История атомной бомбы

В своей благодарственной речи по случаю вручения Нобелевской премии Энрико Ферми называет «гесперием» предполагаемый трансурановый элемент 94. В греческой античности Гесперией возвышенно называли Италию. Однако в современной Гесперии царят отнюдь не возвышенные обстоятельства. В сентябре 1938 года Муссолини тоже вводит первые антисемитские законы. Одна фашистская газета упрекает Ферми, что его Институт физики превратился в синагогу. Католик и его еврейская жена Лаура решают навсегда покинуть Италию со своими двумя детьми. Ферми подает заявление итальянским властям на шестимесячную поездку в США. На самом деле у него уже есть предложение от Колумбийского университета в Нью-Йорке о профессуре. Так семья Ферми, воспользовавшись пребыванием в Стокгольме, двадцать четвертого декабря садится в Саутгэмптоне на пароход до Нью-Йорка. Служащая американской иммиграционной службы подвергла свежеиспеченного лауреата Нобелевской премии положенному по закону тесту на интеллект. И он выдержал этот экзамен. Лаура Ферми пишет:

— Сколько будет пятнадцать плюс двадцать семь? — спросила она Энрико.

Тот невозмутимо ответил:

— Сорок два.

— Сколько будет двадцать девять, деленное на два?

— Четырнадцать с половиной, — сказал Энрико.

Убедившись, что он в здравом уме, служащая перешла к следующему кандидату.

В эту среду, двадцать первого декабря, Отто Ган тоже не находит покоя. Не дожидаясь ответа Мейтнер, он пишет ей поздним вечером еще одно письмо: «А как было бы хорошо, если б сейчас мы могли работать вместе, как прежде...» Начались рождественские праздники, и институт уже закрыт. Штрассман как раз отключает счетчики Гейгера, работавшие в непрерывном круглосуточном режиме. Но тут им обоим стало невтерпеж опубликовать результаты. Сообща они пишут статью о поразительной находке бария в облученном уране — элемента, который на тридцать шесть ядерных зарядов легче урана. «Мы не могли молчать о наших результатах, хотя они и были, может быть, абсурдны с точки зрения физики... В пятницу нашу статью отнесли в «Естественные науки». Издатель по телефону обещал, что она выйдет в номере от шестого января 1939 года. Далемцы торопятся первыми опубликовать свое открытие — хотя у них самих еще нет внятного физического объяснения. Но ведь их жесточайшие конкуренты в Париже и США тоже могли подойти к этому результату так же близко, как они сами.

Письма между Стокгольмом и Берлином разминулись, и Ган слишком поздно узнал, что Лиза Мейтнер в ту самую пятницу уехала в курортное местечко Кунгельв под Гётебогом на западном побережье Швеции. Там живет семья ее подруги Евы фон Бар-Бергиус. С ними она хочет отпраздновать свое первое Рождество в изгнании. Среди приглашенных и племянник Мейтнер, ядерный физик Отто Роберт Фриш. Ему тридцать четыре года, и он уже четыре года работает в институте Бора в Копенгагене. В качестве приветствия ему не терпится похвастаться тетке своим проектом нового гигантского магнита. Но она и слышать ничего не хочет, у нее своя сенсация: она дает ему прочесть письмо Гана.

Когда тетка и племянник в этот канун Рождества — она в сапогах, он на лыжах — отправляются в заснеженный лес поговорить, звездного часа физики еще ничто не предвещает. Фриш после прочтения письма колеблется между смятением и зачарованностью, тогда как Мейтнер за три дня уже свыклась с фактом существования бария в качестве обломка урана и теперь ломает голову над убедительным объяснением. Ошибку Гана и Штрассмана, что поначалу предполагает Фриш, она исключает. Но оба и не могут представить себе ядро урана как некое хрупкое тело, которое может расколоться наподобие оконного стекла. И вскоре они приходят к более гибкой и близкой к действительности картине, а именно к модели атомного ядра в виде капли жидкости, предложенной Нильсом Бором. Поверхностное натяжение удерживает каплю, препятствуя ее распаду. Нельзя ли применить эту мысль к атомному ядру? «Могучая ядерная сила», удерживающая ядро в целости, могла бы взять на себя функцию поверхностного натяжения, приходит в голову Фришу. Но электрический заряд ядра действует против ядерных сил. И как раз уран — с его наивысшим в природе ядерным зарядом — располагает огромными силами внутреннего отталкивания.

И вот походники уже сидят на стволе поваленного дерева, нарыли в карманах какие-то бумажки и принялись считать. «Мы нашли, — вспоминает Фриш, — что заряда ядра урана действительно хватит на то, чтобы почти полностью преодолеть поверхностное натяжение. То есть ядро урана действительно можно уподобить шаткой, нестабильной капле, которая при малейшей провокации, как, например, при столкновении с единственным нейтроном, может развалиться на две части». И хотя оба уже много лет знакомы с капельной моделью, они явно первыми применили эту модель к процессу деления ядра, которое до сих пор считалось невозможным. Итак, если на ядро действует сила, оно вытягивается в длину — и возникает образование в форме гантели. В конце концов оно перетягивается посередине, пока не разделяется на два приблизительно равных, более легких ядра. Продолжая обсуждать и считать, они дивились динамике этого процесса. Ибо после деления обе «капельки» разлетаются в разные стороны — из-за их взаимного отталкивания — с бешеной скоростью в тридцать тысяч километров в секунду. Энергия ускорения, необходимая для этого, должна бы, по их подсчетам, составлять около двести миллионов электронвольт.

В поиске источника этой энергии Лиза Мейтнер вспоминает формулу расчета массы ядра. Она обнаруживает, «что два ядра... в сумме будут легче, чем исходное ядро урана; разница составила около одной пятой массы протона. Но если масса исчезает, то возникает энергия по формуле Эйнштейна E=mc ², по ней одна пятая массы протона как раз и соответствует 200 миллионам электронвольт. Вот и источник энергии: все сходится!». Эврика! Это и могло быть объяснением результатов Гана. Именно так должно было возникнуть отщепленное ядро бария с пятьюдесятью шестью протонами. А вторым обломком мог быть, например, криптон с его 36 протонами, в сумме они дают 92, число заряда урана. Мейтнер намеревается направить Гана по следу криптона. Энергии, высвободившейся при делении одного-единственного ядра урана, достаточно, «чтобы слегка подбросить вверх песчинку видимых размеров» — так Фриш визуализирует значение двухсот миллионов электронвольт. Хоть пример и не особо сенсационный, однако стоит вспомнить, что в одном грамме урана таких атомов теснится - около 2 500 000 000 000 000 000 000. Если из них взорвется лишь каждое тысячное ядро, то поднимется весьма ощутимая песчаная буря.

В первые дни нового 1939 года Лизу Мейтнер разрывают внутренние противоречия. Если они вдвоем с племянником попали в точку с их объяснением гановской находки бария, то это означает: начиная с 1934 года, Ферми в Риме, супруги Жолио в Париже и трио в Берлине, сами того не ведя, расщепляли ядра урана. При этом, надо думать, не было открыто никакого трансурана. Напрашивается подозрение, что «аузоний» и «гесперий» Ферми с их предположительными 93 и 94 протонами, равно как и «далемские трансураны» 95 и 96 — не более чем объединившиеся более легкие фрагменты расщепления урана. Неужто работа прошедших четырех лет была сплошной ошибкой, а как раз придира Ноддак и подала прозорливую, светоносную идею? С другой стороны, а вдруг Мейтнер с Фришем совершили сенсационное теоретическое открытие — поздний триумф, несмотря на жалкое положение Мейтнер. Вот уже полгода она ютится в крошечной комнатке отеля с наполовину распакованными чемоданами. Когда она пишет, все бумажки и наброски ей приходится раскладывать на кровати, на стульях и чемоданах. У нее нет «буквально ничего, кроме пары платьев». И руководитель института Манне Зигбан не упускает случая дать ей понять, что она здесь всего лишь непрошеный гость.

По возвращении в Копенгаген Фриш сразу рассказывает Нильсу Бору о креативной рождественской прогулке в Швеции. И шеф, обычно весьма скептичный, загорается энтузиазмом: «Ах, какие же мы были идиоты! Ах, какое чудо! Так и должно было случиться! Вы с Лизой Мейтнер уже что-нибудь написали об этом?». Статья для журнала «Природа»возникает в процессе долгих телефонных переговоров между Стокгольмом и Копенгагеном. К этому времени у Фриша уже созрело подходящее название для прорыва Штрассмана и Гана: «расщепление ядра». Это немецкое соответствие английскому слову fission, которое описывает клеточное деление растений и животных — само воплощение жизни, попросту говоря. «Я написал домой матери, — сообщает Фриш, — что чувствую себя человеком, поймавшим слона за хвост».

Когда в пятницу, шестого января 1939 года научный мир читает статью Отто Гана в «Естественных науках», у физиков и химиков из-за такой невероятной находки мозги слегка съезжают набекрень, однако идея расщепления ядра в осторожно сформулированном тексте так нигде и не промелькнула. Ничего удивительного, ведь первооткрывателю и самому на тот момент неясно, что на самом деле происходит в этом процессе. Но и Лиза Мейтнер, которая с Рождества знает, как подтвердить расчетами убедительные физические взаимосвязи, теперь помалкивает. В своем новогоднем письме она, правда, осторожно поддержала Гана: «... может быть, энергетически все же возможно, чтобы такое тяжелое ядро раскололось...», а через три дня написала: «Я теперь твердо уверена, что барий вы получили в результате расщепления...». Однако ни словечком не обмолвилась, чтобы посвятить его в то знание, к которому пришла сообща с Фришем. Лишь две недели спустя она намекает на капельную модель и дефект массы и объясняет свое долгое умалчивание тем обстоятельством, что Ган все равно не мог бы цитировать неопубликованное. И что она ему тут же пошлет копию рукописи, как только «Природа»подтвердит, что статья принята к публикации.

Вечером того шестого января Отто Роберт Фриш и Нильс Бор сидят в Копенгагене и обговаривают будущую статью для «Природы», которой предстоит впервые объяснить открытие Гана и Штрассмана. На следующее утро Фриш спешит на вокзал и протягивает Бору в окно поезда первые страницы того, что он успел записать. Бор едет в Гётеборг, чтобы оттуда пароходом отправиться в США. Он хочет какое-то время поработать в Принстоне вместе со своим американским учеником Джоном Арчибальдом Уилером. К этому времени, правда, узкий круг посвященных уже понимает значение расщепления ядра, но еще никто не упоминает о цепной реакции, которая только и может показать истинный масштаб открытия.

Во вторую неделю января — Отто Ган в Берлине напряженно ждет откликов на свою статью — в Нью-Йорке сталкиваются два физика, которые представляют полную противоположность друг другу как по характеру, так и по подходу к работе. Энрико Ферми только что прибыл в Новый Свет со своей семьей и остановился в отеле рядом с Колумбийским университетом. Эмигранты собираются пожить здесь до тех пор, пока не подыщут себе квартиру. Лео Силард немало удивлен, увидев однажды утром в вестибюле своего отеля великого Энрико Ферми. Тот поселился как нарочно в King's Crown, где живет и Силард. Который сразу же подумал о персте судьбы. Ибо он убежден, что является идеальным партнером для первооткрывателя медленных нейтронов. С 1936 года визионер Силард то и дело пытается воодушевить вдумчивого практика Ферми идеей цепной ядерной реакции. Столь же безуспешно он годами охотился за подходящим элементом, в котором после обстрела нейтронами случится цепная реакция. Ферми же, напротив, хотя и исследовал как раз нужное вещество, но пока даже не догадывается, что с момента легендарного эксперимента в искусственном пруду во дворе своего института в октябре 1934 года только и делает, что расщепляет ядра урана. Новость о расщеплении ядра пока что не дошла ни до одного из них.