал эту задачу ведущему японскому физику Ёсио Нисине. Нисина родился в конце периода Мэйдзи, и в 1940 году ему было пятьдесят лет. Он был известен своими теоретическими трудами по комптоновскому эффекту и ранее работал с Нильсом Бором в Копенгагене, где пользовался репутацией космополита и человека исключительного. Он построил в своей токийской лаборатории «Рикен» небольшой циклотрон, а в 1940 году занимался с помощью ассистента, учившегося в Беркли, созданием нового полутораметрового ускорителя с 250-тонным магнитом, планы которого предоставил ему Эрнест Лоуренс. Под началом Нисины в лаборатории «Рикен» работали более ста молодых японских ученых, лучшие из лучших. Они называли его «Оябун» – «Старик», и он руководил лабораторией на западный манер, поддерживая теплые и неформальные отношения с сотрудниками.

Измерение сечений началось в лаборатории «Рикен» в декабре. В апреле 1941 года был получен официальный приказ: военно-воздушные силы Императорской армии дали разрешение на проведение исследований, направленных на создание атомной бомбы[1557].

Все американское физическое сообщество знало Лео