Тогда венгерские "заговорщики" придумали обратиться к "суперавторитету" – к самому Альберту Эйнштейну, благо Силард был хорошо с ним знаком благодаря совместной работе в Берлине.
12 июля Юджин Вигнер и Лео Силард встретились с Эйнштейном в доме на Лонг-Айленде, где знаменитый физик отдыхал летом. Ученые рассказали Эйнштейну о цепной реакции в уране и возможностях ее использования в военных целях. Они были переполнены научными новостями, догадками, прогнозами и сумели произвести на Эйнштейна большое впечатление. В первую очередь было решено через бельгийскую королеву Елизавету, дружески относившуюся к Эйнштейну, предостеречь правительство Бельгии от дальнейшей продажи Германии больших количеств урана, добываемого в Конго. Эйнштейн даже продиктовал черновик письма по-немецки, а Вигнер записал его. Тут же встал вопрос о лояльности: физики-эмигранты не могли обращаться к иностранным лидерам без уведомления Государственного департамента США. Поэтому сошлись на том, что если уж все равно придется информировать американские власти о политической инициативе, то следует обратиться прямиком к президенту Франклину Рузвельту, известному своими антифашистскими взглядами.
По совету коллег Лео Силард встретился с финансистом Александром Саксом – близким другом и неофициальным советником Рузвельта по вопросам экономики. Сакс оценил значение информации о делении урана и дал несколько советов по оформлению письма.
2 августа Лео Силард вновь поехал к Эйнштейну. На этот раз его сопровождал другой венгерский заговорщик – Эдвард Теллер. Они привезли два варианта готового письма для Рузвельта: короткий и длинный. Эйнштейн выбрал длинный вариант письма; текст был отредактирован и перепечатан на машинке. Кроме того, Силард подготовил специальный меморандум, в котором разъяснялись детали поставленной проблемы. Письмо выглядело так:
Альберт Эйнштейн, Олд Гров Ред, Нассау-Пойнт-Пеконик, Лонг-Айленд
2 августа 1939 г.
Ф. Д. Рузвельту, Президенту Соединенных Штатов, Белый дом, Вашингтон
Сэр!
Некоторые недавние работы Ферми и Силарда, которые были сообщены мне в рукописи, заставляют меня ожидать, что уран может быть в ближайшем будущем превращен в новый и важный источник энергии. Некоторые аспекты возникшей ситуации, по-видимому, требуют бдительности и при необходимости быстрых действий со стороны правительства. Я считаю своим долгом обратить Ваше внимание на следующие факты и рекомендации.
В течение последних четырех месяцев благодаря работам Жолио во Франции, а также Ферми и Силарда в Америке стала вероятной возможность ядерной реакции в крупной массе урана, вследствие чего может быть освобождена значительная энергия и получены большие количества радиоактивных элементов. Можно считать почти достоверным, что это будет достигнуто в ближайшем будущем.
Это новое явление способно привести также к созданию бомб, и возможно – хотя и менее достоверно, – исключительно мощных бомб нового типа. Одна бомба этого типа, доставленная на корабле и взорванная в порту, полностью разрушит весь порт с прилегающей территорией. Хотя такие бомбы могут оказаться слишком тяжелыми для воздушной перевозки.
Соединенные Штаты обладают лишь незначительным количеством урана. Ценные месторождения его находятся в Канаде и Чехословакии. Серьезные источники – в Бельгийском Конго.
Ввиду этого не сочтете ли Вы желательным установление постоянного контакта между правительством и группой физиков, исследующих в Америке проблемы цепной реакции. Для такого контакта Вы могли бы уполномочить лицо, пользующееся Вашим доверием, неофициально выполнять следующие обязанности:
а) поддерживать связь с правительственными учреждениями, информировать их об исследованиях и давать им необходимые рекомендации, в особенности в части обеспечения Соединенных Штатов ураном;
б) содействовать ускорению экспериментальных работ, ведущихся сейчас за счет внутренних средств университетских лабораторий, путем привлечения частных лиц и промышленных лабораторий, обладающих нужным оборудованием.
Мне известно, что Германия в настоящее время прекратила продажу урана из захваченных чехословацких рудников. Такие шаги, быть может, станут понятными, если учесть, что сын заместителя германского министра иностранных дел фон Вайцзеккер прикомандирован к Институту кайзера Вильгельма в Берлине, где в настоящее время повторяются американские работы по урану.
Искренне Ваш Альберт Эйнштейн
Через много лет Эйнштейн, рассказывая японскому журналисту о своей роли в разработке американского атомного оружия и словно бы оправдываясь, заявил:
Мое участие в изготовлении атомной бомбы выразилось в одном-единственном поступке: я подписал письмо президенту Рузвельту, в котором подчеркивалась необходимость широких экспериментальных исследований возможности изготовления атомной бомбы. Конечно, я понимал, что удача этого мероприятия угрожала человечеству ужасной опасностью. Но вероятность того, что немцы тоже работают над этой проблемой, и, возможно, работают успешно, вынудила меня сделать этот шаг. Я не видел иного выхода, несмотря на то что всегда был убежденным пацифистом. Убийство на войне, по моему мнению, ничем не лучше обычного убийства.
Тем не менее дело было сделано. 15 августа Лео Силард передал письмо Александру Саксу, а тот, улучив момент, 11 октября передал его президенту. Рузвельт сам прочитал текст, подписанный Эйнштейном, и внимательно выслушал финансиста. Президент почти не задавал вопросов. Казалось, он не испытывает энтузиазма при мысли о новом крупном проекте национальной обороны, который потребует больших бюджетных расходов. Затем он и вовсе предложил Саксу перенести разговор на завтра.
Опасаясь, что шанс убедить президента ускользает, финансист явился в Белый дом на следующее утро весьма взволнованным. Однако теперь Рузвельт был настроен на беседу и с готовностью начал слушать. Особый упор Сакс делал на использовании энергии атома в мирных целях, лишь вскользь упомянув о "бомбах невиданной ранее разрушительной силы". Закончив, финансист выразил собственное мнение: "Остается только надеяться на то, что люди не станут использовать энергию атомного ядра лишь для того, чтобы заставить своего соседа взлететь на воздух". Рузвельт уточнил: "В конечном счете то, чего вы добиваетесь, Алекс, это всеми средствами помешать нацистам пустить всех нас в воздух, не так ли?" Сакс ответил утвердительно. После этого Рузвельт вызвал своего военного советника, генерал-майора Эдвина Уотсона, известного в политических кругах под странным прозвищем Па, и передал ему бумаги Лео Силарда со словами: "Па, это требует действий!"
19 октября Франклин Рузвельт написал Альберту Эйнштейну ответ:
Мой дорогой профессор!
Я хочу поблагодарить Вас за ваше недавнее письмо и интересные сведения.
Я нашел их столь важными, что созвал комитет, в который вошли глава бюро стандартов, а также избранные представителей Армии и Военно-морского флота, которые тщательно исследуют возможности Вашего предложения, касающиеся урана.
Я рад сообщить, что доктор Сакс будет сотрудничать с этим комитетом, и я считаю, что это самый практичный и эффективный метод работы по данной теме.
Пожалуйста, примите мою искреннюю благодарность.
21 октября 1939 года состоялось и первое секретное заседание Консультативного комитета по урану под председательством Лаймана Бриггса, возглавлявшего в то время Национальное бюро стандартов США. На него были приглашены эксперты по вооружениям Кит Адамсон и Гилберт Гувер, инициатор проекта Александр Сакс, а также заинтересованные физики: Лео Силард, Эдвард Теллер, Юджин Вигнер и Ричард Робертс. Получил приглашение и Альберт Эйнштейн, но он отказался, сославшись на занятость. Собрание проходило непосредственно в самом бюро, располагавшемся в помещениях Министерства торговли.
Вначале Лео Силард рассказал собравшимся обо всех научных достижениях в сфере ядерных исследований, затем остановился на важности практического воплощения цепной реакции. Он заявил, что эксперименты с реактором, построенным на основе окиси урана и графита, весьма масштабны. Силард пытался проводить их еще с июля в Колумбийском университете, что на Манхэттене, вместе с Энрико Ферми, но до сих пор они не имели успеха.
Присутствовавшие эксперты по вооружениям не скрывали своего скептического отношения к словам физика. Разрушительный потенциал атомной бомбы попросту лежал далеко за пределами тех величин, которыми они привыкли оперировать. Подполковник Кит Адамсон не удержался от того, чтобы не рассказать армейский анекдот про козу, которую якобы привязали к колышку на лугу у Министерства обороны, назначив премию тому, кто сможет уничтожить животное смертоносным излучением, управляемым на расстоянии; и вот коза уже постарела и поседела, а премию пока никто не получил.
Со своей стороны и физики весьма слабо подготовились к собранию. Прямой вопрос о сумме, которую государство должно будет выделить на исследовательский проект Силарда, попросту поставил их в тупик. Первым опомнился Эдвард Теллер и поспешно назвал сумму: шесть тысяч долларов. Позже он скажет: "Все друзья потом упрекали меня за эти слова, потому что огромный проект по освоению ядерной энергии пришлось начинать с такой нищенской суммы. Думаю, они и до сих пор еще держат на меня обиду". После собрания Силард, быстро прикинувший в уме, что на один только графит им понадобится не менее 33 000 долларов, чуть не растерзал Теллера за его неожиданное вмешательство с такой скромной просьбой.
Но даже несмотря на ничтожность названной суммы, подполковник Адамсон решил немного охладить пыл ученых. "Исход войны определяет не оружие, – назидательно заявил он. – Оно не творит историю. Победа в любой войне зависит только от морального духа гражданского населения". Тут Юджин Вигнер, всегда вежливый и часто даже слишком официальный с коллегами, не смог сдержаться. "Что ж, если это действительно так, – сказал физик своим высоким голосом, – то значит, мы легко можем урезать финансирование армии на тридцать процентов и передать деньги гражданскому населению, что гарантированно укрепит моральный дух". Подполковник сильно покраснел и пробормотал, что физики получат свои деньги.
В течение пяти дней после этого исторического заседания Лео Силард подготовил программу проекта по исследованию свойств урана на территории США и отправил ее Лайману Бриггсу. В программе перечислялись необходимые, по мнению Лео, эксперименты и лаборатории, которые должны участвовать в проекте. Ученый также настаивал на том, чтобы все будущие доклады о ходе исследований были строжайшим образом засекречены и запрещены к публикации в общедоступной научной литературе.
Однако члены Консультативного комитета оказались не готовы к решительным действиям. В сообщении Франклину Рузвельту, датированном 1 ноября, говорилось всего лишь о решении начать исследования контролируемой цепной ядерной реакции, которая может быть использована в двигателях субмарин. Если выяснится, что при реакции выделяется еще и взрывная энергия, можно будет начать изучение урана как компонента бомбы. Для экспериментов Энрико Ферми и Лео Силарду выделялось 4 тонны очищенного графита и 50 тонн окиси урана – при убедительном обосновании необходимости их использования.
Важность работ над расщеплением ядра урана вроде бы никем, включая американского президента, не отрицалась, и это должно было бы воодушевлять Лео Силарда, однако получилось совсем не так, как он мечтал. Начался 1940 год, а у физика-эмигранта все еще не было гражданства и официального места работы. Он также не имел ни малейшего понятия о том, сколько еще продлится его сотрудничество с Колумбийским университетом. Он не мог даже вернуть две тысячи долларов, которые взял в кредит для оплаты экспериментов по подтверждению образования свободных нейтронов при расщеплении ядра атома.
Можно, конечно, объяснить бедственное положение ученого тем, что его новый шеф Лайман Бриггс недооценивал важность порученной работы и вообще страдал от слабого здоровья. Но в действительности главная проблема заключалась в том, что война шла в далекой Европе, – вступят ли в нее США, оставалось под вопросом. Казалось очень рискованным вкладывать значительные суммы в проект, который завтра может обернуться полным пшиком. И Биггс не хотел рисковать. Первые деньги – те самые жалкие шесть тысяч долларов, запрошенные Эдвардом Теллером, – поступили на счет физиков только 20 февраля 1940 года.
Трансурановые элементы
Хотя практическая ядерная физика в США застопорилась из-за сомнений военных, академические исследования продолжали получать финансирование и принесли результаты, которые впоследствии очень пригодились тем, кто создавал атомное оружие. В частности, были наконец-то открыты трансурановые элементы таблицы Менделеева: нептуний и плутоний.
Мы помним, что одним из первых получить химические элементы, стоящие в таблице за ураном, пытался еще Энрико Ферми со своими римскими "мальчуганами". И вроде бы у него это даже получилось. В июне 1934 года Ферми анонсировал статью "О возможном производстве элементов с порядковым числом больше 92". Он даже придумал названия для новых элементов: "аузоний" для элемента с порядковым номером 93 и "гесперий" для элемента с порядковым номером 94. Однако физик быстро осознал шаткость доказательной базы и решил еще раз всё перепроверить. На проверке настаивала и оппонент Ферми – немецкий радиохимик Ида Ноддак. Ее аргументы возымели действие, и великий итальянец отказался от сомнительного открытия. И оказался прав: в уране после бомбардировки традиционным методом получались не трансурановые тяжелые, а более легкие элементы. Для того чтобы получить вожделенные "аузоний" и "гесперий", понадобилось оборудование следующего поколения – циклотрон.
Циклотрон изобрел американский физик Эрнест Лоуренс в 1929 году. Вспомним суть его изобретения. Чтобы заставить поток протонов двигаться по кругу, можно использовать магнит. Если затем воздействовать на протоны еще и переменным электрическим полем, то скорость движения частиц будет возрастать. Как выяснил Лоуренс, именно так и должен работать аппарат, открывающий человеку путь к секретам атомного ядра. На постройку маленькой демонстрационной модели у него ушло всего 25 долларов. Диаметр устройства составлял чуть более 10 сантиметров – ее можно было держать на ладони. Хотя модель пока не сообщала протонам той большой энергии, о которой говорил Лоуренс, ее работа впечатлила коллег. Научное название аппарата – "циклический резонансный ускоритель" – было слишком громоздким, а вот слово "циклотрон" звучало как термин из научно-фантастического романа и было гораздо привлекательнее для потенциальных спонсоров.
Лоуренс поставил производство аппаратов на поток. Циклотрон с магнитом, полюсный наконечник которого имел диаметр около 28 сантиметров, придавал протонам энергию, равную более чем миллиону электрон-вольт. Затем диаметр увеличили до 68 сантиметров, а вскоре и до 94. Когда в январе 1939 года стало известно о расщеплении ядра урана, Лоуренс как раз планировал 152-сантиметровый циклотрон, который придавал протонам энергию, равную приблизительно 20 миллионам электрон-вольт. Вес магнита в подобном устройстве составлял 200 тонн.
Циклотрон диаметром 152 сантиметра едва только заработал, а Эрнест Лоуренс уже трудился над новым устройством. Его очередным детищем должен был стать гигантский суперциклотрон диаметром более 300 сантиметров, магнит в котором весил уже 2000 тонн. По оценкам изобретателя, такое устройство давало протонам энергию в 100 миллионов электрон-вольт, что практически равнялось той, которая выделяется при ядерных реакциях. Воодушевление Лоуренса, который за свои изобретения получил Нобелевскую премию, росло, и он решил еще увеличить размеры будущего суперциклотрона: теперь в нем должен был стоять магнит с полюсным наконечником диаметром 467 сантиметра и массой 5000 тонн. По расчетам, аппарат должен был обойтись в полтора миллиона долларов.
Впрочем, мало создать устройство, важнее – его правильно применить. И тут свое слово сказал еще один выдающийся американский физик, Эдвин Макмиллан. Он много лет работал с циклотронами Лоуренца. Когда стало известно о том, что атомное ядро расщепляемо, Макмиллан решил провести простые эксперименты, только чтобы подтвердить данный феномен. В результате бомбардировки нейтронами ядра урана образовалось радиоактивное вещество, период распада которого равнялся приблизительно 23 минутам. Подобно предшественникам, Макмиллан посчитал его ураном-239, полученным после резонансного захвата нейтрона атомом урана-238. Однако было выделено еще одно вещество с периодом распада примерно в два дня. Макмиллан решил, что это некий новый элемент, образующийся при испускании ураном-239 бета-частицы – в ходе превращения нейтрона в протон. Возможно, получившееся вещество – это и есть искомый многими элемент с атомным номером 93, то есть первый в ряду трансурановых элементов. Как и Отто Ган, Макмиллан полагал, что по своим свойствам 93-й элемент должен походить на рений.
При поддержке Эмилио Сегре, одного из римских "мальчуганов" Ферми, американский физик попытался собрать доказательства своего предположения. Эксперименты, однако, не дали заметного результата. Итоги исследований Сегре опубликовал в "Физикал ревью" с комментарием: "Поиск трансурановых элементов не увенчался успехом".
Макмиллан тем временем уточнил данные о периоде распада таинственного вещества. Согласно последним измерениям, он составлял 2,3 дня. Ученый твердо намеревался распознать этот элемент. Весной 1940 года для дальнейших исследований он использовал 152-сантиметровый циклотрон Лоуренса. Теперь ему помогал еще и Филип Абельсон из Института Карнеги. Как оказалось, по своим свойствам вещество не так уж сильно отличалось от урана. Напрашивался единственный вывод: все-таки перед нами тот самый элемент-93. Макмиллан назвал новый элемент "нептунием", используя простой принцип: новый элемент стоит в периодической таблице следом за ураном, точно так же, как планета Нептун в Солнечной системе находится сразу за Ураном. Не видя особых причин скрывать свое открытие, 27 мая Макмиллан и Абельсон отослали в "Физикал Ревью" статью, в которой рассказали обо всех результатах своей работы. 15 июля она была опубликована.
Новое открытие породило очередной вопрос. Если элемент-93 радиоактивен, имеет период распада, равный 2,3 дня, то во что он превращается в результате этого распада? У Макмиллана уже имелись мысли на сей счет. Он считал, что элемент-93 распадается, возможно, также с испусканием бета-частицы и превращением в протон еще одного нейтрона. Образуется элемент-94, за которым можно зарезервировать название "плутоний".
Лео Силард ничего не знал о готовящейся статье Макмиллана и Абельсона до того момента, когда она была опубликована. У них даже и мысли не было о том, чтобы спросить у кого-нибудь из коллег, безопасно ли размещать материалы исследований в открытой печати. Однако, по чистому совпадению, в тот же самый день, когда физики отправили статью в редакцию журнала, Силард получил рукопись с материалами по тому же самому вопросу от Льюиса Тернера из Принстона, который занимался теоретической физикой.