Создание атомной бомбы - Ричард Роудс

нептуния, чтобы разработать технологию выделения высокочистых образцов. Затем Сиборг написал Макмиллану в МТИ; впоследствии он кратко изложил содержание этого письма в тщательно отредактированных воспоминаниях, написанных в форме дневника: «Учитывая, что он уехал из Беркли… и, следовательно, больше не может продолжать свою работу [по изучению нептуния и поискам элемента 94], я написал, что мы с большим удовольствием занялись бы дальнейшим ее развитием на правах его соавторов»[1590]. В середине декабря Макмиллан ответил согласием; к тому времени, как Сегре вернулся в Беркли, Сиборг уже выделил из подвергнутого бомбардировке материала значительные образцы разных фракций, в том числе урана, продуктов деления, очищенного нептуния и редкоземельной фракции, возможно, содержащей элемент 94.

Таким образом, следовало провести два параллельных исследования[1591]. Группа Сиборга должна была заняться обнаруженным ею источником особенно интенсивного альфа-излучения в надежде доказать, что он является изотопом элемента 94, химически отличным от всех остальных известных элементов. Одновременно с этим Сегре и Сиборг собирались получить большое количество нептуния-239, найти продукт его распада (который должен был быть 23994) и попытаться оценить его способность к делению.

9 января Сегре с Сиборгом в течение шести часов бомбардировали на полутораметровом циклотроне десять граммов твердого уранового соединения, гексагидрата азотнокислого уранила (UNH). На следующее утро они бомбардировали в течение часа еще пять граммов этого же вещества. После полудня они уже знали по результатам измерений в ионизационной камере, что бомбардировка в циклотроне позволяет получить элемент 94. По их расчетам, один килограмм UNH, должным образом облученный, должен был давать около 0,6 микрограмма[1592] (миллионной части грамма) этого элемента, получающегося из нептуния по истечении времени, необходимого для бета-распада.

20 января группа Сиборга идентифицировала испускающее альфа-частицы дочернее вещество нептуния-239. Чтобы окончательно доказать, что это именно элемент 94, требовалась химическая очистка, и эта тонкая, трудоемкая работа шла в течение всего февраля. Самый важный шаг вперед был сделан в начале одной из недель, когда все регулярно работали за полночь, пытаясь проследить до самого конца сложные процессы фракционирования. Днем в воскресенье[1593] 23 февраля Валь обнаружил, что может осадить источник альфа-излучения из кислотного раствора, используя в качестве носителя торий. Однако потом ему не удалось отделить альфа-источник от тория. Он поговорил с профессором химии, работавшим в Беркли, и тот посоветовал использовать более сильный окислитель.

Тем же вечером Сиборг и Сегре начали на полутораметровом циклотроне бомбардировку 1,2 килограмма UNH для преобразования части содержащегося в нем урана в нептуний. Они упаковали UNH в стеклянные пробирки, установили пробирки в отверстия, просверленные в 25-сантиметровом брикете парафина, и поместили парафин в деревянный ящик. Затем они установили деревянный ящик за бериллиевой мишенью большого циклотрона, который выбивал из бериллия многочисленные нейтроны мощным пучком дейтронов – самых удобных частиц для ускорения в циклотроне, ядер дейтерия, полученных из тяжелой воды, – с энергией 16 МэВ. Установив UNH в циклотрон, Сиборг поднялся на третий этаж Гилман-холла, под самую крышу, в тесную комнатку с маленьким балконом, в которой Валь занимался фракционированием. Этим вечером Валь испытывал новый окислитель; Сиборг был рядом с ним. Метод сработал; торий осадился из раствора, а альфа-источник остался в нем, причем в таком количестве, что на линейном усилителе возникало около 300 импульсов в минуту. Это, пишет Сиборг, стало «ключевым шагом к нашему открытию»[1594], но еще нужно было осадить альфа-источник, и они занимались этим всю ночь. Как вспоминает Сиборг[1595], он заметил наступление нового дня – освещенные здания Сан-Франциско к западу, за заливом, – когда вышел на балкон, чтобы очистить свои легкие от испарений. «Это окончательное отделение от Th, – подчеркивает Сиборг, – продемонстрировало, что наш источник альфа-излучения может быть отделен от всех других элементов, и, таким образом, стало ясно, что наше альфа-излучение связано с новым элементом, имеющим атомный номер 94»[1596].

Бомбардировка килограммового образца Сегре и Сиборга продолжалась неделю с периодическими перерывами на другие эксперименты, занимавшие циклотрон. Радиоактивность UNH усилилась; когда они сконцентрировали полученный 239Np, интенсивность излучения возросла до опасно высокого уровня. Они начали работать с защитными очками и свинцовыми экранами; сперва они растворили уран в двух литрах эфира, а затем пропустили раствор через последовательность тщательных осаждений.

Пятое и шестое переосаждения были закончены в четверг 6 марта. Из 1,2 килограмма UNH было выделено менее одной миллионной грамма чистого 239Np, смешанного с носителем в количестве, достаточном для получения пятна на дне миниатюрной платиновой чашки, имевшей около полутора сантиметров в поперечнике и около сантиметра с четвертью в глубину. Высушив эту крошку вещества, отвергнутого Богом в момент творения, они попросту обрезали бортики платиновой чашки, залили образец защитным слоем клея «Duco», прикрепили его к куску картона, наклеили этикетку «Образец А» и оставили до тех пор, пока нептуний полностью не распался в 23994.

В пятницу 28 марта (на той же неделе командующий Африканским корпусом фельдмаршал Эрвин Роммель начал крупномасштабное наступление в Северной Африке, норма выдачи мяса в Британии была уменьшена до 170 граммов на человека в неделю, а британские самолеты-торпедоносцы успешно атаковали итальянский флот, возвращавшийся из Эгейского моря, что очень заинтересовало японцев) Сиборг записал:

Сегодня утром мы с Кеннеди и Сегре провели первые испытания делимости 23994 на образце А…

За последние несколько недель Кеннеди собрал портативную ионизационную камеру с линейным усилителем, пригодным для регистрации импульсов деления… Образец А (содержащий, по нашим оценкам, 0,25 микрограмма 23994) был помещен около защищенного экраном окна ионизационной камеры в парафиновой оболочке вблизи бериллиевой мишени метрового циклотрона. Нейтроны, полученные в результате облучения бериллиевой мишени дейтронами с энергией 8 МэВ, дают интенсивность деления в 1 событие в минуту на микроампер. Когда ионизационную камеру окружают кадмиевым экраном, интенсивность деления падает практически до нуля…

Это убедительно свидетельствует о том, что 23994 подвержен делению медленными нейтронами[1597].

Название нового элемента, который делился как 235U, но мог быть химически отделен от урана, они официально предложили только в 1942 году. Но Сиборг уже знал, как его нужно назвать. В 1789 году Мартину Клапроту пришла мысль связать открытый им новый элемент с недавним открытием планеты Уран; Макмиллан продолжил эту традицию, использовав название Нептуна; Сиборг решил назвать элемент 94 в честь Плутона, девятой планеты Солнечной системы[1598], открытой в 1930 году и названной именем греческого бога подземного мира, бывшего одновременно богом плодородия земли и богом, владеющим душами умерших: его назвали плутонием.

Фриш и Пайерлс получили свое малое расчетное значение