История атомной бомбы

Гексафторид урана — единственное газообразное соединение урана, которое можно использовать для разделения изотопов в термодиффузионных трубках. Но Фриш не единственный, кто пришел к мысли экспериментировать с «гексом». Пауль Хартек в Гамбурге следует той же стратегии. Правда, вместе со своим ассистентом Вильгельмом Гротом он обнаруживает: едкий гексафторид урана разъедает внутренние стенки термодиффузионной трубы. В поисках устойчивого к коррозии материала компания «I.G. Farben» рекомендует попробовать никель. Даже Курту Дибнеру из Управления вооружений не так просто раздобыть требуемые шестьдесят пять килограммов стратегического металла. Тем не менее в октябре 1940-го Хартек и Грот уже могут приступить к изготовлению трубы длиной в восемь метров. Они уверены, что с этим гигантским приспособлением уже скоро смогут изолировать первое весомое количество пригодного для расщепления урана-235.

Эмилио Сегре, в прошлом сотрудник Ферми в Риме, теперь работает в Беркли. В начале 1941 года он собирается экспериментально подтвердить то, что предсказывает теория Бора—Уилера, а именно расщепляемость плутония и его пригодность в качестве взрывчатки для бомб. В циклотроне, построенном Эрнестом Лоуренсом, ему впервые удается произвести нептуний в достаточном количестве. Метод, специально для этого разработанный Гленном Сиборгом и Артуром Валем, позволяет успешно отделять плутоний от нептуния, так что Сегре может провести решающие измерения на крохотном количестве плутония. Они подтверждают теорию, согласно которой такой изотоп, как плутоний-239, хоть и стабилен, но поддается расщеплению. Сегре не может так просто передать эту новость Энрико Ферми, «потому что оба мы были беглые иностранцы и нам не полагалось общаться между собой напрямую». Поэтому Сиборг в секретном отчете сообщает о результатах председателю консультационной комиссии по урану Лайману Бриггсу. А тот передает новость Ферми.

Руководителям рабочих групп немецкого «уранового клуба» тоже приходится мириться с закрытыми коммуникационными структурами. Они находятся в состоянии конкуренции друг с другом, и им разрешено посылать отчеты только Дибнеру, который затем сам решает, кого информировать о новых сведениях. Боте в Институте медицинских исследований кайзера Вильгельма в Гейдельберге использует углерод в качестве замедлителя для «тридцать восьмой машины», как теперь называют объект всеобщих стремлений. Он, правда, знает, что Вернер Гейзенберг, его главный конкурент на пост директора Физического института кайзера Вильгельма в Берлине, пользуется тяжелой водой. А после неудачи Хартека с сухим льдом — из-за недостатка массы — углерод и без того считается забракованным материалом. Тем не менее осенью 1940 года Боте намерен проверить пригодность углерода в качестве тормозящей субстанции. Для этого он выбирает опытное сооружение, которое является чем-то средним между графитовыми штабелями в Нью-Йорке и гейзенберговским подводным колоколом в «вирусном доме». А именно: Боте погружает шар из графита в емкость с водой. Диаметр шара — сто десять сантиметров. В середине встроены источник нейтронов и детекторы. Однако и его результаты никак не вдохновляют. Графит поглощает нейтроны в таком масштабе, который шокирует Боте. Он повторяет свой опыт с якобы более чистым «электрографитом», который ему поставляет концерн «Сименс». Однако даже этот материал не приносит ожидаемых результатов. Боте не может ориентироваться на цифры Ферми, потому что итальянец в Америке уже уступил натиску венгерского мучителя и не публикует свои опыты с графитом, проведенные весной 1940 года. И вот двадцатого января 1941 года на стол Дибнера ложится отчет Боте с его оценками. Измерения лучших физиков-экспериментаторов Германии не отвечают требованиям чистоты Гейзенберговой теории.

Георг Йоос и Вильгельм Ганле хотя формально и не принадлежат к «урановому клубу», но проводят, независимо от Боте, в Гёттингене собственную серию испытаний. Они сжигают сахар и картофельную муку и получают из них высокочистый углерод. Пусть метод на первый взгляд кажется кустарным, однако он приводит к совсем другим результатам, чем тщательные эксперименты Боте. Из отчета Ганле можно заключить, что Боте в своих расчетах все еще недостаточно учитывал загрязнения используемого графита. По мнению гёттингенцев, в электрографите от «Сименс» все еще присутствует слишком много частиц бора и кадмия, которые так любят заглатывать нейтроны. Йоос и Ганле считают, что высокочистый графит является идеальным замедлителем для «тридцать восьмой машины».

Курт Дибнер читает их отчет, однако не становится на их точку зрения. Поэтому он не считает нужным поставить об этом в известность Боте. Пауль Хартек в Гамбурге тоже ничего об этом не узнаёт. Как знать, может быть, цифры из Гёттингена придали бы ему импульс еще раз провести опыт с сухим льдом зимой, тем более что теперь — благодаря Бельгии — больше нет дефицита «препарата 38». Выступление Йооса и Ганле в пользу углерода не достигло цели. Дибнер категорически отвергает графит в качестве замедлителя. По его мнению, промышленное производство высокочистого углерода слишком затратно. Он явно считает недопустимым предлагать своим физикам, чтобы те сжигали вагонами картофельную муку и сахар, в то время как немецкий народ вынужден подмешивать в свой хлеб опилки. И так он принимает единоличное решение, что в будущем все испытания реакторов «уранового клуба» будут проходить исключительно с тяжелой водой, тем более что этот замедлитель — согласно Гейзенбергу — понижает необходимое количество оксида урана, что должно привести к более благоприятной геометрии «тридцать восьмой машины». Так концепция Гейзенберга одержала верх.

В Нью-Йорке Ферми и Силард столкнулись с теми же проблемами, что и Вальтер Боте в Гейдельберге. Американский графит тоже заражен обилием частичек бора, который так любит ловить нейтроны. С первого ноября 1940 года Лео Силард наконец становится штатным сотрудником Колумбийского университета. И первым делом он сразу пускает в ход свой недюжинный талант действовать людям на нервы до тех пор, пока они не исполнят того, что он хочет. Могущественные боссы компании «Union Carbon» уязвлены, когда Силард с большим самомнением объявляет их якобы высококачественный графит никуда не годным дерьмом. Однако такая придирчивость идет на пользу: качество становится ощутимо лучше. Летом 1941 года Ферми подыскивает место, подходящее для его нового эксперимента. В пупиновской лаборатории ему на голову уже упал потолок. Декан Колумбийского университета Джордж Пеграм предоставляет в его распоряжение зал размерами с кафедральный собор в другом университетском здании.

Здесь он укладывает слоями «плотную, черную, грязную и скользкую массу», состоящую из двадцати семи тонн прессованного графита и семи тонн оксида урана. Он хочет найти критический объем атомного котла или хотя бы приближение к правильному порядку величин. Сырой порошок оксида урана нужно разогреть и тут же герметично запаять в кубические емкости из белой жести с длиной стороны двадцать сантиметров. Эти емкости затем вгоняются впритирку в пазы структуры из графитовых кирпичей. Порошок оксида урана поставляется в мешках весом по центнеру. Для того чтобы ворочать эти мешки и высыпать из них урановый порошок, Пеграм спонтанно нанимает дюжину мускулистых футболистов, чтобы тщедушные экспериментаторы не испустили дух еще до ланча. В сентябре беспримерная битва с материалами заканчивается поражением. Измеренные значения оказываются на 13 процентов ниже минимума, необходимого для цепной реакции.

Ферми и Андерсон ломают голову над тем, что они должны сделать при следующем опыте: набить в котел больше урана или графита. Затем они хотят применить шары урана, которые обещают лучшую геометрию реакции, чем кубики. А Лео Силард приговорен к тому, чтобы со своей неподражаемой смесью из подхалимажа и оскорблений еще раз взять производителей графита за жабры их профессиональной чести.

В то время как Энрико Ферми анализирует свою неудачу, сотрудник Пауля Хартека Вильгельм Грот ужасается, глядя на зеленоватый налет на внутренних стенках восьмиметровой термодиффузионной трубы. Агрессивный гекс разъедает даже никель. Отто Роберт Фриш в Англии тоже вынужден признать, что добыча урана-235 в разогретой трубе была не более чем смелой мечтой.

Выросший в Вене Фриц Хоутерманс еще школьником попал в затруднительное положение из-за мятежного поведения. Исключенного из гимназии за распространение на школьном дворе опасных новых идей с коммунистическим манифестом в руках мать отправила на кушетку к Зигмунду Фрейду. Однако на этом знаменитом предмете мебели, предназначенном для мирской исповеди, Фриц позволил себе непростительную бестактность, признавшись аналитику, что свои рассказанные сны и мечты он всего лишь сочинил. «Когда ваши предки еще жили на деревьях, мои уже подделывали чеки». Это ироничное признание молодого физика в своих еврейских корнях изрядно позабавило в 1927 году в Гёттингене одного американца немецко-еврейского происхождения. Большое впечатление произвели на Роберта Оппенгеймера и революционные представления Хоутерманса о «термоядерных реакциях» в недрах звезд как источнике громадного высвобождения энергии. Правда, Оппенгеймеру совсем не понравилось, что этот блистательный теоретик и убежденный коммунист, как назло, увел женщину в которую Оппенгеймер был безнадежно влюблен.

В 1937 году Хоутерманс добровольно уехал в рай для рабочих, Советский Союз, и быстро стал жертвой сталинских «чисток». В качестве подозрительного иностранца ему пришлось пройти целую одиссею из нескольких тюрем. После пакта между Гитлером и Сталиным в 1939 году он был выдворен в Германию и там, как подозрительный коммунист, немедленно исчез в застенках гестапо, откуда его вызволил нобелевский лауреат Макс фон Лауэ. С лета 1940 года Хоутерманс работает в лаборатории физика и изобретателя Манфреда фон Арденне, который ведет для министерства связи исследования по расщеплению ядра — независимо от «уранового клуба» — в берлинском районе Лихтерфельде. Хоутермансу поручено подробно исследовать условия для запуска ядерной цепной реакции. Поскольку Манфред фон Арденне не подлежит ограничениям в коммуникации, введенным Управлением вооружений, в августе 1941 года он рассылает копии статьи о ядерной цепной реакции ровно сорока немецким физикам, среди которых и его конкурент Курт Дибнер.

В принципе Хоутерманс углубляет и подтверждает еще раз со строгой математической доказательностью первые интуитивно сформулированные заключения, которые Вайцзеккер за год до этого вывел из открытия элементов 93 и 94 — нептуния и плутония. В отличие от Вайцзеккера, Хоутерманс не указывает конкретно на пригодность плутония для вооружения. Но любой ядерный физик, прочтя его отчет, естественно, поймет, что означают эти расчеты: самоподдерживающаяся цепная реакция в действующем урановом котле, вырабатывающем энергию, поневоле производит вещество для бомб в качестве побочного продукта. По некоторым данным, Хоутерманс якобы послал через друзей-эмигрантов предостережение американским ученым. Что они должны усилить свои старания в соревновании за бомбу, потому что немцы уже знают взрывные свойства элемента 94.